一种内窥镜检测自动校准装置及方法与流程

1.本发明涉及内窥镜测试技术领域，尤其涉及到一种内窥镜检测自动校准装置及方法。


背景技术：

2.在对医用内窥镜进行检测前都需要对内窥镜进行装夹校准。以保证内窥镜的视轴与测试的标靶垂直，并且镜头显示中心与测标中心重合。现有的校准方案一般是通过手动的滑台对内窥镜三轴的位置及角度进行校准，或者对测标的位置进行手动调节。依靠测试人员的目视观察判断是否达到垂直居中的效果。目前的校准方案存在以下几点缺点：一是手动校准调节不同滑台旋钮导致测试效率低；二是手动调节的精度差影响测试结果；三是测试人员目视观察容易产生识别误差。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种内窥镜检测自动校准装置及方法。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：
5.一种内窥镜检测自动校准装置，包括：
6.校准侧标，所述校准侧标表面印刷有侧标图像；
7.三轴直线滑台，设置于所述校准侧标的一侧；
8.三轴旋转滑台，设置于所述三轴直线滑台上端，所述三轴直线滑台用于控制所述三轴旋转滑台在xyz轴方向直线移动；
9.装夹组件，设置于所述三轴旋转滑台上端，所述三轴旋转滑台用于控制所述装夹组件在xyz轴方向旋转移动，所述装夹组件用于装夹内窥镜；
10.内窥镜支撑组件，其底部固定于所述三轴直线滑台的z轴直线滑台上，所述内窥镜支撑组件包括支撑架以及滑动设置于所述支撑架上端的支撑架滑块，所述支撑架滑块的表面具有供内窥镜放置的凹槽。
11.本发明的进一步设置为：所述三轴直线滑台自下至上依次为y轴直线滑台、z轴直线滑台以及x轴直线滑台。
12.本发明的进一步设置为：所述三轴旋转滑台自下至上依次为x轴旋转滑台、y轴旋转滑台以及z轴旋转滑台，所述装夹组件固定于所述z轴旋转滑台上。
13.本发明的进一步设置为：所述装夹组件包括：
14.固定底座，可拆卸地固定于所述z轴旋转滑台上，所述固定底座表面开设有v型槽；
15.滑块，与所述固定底座滑动连接，所述滑块可相对固定底座上下移动，所述滑块下部还设有装夹孔，所述装夹孔为三角状；
16.内窥镜挡片，所述内窥镜挡片滑动设置于所述固定底座的后侧；
17.内窥镜放置于v型槽穿过装夹孔并且通过内窥镜挡片限位。
18.本发明的进一步设置为：所述固定底座为l形结构，所述固定底座包括水平段a和竖直段b，所述竖直段b处设有供所述滑块上下移动的滑槽；
19.所述竖直段b的内部两侧均设置有弹簧，所述弹簧的顶部与所述竖直段b的内部顶端相接触；所述滑块的底部两侧均凸出有推板，所述弹簧的底部与所述推板相接触；
20.所述滑块的上端通过螺钉紧固有拉环；
21.所述水平段a的两侧均设有螺纹孔；
22.所述内窥镜挡片为“凸”字形结构，所述内窥镜挡片的上部用于对内窥镜限位；所述内窥镜挡片的下部设有两个滑动通孔，螺栓穿过滑动通孔并且与固定底座固定连接。
23.本发明的进一步设置为：所述支撑架包括包括两个支撑座a，两个支撑座a的顶部固定有滑道，所述滑道为弧形结构，所述滑道表面凹设有弧形凹槽，所述滑道的两侧均设置有限位块。
24.本发明的进一步设置为：所述内窥镜检测自动校准装置还包括检测校准系统，所述检测校准系统用于分析内窥镜拍摄的侧标图像并实现图像分析，从而将运动数据反馈给三轴直线滑台和三轴旋转滑台进行校准。
25.本发明的进一步设置为：所述检测校准系统包括图像采集模块、图像分析识别模块和电机滑台控制模块，所述图像采集模块与所述图像分析识别模块电连接，所述图像分析识别模块与所述电机滑台控制模块电连接，所述图像采集模块还与所述内窥镜电连接，所述电机滑台控制模块还与所述三轴直线滑台和三轴旋转滑台电连接；
26.其中，所述检测校准系统还与显示屏电连接，用于通过显示屏实时显示校准进度；所述图像分析识别模块通过将图像采集模块采集拍摄校准侧标的侧标图像进行分析，根据侧标图像计算出内窥镜偏差的位置距离及角度；所述电机滑台控制模块用于根据图像分析识别模块计算的位移角度数据进行调整三轴直线滑台和三轴旋转滑台。
27.一直内窥镜检测自动校准方法，包括如下步骤：
28.s1、内窥镜装夹：首先，将内窥镜放置于固定底座的v型槽内，并且使得内窥镜的另一端位于支撑架滑块的凹槽内，然后人工推动内窥镜向滑块方向移动，人工再将拉环9拉起使得内窥镜可以穿过滑块处的装夹孔，当内窥镜移动至与内窥镜挡片相接触时即完成了对内窥镜的装夹，此时松开拉环9，拉环9依靠弹簧的作用自动压紧内窥镜；
29.s2、内窥镜校准：在内窥镜装夹完成后，先设置测试距离，距离测试好后，电机滑台控制模块控制y轴直线滑台工作从而令内窥镜移动到设置好的测试距离，接下来图像采集模块对内窥镜拍摄到的侧标图像进行采集，图像分析识别模块将采集到的侧标图像进行分析，计算出x、y、z轴的位置偏移量以及x、y、z轴的角度偏移量，然后将位移数据发送至电机滑台控制模块，电机滑台控制模块根据偏移数据，依次控制x轴旋转滑台、y轴旋转滑台和z轴旋转滑台运动，先使得x、y、z三轴角度完成校准，使内窥镜视轴垂直于校准侧标，接下来电机滑台控制模块控制x轴直线滑台和z轴直线滑台运动，使内窥镜拍摄图像的成像中心与校准侧标的中心重合，最后，图像分析识别模块再根据当前拍摄到的校准侧标的侧标图像进行分析，判断图像中心和校准侧标的中心是否重合，且左右上下的刻度是否一直，如果两项判定都通过则完成校准，反之有任意一项不通过则重新进行一轮校准调整。
30.本发明公开了一种内窥镜检测自动校准装置及方法，与现有技术相比：
31.本发明将原有内窥镜检测的手动校准操作实现了自动化，简化了操作流程、提高
了内窥镜的检测效率，避免了认为校准产生的误差；
32.本发明采用三轴直线滑台配合三轴旋转滑台，并且各个滑台均由独立的电机进行控制，使得校准精确度大大提升；
33.本发明的内窥镜支撑组件可以用于支撑较长的内窥镜，提高可适应性，可用于视向角不与内窥镜主轴平行的内窥镜校准；
34.本发明所采用的装夹组件可针对不同直径的内窥镜装夹，可适应性大大增强。
附图说明
35.图1为本发明的整体结构示意图。
36.图2为本发明的校准侧标上的侧标图像示意图。
37.图3为本发明的三轴直线滑台和三轴旋转滑台的结构示意图。
38.图4为本发明的装夹组件的立体图一。
39.图5为本发明的装夹组件的立体图二。
40.图6为本发明的装夹组件的剖视图。
41.图7为本发明的固定底座的结构示意图。
42.图8为本发明的装夹不同直径内窥镜示意图一。
43.图9为本发明的装夹不同直径内窥镜装夹示意图二。
44.图10为本发明的内窥镜支撑组件的结构示意图。
45.图11为本发明的检测校准系统的示意图。
46.图12为本发明的内窥镜检测自动校准方法的流程示意图。
47.图中数字和字母所表示的相应部件名称：
48.其中：100、校准侧标；200、三轴直线滑台；300、三轴旋转滑台；400、装夹组件；500、内窥镜；600、内窥镜支撑组件；201、z轴直线滑台；202、y轴直线滑台；203、x轴直线滑台；301、x轴旋转滑台；302、y轴旋转滑台；303、z轴旋转滑台；401、固定底座；401a、水平段；401b、竖直段；402、v型槽；403、滑块；404、装夹孔；405、内窥镜挡片；406、滑槽、407、弹簧；408、推板；409、拉环；410、螺纹孔；411、滑动通孔；412、螺栓；601、支撑架；601a、支撑座；602、支撑架滑块；603、滑道；604、弧形凹槽；605、限位块；606、凹槽。
具体实施方式
49.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
50.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
51.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技
术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
52.参阅图1至图10所示，一种内窥镜检测自动校准装置，包括：
53.校准侧标100，所述校准侧标100表面印刷有侧标图像，其中，所述校准侧标100为矩形板，所述校准侧标100在内窥镜500所拍摄的视场范围内印刷有若干圆环和刻度线组成的侧标图像，用于作为内窥镜500校准的依据；
54.三轴直线滑台200，设置于所述校准侧标100的一侧；
55.三轴旋转滑台300，设置于所述三轴直线滑台200上端，所述三轴直线滑台200用于控制所述三轴旋转滑台200在xyz轴方向直线移动，其中，所述三轴直线滑台200为xyz三轴直线滑台，由于三轴旋转滑台300设置于三轴直线滑台200的上端，即三轴直线滑台200可以控制三轴旋转滑台300进行xyz三轴方向的移动；
56.装夹组件400，设置于所述三轴旋转滑台300上端，所述三轴旋转滑台300用于控制所述装夹400组件在xyz轴方向旋转移动，所述装夹组件400用于装夹内窥镜500，其中，所述三轴旋转滑台300的上端固定装夹组件400，三轴旋转滑台300为xyz三轴旋转滑台，即三轴旋转滑台300可以控制装夹组件400进行xyz三轴方向的转动；通过三轴直线滑台200配合三轴旋转滑台300，即可以通过滑台移动或旋转实现内窥镜500空间位置及角度的调整；
57.内窥镜支撑组件600，其底部固定于所述三轴直线滑台200的z轴直线滑台201上，所述内窥镜支撑组件600包括支撑架601以及滑动设置于所述支撑架601上端的支撑架滑块602，所述支撑架滑块602的表面具有供内窥镜500放置的凹槽606，其中，所述滑块602的设置用于支撑较长的内窥镜500，提高可适应性，所述滑块602可在支撑架601上进行滑动，可用于视向角不与内窥镜500主轴平行的内窥镜校准。
58.上述技术方案中，
59.参阅图3所示，所述三轴直线滑台200自下至上依次为y轴直线滑台202、z轴直线滑台201以及x轴直线滑台203；其中，所述y轴直线滑台202、z轴直线滑台201和x轴直线滑台203均由独立的直线滑台电机控制，所述y轴直线滑台202可控制z轴直线滑台201和x轴直线滑台203在y轴方向移动，所述z轴直线滑台201可控制x轴直线滑台203在z轴方向移动，值得注意的是，本技术方案所采用的三轴直线滑台200为现有技术，本领域技术人员可根据实际需求选用。
60.值得注意的是，本发明所采用的三轴直线滑台200和三轴旋转滑台300也可称之为六轴滑台。
61.参阅图3所示所述三轴旋转滑台300自下至上依次为x轴旋转滑台301、y轴旋转滑台302以及z轴旋转滑台303，所述装夹组件400固定于所述z轴旋转滑台303上；其中，所述x轴旋转滑台301、y轴旋转滑台302和z轴旋转滑台303均由独立的旋转滑台电机控制，而x轴直线滑台203可以控制三轴旋转滑台300进行z轴方向的移动；与此同时，x轴旋转滑台301可以控制y轴旋转滑台302和z轴旋转滑台303进行x轴方向的转动，y轴旋转滑台302可以控制z轴旋转滑台303进行y轴方向的转动，值得注意的是，本技术方案所采用的三轴旋转滑台300为现有技术，本领域技术人员可根据实际需求选用，此外，本三轴旋转滑台300中位于最上方的为z轴旋转滑台303，该z轴旋转滑台303上固定有装夹组件400，即该z轴旋转滑台303可以控制装夹组件400进行z轴方向的转动。
62.参阅图4至图9所示，所述装夹组件400包括：
63.固定底座401，可拆卸地固定于所述z轴旋转滑台303上，所述固定底座401表面开设有v型槽402；
64.滑块403，与所述固定底座401滑动连接，所述滑块403可相对固定底座401上下移动，所述滑块403下部还设有装夹孔404，所述装夹孔404为三角状；
65.内窥镜挡片405，所述内窥镜挡片405滑动设置于所述固定底座401的后侧；
66.内窥镜500放置于v型槽402穿过装夹孔404并且通过内窥镜挡片405限位；
67.所述固定底座401为l形结构，所述固定底座401包括水平段401a和竖直段401b，所述竖直段401b处设有供所述滑块403上下移动的滑槽406；
68.所述竖直段401b的内部两侧均设置有弹簧407，所述弹簧407的顶部与所述竖直段410b的内部顶端相接触；所述滑块403的底部两侧均凸出有推板408，所述弹簧407的底部与所述推板408相接触；
69.所述滑块403的上端通过螺钉紧固有拉环409；
70.所述水平段401a的两侧均设有螺纹孔410；
71.所述内窥镜挡片405为“凸”字形结构，所述内窥镜挡片405的上部用于对内窥镜500限位；所述内窥镜挡片405的下部设有两个滑动通孔411，螺栓412穿过滑动通孔411并且与固定底座401固定连接。
72.上述技术方案中，首先将内窥镜500放置于v型凹槽402内，然后人工推动内窥镜500向滑块403方向移动，人工再将滑块403拉起使得内窥镜500可以穿过滑块403处的装夹孔404，当内窥镜500移动至与内窥镜挡片405相接触时即完成了对内窥镜500的固定，当内窥镜500固定好后，将内窥镜挡片405移开便可以方便后续对内窥镜500进行测试；值得注意的是，所述滑块403为矩形板状结构，此外，所述装夹孔404为三角状，优选为所述装夹孔404为等腰三角形；所述固定底座401为l形结构，所述固定底座401包括水平段401a和竖直段401b，所述竖直段401b处设有供所述滑块403上下移动的滑槽406；所述竖直段401b的内部两侧均设置有弹簧407，所述弹簧407的顶部与所述竖直段401b的内部顶端相接触；所述滑块403的底部两侧均凸出有推板408，所述弹簧407的底部与所述推板408相接触；所述滑块403在所述滑槽406内上下移动，滑块403底部两侧凸出推板408，推板408的上端与弹簧407相接触，弹簧407还与该固定底座401的竖直段401b的内部顶端相接触，此时弹簧407处于正常状态，当拉起滑块403时，弹簧407会压缩，然后将内窥镜500穿过装夹孔404并且进行后续定位，当定位完成后松开滑块403，通过弹簧407的弹力使得滑块403下降，使得内窥镜500通过v型槽402以及装夹孔404完成固定；值得注意的是，所述竖直段401b的中部具有一纵向的开口，所述开口与所述v型槽402相连通；值得注意的是，如图6所示，所述竖直段401b的滑槽406下端为镂空状，可以使得推板408伸入至竖直段401b的内部并且使得推板408可以上下移动，并且也对推板408进行一定限位；所述拉环409的设置便于进行拉动，所述水平段401a处的螺纹孔410用于对整个固定装置进行固定，所述内窥镜挡片405为“凸”字形结构，所述内窥镜挡片405的上部用于对内窥镜500限位；所述内窥镜挡片405的下部设有两个滑动通孔411，螺栓412穿过滑动通孔411并且与固定底座401固定连接；内窥镜挡片405的上部凸起部分用于对内窥镜500限位，即内窥镜与其相接触时松开拉环即完成固定，滑动通孔411为矩形通孔，当固定完成后，内窥镜挡片405即可以滑动通孔411作为轨道移开；值得注意的是，关于装夹组件400部分，可参阅专利号“202120601969.x”公开的“一种适用于不同直径
内窥镜的固定装置”。
73.参阅图10所示，所述支撑架601包括包括两个支撑座601a，两个支撑座601a的顶部固定有滑道603，所述滑道603为弧形结构，所述滑道603表面凹设有弧形凹槽604，所述滑道603的两侧均设置有限位块605。其中，所述支撑座601a的底部固定于所述z轴直线滑台201上，所述支撑架滑块602可以在所述滑道603进行滑动，限位块605的设置可以防止支撑架602脱离开滑道603。
74.参阅图11所示，所述内窥镜检测自动校准装置还包括检测校准系统，所述检测校准系统用于分析内窥镜500拍摄的侧标图像并实现图像分析，从而将运动数据反馈给三轴直线滑台200和三轴旋转滑台300进行校准。
75.所述检测校准系统包括图像采集模块、图像分析识别模块和电机滑台控制模块，所述图像采集模块与所述图像分析识别模块电连接，所述图像分析识别模块与所述电机滑台控制模块电连接，所述图像采集模块还与所述内窥镜500电连接(所述内窥镜500与图像采集模块电连接，实际上是内窥镜500的成像中心通过图像采集模块与检测校准系统相连接)，所述电机滑台控制模块还与所述三轴直线滑台200和三轴旋转滑台300电连接；
76.其中，所述检测校准系统还与显示屏电连接，用于通过显示屏实时显示校准进度；所述图像分析识别模块通过将图像采集模块采集拍摄校准侧标100的侧标图像进行分析，根据侧标图像计算出内窥镜500偏差的位置距离及角度；所述电机滑台控制模块用于根据图像分析识别模块计算的位移角度数据进行调整三轴直线滑台200和三轴旋转滑台300。
77.一种内窥镜检测自动校准方法，包括如下步骤：
78.s1、内窥镜装夹：首先，将内窥镜500放置于固定底座401的v型槽402内，并且使得内窥镜500的另一端位于支撑架滑块602的凹槽606内，然后人工推动内窥镜500向滑块403方向移动，人工再将拉环409拉起使得内窥镜500可以穿过滑块403处的装夹孔404，当内窥镜500移动至与内窥镜挡片405相接触时即完成了对内窥镜500的装夹，此时松开拉环409，拉环409依靠弹簧407的作用自动压紧内窥镜500；
79.s2、内窥镜校准：在内窥镜500装夹完成后，先设置测试距离，距离测试好后，电机滑台控制模块控制y轴直线滑台202工作从而令内窥镜500移动到设置好的测试距离，接下来图像采集模块对内窥镜500拍摄到的侧标图像进行采集，图像分析识别模块将采集到的侧标图像进行分析，计算出x、y、z轴的位置偏移量以及x、y、z轴的角度偏移量，然后将位移数据发送至电机滑台控制模块，电机滑台控制模块根据偏移数据，依次控制x轴旋转滑台301、y轴旋转滑台302和z轴旋转滑台303运动，先使得x、y、z三轴角度完成校准，使内窥镜500视轴垂直于校准侧标100，接下来电机滑台控制模块控制x轴直线滑台203和z轴直线滑台201运动，使内窥镜500拍摄图像的成像中心与校准侧标100的中心重合，最后，图像分析识别模块再根据当前拍摄到的校准侧标100的侧标图像进行分析，判断图像中心和校准侧标100的中心是否重合，且左右上下的刻度是否一直，如果两项判定都通过则完成校准，反之有任意一项不通过则重新进行一轮校准调整。
80.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
81.需要要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个
实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。