专利名称：：带手柄吻合器漏针检测装置的制作方法
技术领域：
：带手柄吻合器漏针检测装置駄舰本实用新型涉及一种用于检测吻合器漏针的仪器，尤其是一种带手柄吻合器漏针在线自动检测装置。肖景絲吻合器推针座外壳是塑质材料制成，针座头部针槽内有成圆形排列的两排互相交错的缝钉，后连接击发手柄。消化道手术中，握住手柄将缝钉击发，在组织上击入的缝钉，并同时以环行刀将其内侧的组织切断，可以很简便地进行管腔器官的吻合。吻合器缝钉由金属钛或钜制成，缝钉纤细(0.110.13mm)、数量多(至少16个)、钉腿较短极易脱落。若漏钉则可能造成钉合不全，发生吻合口出血、狭窄及肠痿等并发症，直接影响治疗效果，危及患者的生命健康。因此，吻合器漏针检测成为保障吻合器质量，有效防止渗漏，减低吻合口漏的发生率的关键。传统的人眼检测，费时费力，且不能保证检测效果，检测人员疲劳或精力不集中的情况下容易形成误判。国外采用X光检测，虽然结果准确，但X射线辐射会影响检测人员的身体健康而且检测成本较高。中国发明专利申请号200510111564.3，2006.06.2公开了一种吻合器漏针检测系统，它包括计算机、摄像机、光源灯、吻合器定位装置，摄像机由CMOS图像传感器和CMOS摄像头组成；吻合器定位装置包括底座，夹具座，夹具，镜头架，导轨，升降机构，底座上面设有燕尾立柱导轨，与燕尾导轨相活配的燕尾槽活块上面安装有升降机构，升降机构上面设有镜头架，底座上面导轨前固定连接有夹具座，夹具座通过燕尾槽与夹具固定连接，夹具下面底座上放置毛玻璃，毛玻璃下面置有光源，固定在镜头架上的摄像机镜头中心、夹具中心、夹具内的被测工件中心在同一垂直线上。该系统能够有效地识别漏针的元件，判断漏针的个数，从准确性和精确性两方面能保证检测的有效性，并且具有速度快、结构简洁的特点。但是该系统不适用于带手柄吻合器头部的漏针检测，其主要存在的技术问题是该系统采用背光照明方式，光线不能透过带手柄吻合器，无法采集到原始图像，以及吻合器定位装置中的夹具无法满足带手柄吻合器的夹紧和调节。
发明内容本实用新型是要提供一种带手柄吻合器漏针检测装置，该装置能够有效地实现带手柄吻合器的漏针检测，识别漏针的元件，判断漏针的个数，从准确性和精确性两方面能保证检测的有效性，并且具有速度快、结构简洁的特点。本实用新型的技术方案是一种带手柄吻合器漏针检测装置，包括计算机，由CMOS图像传感器和镜头组成的摄像机、光源灯、吻合器定位装置；吻合器定位装置由底座，吻合器夹具，光源架，摄像机架，立柱，升降机构组成，底座上面固定连接立柱，立柱上面从上至下依次通过升降机构连接安装有摄像机的摄像机架，安装有环形光源灯的光源架，吻合器夹具；其中，摄像机镜头中心、环形光源灯中心、夹具中心、吻合器夹具内的被测工件中心在同一垂直线上；摄像机与计算机通过USB2.0通用串行总线接口连接，其特点是吻合器夹具包括滑动板，部件滑动台、齿条、固定底座、调整轮、锁紧装置，固定板，滑动台上固定安装滑动板，固定底座上固定安装固定板，且固定板和滑动板的夹紧带手柄吻合器头部的凹口向内相对应；部件滑动台安装有齿条，侧面安装有调整轮和锁紧装置。CMOS图像传感器的最高分辨率2048*1536，像素尺寸为3.2戶*3.2A"1，光学尺寸为1/2inch,信噪比〉42dB，动态范围〉60dB，敏感度在550nm的光源下为1V/lux-sec。光学镜头的焦距为55mm，图像最大尺寸8.8腿*6.6画，光圈F2.8-F32C，焦点0.14m-Inf，工作距离140mm-Inf，光学放大率0.5x。光源灯为低角度环形LED光源。光源架为由五个矩形条组成，其中，一条矩形条上面固定有连接杆，二边对称可转动连接一对由二条矩形条组成的连杆，形成在前后左右四个自由度活动，最外侧的二个矩形条上设有M4螺孔，通过螺栓与环形灯源配合连接。本实用新型的有益效果是本装置由计算机实时控制，CMOS摄像机由软件驱动控制，通过摄像机初始化及实时显示模块观察吻合器的图像；对图像进行增强、形态学腐蚀等处理；针对吻合针区域的特征，局部阈值分割提取图像中信息；特征参数采用合适的识别准则检测漏针情况，运用数字图像处理和特征识别技术，检测结果可通过显示器直观显示，亦可方便地存储并能通过打印机输出报表。由于吻合器夹具采用滑动板，部件滑动台、齿条、固定底座、调整轮、锁紧装置，固定板，滑动台上固定安装滑动板，固定底座上固定安装固定板，固定板和滑动板的夹紧带手柄吻合器头部的凹口向内相对应，使得带手柄吻合器夹紧和调节方便，完全能满足带手柄吻合器头部的漏针检测的要求，并且具有结构简单，调节使用方便等特点。在图像分辨率为2048*1536，正常采集速度，选取最佳的曝光条住和增益系数，白平衡调节采用试验的经验数值的条件下，对四种型号的200个吻合器进行在线检测，漏针识别率100%，平均时间2.385s，效果良好。本实用新型是一套快速、准确的检测装置，可以解决带手柄吻合器的漏针检测问题，提高产品合格率和安全性，避免人为的误判，提高检测效率，保证产品的质量。因此，具有准确度高、速度快、结构设计简洁的优点，适合推广使用。图1是本实用新型的结构立体总装示意图2夹具立体示意图3滑动台内部结构立体示意图4灯源夹具与灯源装配示意图5是系统的工作流程图6是特征识别的关键技术的示意图7是系统检测流程图。具体实施方式以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步的描述。如图1所示，吻合器漏针检测装置，包括计算机l，摄像机2、光源灯3、吻合器定位装置4，摄像机2由CMOS图像传感器和镜头组成。吻合器定位装置4包括底座5，吻合器夹具6，光源架7，摄像机架8，立柱9，升降机构IO、11、12。底座5上面固定安装立柱9，立柱9上面从上至下安装有升降机构10、11、12，升降机构10上面固定安装有镜头架8，升降机构ll上面固定安装有光源架7，光源架7上固定环形光源灯3，升降机构12上面固定安装有吻合器夹具6。固定在摄像机架8上的摄像机2镜头中心、环形光源灯3中心、吻合器夹具6中心、吻合器夹具6内的被测工件中心在同一垂直线上；摄像机2与计算机1通过USB2.0通用串行总线接口连接。计算机(1)操作系统为WindowsXP+SP2，所用软件为自行开发的多种数字图像处理方法和特征识别软件。本装置采用CMOS(互补金属氧化物半导体，ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)感光器件构成的摄像机2采集图像，自行设计了统一、简洁的光路和机械装置，运用多种数字图像处理方法和特征识别技术，实现了吻合器漏针在线识别。(1)CMOS图像传感器与周边电路的整合性高，体积较小，电源消耗量较低，传输速度可以较快。采用的高分辨率数字摄像机2已经完成了ADC、采集卡、控制芯片及电路的整合，体积小，重量轻，携带方便，并且和计算机l的接口采用USB2,0通用串行总线接口，传输速度高达480Mb/s，适合高速、实时的设计要求。由于被检元件根据型号不同大小颜色有区别，圆形最大直径34mm,缝钉0.20.3ran，为提高所摄取图像的分辨率，决定了光学器件的参数。表1所选光学元件的主要参数<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>(2)低角度环形LED光源，高密度的红色LED阵列排列在伞状结构中，在照明光源中心区域高度集中的光亮，在光源上加上漫反射圈，可以清晰地显现吻合器细节，同时传感器只收集漫反射均匀光线，降低目标物的直接反射，增加对比度，避免全反射造成的图像过亮，特征物难以分辨。在25°C室温，持续以50%亮度照明的情况下，LED光源使用寿命超过30，000小时，照明强度稳定。(3)该机械装置的设计目的主要为摄像头和被测元件提供一个稳定良好的工作环境，以便准确定位和图像的采集。如图1所示，被测工件中心为工作中心，保证镜头中心、光源中心、夹具中心在同一垂直线上，工作平面为工件夹具上缘，利用升降机构10、11、12实现了摄像机、光源、被测工件间工作距离的灵活调节。吻合器的夹具6(如图2)，由部件滑动台14、齿条15、固定底座16、调整轮17、锁紧装置18，形成一套光学调整架。保证被测工件的中心和被测面是整个机械装置的工作中心和工作平面。滑动台14上固定安装滑动板13，固定底座16上固定安装固定板19，部件滑动台14安装有齿条15，侧面安装有调整轮17和锁紧装置18。.滑动台内部结构(如图3)由20齿轮、21装配调整条、22锁紧孔构成。锁紧装置，保证检测工件水平稳定。光源架7(如图4)为由五个矩形条组成，其中，一条矩形条上面固定有连接杆，二边对称可转动连接一对由二条矩形条组成的连杆，形成在一定范围内前后左右四个自由度活动。最外侧的两个矩形条上有M4螺孔，可用螺栓与环形光源灯3配合连接。(4)整个装置的工作流程(图5)如下初始化设备；采集图像至内存(实时和单帧采集、停止、读取、存储)；实时参数设置完成反馈；图像处理和判别；检测结果(存储、打印)。系统软件的运行环境是2G内存、160GB硬盘、2.33GHz主频的微处理器，操作系统为WindowsXP+SP2中文版，采用VisualC++6.0编制软件。该系统软件能够设置和实时调节摄像头的多个参数(分辨率、图像窗口、曝光、增益、白平衡、Gamma校正等)，使图像采集质量达到最佳；从获得的数字图像中提取特征，以此为判据实现高正确率、高精度的漏针检测，功能完善、运行可靠、界面友好、使用方便。(5)数字图像处理与特征识别关键技术(图6)本实用新型从计算机视觉的角度提出了一种基于图像处理和特征识别技术的吻合器漏针自动检测的方法(图7)。具体的算法流程如下(1)在CMOS传感器采集的原始图像中自动提取环形相关兴趣区域。运用灰度分割粗略定位相关区域，再利用自动找圆算子和半径范围进行拟合，准确的定位所要检测的环形目标区域。(2)利用目标区域的双阈值灰度直方图，完成自动阈值分割，在圆环区域内提取针槽兴趣区域。采用形态学处理中圆形膨胀模板，图像会产生一个Minkowski增量，有效去除针槽边缘反射所产生的噪声。其表达式如下膽5=一+6:6"}(1)其中，A为提取出的高亮度区域，B为结构元素。选择半径为R的圆形作为模板，在A的范围内平移，得到膨胀后的图像A⑤B。将膨胀后图像取反，就能在分离高亮度区域的同时去除噪声，有效得到仅含有检测关心的针槽的兴趣区域。(3)图像特征提取是软件系统的核心，特征识别关键技术是提出运用基于模糊集理论的局部阈值分割算法。(图6)对兴趣区域图像采用15X15的均值滤波平滑模板进行增强咖，")=1^1^/("，"-0，(『(2)f(m，n)和g(m,n)分别是输入图像和输出图像，W是在位置(m，n)的像素周围选择的适当邻域，即15X15的滤波窗范围内的像素点。平滑处理后边缘阶跃较大的特征针，灰度变化明显；较为模糊的底座反射平滑效果相对较弱，灰度值改变小。再运用平滑滤波的结果作为模糊运算的软阈值，根据每个像素属于具体区域的程度进行局部阈值分割<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>将原图像f(x，y)于平滑后图像g(x，y)的差大于Offset的图像提取出来。其中Offset#0。模板的选择和Offset的选取具有很大的灵活性，能够有效提取出各种颜色型号的吻合器缝针。(4)采用最有效的特征参数(检测到识别图像中的面积特征)判断该针槽是否漏针，将检测产品分为/eU，IIl漏针；有针}两类。为增加判别的稳定性，先进行膨胀处理，填充分割过程中产生的断裂，使每个特征针形成一个整体的连通区域根据每个连通区域面积依次判断，M为面积元，输出缝针个数，判断产品是否合格。国外采用X光检测吻合器漏针的情况，尽管精确度很高，但可能存在辐射泄漏的危险，对操作人员带来潜在的威胁，而国内企业生产吻合器的过程中则一直延用人工眼睛观査漏针与否，既费精力又费时间，且不能保证检测效果。根据实际工作环境，图像分辨率为2048*1536，正常采集速度，选取最佳的曝光条件和增益系数，白平衡调节采用试验的经验数值的条件下，对4种型号的200个吻合器进行在线检测，漏针识别率100%，平均时间2.385s，效果良好。该装置能够有效地识别漏针的元件，且可以判断漏针的个数，从准确性和精确性两方面能保证了检测的有效性。解决的带手柄吻合器成品的非接触质量检测问题，提高生产实践效率，发展了数字图像处理技术的应用领域，具有准确度高、速度快、结构设计简洁的优点，适合推广使用。1权利要求1.一种带手柄吻合器漏针检测装置，包括计算机(1)，由CMOS图像传感器和镜头组成的摄像机(2)、光源灯(3)、吻合器定位装置(4)；所述吻合器定位装置(4)由底座(5)，吻合器夹具(6)，光源架(7)，摄像机架(8)，立柱(9)，升降机构(10、11、12)组成，所述摄像机(2)与计算机(1)通过USB2.0通用串行总线接口连接；所述底座(5)上面固定连接立柱(9)，其特征在于，所述光源灯(3)是基于反射成像原理的低角度正面投照的环形光源灯，所述立柱(9)上面从上至下依次通过升降机构(10、11、12)连接安装有摄像机(2)的摄像机架(8)，安装有光源灯(3)的光源架(7)，吻合器夹具(6)；其中，摄像机(2)镜头中心、环形光源灯(3)中心、夹具(6)中心、吻合器夹具(6)内的被测工件中心在同一垂直线上；所述吻合器夹具(6)包括滑动板(13)，部件滑动台(14)、齿条(15)、固定底座(16)、调整轮(17)、锁紧装置(18)，固定板(19)，滑动台(14)上固定安装滑动板(13)，固定底座(16)上固定安装固定板(19)，且固定板(19)和滑动板(13)的夹紧带手柄吻合器头部的凹口向内相对应；部件滑动台(14)安装有齿条(15)，侧面安装有调整轮(17)和锁紧装置(18)。2.根据权利要求1所述的带手柄吻合器漏针检测装置，其特征在于，所述CMOS图像传感器的最高分辨率2048*1536，像素尺寸为3.2/^*3.2^w，光学尺寸为1/2inch,信噪比〉42dB，动态范围〉60dB，敏感度在550nm的光源下为1V/lux-sec。3.根据权利要求1所述的带手柄吻合器漏针检测装置，其特征在于，所述光学镜头的焦距为55mm，图像最大尺寸8.8鹏*6.6mra，光圈F2.8-F32C，焦点0.14m-Inf，工作距离140腿-Inf，光学放大率0.5x。4.根据权利要求1所述的带手柄吻合器漏针检测装置，其特征在于，所述光源灯(3)为低角度环形LED光源。5.根据权利要求1所述的带手柄吻合器漏针检测装置，其特征在于，所述光源架(7)为由五个矩形条组成，其中，一条矩形条上面固定有连接杆，二边对称可转动连接一对由二条矩形条组成的连杆，形成在前后左右四个自由度活动，最外侧的二个矩形条上设有M4螺孔，通过螺栓与环形灯源配合连接。专利摘要本实用新型涉及一种带手柄吻合器漏针检测装置，包括计算机，摄像机、光源灯、吻合器定位装置，摄像机由CMOS图像传感器和镜头组成；吻合器定位装置包括底座，夹具座，吻合器夹具，摄像机架，光源架，导轨，升降机构，吻合器夹具包括滑动板，部件滑动台、齿条、固定底座、调整轮、锁紧装置，固定板，滑动台上固定安装滑动板，固定底座上固定安装固定板，且固定板和滑动板的夹紧带手柄吻合器头部的凹口向内相对应；部件滑动台安装有齿条，侧面安装有调整轮和锁紧装置。该装置能够有效地识别漏针的元件，判断漏针的个数，从准确性和精确性两方面能保证检测的有效性，并且具有速度快、结构简洁的特点。文档编号A61B5/00GK201303932SQ20082015331公开日2009年9月9日申请日期2008年9月23日优先权日2008年9月23日发明者颖周,张敏燕,雪杨,王殊軼,斌葛,谢海明,郭世俊,露韩申请人:上海理工大学