DE102022131156A1 - Camera arrangement for medical items and products - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine Kameraanordnung für chirurgische Instrumente mit einer Kamera (1), wobei die Kameraanordnung einen direkten Beleuchtungsstrang (8) mit mehreren LEDs aufweist, deren Licht direkt auf einen Lesebereich (20) gerichtet ist, und wobei die Kameraanordnung weiterhin einen indirekten Beleuchtungsstrang (6) mit mehreren LEDs aufweist, deren Licht indirekt über einen Reflektionsdom (4) auf den Lesebereich gerichtet ist, wobei der Reflektionsdom (4) an einer von dem Lesebereich (20) abgewandten Seite der beiden ersten Beleuchtungsstränge (6, 8) angeordnet ist. A camera arrangement for surgical instruments is disclosed, comprising a camera (1), wherein the camera arrangement has a direct lighting strand (8) with a plurality of LEDs, the light of which is directed directly onto a reading area (20), and wherein the camera arrangement further has an indirect lighting strand (6) with a plurality of LEDs, the light of which is directed indirectly onto the reading area via a reflection dome (4), wherein the reflection dome (4) is arranged on a side of the two first lighting strands (6, 8) facing away from the reading area (20).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Beleuchtungskonzept einer Kameraanordnung für medical devices, z.B. chirurgische Instrumente. Die Kameranordung erfasst zumindest maschinenlesbare Codes, die an medical devices, z.B. an chirurgischen Instrumenten angebracht sind.The present disclosure relates to the lighting concept of a camera arrangement for medical devices, e.g. surgical instruments. The camera arrangement detects at least machine-readable codes that are attached to medical devices, e.g. surgical instruments.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
In der Chirurgie werden chirurgische Instrumente individuell erfasst, z.B. um eine Auswahl von mehreren Instrumenten zusammenzustellen und dem Operateur bzw. Chirurgen zur Verfügung zu stellen. Diese Erfassung kann halbautomatisch erfolgen, in dem die Instrumente manuell sortiert werden, während eine elektronische Überwachung mittels einer als Scanner dienenden Kameranordung stattfindet.In surgery, surgical instruments are recorded individually, e.g. to compile a selection of several instruments and make them available to the operator or surgeon. This recording can be done semi-automatically by manually sorting the instruments while electronic monitoring takes place using a camera system that serves as a scanner.
Stand der TechnikState of the art
Die auf die Anmelderin zurückgehende
In diesem Zusammenhang sind direkte Beleuchtungseinheiten bekannt, um den jeweiligen maschinenlesbaren Code der chirurgischen Instrumente für die Kamera sichtbar zu machen.In this context, direct lighting units are known to make the respective machine-readable code of the surgical instruments visible to the camera.
In dem Dokument DMT100 von IOSS ist eine als Tischgerät ausgestaltete Kameranordung offenbart, an deren Oberseite ein Kameraauge angeordnet ist. Im Betrieb hält ein Anwender des maschinelesbaren zweidimensionalen Data Matrix Code des chirurgischen Instruments über das Kameraauge, der daraufhin automatisch eingelesen wird. Es ist eine mehrkanalige LED-Beleuchtung vorgesehen, wobei automatisch unter vier Beleuchtungskanälen der passende Kanal ausgewählt wird.The DMT100 document from IOSS discloses a camera arrangement designed as a table-top device with a camera eye on the top. During operation, a user holds the machine-readable two-dimensional data matrix code of the surgical instrument over the camera eye, which is then automatically read. Multi-channel LED lighting is provided, with the appropriate channel being automatically selected from four lighting channels.
Ein prinzipiell ähnliches Tischgerät zum Scannen von Data Matrix Codes auch von gebogenen Oberflächen der betroffenen chirurgischen Instrumente ist unter dem Produktnamen Surgiscan bzw. Surgiscan Ultra von 2DSurgical bekannt. Die Kameraanordnung hat eine indirekte Beleuchtungseinheit. In dem entsprechenden gleichnamigen Datenblatt ist eine LED-Beleuchtung mit 256 Farben für konstante Beleuchtung oder für Blitzlichtbetrieb offenbart.A fundamentally similar tabletop device for scanning data matrix codes, even from curved surfaces of the surgical instruments concerned, is known under the product name Surgiscan or Surgiscan Ultra from 2DSurgical. The camera arrangement has an indirect lighting unit. The corresponding data sheet of the same name discloses LED lighting with 256 colors for constant lighting or for flash operation.
Kurzbeschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Kameranordung zumindest zum Scannen von maschinenlesbaren Codes bereitzustellen, deren Erkennungssicherheit und -geschwindigkeit gegenüber dem Stand der Technik verbessert sind.The object of the present disclosure is to provide a camera arrangement at least for scanning machine-readable codes, the recognition reliability and speed of which are improved compared to the prior art.
Diese Aufgabe wird in Hinblick auf die Kameraanordnung mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with regard to the camera arrangement with the combination of features of claim 1.
Die Kameraanordnung für bzw. zur Erfassung /visuellen Handhabung /Begutachtung bzw. zur Verwendung im Umgang mit medical devices, z.B. chirurgischen Instrumenten gemäß der Offenbarung hat eine erste Kamera, die zumindest zur Erfassung von maschinenlesbaren Codes von medical devices, z.B. chirurgischen Instrumenten eingerichtet und ausgelegt ist. Die Kameraanordnung weist einen ersten direkten Beleuchtungsstrang mit mehreren LEDs auf (d.h. eine Anzahl von LEDs ist auf einer ersten direkten Kreisbahn vorzugsweise um die erste Kamera als Zentrum angeordnet), dessen bzw. deren Licht vorzugsweise durch einen zumindest teilweise umlaufenden, vorzugsweise ringförmigen Diffusor direkt auf einen Lesebereich oder Arbeitsbereich für das medical device bzw. seinen Code gerichtet ist. Die Kameraanordnung weist weiterhin einen ersten indirekten Beleuchtungsstrang mit mehreren LEDs auf (d.h. eine Anzahl von LEDs ist auf einer ersten indirekten Kreisbahn vorzugsweise um die erste Kamera als Zentrum angeordnet), dessen bzw. deren Licht indirekt über einen ersten, z.B. konkaven Reflektionsdom auf den Lesebereich gerichtet ist. Der erste (ein- oder mehrstückige) Reflektionsdom ist an einer von dem Lesebereich abgewandten Seite der beiden ersten Beleuchtungsstränge angeordnet. Mit dieser Kameraanordnung sind verschiedene Beleuchtungsszenarien möglich, und die Erkennungssicherheit ist verbessert. Durch die schnelle und frühe hinreichende Erkennungssicherheit ist insgesamt die Erkennungsgeschwindigkeit erhöht. Die Kameranordung ermöglicht also für den Anwender einen erhöhten Durchsatz an medical devices.The camera arrangement for or for the detection/visual handling/assessment or for use in handling medical devices, e.g. surgical instruments, according to the disclosure has a first camera which is set up and designed at least for detecting machine-readable codes of medical devices, e.g. surgical instruments. The camera arrangement has a first direct lighting strand with a plurality of LEDs (i.e. a number of LEDs are arranged on a first direct circular path, preferably around the first camera as the center), the light of which is preferably directed directly onto a reading area or work area for the medical device or its code through an at least partially circumferential, preferably ring-shaped diffuser. The camera arrangement also has a first indirect lighting strand with a plurality of LEDs (i.e. a number of LEDs are arranged on a first indirect circular path, preferably around the first camera as the center), the light of which is directed indirectly onto the reading area via a first, e.g. concave, reflection dome. The first (single or multi-piece) reflection dome is arranged on a side of the first two lighting strands facing away from the reading area. With this camera arrangement, various lighting scenarios are possible and the recognition reliability is improved. The rapid and early sufficient recognition reliability increases the overall recognition speed. The camera arrangement therefore enables the user to have an increased throughput of medical devices.
Unter medical device sind z.B. die bereits genannten chirurgischen Instrumente oder auch andere medizinische Instrumente oder medizinische Geräte oder medizinische Geräteteile oder medizinische Produkte oder medizinische Verbrauchsartikel zu verstehen.The term medical device includes, for example, the surgical instruments already mentioned or other medical instruments or medical devices or parts of medical devices or medical products or medical consumables.
Der Reflektionsdom kann wie bereits angedeutet auch mehrstückig, z.B. aus mehreren Flächen zusammengesetzt sein. So ist z.B. vorrichtungstechnisch einfach auch ein Hohlquader möglich.As already mentioned, the reflection dome can also be made up of several parts, e.g. from several surfaces For example, a hollow cuboid is also easily possible in terms of device technology.
Aufgrund einer Auswertung der Qualität der Kamerabilder (z.B. in Bezug auf Ausleuchtung aber auch in Bezug auf Reflektion) auf der Oberfläche des zu betrachtenden medical devices lassen sich vorzugsweise auch einzelne Abschnitte der Beleuchtungsstränge separat ansteuern und hinsichtlich der Helligkeit an die Gegebenheiten anpassen, um so eine für den Ausleseprozess ideale Beleuchtung (homogene Ausleuchtung des Codes / Minimierung von Reflexion / Maximierung des Kontrasts zwischen medical device und Code) zu erzielen.Based on an evaluation of the quality of the camera images (e.g. in terms of illumination but also in terms of reflection) on the surface of the medical device to be viewed, individual sections of the lighting strands can preferably be controlled separately and adjusted to the conditions in terms of brightness in order to achieve ideal lighting for the reading process (homogeneous illumination of the code / minimization of reflection / maximization of the contrast between the medical device and the code).
Eine weitere Ausbaustufe ist die Kombination aus einer adaptiven Beleuchtung wie oben beschrieben und einer Kamera mit Autofokus (bspw. voice coil motor oder liquid lens).A further development stage is the combination of adaptive lighting as described above and a camera with autofocus (e.g. voice coil motor or liquid lens).
Eine vorrichtungstechnisch einfache Weiterbildung mit optimaler Beleuchtung ist gegeben, wenn die beiden ersten Beleuchtungsstränge im Sinne eines Doppelrings / einer Doppelkreisbahn etwa einen gleichen Durchesser haben und mit ihren Rückseiten aneinander anliegen. Hierbei sei darauf hingewiesen, dass die beiden ersten Beleuchtungsstränge beispielsweise dadurch ausgebildet werden könnten, indem eine ring- oder kreisbahnförmige Leiterplatte beidseitig mit jeweils einer Anzahl von LEDs bestückt ist, wobei die die Kreisbahn definierende Leiterplatte eine gewisse Plattenbreite aufweist und die LEDs innerhalb dieser Plattenbreite auch zueinander radialversetzt sein können (und trotzdem noch als auf einer Kreisbahn befindlich zu bezeichnen sind).A simple development in terms of device technology with optimal lighting is provided when the first two lighting strands have approximately the same diameter in the sense of a double ring / double circular path and their backs are adjacent to one another. It should be noted that the first two lighting strands could be formed, for example, by a ring-shaped or circular path-shaped circuit board being equipped with a number of LEDs on both sides, whereby the circuit board defining the circular path has a certain plate width and the LEDs can also be radially offset from one another within this plate width (and can still be described as being on a circular path).
Eine vorrichtungstechnisch einfache Weiterbildung mit optimaler Beleuchtung ist auch gegeben, wenn mindestens einer der beiden ersten Beleuchtungsstränge an einem umlaufenden Innenrand des ersten Reflektionsdomes angeordnet und/oder befestigt sind. Vorzugsweise ist auch der erste (z.B. ringförmige) Diffusor direkt oder indirekt an dem umlaufenden Innenrand des ersten Reflektionsdomes angeordnet und/oder befestigt.A simple development in terms of device technology with optimal lighting is also provided if at least one of the two first lighting strands is arranged and/or attached to a peripheral inner edge of the first reflection dome. Preferably, the first (e.g. ring-shaped) diffuser is also arranged and/or attached directly or indirectly to the peripheral inner edge of the first reflection dome.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist eine Steuerungssoftware bzw. eine Steuerungseinheit derart programmiert, dass ein Kamerabild erzeugbar ist, wozu die beiden ersten Beleuchtungsstränge nacheinander abwechselnd ansteuerbar sind. Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel ist z.B. eine Belichtungszeit der ersten Kamera von 2 ms und eine Frequenz der Ansteuerung der beiden Beleuchtungsstränge von 500 Hz vorgesehen.According to a first embodiment, a control software or a control unit is programmed in such a way that a camera image can be generated, for which purpose the first two lighting strands can be controlled alternately one after the other. In a specific embodiment, for example, an exposure time of the first camera of 2 ms and a frequency of control of the two lighting strands of 500 Hz are provided.
Offenbart ist auch ein Verfahren zum Betrieb einer Kameraanordnung, wobei die Belichtung der ersten Kamera erfolgt, in dem die beiden ersten Beleuchtungsstränge nacheinander abwechselnd angesteuert werden. Dabei erfolgt der Autofokus z.B. per voice coil motor oder liquid lens.Also disclosed is a method for operating a camera arrangement, wherein the exposure of the first camera occurs by controlling the first two lighting strands alternately one after the other. The autofocus is carried out, for example, by means of a voice coil motor or liquid lens.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung ist die Steuerungssoftware bzw. die Steuerungseinheit derart programmiert, dass mindestens zwei (vorzugsweise mehrere) Bilder der ersten Kamera nacheinander erzeugbar sind, wobei jedes einzelne Kamerabild durch Ansteuerung nur eines der beiden ersten Beleuchtungsstränge erzeugbar ist. Danach kann das optimale Kamerabild, das mittels des optimalen ersten Beleuchtungsstrangs erzeugt wurde durch Vergleich der mindestens zwei (vorzugsweise mehreren) Kamerabilder automatisch ermittelt werden.According to a second embodiment, the control software or the control unit is programmed such that at least two (preferably several) images of the first camera can be generated one after the other, whereby each individual camera image can be generated by controlling only one of the two first lighting strands. The optimal camera image that was generated by means of the optimal first lighting strand can then be determined automatically by comparing the at least two (preferably several) camera images.
Offenbart ist auch ein Verfahren zum Betrieb einer Kameraanordnung, wobei mindestens zwei (vorzugsweise mehrere) Belichtungen der ersten Kamera nacheinander erfolgen, und wobei jede einzelne Belichtung dadurch erfolgt, dass nur einer der beiden ersten Beleuchtungsstränge angesteuert wird.Also disclosed is a method for operating a camera arrangement, wherein at least two (preferably several) exposures of the first camera are carried out one after the other, and wherein each individual exposure is carried out by controlling only one of the two first illumination strands.
Ein vorteilhaftes Handling der medical devices ist gegeben, wenn die beiden ersten Beleuchtungsstränge etwa waagerecht angeordnet sind, und wenn der erste Reflektionsdom oberhalb der beiden ersten Beleuchtungsstränge angeordnet ist, während der Lesebereich unterhalb der beiden ersten Beleuchtungsstränge angeordnet ist. Daraus ergibt sich, dass die Lichtstrahlen der LEDs des ersten direkten Beleuchtungsstrangs (zumindest mit einer Komponente) nach unten gerichtet sind, während die Lichtstrahlen der LEDs des ersten indirekten Beleuchtungsstrangs (zumindest mit einer Komponente) nach oben in den ersten Reflektionsdom gerichtet sind.The medical devices can be handled advantageously if the first two lighting strands are arranged approximately horizontally and if the first reflection dome is arranged above the first two lighting strands, while the reading area is arranged below the first two lighting strands. This means that the light rays of the LEDs of the first direct lighting strand (at least with one component) are directed downwards, while the light rays of the LEDs of the first indirect lighting strand (at least with one component) are directed upwards into the first reflection dome.
Das Handling (die Handhabung) der medical devices ist weiter verbessert, wenn unterhalb des Lesebereiches eine Auflage, vorzugsweise eine Auflagefläche, z.B. ein Auflageblech angeordnet ist. Die Auflagefläche kann vorteilhafter Weise auch einen Lesebereich, in dem der maschinenlesbare Code scharf erfasst werden kann, nach unten begrenzen. Dann kann der Anwender die zu erfassenden medical devices jeweils auf der Auflagefläche ablegen oder sogar einfach über die Auflagefläche unter die Kamera schieben.The handling of the medical devices is further improved if a support, preferably a support surface, e.g. a support plate, is arranged below the reading area. The support surface can also advantageously limit a reading area in which the machine-readable code can be clearly read. The user can then place the medical devices to be read on the support surface or even simply slide them over the support surface under the camera.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die erste Kamera in einer Ausnehmung des ersten Reflektionsdomes angeordnet.In preferred embodiments, the first camera is arranged in a recess of the first reflection dome.
An einer von den beiden ersten Beleuchtungssträngen und dem ersten Reflektionsdom und der ersten Kamera abgewandten Seite des Lesebereiches ist eine zweite Kamera (d.h. vorzugsweise gegenüberliegend zur ersten Kamera) angeordnet, wobei die Kameraanordnung weiterhin einen zweiten direkten Beleuchtungsstrang mit mehreren LEDs aufweist, dessen bzw. deren Licht durch einen zumindest teilweise umlaufenden (z.B. ringförmigen) Diffusor direkt auf den Lesebereich gerichtet ist. Weiterhin weist die Kameraanordnung einen zweiten indirekten Beleuchtungsstrang mit mehreren LEDs auf, dessen bzw. deren Licht indirekt über einen zweiten z.B. konkaven Reflektionsdom auf den Lesebereich gerichtet ist. Der zweite Reflektionsdom ist an einer von dem Lesebereich abgewandten Seite der beiden zweiten Beleuchtungsstränge angeordnet. Auch hier sei darauf hingewiesen, dass die beiden zweiten Beleuchtungsstränge (in Übereinstimmung zu den ersten Beleuchtungssträngen) beispielsweise dadurch ausgebildet werden könnten, indem eine ring- oder kreisbahnförmige Leiterplatte beidseitig mit jeweils einer Anzahl von LEDs bestückt ist, wobei die die Kreisbahn definierende Leiterplatte eine gewisse Plattenbreite aufweist und die LEDs innerhalb dieser Plattenbreite auch zueinander radialversetzt sein können (und trotzdem noch als auf einer Kreisbahn befindlich zu bezeichnen sind).A second camera (ie preferably opposite to the first camera) is arranged on a side of the reading area facing away from the two first lighting strands and the first reflection dome and the first camera, wherein the camera arrangement further comprises a second direct lighting strand with a plurality of LEDs, the light of which is directed directly onto the reading area through an at least partially circumferential (e.g. ring-shaped) diffuser. Furthermore, the camera arrangement comprises a second indirect lighting strand with a plurality of LEDs, the light of which is directed indirectly onto the reading area via a second, e.g. concave, reflection dome. The second reflection dome is arranged on a side of the two second lighting strands facing away from the reading area. Here too, it should be noted that the two second lighting strands (in accordance with the first lighting strands) could be formed, for example, by a ring-shaped or circular-shaped circuit board being equipped with a number of LEDs on both sides, wherein the circuit board defining the circular path has a certain plate width and the LEDs can also be radially offset from one another within this plate width (and can still be described as being on a circular path).
Mit dieser Kameraanordnung sind weitere Beleuchtungsszenarien möglich und die Erkennungssicherheit ist weiter verbessert. Durch die schnellere und frühere hinreichende Erkennungssicherheit ist insgesamt die Erkennungsgeschwindigkeit weiter erhöht.With this camera arrangement, additional lighting scenarios are possible and the detection reliability is further improved. The faster and earlier sufficient detection reliability further increases the overall detection speed.
Die ergänzende Beleuchtung kann sowohl im sichtbaren als auch im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich liegen oder auch ihre Wellenlänge innerhalb verschiedener Beleuchtungsszenarien wechseln. Dann sind die beiden Kameras für unterschiedliche Wellenlängenbereiche aus der Gruppe sichtbares Licht, UV-Licht und IR-Licht ausgelegt.The supplementary lighting can be in the visible or non-visible wavelength range or can change its wavelength within different lighting scenarios. The two cameras are then designed for different wavelength ranges from the group of visible light, UV light and IR light.
Insbesondere wenn die beiden Kameras aufeinander gerichtet sind (eine gemeinsame optische Achse), müssen Blendungen verhindert werden. Dazu werden vorzugsweise Bandpassfilter vorgesehen.Glare must be prevented, particularly when the two cameras are directed at each other (a common optical axis). Bandpass filters are preferably used for this purpose.
Um die optisch kleinen Barcodes zu vergrößern und um den Lesebereich des maschinenlesbaren Codes zu vergrößern, ist auch eine Kameraanordnung mit einem Parabolspiegel denkbar. Dieser wird einer von den beiden ersten Beleuchtungssträngen und dem ersten Reflektionsdom abgewandten Seite des Lesebereiches angeordnet, um durch seine spezifische Krümmung den maschinelesbaren Code optisch zu vergrößern. Die Verzerrung, die dabei entsteht, ist aus dem Bild heraus zu rechnen.In order to enlarge the optically small barcodes and to increase the reading area of the machine-readable code, a camera arrangement with a parabolic mirror is also conceivable. This is arranged on one side of the reading area facing away from the first two lighting strands and the first reflection dome in order to optically enlarge the machine-readable code through its specific curvature. The distortion that arises as a result can be calculated from the image.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist der Parabolspiegel konvex.In a first embodiment, the parabolic mirror is convex.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Parabolspiegel konkav, wobei die erste Kamera in einem Fokus des Parabolspiegels angeordnet ist. Wenn eine weitere Beleuchtung z.B. benachbart zum Fokus des konkaven Parabolspiegels angeordnet ist, deren Licht indirekt über den Parabolspiegel auf den Lesebereich gerichtet ist, ist eine weiter verbesserte Ausleuchtung bzw. ein weiteres alternatives Beleuchtungsszenario des Lesebereichs bzw. Arbeitsbereichs gegeben.In a second embodiment, the parabolic mirror is concave, with the first camera being arranged in a focus of the parabolic mirror. If further lighting is arranged, for example, adjacent to the focus of the concave parabolic mirror, the light of which is directed indirectly via the parabolic mirror onto the reading area, a further improved illumination or a further alternative lighting scenario of the reading area or work area is provided.
Die von der Kameranordung maschinenlesbaren Codes sind insbesondere zweidimensionale Flächencodes oder Barcodes, insbesondere Datamatrix Codes aber auch eindimensionales Codes wie z.B. herkömmliche Barcodes. Darüberhinausgehend ist es auch möglich die Kameranordung für Schrifterkennung (OCR) auszulegen.The codes that can be machine-read by the camera system are, in particular, two-dimensional area codes or barcodes, particularly data matrix codes, but also one-dimensional codes such as conventional barcodes. In addition, it is also possible to design the camera system for character recognition (OCR).
Gemäß einer Weiterbildung der Kameraanordnung, insbesondere ihrer elektronischen Auswerteeinheit sind für andere Applikationen beispielsweise für die Inspektion von Oberflächen oder die Inspektion von Schnittkanten weitere angepasste Beleuchtungsszenarien möglich. In diesem Fall ist der zuvor genannte Lesebereich des maschinenlesbaren Codes auch ein Inspektionsbereich des Instruments.According to a further development of the camera arrangement, in particular its electronic evaluation unit, further adapted lighting scenarios are possible for other applications, for example for the inspection of surfaces or the inspection of cutting edges. In this case, the previously mentioned reading area of the machine-readable code is also an inspection area of the instrument.
Eine ergänzende Beleuchtung im UV-Bereich ist sinnvoll, um beispielsweise Verschmutzungen des Instruments besser zu detektieren.Additional illumination in the UV range is useful, for example, to better detect contamination of the instrument.
Die genannten Beleuchtungsstränge können kreisringförmig oder kreisbogenförmig sein. Die genannten Beleuchtungsstränge können auch Polygonzüge mit mindestens vier Seiten & Ecken sein. Die Beleuchtungsstränge können auch Unterbrechungen haben. Vorzugsweise sind die Beleuchtungsstränge LED-Bänder.The lighting strands mentioned can be circular or circular-arc-shaped. The lighting strands mentioned can also be polygonal lines with at least four sides and corners. The lighting strands can also have interruptions. The lighting strands are preferably LED strips.
Kurzbeschreibung der FigurenShort description of the characters
-
1 ist eine Kameranordung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;1 is a camera arrangement according to a first embodiment of the present disclosure; -
2 ist eine Kameranordung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;2 is a camera arrangement according to a second embodiment of the present disclosure; -
3 ist eine Kameranordung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und3 is a camera arrangement according to a third embodiment of the present disclosure; and -
4 ist eine Kameranordung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.4 is a camera arrangement according to a fourth embodiment of the present disclosure.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Nachstehend werden vier Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung auf der Basis der zugehörigen Figuren beschrieben.Hereinafter, four embodiments of the present disclosure will be described based on the accompanying figures.
Eine (erste) Kamera 1 ist in einem Kameragehäuse 2 aufgenommen, deren Linse oder Objektiv nach unten durch eine zentrale Ausnehmung 3 eines z.B. konkaven Reflektionsdomes 4 gerichtet ist. Die Beleuchtung ist von zwei Beleuchtungssträngen 6, 8 gebildet, die an einem umlaufenden Innenrand des Reflektionsdomes 4 angeordnet und befestigt sind.A (first) camera 1 is accommodated in a
Der untere Beleuchtungsstrang wird direkter Beleuchtungsstrang 8 genannt, da seine vorzugsweise gleichmäßig am Umfang verteilten LEDs ihr Licht durch einen umlaufenden, z.B. ringförmigen Diffusor 9 nach unten direkt zum medical device, z.B. Instrument bzw. auf dessen maschinenlesbaren Code abstrahlen. Der Diffusor 9 vor dem direkten Beleuchtungsstrang 8 erzeugt eine größere Lichtstreuung. Diese Art der Beleuchtung erzeugt eine Dunkelfeldbeleuchtung.The lower lighting strand is called the
Der obere Beleuchtungsstrang wird indirekter Beleuchtungsstrang 6 genannt, da seine gleichmäßig am Umfang verteilten LEDs ihr Licht nach oben in den Reflektionsdom 4 abstrahlen und somit das medical device bzw. dessen maschinenlesbaren Code indirekt beleuchten.The upper lighting strand is called
Der umlaufende Innenrand des Reflektionsdomes 4 und die beiden Beleuchtungsstränge 6, 8 und der Diffusor 9 sind etwa waagerecht. In einem Abstand a unterhalb des Diffusors 9 ist eine als Ablageblech ausgebildete Ablagefläche 12 angeordnet, auf der das medical device abgelegt wird. Der Abstand a ist so bemessen, dass von einem darauf abgelegten medical device mit nach oben weisendem maschinenlesbarem Code von der Kamera 1 ein scharfes Bild erfassbar ist. Dieser Bereich wird Lesebereich genannt.The surrounding inner edge of the
Weiterhin ist die Kamera 1 auch in der Lage Oberflächen des Instruments abzubilden. Der Anwender der Kameranordung kann durch Betrachtung eines (nicht gezeigten) Monitors oder einer Auswertesoftware eines (nicht gezeigten) Steuergerätes dort Verunreinigungen feststellen.Furthermore, the camera 1 is also able to image surfaces of the instrument. The user of the camera arrangement can identify contamination by looking at a monitor (not shown) or an evaluation software of a control unit (not shown).
Schließlich ist die Kamera 1 auch in der Lage eventuell am Instrument vorhandene Schnittkanten bzw. Schneiden abzubilden. Der Anwender kann durch Betrachtung des Monitors oder der Auswertesoftware des Steuergerätes diese inspizieren und bewerten.Finally, camera 1 is also able to image any cutting edges or cutting edges that may be present on the instrument. The user can inspect and evaluate these by looking at the monitor or the evaluation software of the control unit.
Dabei sind in einem oberen Bereich die Bauteile und Funktionen, insbesondere die Beleuchtung aus
Eine zweite Beleuchtung mit zwei zweiten Beleuchtungssträngen 16, 18 im infraroten Bereich von 850nm macht eine Auslesung robuster gegenüber Fremdlicht. A second illumination with two
Insbesondere, wenn die zweite Kamera 11 über einen Bandpassfilter 13 von 850nm verfügt. Die beiden Beleuchtungsstränge 16, 18 und ein zweiter Diffusor 19 und ein zweiter Reflektionsdom 14 sind dabei zu der zweiten Kamera 11 so positioniert und in Wirkverbindung, wie die mit Bezug zu
Dabei sind in einem oberen Bereich die Bauteile und Funktionen, insbesondere die Beleuchtung aus
Die beiden Beleuchtungsstränge 6, 8 und der Diffusor 9 und das Zusammenwirken mit dem Reflektionsdom 104 entsprechen prinzipiell dem ersten Ausführungsbeispiel aus
Direkt unterhalb des Fokus 124 des Parabolspiegels 122 ist eine weitere indirekte Beleuchtung 106 angeordnet, deren (nicht gezeigtes) LEDs Licht zunächst nach unten und dann indirekt über den Parabolspiegel 122 auf den Lesebereich 20 gerichtet ist. Damit sind eine weiter verbesserte Ausleuchtung und ein weiteres alternatives Beleuchtungsszenario gegeben.Directly below the focus 124 of the
Auch das Licht der beiden oberen Beleuchtungsstränge 6, 8, das an dem medical device, z. B. Instrument vorbei geht, wird über den Parabolspiegel 122 zum Lesebereich 20 reflektiert. Dabei wird das nach unten gerichtete parallele Licht der Beleuchtungsstränge 6, 8, gemäß den in
Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen der Kameraanordnung gemäß den
6, 8 werden versetzt angesteuert in einer Frequenz von 500 Hz. Während einer Ansteuerung ist nurDie beiden Beleuchtungsstränge 6, 8 von beiden aktiv. Somit entstehen verschiedene Beleuchtungsszenarien, welche auf unterschiedlichen Oberflächen des medical devices, z.B. Instruments andere Artefakte hervorheben. Für den Anwender ist dieein Beleuchtungsstrang 6, 8 nicht sichtbar. Über das Kamerabild kann die Taktung wahrgenommen werden. Um dies zu kompensieren wird die Belichtungszeit des Sensors bzw. der Kamera 1Taktung der Beleuchtungsstränge auf 2 ms eingestellt.
- The two
6, 8 are controlled offset at a frequency of 500 Hz. During a control, only one of the twolighting strands 6, 8 is active. This creates different lighting scenarios, which highlight different artifacts on different surfaces of the medical device, e.g. instruments. The timing of thelighting strands 6, 8 is not visible to the user. The timing can be perceived via the camera image. To compensate for this, the exposure time of the sensor or camera 1 is set to 2 ms.lighting strands
Eine andere Variante der Beleuchtungssteuerung ist eine Steuerung der Kamera 1 synchron zum Beleuchtungsstrang 6, 8. Hierbei wird mit jedem neu aufgenommenen Kamerabild nur ein Beleuchtungsstrang 6, 8 angesteuert. Um dem Anwender ein „ruhiges“ Kamerabild zu zeigen, wird hierbei nur das Kamerabild eines Beleuchtungsstrangs 6, 8 dargestellt.Another variant of the lighting control is a control of the camera 1 synchronously with the
Eine Synchronisation der Kamera 1 zur Beleuchtung entspricht der Formel:
Eine Frequenz von 20 Hz oder Frames per second ist erforderlich, um eine für den Anwender ruckelfreie Anzeige der Kamerabilder auf einem (nicht gezeigten) Monitor zu generieren. Die Frequenz der Kamera 1 ergibt sich in diesem Fall nach der Formel
Damit mit dem menschlichen Auge der Wechsel zwischen den Beleuchtungsszenarien, insbesondere zwischen den Beleuchtungssträngen 6, 8 nicht sichtbar ist und ein Flackern vermieden ist, sollte FLicht mindestens 100 Hz betragen.To ensure that the change between the lighting scenarios, especially between the
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 11
- erste Kamerafirst camera
- 22
- erstes Kameragehäusefirst camera body
- 33
- AusnehmungRecess
- 4; 1044; 104
- erster Reflektionsdomfirst reflection dome
- 66
- erster indirekter Beleuchtungsstrangfirst indirect lighting line
- 88th
- erster direkter Beleuchtungsstrangfirst direct lighting line
- 99
- erster Diffusorfirst diffuser
- 1111
- zweite Kamerasecond camera
- 1212
- zweites Kameragehäusesecond camera body
- 1313
- BandpassfilterBandpass filter
- 1414
- zweiter Reflektionsdomsecond reflection dome
- 1616
- zweiter indirekter Beleuchtungsstrangsecond indirect lighting strand
- 1818
- zweiter direkter Beleuchtungsstrangsecond direct lighting strand
- 1919
- zweiter Diffusorsecond diffuser
- 2020
- LesebereichReading area
- 2222
- konvexer Parabolspiegelconvex parabolic mirror
- 106106
- weitere indirekte Beleuchtungfurther indirect lighting
- 122122
- konkaver Parabolspiegelconcave parabolic mirror
- 124124
- Fokus Focus
- FLichtFLight
- Frequenz der BeleuchtungFrequency of lighting
- FKameraFCamera
- Frequenz der KameraCamera frequency
- aa
- AbstandDistance
- mm
- natürliche Zahlnatural number
- nn
- natürliche Zahl oder Nullnatural number or zero
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3917876 A1 [0003]DE 3917876 A1 [0003]
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- 2023-11-16 WO PCT/EP2023/082048 patent/WO2024110303A1/en active Application Filing
- 2023-11-16 CN CN202380081309.5A patent/CN120239858A/en active Pending
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