Il progetto Custom Implants si inserisce nel campo della chirurgia personalizzata di precisione e in particolare: Precision Grafting: produzione di tessuti umani mediante manifattura sottrattiva robotizzata L’obiettivo principale in questo contesto è lo sviluppo, la messa a punto e la validazione in camera bianca di una innovativa piattaforma di lavorazione asettica dei tessuti ossei che integri un braccio robotico ed un sistema di visione 3D basato su scansione laser, al fine di ottimizzare la fabbricazione di tessuti di precisione. Sito web del progetto: www.custom-implants.it Presentazioni e video: cerr.eu/what-s-going-on/357-materiali-dei-seminari-disponibili-online

1. Precision Grafting
Tessuti umani di precisione, mediante manifattura sottrattiva robotizzata
Ing. Alessandro Gherardi, phd
CIRI-ICT Università di Bologna
CERR - Confindustria Emilia Romagna Ricerca, Bologna 19/07/2017
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2. 2
Precision Grafting
Tessuti umani di precisione, mediante manifattura sottrattiva robotizzata.
Output: CAD del tessuto osseo da lavorare tramite macchina
fresatrice robotizzata
Scopo: realizzare un sistema accurato di scansione 3D di tessuto
osseo
CIRI-ICT
2

3. 3
Precision Grafting
Sviluppo di un sistema di scansione 3D custom basato
su tecniche di triangolazione con laser eye-safe
CIRI-ICT
3

4. 4
Attività
❖ Specifiche del sistema di acquisizione a
triangolazione laser: risoluzione richiesta,
laser, sensore, ottiche, modalità e tempi di
acquisizione.
❖ Setup e calibrazione
❖ Sviluppo di algoritmi di ricostruzione
d
β
x
θ
),( zxP
0f
z
1x
laser
surface
lens
p
sensor
P′
Precision Grafting
CIRI-ICT
4

5. 5
Vincoli sul sistema di scansione
Setup geometrico
Baseline 260 mm
Angolo 𝛂 54 deg
Focale obiettivo (+dist) 25 mm
FOV Width (sopra) 53,8
4
mm
FOV Width (sotto) 62,8 mm
Baseline
α
eversed ordinary
x y
z
Ordinary
α
Look-away
α
Specular
Z
Y
X
Risoluzione immagine: 1536x512 pixel
Precision Grafting
CIRI-ICT
Risoluzione scansione
X (piano immagine) ~ 20-50 µm
Y (piano di scansione) ~ 10-50 µm
Z (piano immagine, subpixel) ~ 10-50 µm
5-1

6. 6
Sviluppo di algoritmi di ricostruzione
3D di materiali ad alto potere diffusivo
Prototipo di scansione preliminare
Precision Grafting
CIRI-ICT
6-1

7. 6
Sviluppo di algoritmi di ricostruzione
3D di materiali ad alto potere diffusivo
Prototipo di scansione preliminare
Precision Grafting
CIRI-ICT
6-3

8. 7
Ricostruzione 3D di tessuto
osseo
Prototipo di scansione
Risultati
Precisione (1𝜎) 20 µm
Accuratezza 16 µm
Frammento di cresta iliaca
Precision Grafting
CIRI-ICT
7-1

9. 8
Presentazione del gruppo di ricerca
Computer Vision Group
ARCES - Università di Bologna
Ci occupiamo di
❖ Progetti di visione industriale in
collaborazione con aziende leader nei
settori automotive, agroalimentare,
manifatturiero e dei servizi
❖ Attività di ricerca e sviluppo in diversi
ambiti applicativi (bio-ingegneria,
aerospaziale, medical imaging, imaging
quantitativo)
❖ Analisi di immagini e sequenze video
❖ Realtà aumentata/mixata
❖ Ricostruzione 3D della scena
Via Toffano 2/2, Bologna
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