Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung relativer Orts-
und Lageveränderungen
eines Prüfgegenstandes,
die eine zumindest bereichsweise zylindrisch ausgebildete Prüfgegenstandsführung aufweist
sowie ein Vorrichtungssystem.The
The invention relates to a device for determining relative location
and changes in position
a test object,
which has an at least partially cylindrical test article guide
and a fixture system.
Bei
medizinischen Eingriffen am menschlichen oder tierischen Körpern werden
häufig
Gegenstände
in den Körper
eingeführt.
So werden beispielsweise durch die Arterien hindurch Katheter zum Herz
geleitet. Diese Katheter dienen u. a. als Führungshülsen für Werkzeuge und Instrumente,
die bei Untersuchungen oder Eingriffen benötigt werden. Die Werkzeuge
und Instrumente sind beispielsweise Drähte oder Ballons, die z. B.
an einer Herzklappe zu positionieren sind.at
medical interventions on human or animal bodies
often
objects
in the body
introduced.
For example, through the arteries, catheters become the heart
directed. These catheters serve u. a. as guide sleeves for tools and instruments,
needed during examinations or interventions. The tools
and instruments are, for example, wires or balloons, the z. B.
to be positioned on a heart valve.
Das
Einführen
der einzelnen Teile erfolgt meist von Hand, so dass die erreichte
Positioniergenauigkeit von der Routine und der Ruhe des Kardiologen
abhängig
ist. Damit der Kardiologe ein Gefühl für das Positionieren bekommt,
werden Übungsvorrichtungen
zur Simulation des medizinischen Eingriffs eingesetzt.The
Introduce
The individual parts are usually done by hand, so that reached
Positioning accuracy of the routine and rest of the cardiologist
dependent
is. So that the cardiologist gets a feeling for the positioning,
become exercise devices
used to simulate the medical procedure.
Eine Übungsvorrichtung
ist beispielsweise aus der DE
689 20 327 T2 bekannt. In dieser Vorrichtung sind auf der
Außenfläche eines
Arterienmodells einzelne Sensoren angeordnet, um grob die Eindringtiefe
eines Katheters zu ermit teln. Der Kardiologe kann hiermit jedoch
kein Feingefühl
für die
Bewegungen des Katheters entwickeln.An exercise device is for example from the DE 689 20 327 T2 known. In this device, individual sensors are arranged on the outer surface of an arterial model to roughly determine the penetration depth of a catheter. However, the cardiologist can not develop any sensitivity to the movements of the catheter.
Aus
der US 6,106,301 A ist
eine Messvorrichtung mit einem Messgegenstand bekannt. Der Messgegenstand
trägt optische
Sensoren. Eine Lichtquelle ist entweder auf dem Messgegenstand oder
neben einem auf Papier aufgetragenen Gittermuster angeordnet. Das
von der Lichtquelle ausgesandte Licht wird an dem Gittermuster reflektiert
und von den optischen Sensoren aufgenommen. Diese Vorrichtung erfordert
einen speziell präparierten Messgegenstand.From the US 6,106,301 A a measuring device with a measuring object is known. The measurement object carries optical sensors. A light source is arranged either on the measurement object or next to a grid pattern applied to paper. The light emitted by the light source is reflected on the grid pattern and received by the optical sensors. This device requires a specially prepared measurement object.
Auch
die in der US
2003/0208103 A1 beschriebene Messvorrichtung erfordert
einen speziell ausgebildeten Messgegenstand. Dieser weist konstant
beabstandete Markierungen auf, die von einem optischen Sensorsystem
erfasst werden. Eine technische Lösung ist nur für die Erfassung
einer translatorischen Bewegung des Messgegenstandes angegeben.Also in the US 2003/0208103 A1 described measuring device requires a specially trained measurement object. This has constantly spaced markings, which are detected by an optical sensor system. A technical solution is specified only for the detection of a translational movement of the measurement object.
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde,
eine kompakte Vorrichtung zu entwickeln, die eine möglichst
genaue Ermittlung der Bewegung eines Prüfgegenstandes ermöglicht.
Außerdem
soll ein Vorrichtungssystem mit mehreren derartigen Vorrichtungen
entwickelt werden.Of the
The present invention is therefore based on the problem
to develop a compact device that is as possible
accurate determination of the movement of a test object allows.
Furthermore
intended a device system with several such devices
be developed.
Diese
Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu
umfasst die Vorrichtung eine Vielzahl von optischen Sensorelementen,
die in einem Prüfbereich
der Prüfgegenstandsführung direkt
oder indirekt in den von der Prüfgegenstandsführung begrenzten
Raum gerichtet sind. Die Prüfge genstandsführung ist
im Prüfbereich zu
einem Hohlraum aufgeweitet ist. Im Hohlraum ist ein strukturiertes
Element angeordnet.These
Problem is solved with the features of the main claim. To
the device comprises a multiplicity of optical sensor elements,
in a test area
the audit trail directly
or indirectly in the scope of the audit trail guidance
Space are directed. The Prüfge genstandsführung is
in the test area too
a cavity is widened. In the cavity is a textured
Arranged element.
Das
Vorrichtungssystem umfasst mindestens zwei derartige Vorrichtungen.
Die zylindrischen Bereiche der Prüfgegenstandsführungen
haben unterschiedliche Durchmesser. Das Vorrichtungssystem umfasst
mindestens zwei Prüfgegenstände. Die Vorrichtungen
sind derart gekoppelt, dass der Prüfgegenstand der Vorrichtung
mit der Prüfgegenstandsführung kleinsten
Durchmessers zumindest den Prüfgegenstand
der Vorrichtung mit der Prüfgegenstandsführung nächstgrößeren Durchmessers durchdringt.The
Device system comprises at least two such devices.
The cylindrical areas of the test object guides
have different diameters. The device system includes
at least two test items. The devices
are coupled so that the test object of the device
smallest with the check item guide
Diameter at least the test object
penetrates the device with the test article guide of the next larger diameter.
Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.Further
Details of the invention will become apparent from the dependent claims and
the following description of schematically illustrated embodiments.
1:
Längsschnitt
einer Vorrichtung; 1 : Longitudinal section of a device;
2:
Detail aus 1; 2 : Detail from 1 ;
3:
Detail eines optischen Sensormoduls; 3 : Detail of an optical sensor module;
4:
Vorrichtungssystem; 4 : Device system;
5:
Detail aus 4. 5 : Detail from 4 ,
Die 1 zeigt
einen Längsschnitt
einer Vorrichtung (11) zur Ermittlung relativer Orts- und
Lageveränderungen
eines Prüfgegenstandes
(90). Eine derartige Vorrichtung (11) wird beispielsweise
als Übungsvorrichtung
für Kardiologen
bei der Vorbereitung einer Herzoperation eingesetzt.The 1 shows a longitudinal section of a device ( 11 ) for determining relative location and position changes of a test object ( 90 ). Such a device ( 11 ) is used, for example, as an exercise device for cardiologists in the preparation of heart surgery.
Die
Vorrichtung (11) umfasst ein z. B. quaderförmiges Gehäuse (20),
das in diesem Ausführungsbeispiel
aus einer Bodenplatte (21), einem Gehäuseunterteil (22),
einem Gehäusemittelteil
(23) und einem Deckelteil (24) besteht. Die einzelnen
Gehäuseteile
(21–24)
sind miteinander z. B. verschraubt oder verklebt. Das Gehäuseunterteil
(22) und das Gehäusemittelteil
(23) haben einander zugewandte Nuten (25, 26).
Diese beiden Nuten (25, 26) bilden einen Gehäuselängsdurchbruch
(27) des Gehäuses (20).
Im Ausführungsbeispiel
ist im Gehäusemittelteil (23)
eine Sensorvorrichtung (40) und im Gehäuseunterteil (22)
eine Bremsvorrichtung (60) angeordnet. Gegebenenfalls kann
im Gehäuse
(20) auch eine Auswerteelektronik angeordnet sein, die
eine Schnittstelle zu einem übergeordneten
Rechnersystem aufweist. Diese Schnittstelle kann z. B. ein CAN-Bus, ein Ethernet-Bus,
ein RS422-Protokoll, etc. sein. Die Vorrichtung (11) kann
ohne Bremsvorrichtung (60) ausgebildet sein. Das Gehäuse (20) kann
dann ohne Bodenplatte (21) ausgeführt sein und das Gehäuseunterteil
(22) und das Gehäusemittelteil
(23) können
ein Bauteil bilden.The device ( 11 ) includes a z. B. cuboid housing ( 20 ), which in this embodiment consists of a base plate ( 21 ), a housing lower part ( 22 ), a middle part of the housing ( 23 ) and a lid part ( 24 ) consists. The individual housing parts ( 21 - 24 ) are z. B. screwed or glued. The housing lower part ( 22 ) and the middle part of the housing ( 23 ) have mutually facing grooves ( 25 . 26 ). These two grooves ( 25 . 26 ) form a housing longitudinal opening ( 27 ) of the housing ( 20 ). In the exemplary embodiment, in the middle part of the housing ( 23 ) a sensor device ( 40 ) and in the lower housing part ( 22 ) a braking device ( 60 ) arranged. Optionally, in the housing ( 20 ) also one Evaluation be arranged, which has an interface to a higher-level computer system. This interface can, for. As a CAN bus, an Ethernet bus, an RS422 protocol, etc. be. The device ( 11 ) can without brake device ( 60 ) be formed. The housing ( 20 ) can then without bottom plate ( 21 ) and the lower housing part ( 22 ) and the middle part of the housing ( 23 ) can form a component.
Der
Gehäuselängsdurchbruch
(27) hat in der Darstellung der 1 mehrere
Abschnitte (31–34) unterschiedlichen
Querschnitts. An der linken (28) und an der rechten Gehäuse seite
(29) hat sie einen zylinderförmigen Einführbereich (31), der
sich kegelförmig
in Richtung der Gehäusemitte
verjüngt.
In diesem Ausführungsbeispiel
beträgt
der Durchmesser des Einführbereichs
(31) das Zwanzigfache des kleineren Kegeldurchmessers.
Der letztgenannte Durchmesser ist der Durchmesser eines zylindrischen
Führungsbereiches
(32), der im Ausführungsbeispiel
0,5 Millimeter beträgt.
In dem an den zylindrischen Führungsbereich
(32) angrenzenden Prüfbereich
(33), vgl. 2, ist der Gehäuselängsdurchbruch
(27) zu einem Hohlraum (36) aufgeweitet. Im Gehäuseunterteil
(22) ist der Hohlraum (36) z. B. quaderförmig ausgebildet
und hat eine Tiefe von 2,5 Millimetern. Das Gehäuseunterteil (22)
kann gegebenenfalls ohne einen Teil des Hohlraums (36)
ausgebildet sein. In den Darstellungen der 1 und 2 schließt sich
an den Hohlraum (36) rechts ein Bereich (34) mit
einer im Gehäuseunterteil
(22) ausgebildeten Einführnut an.
Letztere ist schräg
ausgebildet und hat beispielsweise eine Breite von 0,5 Millimetern
normal zur Schnittebene der Darstellungen und eine Tiefe von 0,5
Millimetern.The housing longitudinal opening ( 27 ) has in the presentation of 1 several sections ( 31 - 34 ) of different cross-section. At the left ( 28 ) and on the right side of the housing ( 29 ) has a cylindrical insertion area ( 31 ), which tapers conically in the direction of the center of the housing. In this embodiment, the diameter of the insertion area ( 31 ) Twenty times the smaller cone diameter. The latter diameter is the diameter of a cylindrical guide region ( 32 ), which in the embodiment is 0.5 millimeters. In which to the cylindrical guide area ( 32 ) adjacent test area ( 33 ), see. 2 , is the housing longitudinal opening ( 27 ) to a cavity ( 36 ) expanded. In the housing lower part ( 22 ) is the cavity ( 36 ) z. B. cuboid and has a depth of 2.5 millimeters. The housing lower part ( 22 ) may optionally without a portion of the cavity ( 36 ) be formed. In the representations of the 1 and 2 joins the cavity ( 36 ) an area on the right ( 34 ) with a in the housing lower part ( 22 ) formed Einführnut on. The latter is obliquely formed and has, for example, a width of 0.5 millimeters normal to the sectional plane of the representations and a depth of 0.5 millimeters.
Auf
einer Montagefläche
(37) des Gehäusemittelteils
(23) ist die Sensorvorrichtung (40) befestigt,
z. B. mittels Schrauben oder mittels einer Fügeverbindung. Die Montagefläche (37)
und der Gehäuselängsdurchbruch
(27) sind mittels eines normal zur Montagefläche (37)
liegenden Durchbruchs (38) verbunden. Der Abstand zwischen
der Montagefläche (37)
und dem Gehäuselängsdurchbruch
(27) beträgt im
Ausführungsbeispiel
2,5 Millimeter, er kann jedoch zwischen zwei und sechs Millimeter
betragen. In dem in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist der Durchbruch (38) prismenartig ausgebildet, wobei
im dargestellten Längsschnitt
seine Länge
von der Montagefläche
(38) zum Gehäuselängsdurchbruch
(27) hin abnimmt. Die kürzere
Länge beträgt hier
etwa das vierzehnfache des Durchmes sers des zylindrischen Bereichs
(32) des Gehäuselängsdurchbruchs
(27).On a mounting surface ( 37 ) of the middle part of the housing ( 23 ) is the sensor device ( 40 ), z. B. by means of screws or by means of a joint connection. The mounting surface ( 37 ) and the housing longitudinal opening ( 27 ) are by means of a normal to the mounting surface ( 37 ) breakthrough ( 38 ) connected. The distance between the mounting surface ( 37 ) and the housing longitudinal opening ( 27 ) is 2.5 millimeters in the embodiment, but it can be between two and six millimeters. In the in the 1 and 2 illustrated embodiment is the breakthrough ( 38 ) formed prism-like, wherein in the illustrated longitudinal section its length from the mounting surface ( 38 ) to the housing longitudinal opening ( 27 ) decreases. The shorter length here is approximately fourteen times the diameter of the cylindrical region ( 32 ) of the housing longitudinal breakthrough ( 27 ).
Die
Sensorvorrichtung (40) umfasst in diesem Ausführungsbeispiel
ein optisches Sensormodul (46) und eine Lichtquelle (51).
Sie ist z. B. eine kompakte Baugruppe, die beispielsweise eine gemeinsame
Grundplatte (41) und ein gemeinsames Linsenbauteil (42)
für das
optische Sensormodul (46) und die Lichtquelle (51)
aufweist. Gegebenenfalls kann die Sensorvorrichtung (40)
auch ohne Lichtquelle (51) ausgeführt sein.The sensor device ( 40 ) comprises in this embodiment an optical sensor module ( 46 ) and a light source ( 51 ). It is z. B. a compact assembly, for example, a common base plate ( 41 ) and a common lens component ( 42 ) for the optical sensor module ( 46 ) and the light source ( 51 ) having. Optionally, the sensor device ( 40 ) even without light source ( 51 ).
Das
optische Sensormodul (46) umfasst eine Vielzahl von optischen
Sensorelementen (47), vgl. 3. Eine
Vielzahl bedeutet hier eine Anzahl größer oder gleich 400. Im Ausführungsbeispiel
umfasst die Vorrichtung (11) z. B. 900 Sensorelemente (47), die
beispielsweise aneinander angrenzend in 30 Zeilen und in 30 Reihen
angeordnet sind. Eine der Hauptrichtungen dieses Sensorfelds liegt
z. B. parallel zur Richtung des Gehäuselängsdurchbruchs (27), die
andere Hauptrichtung ist normal zur erstgenannten Richtung angeordnet.
Das einzelne Sensorelement (47) ist beispielsweise quadratisch
und hat eine Kantenlänge
von 0,032 Millimetern. Anstatt eines Sensormoduls (46)
können
auch einzelne Sensorelemente (47) eingesetzt werden, die
einander angrenzend angeordnet sind. Die Sensorelemente (47)
können
Hell-Dunkel-Informationen oder Farbinformationen aufnehmen.The optical sensor module ( 46 ) comprises a multiplicity of optical sensor elements ( 47 ), see. 3 , A plurality here means a number greater than or equal to 400. In the exemplary embodiment, the device comprises ( 11 ) z. B. 900 sensor elements ( 47 ) arranged, for example, adjacent to each other in 30 rows and in 30 rows. One of the main directions of this sensor field is z. B. parallel to the direction of the housing longitudinal breakthrough ( 27 ), the other main direction is arranged normal to the former direction. The single sensor element ( 47 ) is square, for example, and has an edge length of 0.032 millimeters. Instead of a sensor module ( 46 ), individual sensor elements ( 47 ) are used, which are arranged adjacent to each other. The sensor elements ( 47 ) can capture chiaroscuro information or color information.
Die
Sensorelemente (47) sind so ausgerichtet, dass sie Bilder
aus dem Innenraum (35) des Gehäuselängsdurchbruchs (27)
durch den Durchbruch (38) hindurch aufnehmen. In der Darstellung
der 1 und 2 ist die Mittellinie (48)
des Sensormoduls (46) um 21,5 Grad zur Vertikalen geneigt.
Gegebenenfalls können
die Sensorelemente (47) auch indirekt – z. B. über Reflexion an einem Spiegel – durch
den Durchbruch (38) hindurch Bilder aus dem Innenraum (35)
des Gehäuselängsdurchbruchs
(27) aufnehmen. Auch kann gegebenenfalls die optische Linse
(49) zwischen dem Durchbruch (38) und den Sensorelementen
(47), die hier Teil des Linsenbauteils (42) ist,
entfallen.The sensor elements ( 47 ) are aligned so that they take pictures from the interior ( 35 ) of the housing longitudinal breakthrough ( 27 ) through the breakthrough ( 38 ). In the presentation of the 1 and 2 is the center line ( 48 ) of the sensor module ( 46 ) inclined by 21.5 degrees to the vertical. Optionally, the sensor elements ( 47 ) also indirectly - z. Eg reflection on a mirror - through the breakthrough ( 38 ) through pictures from the interior ( 35 ) of the housing longitudinal breakthrough ( 27 ) take up. Also, if necessary, the optical lens ( 49 ) between the breakthrough ( 38 ) and the sensor elements ( 47 ), which are part of the lens component ( 42 ) is omitted.
Die
Lichtquelle (51) umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Laserdiode
(52), die im Betrieb z. B. kohärentes Licht hoher Energie
durch den Durchbruch (38) hindurch in den Innenraum (35)
des Gehäuselängsdurchbruchs
(27) abstrahlt. Die Laserdiode (52), die hier
beispielsweise um einen Winkel von 21,5 Grad zur Vertikalen geneigt
ist, strahlt z. B. weitgehend monochromatisches Licht ab. Die optische
Linse (53) zwischen der Laserdiode (52) und dem
Durchbruch (38), die in diesem Ausführungsbeispiel Teil des Linsenbauteils
(42) ist, kann gegebenenfalls entfallen. Anstatt einer
Laserdiode kann die Lichtquelle (51) eine Leuchtdiode oder
eine andere Leuchte umfassen.The light source ( 51 ) comprises in this embodiment a laser diode ( 52 ), which in operation z. B. high energy coherent light through the breakthrough ( 38 ) through into the interior ( 35 ) of the housing longitudinal breakthrough ( 27 ) radiates. The laser diode ( 52 ), which is inclined here for example by an angle of 21.5 degrees to the vertical, radiates z. B. largely monochromatic light. The optical lens ( 53 ) between the laser diode ( 52 ) and the breakthrough ( 38 ), which in this embodiment is part of the lens component ( 42 ), may be omitted. Instead of a laser diode, the light source ( 51 ) comprise a light emitting diode or other light.
In
dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
schneiden sich die Mittellinie (54) der Laserdiode (52)
und die Mittellinie (48) des Sensormoduls (46)
z. B. 2,6 Millimeter unterhalb der Montagefläche (37).In the in the 1 and 2 illustrated embodiment, the center line intersect ( 54 ) of the laser diode ( 52 ) and the center line ( 48 ) of the sensor module ( 46 ) z. B. 2.6 millimeters below the mounting surface ( 37 ).
Die
Bremsvorrichtung (60) umfasst einen elektrischen Motor
(61), z. B. einen Schrittmotor (61), und ein vom
Motor (61) angetriebenes Keilgetriebe (66). Sie
wird beispielsweise vom zentralen Rechnersystem aus gesteuert.The braking device ( 60 ) comprises an electric motor ( 61 ), z. B. a stepper motor ( 61 ), and one from the engine ( 61 ) driven wedge gear ( 66 ). It is controlled, for example, by the central computer system.
Auf
der Motorwelle (62) ist z. B. ein Aufsatzstück (63)
befestigt. Dieses umfasst eine Gewindespindel (64) mit
einem Außengewinde,
die den Stößel (67)
des Keilgetriebes (66) antreibt. Der Stößel (67) gleitet hierbei
beispielsweise entlang der Bodenplatte (21). Er treibt
einen Keil (68), der in radialer Richtung zum Gehäuselängsdurchbruch
(27) steht. Zwischen dem Keil (68) und dem Gehäuse (20)
sind beispielsweise vier Rückstellfedern
(69), z. B. Kunststofffedern angeordnet. Statt dieser Federanordnung kann
die Rückstellung
des Keils (68) auch mittels eines einzigen Federelementes
erfolgen.On the motor shaft ( 62 ) is z. B. a top piece ( 63 ) attached. This includes a threaded spindle ( 64 ) with an external thread, which is the ram ( 67 ) of the wedge gear ( 66 ) drives. The pestle ( 67 ) glides here, for example, along the bottom plate ( 21 ). He drives a wedge ( 68 ), which in the radial direction to the housing longitudinal opening ( 27 ) stands. Between the wedge ( 68 ) and the housing ( 20 ) are, for example, four return springs ( 69 ), z. B. plastic springs arranged. Instead of this spring arrangement, the return of the wedge ( 68 ) also take place by means of a single spring element.
Zum
Betrieb der Vorrichtung (11) wird in dem in den 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
als Prüfgegenstand
(90) ein Draht (91) in den Gehäuselängsdurchbruch (27)
eingeführt.
Der gesamte Gehäuselängsdurchbruch
(27) bildet eine Prüfgegenstandsführung (27).
Der Draht (91) hat beispielsweise einen Durchmesser von
0,3 Millimetern und wird im zylindrischen Bereich (32)
der Prüfgegenstandsführung (27)
mit geringem Spiel geführt.To operate the device ( 11 ) is in the in the 1 to 3 illustrated embodiment as a test object ( 90 ) a wire ( 91 ) in the housing longitudinal opening ( 27 ) introduced. The entire housing longitudinal opening ( 27 ) forms a check item guide ( 27 ). The wire ( 91 ) has, for example, a diameter of 0.3 millimeters and is in the cylindrical region ( 32 ) of the test object guide ( 27 ) led with little play.
Bei
einer z. B. von Hand betätigten
translatorischen Bewegung des Drahtes (91) nehmen die optischen
Sensorelemente (47) das während der Bewegung veränderte Bild
der Oberfläche
(92) des Drahtes (91) auf. Die den Sensorelementen
(47) nachgeschaltete Auswerteeinheit interpretiert diese
Bewegung als Längsverschiebung
des Drahtes (91). Beispielsweise auf einem Bildschirm wird
vergrößert die relative
Lageänderung
dargestellt. Die Lichtquelle (51) erhöht hierbei z. B. den Kontrast
des Oberflächenbildes.
Bei einer Ausführung
der Vorrichtung (11) ohne integrierte Lichtquelle (51)
kann auch das Umgebungslicht für
ein für
die Auswertung ausreichendes Oberflächenbild des Prüfgegenstandes
(90) genügen.At a z. B. manually operated translational movement of the wire ( 91 ) take the optical sensor elements ( 47 ) the image of the surface changed during the movement ( 92 ) of the wire ( 91 ) on. The sensor elements ( 47 ) downstream evaluation unit interprets this movement as longitudinal displacement of the wire ( 91 ). For example, on a screen, the relative change in position is shown enlarged. The light source ( 51 ) increases this z. B. the contrast of the surface image. In one embodiment of the device ( 11 ) without integrated light source ( 51 ), the ambient light can also be used for a surface image of the test object which is sufficient for the evaluation ( 90 ) suffice.
Soll
beispielsweise die Drahtspitze (93) an einer Stelle positioniert
werden, so wird der Draht (91) z. B. von Hand so weit geschoben,
bis die Drahtspitze (93) von den Sensorelementen (47)
erfasst wird. Sollte die Hand des Bedieners zittern, sieht der Bediener
am Bildschirm die Auslenkungen der Drahtspitze (93). Die
Vorrichtung (11) hat keinen Anschlag, um den Weg des Drahtes
(91) in translatorischer Richtung zu begren zen, so dass
die erreichte Positioniergenauigkeit nur abhängig ist von der Routine und
der Geschicklichkeit des Bedieners.For example, if the wire tip ( 93 ) are positioned at one point, the wire ( 91 ) z. B. by hand until the wire tip ( 93 ) of the sensor elements ( 47 ) is detected. Should the operator's hand shake, the operator sees on the screen the deflections of the wire tip ( 93 ). The device ( 11 ) has no stop to the path of the wire ( 91 ) in the translational direction zen, so that the achieved positioning accuracy depends only on the routine and the skill of the operator.
Auch
bei einer rotatorischen Bewegung des Drahtes (91) nehmen
die optischen Sensorelemente (47) das während der Bewegung veränderte Bild
der Oberfläche
(92) des Drahtes (91) auf. Für die Auswertung werden beispielsweise
die Bilder verglichen, die jeweils von zwei nebeneinander quer zur
Längsrichtung
des Drahtes (91) liegenden Sensorelementen (47)
aufgenommen werden.Even with a rotary movement of the wire ( 91 ) take the optical sensor elements ( 47 ) the image of the surface changed during the movement ( 92 ) of the wire ( 91 ) on. For the evaluation, for example, the images are compared, each of two juxtaposed transversely to the longitudinal direction of the wire ( 91 ) sensor elements ( 47 ).
Um
z. B. Stenosen, das sind beispielsweise Verschlüsse der Arterien, zu simulieren,
wird die Bremsvorrichtung (60) betätigt. Mittels des Elektromotors
(61) wird in der Darstellung der 1 der Stößel (67)
nach links verschoben. Der Stößel (67) schiebt
den Keil (68) in radialer Richtung in den Gehäuselängsdurchbruch
(27). Der Keil (68) legt sich an den Draht (91)
an und erhöht
den Anfangswiderstand einer Bewegung und den Reibungswiderstand
während
einer Bewegung. Hierbei kann – je
nach gewähltem
Stößelhub – der Keil
(68) den Draht (91) in der Prüfgegenstandsführung (27)
klemmen.To z. As stenoses, which are, for example, occlusions of the arteries to simulate, the braking device ( 60 ). By means of the electric motor ( 61 ) is in the representation of the 1 the pestle ( 67 ) moved to the left. The pestle ( 67 ) pushes the wedge ( 68 ) in the radial direction in the housing longitudinal opening ( 27 ). The wedge ( 68 ) lies down to the wire ( 91 ) and increases the initial resistance of a movement and the frictional resistance during a movement. Depending on the selected ram stroke, the wedge ( 68 ) the wire ( 91 ) in the test object guide ( 27 ).
Um
den Reibungswiderstand des Drahtes (91) wieder zu verringern,
wird der Schrittmotor (61) in die entgegengesetzte Richtung
gedreht. Der Stößel (67)
wird in der Darstellung der 1 nach rechts gezogen.
Die Rückstellfedern
(69) drücken
den Keil (68) in die Ausgangsposition.To reduce the frictional resistance of the wire ( 91 ), the stepper motor ( 61 ) turned in the opposite direction. The pestle ( 67 ) is in the representation of the 1 pulled to the right. The return springs ( 69 ) press the wedge ( 68 ) in the starting position.
Im
Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 ist im Hohlraum (36)
unterhalb des Drahtes (91) ein strukturiertes Element (71),
z. B. eine Scheibe (71) mit Pyramidenstruktur, angeordnet.
Diese wird von einem Rahmen (72) gehalten. Der Abstand
der Scheibe (71) zum Draht (91) beträgt beispielsweise 2,5
Millimeter. Mittels dieses strukturierten Elements (71) kann
selbst eine Lageveränderung
eines Drahts (91) ermittelt werden, der eine neutrale,
ungemusterte Oberfläche
und eine geringe Oberflächenrauhigkeit
aufweist.In the embodiment of 1 and 2 is in the cavity ( 36 ) below the wire ( 91 ) a structured element ( 71 ), z. B. a disc ( 71 ) arranged with pyramidal structure. This is from a frame ( 72 ) held. The distance of the disc ( 71 ) to the wire ( 91 ) is for example 2.5 millimeters. By means of this structured element ( 71 ) can itself a change in position of a wire ( 91 ), which has a neutral, unpatterned surface and a low surface roughness.
Die
Prüfgegenstände (90)
können
nichttransparent oder transparent sein. So kann ein Prüfgegenstand
(90) ein transparenter Ballon sein, der z. B. entlang eines
Drahtes (91) verschoben wird.The test items ( 90 ) can be nontransparent or transparent. Thus, a test object ( 90 ) be a transparent balloon, the z. B. along a wire ( 91 ) is moved.
Mit
der beschriebenen berührungsfreien, kompakten
Vorrichtung (11) kann als kleinster Prüfgegenstand (90) ein
Gegenstand von der Größe von acht
Sensorelementen (47), hier also etwa 0,26 Millimeter, erkannt
werden. Der Durchmesser des zylindrischen Bereichs (32)
der Prüfgegenstandsführung (90)
kann damit kleiner als das Zwanzigfache der kürzesten Sensorelementlänge ausgeführt sein.With the described non-contact, compact device ( 11 ) can be used as the smallest test object ( 90 ) an object the size of eight sensor elements ( 47 ), here about 0.26 millimeters, are detected. The diameter of the cylindrical area ( 32 ) of the test object guide ( 90 ) can thus be made smaller than twenty times the shortest sensor element length.
Um
die Auflösung
der Sensorelemente (47) zu verändern, kann beispielsweise
der Abstand der Sensorelemente (47) zum Prüfgegenstand
(91) und gegebenenfalls zur optischen Linse (49)
vergrößert werden.
Beim Einsatz einer in die Vorrichtung (11) integrierten
Lichtquelle (51) kann diese geschwenkt und/oder verschoben
werden, um eine ausreichend kontrastreiche Oberfläche des
Prüfgegenstandes (90)
zu erhalten. Auch kann der Anschlussstrom der Lichtquelle (51)
vergrößert werden.To the resolution of the sensor elements ( 47 ), for example, the distance of the sensor elements ( 47 ) to the test object ( 91 ) and optionally to the optical lens ( 49 ). When using a device ( 11 ) integrated light source ( 51 ) this can be pivoted and / or moved to a sufficiently high-contrast surface of the test object ( 90 ) to obtain. Also, the connection current of the light source ( 51 ).
Die 4 zeigt
ein Vorrichtungssystem (10) mit beispielsweise drei Vorrichtungen
(11, 111, 211) zur Ermittlung relativer
Orts- und Lageveränderungen
von Prüfgegenständen (90).
Die Vorrichtungen (11, 111, 211) sind
im Wesentlichen so aufgebaut wie die Vorrichtung (11),
die im Zusammenhang mit den 1 und 2 beschrieben
ist. Die einzelnen Vorrichtungen (11; 111; 211)
unterscheiden sich im Querschnitt der zylindrischen Bereiche (32; 132; 232)
ihrer Prüfgegenstandsfüh rungen
(27; 127; 227), vgl. die Detaildarstellung
in 5. Hierbei hat die hier links dargestellte Vorrichtung
(111) den Gehäuselängsdurchbruch
(127) mit dem größten Durchmesser
und die rechts dargestellte Vorrichtung (11) den Gehäuselängsdurchbruch
(27) mit dem kleinsten Durchmesser.The 4 shows a device system ( 10 ) with, for example, three devices ( 11 . 111 . 211 ) for the determination of relative location and position changes of test objects ( 90 ). The devices ( 11 . 111 . 211 ) are essentially structured like the device ( 11 ), which in connection with the 1 and 2 is described. The individual devices ( 11 ; 111 ; 211 ) differ in the cross section of the cylindrical regions ( 32 ; 132 ; 232 ) of their test objections ( 27 ; 127 ; 227 ), see. the detailed representation in 5 , Here, the device shown here on the left ( 111 ) the housing longitudinal opening ( 127 ) with the largest diameter and the device shown on the right ( 11 ) the housing longitudinal opening ( 27 ) with the smallest diameter.
In
der links dargestellten Vorrichtung (111) mit der Prüfgegenstandsführung (127)
größten Durchmessers
ist der Prüfgegenstand
(94), z. B. ein Katheter (94) geführt. Dieser
Katheter (94) wird durchdrungen von dem Prüfgegenstand
(95) der Vorrichtung (211) mit der Prüfgegenstandsführung (227) nächstkleineren
Durchmessers, z. B. einem Ballon (95). Außerdem wird
der Ballon (95) in den beiden vorgeschalteten Vorrichtungen
(111, 211) durchdrungen vom Prüfgegenstand (91) der
Vorrichtung (11) mit der Prüfgegenstandsführung (27)
kleinsten Durchmessers, z. B. einem Draht (91).In the device shown on the left ( 111 ) with the test object guide ( 127 ) of the largest diameter is the test object ( 94 ), z. B. a catheter ( 94 ) guided. This catheter ( 94 ) is permeated by the test object ( 95 ) of the device ( 211 ) with the test object guide ( 227 ) next smaller diameter, z. B. a balloon ( 95 ). In addition, the balloon ( 95 ) in the two upstream devices ( 111 . 211 ) penetrated by the test object ( 91 ) of the device ( 11 ) with the test object guide ( 27 ) smallest diameter, z. B. a wire ( 91 ).
Alle
drei Vorrichtungen (11, 111, 211) sind
in diesem Ausführungsbeispiel
so angeordnet, dass die Mittellinien (39, 139, 239)
ihrer Prüfgegenstandsführungen
(27, 127, 227) miteinander fluchten.
Sie können
aber auch derart angeordnet sein, dass beispielsweise die erste
Vorrichtung (111) versetzt zu den anderen beiden Vorrichtungen
(211, 11) ist. Auch können alle Vorrichtungen (11, 111, 211)
versetzt zueinander angeordnet sein. Auch eine Ausführung mit nur
zwei Vorrichtungen (11, 111; 11, 211; 111, 211)
ist denkbar.All three devices ( 11 . 111 . 211 ) are arranged in this embodiment so that the center lines ( 39 . 139 . 239 ) of their test object guides ( 27 . 127 . 227 ) are aligned with each other. However, they can also be arranged such that, for example, the first device ( 111 ) offset to the other two devices ( 211 . 11 ). Also, all devices ( 11 . 111 . 211 ) can be arranged offset to one another. Also a version with only two devices ( 11 . 111 ; 11 . 211 ; 111 . 211 ) is conceivable.
Mit
einem derartigen Vorrichtungssystem (10) können z.
B. verkettete Einführaufgaben
simuliert werden. So wird beispielsweise in der links dargestellten
Vorrichtung (111) ein Katheter (94) geführt. Durch
diesen hindurch wird der in der mittleren Vorrichtung (211)
geführte
Ballon (95) und der in der rechts dargestellten Vorrichtung
(11) geführte
Draht (91) bewegt. Alle drei Vorrichtungen (11; 111; 211) verfügen über z. B.
individuell ansteuerbare Bremsvorrichtungen (60; 160; 260),
so dass verschiedene Widerstände
simuliert werden können.
Beispielsweise kann die Bewegung des Ballons (95) mittels
der zugehörigen
Bremsvorrichtung (260) mit einem Reibungswiderstand beaufschlagt
werden, während
der Katheter (94) und der Draht (91) weitgehend
widerstandsfrei bewegt werden können.
So können
die realen Verhältnisse
bei einem kombinierten Einführen in
eine Arterie simuliert werden.With such a device system ( 10 ) can z. As chained insertion tasks are simulated. For example, in the device shown on the left ( 111 ) a catheter ( 94 ) guided. Through this is the in the middle device ( 211 ) guided balloon ( 95 ) and the device shown on the right ( 11 ) guided wire ( 91 ) emotional. All three devices ( 11 ; 111 ; 211 ) have z. B. individually controllable braking devices ( 60 ; 160 ; 260 ), so that different resistances can be simulated. For example, the movement of the balloon ( 95 ) by means of the associated braking device ( 260 ) are subjected to frictional resistance while the catheter ( 94 ) and the wire ( 91 ) can be moved largely resistance free. Thus, the real conditions can be simulated in a combined introduction into an artery.
-
1010
-
Vorrichtungssystemdevice system
-
11,
111; 21111
111; 211
-
Vorrichtungendevices
-
2020
-
Gehäusecasing
-
2121
-
Bodenplattebaseplate
-
2222
-
GehäuseunterteilHousing bottom
-
2323
-
GehäusemittelteilHousing body
-
2424
-
Deckelteilcover part
-
2525
-
Nutgroove
-
2626
-
Nutgroove
-
27,
127, 22727
127, 227
-
Gehäuselängsdurchbruch,
PrüfgegenstandsführungHousing longitudinal breakthrough,
Prüfgegenstandsführung
-
2828
-
linke
Gehäuseseiteleft
case side
-
2929
-
rechte
Gehäuseseiteright
case side
-
3131
-
Abschnitt
von (27), EinführbereichSection of ( 27 ), Insertion area
-
32,
132, 23232
132, 232
-
Abschnitt
von (27), zylindrischer FührungsbereichSection of ( 27 ), cylindrical guide area
-
3333
-
Abschnitt
von (27), PrüfbereichSection of ( 27 ), Test area
-
3434
-
Abschnitt
von (27), Bereich mit EinführnutSection of ( 27 ), Area with insertion groove
-
3535
-
Innenraum
von (27)Interior of ( 27 )
-
3636
-
Hohlraumcavity
-
3737
-
Montageflächemounting surface
-
3838
-
Durchbruchbreakthrough
-
39,
139, 23939,
139, 239
-
Mittellinien
von (27; 127; 227)Center lines of ( 27 ; 127 ; 227 )
-
4040
-
Sensorvorrichtungsensor device
-
4141
-
Grundplattebaseplate
-
4242
-
Linsenbauteillens element
-
4646
-
optisches
Sensormoduloptical
sensor module
-
4747
-
optische
Sensorelementeoptical
sensor elements
-
4848
-
Mittellinie
von (46)Centerline of ( 46 )
-
4949
-
optische
Linseoptical
lens
-
5151
-
Lichtquellelight source
-
5252
-
Laserdiodelaser diode
-
5353
-
optische
Linseoptical
lens
-
5454
-
Mittellinie
von (52)Centerline of ( 52 )
-
60,
160, 26060
160, 260
-
Bremsvorrichtungbraking device
-
6161
-
elektrischer
Motor, Schrittmotorelectrical
Motor, stepper motor
-
6262
-
Motorwellemotor shaft
-
6363
-
Aufsatzstücktop section
-
6464
-
Gewindespindelscrew
-
6666
-
Keilgetriebespline gear
-
6767
-
Stößeltappet
-
6868
-
Keilwedge
-
6969
-
RückstellfedernReturn springs
-
7171
-
strukturiertes
Element, Scheibestructured
Element, disc
-
7272
-
Rahmenframe
-
9090
-
Prüfgegenstandtest article
-
9191
-
Draht,
PrüfgegenstandWire,
test article
-
9292
-
Oberfläche von
(91)Surface of ( 91 )
-
9393
-
Drahtspitzewire tip
-
9494
-
Katheter,
PrüfgegenstandCatheter,
test article
-
9595
-
Ballon,
PrüfgegenstandBalloon,
test article