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FR2855959A1 - Personalized equipment e.g. orthosis, manufacturing method, involves sweeping across surface of body part with bright light beam, and acquiring three dimensional representation of body part - Google Patents

Personalized equipment e.g. orthosis, manufacturing method, involves sweeping across surface of body part with bright light beam, and acquiring three dimensional representation of body part Download PDF

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FR2855959A1
FR2855959A1 FR0350221A FR0350221A FR2855959A1 FR 2855959 A1 FR2855959 A1 FR 2855959A1 FR 0350221 A FR0350221 A FR 0350221A FR 0350221 A FR0350221 A FR 0350221A FR 2855959 A1 FR2855959 A1 FR 2855959A1
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FR
France
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dimensional
acquiring
equipment
dimensional image
body part
Prior art date
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Withdrawn
Application number
FR0350221A
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French (fr)
Inventor
Michel Bonne
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TECH SOFT
Original Assignee
TECH SOFT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TECH SOFT filed Critical TECH SOFT
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Abstract

The method involves sweeping across the surface of body part, intended to receive a personalized equipment e.g. orthosis, with a bright light beam. A three dimensional representation of the body part is acquired and modified by a virtual interactive modeling unit. A piloting file of a manufacturing machine is generated from the modified three-dimensional file. An independent claim is also included for equipment for implementing a method of manufacturing a personalized equipment.

Description

PROCEDE ET EQUIPEMENT POUR LA FABRICATION D'UNPROCESS AND EQUIPMENT FOR MANUFACTURING A

EQUIPEMENT PERSONNALISEPERSONALIZED EQUIPMENT

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un équipement personnalisé, en particulier mais non exclusivement une orthèse, par exemple un corset orthopédique.  The present invention relates to a method for manufacturing personalized equipment, in particular but not exclusively an orthosis, for example an orthopedic corset.

On connaît dans l'état de la technique une première 10 solution consistant un moulage de la partie du corps devant recevoir cet équipement, avec des bandes plâtrées. Ce moulage permet de réaliser une ébauche. Cette ébauche est ensuite façonnée par un opérateur pour ajuster la forme.  A first solution is known in the art, consisting of molding the part of the body which is to receive this equipment, with plastered strips. This molding allows a blank to be produced. This blank is then shaped by an operator to adjust the shape.

L'orthèse est ensuite réalisée par thermoformage sur cette 15 ébauche retravaillée. Ce procédé recueillere plusieurs interventions: L'orthopédiste prend d'abord l'empreinte du patient en la moulant à l'aide de bandes de plâtre appliquées directement sur le malade.  The orthosis is then produced by thermoforming on this reworked blank. This process collects several interventions: The orthopedist first takes the patient's impression by molding it using plaster strips applied directly to the patient.

Le plâtre une fois pris et démoulé, il reste une coquille qui représente l'empreinte du corps, l'orthopédiste coule du plâtre liquide dans ce creux et obtient ainsi la représentation en plâtre de la forme du corps du malade.  Once the plaster has been taken and removed from the mold, there remains a shell which represents the imprint of the body, the orthopedist pours liquid plaster into this hollow and thus obtains the plaster representation of the shape of the patient's body.

L'orthopédiste façonne directement cette forme par 25 enlèvement au burin ou à la râpe et par des ajouts de plâtre, l'orthopédiste colore les différentes couches de plâtre pour garder des repères, afin de créer l'appareil le mieux adapté à la morphologie du patient. Cette forme sert de matrice de formage.  The orthopedist shapes this form directly by removing it with a chisel or rasp and by adding plaster, the orthopedist colors the different layers of plaster to keep reference marks, in order to create the apparatus best suited to the morphology patient. This shape serves as a forming matrix.

La matrice terminée, l'orthopédiste déforme des plaques thermoplastiques chauffées en les appliquant dessus.  When the matrix is finished, the orthopedist deforms heated thermoplastic plates by applying them to it.

La forme obtenue est une coque en plastique dans laquelle le malade se loge pour être soutenu.  The form obtained is a plastic shell in which the patient lodges to be supported.

Ce procédé nécessite une grande habileté de l'opérateur, et un temps de préparation long. De plus, la prise d'empreinte est fastidieuse et inconfortable pour le patient.  This process requires great operator skill and a long preparation time. In addition, taking an impression is tedious and uncomfortable for the patient.

On a également proposé dans l'art antérieur une solution basée sur l'acquisition d'une image tridimensionnelle. Certains procédés développés permettent de balayer une partie du corps à l'aide d'un numériseur à laser, mais présentent des difficultés lorsqu'il s'agit 10 d'identifier des régions, telles des protubérances osseuses, qui nécessitent une modification dans le profil interne de la cavité de réception d'un membre. Des difficultés ont aussi été rencontrées en ce qui concerne la programmation d'un logiciel suffisamment souple pour effectuer les 15 modifications appropriées. Le brevet américain US5432703 décrit un système destiné à produire un dispositif, tel qu'une structure prothétique ou orthodontique, dont une surface interne doit s'appliquer sur une partie du corps humain. Dans la cavité produite à partir du moule obtenue 20 avec le présent système, les régions de renflement constituent des zones d'allégement dans la surface de la structure et les régions de rétrécissement constituent des zones à plus forte pression dans la surface.  A solution has also been proposed in the prior art based on the acquisition of a three-dimensional image. Certain developed methods make it possible to scan a part of the body using a laser scanner, but present difficulties when it comes to identifying regions, such as bony protuberances, which require a modification in the profile. internal of the receiving cavity of a member. Difficulties have also been encountered in programming software flexible enough to make the appropriate modifications. US patent US5432703 describes a system for producing a device, such as a prosthetic or orthodontic structure, an internal surface of which must be applied to a part of the human body. In the cavity produced from the mold obtained with the present system, the bulge regions constitute areas of lightening in the surface of the structure and the regions of narrowing constitute zones of higher pressure in the surface.

Le procédé de fabrication selon ce document de l'art 25 antérieur est destiné à être utilisé dans un dispositif prothétique, orthopédique ou analogue ayant une surface interne destinée à être au contact d'une partie d'un corps humain, comprenant le balayage de la partie de corps avec un numériseur à laser destiné à donner plusieurs coordonnées de 30 contour représentant un contour externe de la partie de corps le long de plusieurs lignes très rapprochées lues par le numériseur laser, la mémorisation des coordonnées de contour représentant une image numérique du contour de la partie de corps, la création d'un code à partir de l'image numérique pour la commande d'une machine d'usinage destinée à former un moule ayant une surface externe dont le contour est semblable à celui de la partie de corps, et la création de la structure à partir du moule, perfectionné en ce qu'il 5 prend en considération les effets des charges appliquées à la partie de corps et caractérisé par: a) l'introduction de la partie de corps dans un support flexible ayant une surface externe réfléchissante pour la numérisation laser, et l'application de charges à la 10 partie de corps, b) l'inspection de la partie de corps introduite et soumise à des charges et la localisation sur celle-ci des sites de modification fondamentale qui supportent les charges et qui ne les supportent pas, c) l'identification des sites de modification fondamentale à l'aide d'une série de petits repères non réfléchissants placés sur la surface réfléchissante, d) l'affichage graphique de l'image numérique du contour et l'identification des sites de modification 20 fondamentale de points vides discrets produits par les repères non réfléchissants, e) la création d'une image numérique modifiée par ajustement sélectif de certains points vides discrets dans les sites de modification fondamentale d'une manière 25 positive pour la création d'agrandissements et l'ajustement des points vides discrets dans d'autres sites sélectionnés de modification fondamentale de manière négative pour la production de réductions, f) la production du moule à partir des données 30 modifiées avec une surface dont le contour est semblable à celui de la surface du corps, mais qui comprend des régions d'agrandissement et de réduction, et g) la production de la structure à partir du moule de manière que les régions d'agrandissement correspondent aux sites de modification fondamentale ne supportant pas de charges et que les régions de réduction correspondent aux sites de modification fondamentale supportant des charges.  The manufacturing method according to this prior art document is intended to be used in a prosthetic, orthopedic or similar device having an internal surface intended to be in contact with a part of a human body, comprising the scanning of the body part with a laser digitizer for providing multiple contour coordinates representing an external contour of the body part along several closely spaced lines read by the laser scanner, storing the contour coordinates representing a digital image of the contour of the body part, the creation of a code from the digital image for the control of a machining machine intended to form a mold having an external surface whose contour is similar to that of the body part , and the creation of the structure from the mold, improved in that it takes into account the effects of the loads applied to the body part and characterized by: a) introducing the body part into a flexible support having a reflective external surface for laser scanning, and applying loads to the body part, b) inspecting the body part introduced and subjected to loads and the location on this site of fundamental modification sites which support the loads and which do not support them, c) the identification of the fundamental modification sites using a series of small markers non-reflective placed on the reflective surface, d) the graphic display of the digital image of the contour and the identification of the sites of fundamental modification of discrete empty points produced by the non-reflective marks, e) the creation of an image numerical modified by selective adjustment of certain discrete voids in fundamental modification sites in a positive manner for the creation of enlargements and adjustment discrete voids in other selected sites of fundamental modification negatively for the production of reductions, f) production of the mold from the modified data with a surface whose contour is similar to that of the surface of the body, but which includes regions of enlargement and reduction, and g) producing the structure from the mold so that the regions of enlargement correspond to the fundamental modification sites which do not support loads and that the regions of reduction correspond to fundamental modification sites carrying loads.

Le brevet européen EP0251720 décrit un détecteur de la 5 forme d'une prothèse comprenant un ensemble unique de caméra et une surface réfléchissante, montés sur une table rotative et disposés de façon opposée l'un à l'autre pour définir entre eux un espace pour le moignon d'un patient, la surface réfléchissante étant formée pour s'ajuster entre le moignon 10 et une jambe du patient, dans lequel l'ensemble de caméra comprend une source lumineuse et dans lequel l'ensemble de caméra et la surface réfléchissante peuvent tourner ensemble d'au moins 180 sur la table rotative, grâce à quoi l'ensemble de caméra peut collecter une série d'images de 15 silhouette du moignon pendant la rotation autour du moignon.  European patent EP0251720 describes a detector in the form of a prosthesis comprising a single camera assembly and a reflecting surface, mounted on a rotary table and arranged opposite one another to define between them a space for the stump of a patient, the reflective surface being formed to fit between the stump 10 and a leg of the patient, wherein the camera assembly includes a light source and wherein the camera assembly and the reflective surface can rotate together at least 180 on the rotary table, whereby the camera assembly can collect a series of silhouette images of the stump during rotation around the stump.

Le but de la présente invention est de proposer un procédé et un équipement pour la mise en oeuvre de façon ambulatoire, avec des moyens légers transportables et facile à utiliser.  The object of the present invention is to provide a method and equipment for implementation on an outpatient basis, with light transportable means and easy to use.

A cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus générale un procédé pour la fabrication d'un équipement personnalisé, tel qu'une orthèse, caractérisé en ce qu'il comporte une première étape d'acquisition d'une représentation tridimensionnelle la partie du corps destinée 25 à recevoir ledit équipement, une étape de modification de ladite représentation tridimensionnelle par un moyen de modelage virtuel interactif et une étape de génération d'un fichier de pilotage d'une machine d'usinage à partir dudit fichier tridimensionnel modifié.  To this end, the invention relates, in its most general sense, to a process for the manufacture of personalized equipment, such as an orthosis, characterized in that it comprises a first step of acquiring a three-dimensional representation. part of the body intended to receive said equipment, a step of modifying said three-dimensional representation by an interactive virtual modeling means and a step of generating a control file of a machining machine from said modified three-dimensional file.

Selon une variante, l'étape d'acquisition d'une représentation tridimensionnelle comprend des opérations consistant à balayer la surface de la partie du corps par un faisceau lumineux pour la réalisation d'une image tridimensionnelle, à réaliser au moins une photographie numérique de ladite partie du corps.  According to a variant, the step of acquiring a three-dimensional representation comprises operations consisting in scanning the surface of the part of the body with a light beam for the production of a three-dimensional image, in carrying out at least one digital photograph of said Part of the body.

Avantageusement, l'étape d'acquisition d'une représentation tridimensionnelle comporte en outre une 5 opération de reconstruction d'une image tridimensionnelle consistant à agréger les informations obtenues par balayage et les photographies numériques, pour calculer une image tridimensionnelle numérique.  Advantageously, the step of acquiring a three-dimensional representation furthermore comprises an operation of reconstructing a three-dimensional image consisting in aggregating the information obtained by scanning and the digital photographs, in order to calculate a digital three-dimensional image.

Selon une autre variante, l'étape de modification de 10 la représentation tridimensionnelle est réalisée avec un palpeur à retour d'effort permettant de commander la position d'un pointeur virtuel sur l'image tridimensionnelle calculée pendant l'étape d'acquisition, et avec des périphériques d'activation de fonctions de modification de 15 ladite image tridimensionnelle en fonction de la position dudit pointeur.  According to another variant, the step of modifying the three-dimensional representation is carried out with a force feedback feeler making it possible to control the position of a virtual pointer on the three-dimensional image calculated during the acquisition step, and with devices for activating functions for modifying said three-dimensional image as a function of the position of said pointer.

L'invention concerne également un équipement pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte 20 des moyens d'acquisition d'une image tridimensionnelle, des moyens de traitement de ladite image tridimensionnelle comprenant un palpeur interactif à retour d'effort commandant la position d'un pointeur apparaissant sur ladite image tridimensionnelle, et des moyens de calculs pour 25 générer un fichier de pilotage d'une machine d'usinage à partir de ladite représentation modifiée.  The invention also relates to equipment for implementing a method according to at least one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for acquiring a three-dimensional image, means for processing said image. three-dimensional image comprising an interactive force feedback sensor controlling the position of a pointer appearing on said three-dimensional image, and calculation means for generating a control file of a machining machine from said modified representation.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation, et se référant aux dessins annexés o : - la figure 1 représente une vue de l'équipement mobile d'acquisition; - la figure 2 représente une vue de la station de post-traitement numérique; - la figure 3 représente une vue de l'équipement d'usinage.  The invention will be better understood on reading the description which follows, concerning a nonlimiting example of embodiment, and referring to the appended drawings o: - Figure 1 shows a view of the mobile acquisition equipment; - Figure 2 shows a view of the digital post-processing station; - Figure 3 shows a view of the machining equipment.

L'équipement mobile d'acquisition représenté en figure 1 est constitué par un caisson portatif (1) muni d'une poignée de transport (2).  The mobile acquisition equipment shown in Figure 1 consists of a portable box (1) provided with a carrying handle (2).

Il comporte un scanner laser dont l'objectif (3) est monté sur la face avant du caisson, et un équipement de prise de vue dont l'objectif (4) est monté sur cette même face avant du caisson (1).  It includes a laser scanner, the lens (3) of which is mounted on the front face of the box, and shooting equipment, the lens (4) of which is mounted on the same front face of the box (1).

Le scanner laser premet de réaliser une acquisition sous forme de nuages de points sans contact avec le patient, avec une durée d'acquisition de 0, 8 à 2,5 secondes par prise de vue.  The premet laser scanner achieves an acquisition in the form of point clouds without contact with the patient, with an acquisition time of 0.8 to 2.5 seconds per shot.

La figure 2 représente une vue de l'équipement de 15 post-traitement. Il comporte un système de matérialisation à retour de force (10) muni d'un bras tactile à effet réaliste (11), et un ordinateur (12) assurant les traitements de retouche du fichier numérique enregistré lors de l'acquisition avec l'équipement mobile.  Figure 2 shows a view of the post-processing equipment. It includes a force feedback materialization system (10) provided with a realistic effect tactile arm (11), and a computer (12) providing touch-up processing of the digital file recorded during acquisition with the equipment. mobile.

La figure 3 représente une vue de l'équipement d'usinage. Il comporte un porte-outil (20) actionné par des poutres mobiles (21, 22, 23) selon trois axes perpendiculaires, le porte-outil étant lui-même mobile selon un axe de transalation et un axe de rotation. Il supporte un 25 outil tel qu'une fraise (24).  Figure 3 shows a view of the machining equipment. It comprises a tool holder (20) actuated by mobile beams (21, 22, 23) along three perpendicular axes, the tool holder itself being mobile along a transalation axis and an axis of rotation. It supports a tool such as a milling cutter (24).

Le procédé mise en oeuvre avec ce système comporte les étapes suivantes: Acquisition sans contact - Modification de l'acquisition - Restitution de la forme modifiée.  The process implemented with this system comprises the following stages: Acquisition without contact - Modification of the acquisition - Restitution of the modified form.

Il est mis en euvre par un ensemble mobile comprenant: - Un système optique acquisition par triangulation de rayon lumineux laser, portable Un logiciel de modification des nuages de points - Un ensemble fixe composé de: - Un logiciel de création de parcours d'usinage par enlèvement de matière - Une machine de fraisage pour matériaux tendres, celle-ci est remplaçable par une machine par apport de matériaux par couche pour des applications particulières: conception d'usinage par strates, frittage de matériaux, stéréolithographie.  It is implemented by a mobile assembly comprising: - An optical acquisition system by triangulation of a laser light beam, portable A software for modifying point clouds - A fixed assembly composed of: - Software for creating machining paths by material removal - A milling machine for soft materials, it can be replaced by a machine by adding materials per layer for specific applications: design of machining by layers, sintering of materials, stereolithography.

L'acquisition sans contact est réalisée avec un laser optique portable, pour un palpage sans contact. Le système est compatible avec les normes imposées dans les milieux médicalisés et médicaux protégés (salles blanches). Laser de classe 2 sans danger pour les yeux.  The contactless acquisition is carried out with a portable optical laser, for contactless probing. The system is compatible with the standards imposed in protected medical and medical environments (clean rooms). Eye safe class 2 laser.

Le système a deux fonctions. La première est un système optique par triangulation laser. La seconde est la prise d'une photo numérique couleur. Le système enregistre les deux prises de vues simultanées, la projection laser en 3D et la photo numérique. La caméra doit être portable, 20 légère, utilisable sur un pied ou à la volée à prise de mesure en moins d'une seconde.  The system has two functions. The first is an optical system by laser triangulation. The second is to take a digital color photo. The system records the two simultaneous shots, the 3D laser projection and the digital photo. The camera must be portable, light, usable on a stand or on the fly with measurement taken in less than a second.

La caméra est autonome et conserve dans une mémoire interne les informations qui seront transmises ensuite à un ordinateur.  The camera is autonomous and stores in an internal memory the information which will then be transmitted to a computer.

Un écran LCD interne permet la visualisation de la prise de vue.  An internal LCD screen allows viewing of the shot.

Un appareil sans écran intégré et sans mémoire peut être utilisé à condition qu'il soit relié à un ordinateur portable, dans ce cas, la manipulation sera moins aisée.  A device without integrated screen and without memory can be used provided that it is connected to a laptop, in this case, handling will be less easy.

Un ordinateur de bureau peut être utilisé, dans le cas d'une salle aménagée, l'opérateur pourra vider la mémoire du système de numération sur son ordinateur ou être relié par câble à l'ordinateur.  A desktop computer can be used, in the case of a furnished room, the operator can empty the memory of the number system on his computer or be connected by cable to the computer.

Le principe de la triangulation par laser ou par autre source lumineuse met en oeuvre un plan de lumière qui est créé par la source lumineuse.  The principle of triangulation by laser or by other light source implements a light plane which is created by the light source.

Le plan de lumière balaye rapidement le champ de vue, 5 en passant par l'intermédiaire d'un miroir rotatif contrôlée par un galvanomètre précis.  The light plane quickly scans the field of view, passing through a rotating mirror controlled by a precise galvanometer.

La lumière est réfléchie par la surface de l'objet scanné. Elle passe à travers un objet transparent.  Light is reflected from the surface of the scanned object. It passes through a transparent object.

La structure de chaque ligne de scanner est analysée 10 et capturée par une caméra CCD.  The structure of each scanner line is analyzed and captured by a CCD camera.

Le contour de la surface est le résultat de la silhouette de l'image reflétée par chaque ligne de scanner.  The contour of the surface is the result of the silhouette of the image reflected by each line of scanner.

Une photo numérique est capturée simultanément par la même caméra.  A digital photo is captured simultaneously by the same camera.

L'instrument couvre un volume entre 110X80X40 mm et 1200X900X750 mm et crée entre 300000 et 76000 points pixel suivant la précision demandée par l'opérateur, la distance de prise de vue entre 0,6 et 2,5 m.  The instrument covers a volume between 110X80X40 mm and 1200X900X750 mm and creates between 300,000 and 76,000 pixel points depending on the precision requested by the operator, the shooting distance between 0.6 and 2.5 m.

La photo 2D couleur sert de visualisation et permet 20 un repérage plus aisé, lors de l'assemblage des différents nuages de points issus des prises de vues multiples d'un sujet.  The 2D color photo serves as a visualization and allows easier identification during the assembly of the various point clouds originating from multiple shots of a subject.

La photo 2D peut être projetée sur le modèle 3D afin de lui donner l'aspect de l'original (en réalité virtuelle). 25 Ceci est utile pour des applications particulières Après la numérisation, l'opérateur a le choix entre faire la réunion des images sur place s'il est équipé du logiciel de modification et modélisation.  The 2D photo can be projected onto the 3D model to give it the appearance of the original (in virtual reality). 25 This is useful for specific applications After scanning, the operator has the choice between combining images on site if he is equipped with modification and modeling software.

Il peut transmettre les fichiers par Internet vers un 30 centre de traitement approprié équipé du logiciel de modification. Un programme informatique pour réunir les vues et recréer le sujet en 3D à l'échelle 1. Ce logiciel réalise les fonctions de fusion des différentes acquisitions numériques. Ce logiciel intermédiaire ne peut servir que dans le cas de prises de vues d'un sujet parfaitement fixe, ce n'est pas le cas des numérisations de corps humain et surtout des sujets traités en orthopédie.  It can transmit the files over the Internet to an appropriate processing center equipped with the modification software. A computer program to gather the views and recreate the subject in 3D at scale 1. This software performs the functions of merging the various digital acquisitions. This intermediate software can only be used in the case of shots of a perfectly fixed subject, this is not the case with human body scans and especially subjects treated in orthopedics.

Les informations recueillies sont transformées en 5 fichiers standard, STL, DXF, OBJ, ASCI points, VRML, pour la communication avec d'autres programmes.  The information collected is transformed into 5 standard files, STL, DXF, OBJ, ASCI points, VRML, for communication with other programs.

La modification de l'acquisition: Le logiciel de modelage est un outil de modelage interactif, utilisant les compétences de réalisation de 10 modèles physiques classiques dans l'environnement numérique.  Modification of the acquisition: The modeling software is an interactive modeling tool, using the skills of making 10 classic physical models in the digital environment.

Ce programme de modification et modélisation lié au système est le centre de la réalisation.  This modification and modeling program linked to the system is the center of the realization.

Il reçoit les nuages de points recueillis lors de la numérisation.  It receives the point clouds collected during the digitization.

Ces points, appelés VOXEL décrivent le volume, les points constituant l'image graphique plane sont appelés PIXEL.  These points, called VOXEL describe the volume, the points constituting the flat graphic image are called PIXEL.

L'orthopédiste va travailler le nuage de point dans l'espace grâce à une interface tactile. L'interface du 20 logiciel introduit le toucher dans la modélisation tridimensionnelle, sans les restrictions engendrées par les complexités informatiques, équations mathématiques, commandes clavier et souris, il modélise librement.  The orthopedist will work the point cloud in space thanks to a tactile interface. The software interface introduces touch into three-dimensional modeling, without the restrictions generated by computer complexities, mathematical equations, keyboard and mouse commands, it models freely.

L'opérateur est directement en interaction avec la forme 25 physique, il la touche et peut ainsi la replacer dans l'espace. Il réunit les différentes images 3D du malade en corrigeant les éventuelles imperfections de prise de vue causées par les petits changements de position du patient lors des captures.  The operator is in direct interaction with the physical form, he touches it and can thus replace it in space. It brings together the different 3D images of the patient by correcting any imperfections in the shot caused by small changes in the patient's position during the captures.

Le système de modélisation est aussi intuitif que le modelage en plâtre dont l'orthopédiste à l'habitude. Les outils du logiciel utilisent des techniques de travail issues du modelage, comme le grattage et la découpe.  The modeling system is as intuitive as the plaster modeling that the orthopedist is used to. The software tools use working techniques from modeling, such as scraping and cutting.

Accédant à la possibilité de contrôler ces outils avec le sens du toucher, l'orthopédiste est en relation directe avec le moulage virtuel du patient. En outre la souplesse et la liberté qu'offre ce modelage par toucher, l'interaction de la modélisation directe et les outils courants contribuent à 5 supprimer les longues sessions d'apprentissage. Le logiciel est dépendant de son périphérique d'interface que l'opérateur tient en main comme le manche de son outil.  Accessing the possibility of controlling these tools with the sense of touch, the orthopedist is in direct contact with the virtual molding of the patient. In addition, the flexibility and freedom offered by touch modeling, the interaction of direct modeling and common tools help to eliminate long learning sessions. The software depends on its interface device which the operator holds in his hand like the handle of his tool.

Les outils de modelage comprennent un ou plusieurs outils parmi ceux susvisés: - Outil de formes boule, cube, racloir, gouge, spatules.  The modeling tools include one or more tools among those mentioned above: - Tool of ball, cube, scraper, gouge, spatulas shapes.

- Outil de sculpture guidé le long d'une courbe.  - Sculpting tool guided along a curve.

- Outil de repoussage avec zone d'influence réglable.  - Pushing tool with adjustable zone of influence.

- Outil d'attraction permet d'extruder la matière.  - Attraction tool allows the material to be extruded.

- Outils de lissage d'influences différentes.  - Smoothing tools of different influences.

- Outils d'apport de matière en forme de boules, cylindre ou en tube.  - Material supply tools in the form of balls, cylinders or tubes.

Les outils de conception 2D comprennent un ou 20 plusieurs outils parmi ceux susvisés: Crayon, Ligne, Arc, Cercle, Ellipse, Boite.  The 2D design tools include one or more of the above tools: Pencil, Line, Arc, Circle, Ellipse, Box.

Coupe, déplacement, rotation, miroir, décalage.  Cut, move, rotate, mirror, offset.

Les outils de modélisation de courbes comprennent un ou plusieurs outils parmi ceux susvisés: 25 -Couper un modèle par une courbe.  The curve modeling tools include one or more tools among those mentioned above: 25 -Cut a model by a curve.

-Enlever de la matière le long d'une courbe.  -Remove material along a curve.

-Elever ou baisser une zone sur le modèle par rapport à une courbe.  -Raise or lower an area on the model relative to a curve.

- Créer une rainure ou des crêtes le long d'une 30 courbe.  - Create a groove or ridges along a curve.

Les outils de courbes en 3D comprennent un ou plusieurs outils parmi ceux susvisés: - Projection des courbes sur le modèle.  The 3D curve tools include one or more of the above tools: - Projection of the curves on the model.

- Création d'une courbe sur un plan de coupe du modèle.  - Creation of a curve on a cutting plane of the model.

- Symétrie de courbe.- Curve symmetry.

- Copier-coller de courbe.- Copy and paste of curve.

- Division des courbes en courbes distinctes.  - Division of curves into separate curves.

- Plaquage de courbe sur le modèle 3D.  - Curve mapping on the 3D model.

Les outils d'assemblage permettent de: - Créer une nouvelle pièce dans le modèle en cours.  The assembly tools allow you to: - Create a new part in the current model.

- Insérer un modèle déjà existant dans le modèle en 10 cours.  - Insert an already existing model in the model in 10 lessons.

- Créer un décalage selon une valeur précise et définie, à l'intérieur ou à l'extérieur de la pièce en cours. Cela permet de créer des noyaux.  - Create an offset according to a precise and defined value, inside or outside the current part. This creates nuclei.

Les fonctions productives permettent: - L'annulation ou la reprise des niveaux de modification précédents.  The productive functions allow: - The cancellation or the resumption of the previous modification levels.

- La symétrie du modèle entier, le plan de symétrie peut être placé de façon interactive en le faisant glisser à l'écran en tout endroit et selon toute 20 orientation dans l'espace.  - The symmetry of the whole model, the plane of symmetry can be placed interactively by dragging it to the screen anywhere and in any orientation in space.

- La copie et collage permet de sélectionner et d'enregistrer des modèles entiers et de les réutiliser en collant de nouveau.  - Copy and paste lets you select and save entire models and reuse them by pasting again.

- La projection de niveau de gris permet à 25 l'opérateur de créer des gravures sur le modèle par des ajouts de relief ou des enlèvements.  - The gray level projection allows the operator to create engravings on the model by adding reliefs or removing them.

Les fonctions de contrôle de l'outil comprenant: - Le masque permet de protéger certaines zones du modèle de tout changement.  The tool control functions including: - The mask protects certain areas of the model from any change.

- L'introduction de pièces non déformable et non modifiable dans le projet.  - The introduction of non-deformable and non-modifiable parts in the project.

- Les contraintes permettent de limiter le mouvement de l'outil à un plan choisi pour un contrôle plus fin de l'outil.  - The constraints make it possible to limit the movement of the tool to a plane chosen for finer control of the tool.

Les fonctions d'analyses réalisent les fonctions de: -Mesure de distance entre deux points ou entre deux modèles.  The analysis functions perform the functions of: -Measuring distance between two points or between two models.

-Mesure l'épaisseur du modèle de façon interactive.  -Measures the thickness of the model interactively.

-Mesure entre deux pièces différentes.  -Measurement between two different pieces.

-Mesure de rayons de courbure de la surface d'une 10 pièce.  -Measuring radii of curvature of the surface of a piece.

-Ligne de plan de joint permet de vérifier la direction de démoulage et les zone de contre dépouille.  -Line of joint plane allows checking the demolding direction and the undercut zones.

Les fonctions d'affichage réalisent les fonctions de: 15 - Translation, zoom, rotation - Zoom d'ajustage à l'écran de la pièce en cours.  The display functions perform the functions of: 15 - Translation, zoom, rotation - Adjustment zoom on the screen of the current part.

- Visualisation d'une coupe du modèle selon un plan.  - Visualization of a section of the model according to a plan.

L'importation des données est réalisée, pour les images, au format BMP, pour les représentations 20 tridimensionnelles selon les formats STL, OBJ, PLY.  Data import is carried out, for images, in BMP format, for three-dimensional representations according to STL, OBJ, PLY formats.

La solution comprend des bibliothèques de fonction, pour des outils de correction automatique des trous, des faces ouvertes, des normales inversées.  The solution includes function libraries, for tools for automatic correction of holes, open faces, inverted normals.

L'exportation des données est réalisée, pour les 25 images, au format BMP, pour les représentations tridimensionnelles selon les formats STL Binaire et ASCII, OBJ, ZCP, PLY.  The data is exported, for the 25 images, in BMP format, for three-dimensional representations according to the STL Binary and ASCII, OBJ, ZCP, PLY formats.

L'opérateur, s'il est équipé du logiciel dédié peut préparer la restitution. Autrement, il peut envoyer les 30 fichiers par Internet vers un centre de traitement approprié équipé du logiciel de restitution.  The operator, if equipped with dedicated software can prepare the return. Alternatively, it can send the 30 files over the Internet to an appropriate processing center equipped with the rendering software.

La restitution de la forme modifiée est réalisée à l'aide d'un logiciel intégré d'usinage de modèle 3D et la fraiseuse à commande numérique conçue pour la fabrication des corsets et des corsets siège.  The modified form is restored using integrated 3D model machining software and the numerically controlled milling machine designed for the manufacture of corsets and seat corsets.

Une solution interactive et intuitive, simple pour préparer un usinage en quelques minutes consiste à : -Placer le modèle dans sa position d'usinage.  An interactive and intuitive solution, simple to prepare a machining in a few minutes consists in: -Place the model in its machining position.

-Choisir une fraise et un type d'usinage. Le logiciel calcul automatiquement le parcours d'outil, par exemple muni d'une tête de fraisage 3 à 5 axes pour les ébauches et finition, avec une fraise 10 hémisphérique, cylindrique, conique plate et boule, torique.  - Choose a cutter and a type of machining. The software automatically calculates the tool path, for example provided with a 3 to 5 axis milling head for roughing and finishing, with a hemispherical, cylindrical, flat conical and ball, toric cutter 10.

Le système de coordonnées en 4 axes est du type cylindrique ou conique, plateau vertical ou horizontal.  The 4-axis coordinate system is of the cylindrical or conical type, vertical or horizontal plate.

L'équipement comprend des moyens de transformation interactive de la géométriques du modèle: Copie, 15 translation, rotation, changement d'échelle, symétrie, retournement, alignement, de définition de la position de l'origine sur la machine automatique, de gestion automatique des retournements, des bruts et des attaches et de définition d'un usinage en plan parallèle (x, y) usinage en 20 spirale (carrée, ronde et elliptique). La machine à commande numérique est commandée par un fichier d'usinage transmis à la commande numérique PMAC Turbo dont les paramètres ont été étudiés pour recevoir les fichiers de points générés par le logiciel d'usinage.  The equipment includes means for interactive transformation of the geometric of the model: Copy, translation, rotation, change of scale, symmetry, reversal, alignment, definition of the position of the origin on the automatic machine, automatic management reversals, blanks and fasteners and definition of parallel plane machining (x, y) spiral machining (square, round and elliptical). The numerically controlled machine is controlled by a machining file transmitted to the PMAC Turbo numerical control, the parameters of which have been studied to receive the point files generated by the machining software.

La machine a deux fonctions: l'usinage en 3 axes à plat et l'usinage rotatif 3 axes.  The machine has two functions: 3-axis flat machining and 3-axis rotary machining.

Elle se présente sous la forme d'une poutre (X) supportant l'axe vertical (Z) circulant sur deux rails parallèles (Y) entraînement par visse à billes. En deux 30 zones de travail, elle est ouverte d'un côté pour les usinages à plat de l'autre pour les usinages rotatifs horizontaux cette partie est recouvrable pour allonger la partie usinages à plat.  It is in the form of a beam (X) supporting the vertical axis (Z) circulating on two parallel rails (Y) driven by ball screws. In two working zones, it is open on one side for flat machining on the other side for horizontal rotary machining, this part can be covered to lengthen the flat machining part.

L'opérateur pour le placement des patients peut utiliser des instruments complémentaires de maintien en matière transparente incolore. Le rai de lumière sera réfléchi par le sujet opaque visible au travers des instruments de maintien incolores.  The operator for patient placement may use additional holding devices made of colorless transparent material. The ray of light will be reflected by the opaque subject visible through the colorless holding instruments.

Un siège transparent incolore (Plexiglas), des gouttières, tube, plaques en plastique transparent incolore seront utilisées comme aide le temps de la prise de vue. De même que des coussins gonflés, ou des bandes et films de 10 matériaux transparents incolores peuvent servir au maintien du malade pendant la prise de mesure.  A colorless transparent seat (Plexiglas), gutters, tube, colorless transparent plastic plates will be used as an aid during the shooting. As well as inflated cushions, or strips and films of colorless transparent materials can be used to support the patient during the measurement.

Le noir est perçu comme un trou par les systèmes optiques. L'opérateur pour le maintien direct d'un patient peut utiliser des gants noirs. Grâce au logiciel de 15 modification, la perte de donnée à l'endroit du maintien peut être comblée.  Black is perceived as a hole by optical systems. The operator for the direct support of a patient can use black gloves. Thanks to the modification software, the loss of data at the place of maintenance can be remedied.

Pour un meilleur repérage, l'opérateur peut placer des pastilles noires ou des marques noires sur la peau du patient ou sur un vêtement moulant: une chaussette moulante 20 avec des points noirs de repérage pendant la prise de mesure d'un pied. Pour le cas d'un moignon, il est important d'identifier les prises de vues avant et arrière.  For better identification, the operator can place black dots or black marks on the patient's skin or on tight-fitting clothing: a tight-fitting sock 20 with black reference points during the measurement of a foot. In the case of a stump, it is important to identify the front and rear shots.

Les utilisations du système comprennent les adaptations de matériels et d'outils qui nécessitent un 25 moulage précis du corps humain pour sa personnalisation.  Uses of the system include adaptations of materials and tools which require precise molding of the human body for personalization.

Il permet également la conception du matériel orthopédique sur mesure parfaitement adapté à la morphologie: - Corset de maintien pour handicapé et accidenté - Appareillage nécessitant un moulage et une modification.  It also allows the design of custom-made orthopedic equipment perfectly suited to the morphology: - Support corset for disabled and injured - Equipment requiring molding and modification.

- Membre artificiel, bras, jambe, main, pied.  - Artificial limb, arms, leg, hand, foot.

- Corset siège pour handicapé.- Seat corset for the disabled.

- Attelle - Masque morphologique.- Splint - Morphological mask.

- Masque compressif pour les greffes de peaux.  - Compression mask for skin grafts.

(grand brûlé) - Chaussure orthopédique.  (badly burned) - Orthopedic shoe.

- Matériel sur mesure pour sportif handicapé - Conception de chaussures sur mesure - Création de vêtements ou parties de vêtements sur mesure: veste, pantalon, chapeau, casque, jambière - Conception d'outils sur mesure proches du corps; 10 sac à dos, crosse de fusil, casque de visée et de protection - Conception d'outils sur mesure prolongeant le corps; manette, manche d'outil - Conception de sièges sur mesure; siège baquet 15 pour voiture de compétition, selle de vélo, selle d'équitation - Vêtements techniques adaptés à la morphologie: pointe de chaussures de danse.  - Tailor-made equipment for disabled athletes - Design of custom shoes - Creation of custom clothing or parts of clothing: jacket, pants, hat, helmet, leg warmer - Design of custom tools close to the body; 10 backpack, rifle butt, targeting and protective helmet - Design of custom tools extending the body; handle, tool handle - Custom seat design; bucket seat 15 for competition car, bicycle saddle, riding saddle - Technical clothing adapted to the morphology: point of dance shoes.

L'équipement trouve également des applications: - en chirurgie esthétique, telles que le moulage des parties du corps et modification dans le but de visualiser en 3D de la morphologie modifiée.  The equipment also finds applications: - in cosmetic surgery, such as the molding of body parts and modification in order to visualize in 3D the modified morphology.

- dans le domaine judiciaire pour la reconstitution de visages et autres parties de corps en 3D à partir 25 d'ossements numérisés.  - in the judicial field for the reconstruction of faces and other body parts in 3D from 25 digital bones.

- dans le domaine de l'archéologie pour le moulage numérique d'une oeuvre ancienne et recréation des parties manquantes.  - in the field of archeology for the digital molding of an old work and recreation of the missing parts.

- dans le domaine artistique, pour la réalisation de 30 masque de cinéma et de théâtre adapté à la morphologie du porteur.  - in the artistic field, for the production of 30 cinema and theater masks adapted to the morphology of the wearer.

- dans le domaine industriel, pour l'acquisition de la forme de base et création des matrices de toutes les tailles de bottes en caoutchouc et l'acquisition de la forme de base et création des matrices de toutes les tailles de gants en caoutchouc.  - in the industrial field, for the acquisition of the basic shape and creation of the dies of all sizes of rubber boots and the acquisition of the basic shape and creation of the dies of all sizes of rubber gloves.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la fabrication d'un équipement personnalisé, tel qu'une orthèse, caractérisé en ce qu'il 5 comporte une première étape d'acquisition d'une représentation tridimensionnelle la partie du corps destinée à recevoir ledit équipement, une étape de modification de ladite représentation tridimensionnelle par un moyen de modelage virtuel interactif et une étape de génération d'un 10 fichier de pilotage d'une machine d'usinage à partir dudit fichier tridimensionnel modifié.  1 - Method for manufacturing personalized equipment, such as an orthosis, characterized in that it comprises a first step of acquiring a three-dimensional representation of the part of the body intended to receive said equipment, a step of modification of said three-dimensional representation by an interactive virtual modeling means and a step of generating a control file of a machining machine from said modified three-dimensional file. 2 - Procédé pour la fabrication d'un équipement personnalisé selon la revendication 1 caractérisé en ce que 15 l'étape d'acquisition d'une représentation tridimensionnelle comprend des opérations consistant à balayer la surface de la partie du corps par un faisceau lumineux pour la réalisation d'une image tridimensionnelle, à réaliser au moins une photographie numérique de ladite partie du corps. 20 3 - Procédé pour la fabrication d'un équipement personnalisé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'étape d'acquisition d'une représentation tridimensionnelle comporte en outre une opération de reconstruction d'une 25 image tridimensionnelle consistant à agréger les informations obtenues par balayage et les photographies numériques, pour calculer une image tridimensionnelle numérique.  2 - A method for manufacturing personalized equipment according to claim 1 characterized in that the step of acquiring a three-dimensional representation comprises operations consisting in scanning the surface of the part of the body with a light beam for the production of a three-dimensional image, taking at least one digital photograph of said part of the body. 20 3 - A method for manufacturing personalized equipment according to claim 2 characterized in that the step of acquiring a three-dimensional representation further comprises an operation of reconstructing a three-dimensional image consisting in aggregating the information obtained by scanning and digital photographs, to calculate a three-dimensional digital image. 4 - Procédé pour la fabrication d'un équipement personnalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape de modification de la représentation tridimensionnelle est réalisée avec un palpeur à retour d'effort permettant de commander la position d'un pointeur virtuel sur l'image tridimensionnelle calculée pendant l'étape d'acquisition, et avec des périphériques d'activation de fonctions de modification de ladite image tridimensionnelle en fonction de la position dudit pointeur.  4 - Process for the manufacture of personalized equipment according to any one of the preceding claims, characterized in that the step of modifying the three-dimensional representation is carried out with a force feedback feeler making it possible to control the position of a virtual pointer to the three-dimensional image calculated during the acquisition step, and with peripherals for activating functions for modifying said three-dimensional image as a function of the position of said pointer. - Equipement pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'acquisition 10 d'une image tridimensionnelle, des moyens de traitement de ladite image tridimensionnelle comprenant un palpeur interactif à retour d'effort commandant la position d'un pointeur apparaissant sur ladite image tridimensionnelle, et des moyens de calculs pour générer un fichier de pilotage 15 d'une machine d'usinage à partir de ladite représentation modifiée.  - Equipment for implementing a method according to at least one of the preceding claims, characterized in that it includes means for acquiring a three-dimensional image, means for processing said three-dimensional image comprising a probe interactive force feedback controlling the position of a pointer appearing on said three-dimensional image, and calculation means for generating a control file 15 of a machining machine from said modified representation.
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