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DE3105297A1 - Laserausgang-messvorrichtung fuer ein laser-messer - Google Patents

Laserausgang-messvorrichtung fuer ein laser-messer

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Publication number
DE3105297A1
DE3105297A1 DE19813105297 DE3105297A DE3105297A1 DE 3105297 A1 DE3105297 A1 DE 3105297A1 DE 19813105297 DE19813105297 DE 19813105297 DE 3105297 A DE3105297 A DE 3105297A DE 3105297 A1 DE3105297 A1 DE 3105297A1
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DE
Germany
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laser
coupled
manipulator
output
operational amplifier
Prior art date
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Granted
Application number
DE19813105297
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English (en)
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DE3105297C2 (de
Inventor
Kiyoshi Fukuoka Saitama Itoh
Hironobu Fukuoka Saitama Nagashima
Yuzo Kawagoe Saitama Noguchi
Teruo Warabi Saitama Sakai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd filed Critical Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Publication of DE3105297A1 publication Critical patent/DE3105297A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3105297C2 publication Critical patent/DE3105297C2/de
Expired legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy

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Description

HOFFMANN · EITLE <& PARTNER
PATENTANWÄLTE
DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL..ING. W. EITLE · DR.RER. N AT. K. HOFFMAN N · DIPL.-ING. W. IEHN
DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 MO NCH EN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29Ä19 (PATH E)
-5-
Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Tokyo/Japan
Laserausgang-Meßvorrichtung für ein Laser-Messer
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und Anzeigen von Laserausgangsgrößen für ein Laser-Messer.
Bei den meisten herkömmlichen Laser-Messern ist ein Leistungsoder Energiemeßgerät im Gehäuse des Laseroszillators der Vorrichtung vorgesehen, so daß die Laserausgangsgroße am Not- oder Hilfsanschluß des Laseroszillators durch das Leistungs- oder Energiemeßgerät gemessen wird und mit einem Anzeigegerät am Bedienungspult des Laserquellen-Gehäuses dargestellt wird.
Allgemein wird ein Laserstrahl dem Ende des Arbeitsabschnitts eines Laser-Messers zugeführt und zwar der Handhabe, was über eine flexible optisch leitende Vorrichtung erfolgt, welche als Manipulator bezeichnet wird, wobei der Laserstrahl in Form eines winzigen optischen Punktes auf den Teil des Körpers gerichtet wird, der bearbeitet werden soll. Allgemein sind sieben Reflektionsspiegel im Gelenkabschnitt eines Manipulators vorgesehen und in der Handhabe ist eine Fokussierungslinse angeordnet. Die
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Energie des Laserstrahls wird jedoch durch diese Reflexionsspiegel entsprechend ihren Reflektionsfaktoren und durch die Fokussierungslinse entsprechend ihrem Übertragungsfaktor, gedämpft. Beispielsweise wird für den Fall, bei dem der Reflektionsfaktor und der Übertragungsfaktor beide 97% betragen eine Laserleistung von 3OW am Not- oder Hilfsanschluß des Laseroszillators auf 23i5W am Not- oder Hilfsanschluß der Handhabe vermindert.
Die das Laser-Messer bedienende Person sollte die Laser-Leistung vor einer chirurgischen Operation kennen. Die Laser-Leistung, die von der betreffenden Person festgestellt wird, entsp rieht jedoch nicht derjenigen am Not- oder Hilfsanschluß des Laseroszillators, sondern derjenigen am Not- oder Hilfsanschluß des Manipulators. Das Laser-Messer ist gewühnlich so ausgeführt, daß die das Messer bedienende Person unmittelbar die Laser-Leistung erhöhen oder vermindern kann und auch die Laserstrahlungszeit abhängig von den Bedingungen des Körperabschnitts, der operiert wird; bei der herkömmlichen Laser-Leistungsmeßtechnik ist es jedoch für die betreffende Person unmöglich, direkt die Laserstrahlungsleistung in Erfahrung zu bringen.
Ein Nachteil,welcher dem herkömmlichen Laser-Leistungsmeßverfahren anhaftet besteht darin, daß" die Reflektionsfaktoren der zuvor erläuterten Reflexionsspiegel nicht einheitlich sind und sich darüber hinaus auch mit der Zeit ändern. Demzufolge ist das Verhältnis der Laser-Leistung an dem genannten Anschluß des Laseroszillators zur Laser'Leistung am Not- oder Hilfsanschluß (emergence port) des Manipulators nicht immer konstant. Der Grund warum sich die Reflektionsfaktoren mit der Zeit ändern besteht darin, daß der sich auf die Reflexionsspiegel niedersetzende Staub fest an· den durch Vakuum - Aufdampfung hergestellten Filmen der Spiegelflächen durch den
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Laserstrahl festsetzt, wodurch deren Reflektionsfaktoren vermindert werden. Andererseits wird auch der Übertragungsfaktor der Fokussierungslinse aus dem gleichen Grund vermindert und nicht zuletzt auch aufgrund einer Verschmutzung durch verkohltes Gewebe, welches während der Operationen erzeugt wird.
Es ist weiter auf dem vorliegenden Gebiet gut bekannt, daß sich eine Laser-Schwingungsbetriebsart von einer einzelnen Betriebsart in eine Vielfach-Betriebsart durch thermische oder mechanische Deformation des Laseroszillators ändern kann, und daß das Verhältnis der Laser-Leistung am Ausgangsanschluß des Laseroszillators zur Laser-Leistung am Ausgangsanschluß des Manipilators die Tendenz einer Änderung hat.
Herstelller von Laser-Messern verwenden gewöhnlich im Handel erhältliche tragbare Laser-Leistungsmeßgeräte, um die Laser-Leistung am Ende des Manipulators während der Herstellung und während den Tests zu messen. Aus technischen und aus Sicherheitsgründen ist es jedoch für den Abnehmer nicht vorteilhaft derartige Messungen während eines chirurgischen Eingriffs vorzunehmen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung Vorrichtungen anzugeben,mit denen ein Operateur die Laser-Leistung am Ende des Manipulators zu jedem Zeitpunkt ablesen kann, indem er eine einfache Leistungsmeßungsoperation vor dem Beginn eines chirurgischen Eingriff durchführt.
Im Rahmen dieser Aufgabe soll durch die Erfindung auch ein Laser-Leistungsmeßgerät geschaffen werden, mit dem ein Operateur erstmalig die Laser-Leistung am Ende des Manipulators einfach dadurch ablesen kann, indem er eine einfache Leistungsmeßoperation während der Vorbereitung eines chirurgischen
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Eingriffs durchführt. Auch soll die Möglichkeit geschaffen werden, daß der Operateur oder Chirurg die Laser-Leistung während eines chirurgischen Eingriffs nach Wunsch ablesen kann.
Erfindungsgemäß umfaßt ein Laser-Leistungsmeßgerät eine Leistungsdetektoreinheit im Gehäuse eines Laseroszillators am Ausgangsanschluß desselben, eine Blendenvorrichtung vor der Detektoreinheit, um selektiv den Laserstrahl aufzufangen, ein Meßloch-Teil, in welchem der Endabschnitt des Manipulators fest eingesetzt ist, einen optischen Leitfähigkeitsfühler zur Feststellung des eingeführten Zustande des Manipulators im Meßlochteil, eine arithmetische Schaltung zur Umwandlung der Laser-Leistung am Ausgangsanschluß des Laseroszillators in eine Laserleistung am Endabschnitt des Manipulators,'und eine Darstelleinheit zur Darstellung oder Anzeige der Laser-Leistung.
Wenn der Endabschnitt des Manipulators in das Meßlochteil eingesetzt ist und fest durch den Operateur, vor einem chirurgischen Eingriff an diesem Teil befestigt wird, so wird die Blendenvorrichtung geöffnet, so daß die Leistung des Laserstrahls vom Endabschnitt durch die Leistungsdetektoreinheit festgestellt werden kann, wobei die Resultate über die arithmetische Schaltung in einem Speicher gespeichert werden. Dann nach.Entfernen des Endabschnitts des Manipulators von dem Meßlochteil wird die Blendenvorrichtung geschlossen, um dem Laserstrahl die Möglichkeit zu geben, vom Laseroszillator zur Leistungsdetektoreinheit zu gelangen. Das Verhältnis der Laser-Leistungen entsprechend diesen zwei Stellungen wird gespeichert und wird durch das arithmetische Schaltungssystem berechnet und weiter wird die Laser-Leistung am Endabschnitt des Manipulators entsprechend an der Anzeigeeinheit zu Jedem Zeitpunkt angezeigt und dargestellt. Für den Fall, daß die Laser-Leistung während des chirurgischen Eingriffs abgelesen werden soll, entspricht
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die angezeigte Laser1- Le istung an der Anzeigeeinheit derjenigen am Endabschnitt des Manipulators, obwohl der Laserstrahl vom Laseroszillator zur Leistungsdetektoreinheit geführt wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erläuternde schematische Darstellung der Anordnung verschiedener Komponenten eines Laserausgangsmeßgeräts mit Merkmalen nach der Erfindung;
Fig. 2 eine erläuternde Darstellung eines Meßlochteiles und einer Blendenvorrichtung der Fig 1 im Detail;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Blendenvorrichtung in der Ansicht entlang der Achse ,des Laserstrahls;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines elektronischen Schaltungssystems des Laserausgangsmeßgerätes; und
Fig. 5 ein detaillierter schematischer Schaltplan des elektronischen Schaltungssystems der Fig 4.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erläuternde Darstellung der Anordnung verschiedener Komponenten eines Laserleistungsmeßgeräts mit Merkmalen nach der Erfindung und veranschaulicht ein Verfahren zur Meßung der Laser-Leistung mit Hilfe des Meßgeräts. Ein Laseroszillator 1, eine Blendenplatte 4, ein erster.Spiegel 5 und eine Leistungsdetektoreinheit 16 sind in einem Gehäuse angeordnet, wie dies in Fig.1 gezeigt ist. Ein Manipulator, der aus Gelenkteilen 6,7,11» 12,25 und 27 und Armen 9,10,14 und 15 besteht, wobei diese Arme
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die Gelenkteile verbinden, ist flexibel konstruiert. Bei der Betätigung des Laser-Messers wird die Blendenplatte 4 an die Stelle gemäß 41 in Lage gebracht, um den Laserstrahl 3 auf den ersten Spiegel 5 zu lenken, während die Arme 10 und 14 des Manipulators entsprechend den Bezugszeichen 10' und 14' angeordnet sind. Das heißt die Arme sind im wesentlichen jeweils horizontal und vertikal verlaufend angeordnet, so daß der Operateur die Handhabe (nicht gezeigt) am Ende des Manipulators für die Operation halten kann.
Vor der Meßung der Laserausgangsgröße am Ende des Manipulators wird der Endabschnitt 15 in ein Meßlochteil eingeführt, welches im Gehäuse 2 gemäß Fig.1 vorgesehen ist. In diesem Fall sind der horizontale Arm 10,und der vertikale Arm 14 des Manipulators entsprechend den ausgezogenen Linien in Fig. 1 angeordnet, so daß der Laserstrahl 3 in der Folge A, B, C, D, E, F und P läuft, um die Leistungsdetektoreinheit 16 zu erreichen. Wenn der Endabschnitt 15 des Manipulators aus dem Meßlochteil entfernt wird, schließt sich die Blendenplatte 4, so daß der Laserstrahl 3 entlang der optischen Bahn A-B-P verlaufen kann, um die Leistungsdetektoreinheit 16 zu erreichen. In der Praxis kann die Leistungsdetektoreinheit 16 beispielsweise ein Detektor vom Thermokopplungstyp sein.
Fig. 2 ist eine erläuternde Darstellung des Meßlochteiles und der Blendenvorrichtung mehr detailliert.. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Blendenvorrichtung, gesehen entlang der optischen Achse des Laserstrahls. Der Endabschnitt 15 des Manipulators wird, nachdem er in das Meßlochteil 20 eingeführt wurde, welches fest mit dem Gehäuse 2 verbunden ist, mit dem Meßlochteil 20 durch Anziehen einer Mutter 22 befestigt. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 21 ein Festhalteteil, welches verhindert, daß sich die Mutter 22 lösen kann. In der
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eingeschobenen Stellung, wird die Betätigungsvorrichtung 24a eines optischen Leitfähigkeits-Fühlers 24, der in dem Meßlochteil 20 vorgesehen ist, betätigt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, von dem abhängig die Blendenplatte 4 der Blendenvorrichtung geöffnet wird, so daß der Laserstrahl 3' vom Manipulator-Endabschnitt 15 auf die Leistungsdetektoreinheit 16 fallen kann.
Die Betriebsweise der Blendenvorrichtung ist in Fig. 3 veranschaulicht. Ein Dreh-Solenoid 18 ist fest an einem Halter montiert, der am Gehäuse 2 befestigt ist und die Blendenplatte 4 ist an dem Ende der Welle 19 des Dreh-Solenoids befestigt. Wenn der Dreh-Solenoid 18 entregt wird, so gelangt die Blendenplatte 4 in die Lage gemäß dem Bezugszeichen 4, um den Laserstrahl 3 zu unterbrechen. Wenn der Fühler 24 in der zuvor erläuterten Weise betätigt wird, wird die Blendenplatte 4 in eine Stellung gemäß 41 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal gedreht, so daß der Laserstrahl 3 den Manipulator erreichen kann. Die Blendenplatte 4 ist aus Leichtmetall hergestellt. Der Abschnitt der Blendenplatte 4, der von dem Laserstrahl beaufschlagt wird, ist mit einem total reflektierenden Film aus Gold oder einem ähnlichen Material durch Vakuum-Aufdampfung beschichtet, so daß nahezu der gesamte Laserstrahl durch den total reflektierenden Abschnitt der Blendenplatte 4 reflektiert wird. Daher wird die Temperatur des beschichteten Abschnitts durch den Laserstrahl stark erhöht.
Gemäß Fig. 2 wird die Mutter 22 dazu verwendet, den Endabschnitt des Manipulators fest in Lage zu halten. Es kann jedoch auch eine Endbestigungstechnik unter Verwendung eines Bayonetverschlußes zur Anwendung gelangen, um den Endabschnitt des Manipulators an dem Meßlochteil durch einen sogenannten
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"einmal Berührungs-Arbeitsgang" befestigt werden.
In Verbindung mit der Betriebsweise der Blende sollen im folgenden nun die Sicherheitsmaßnahmen in Verbindung mit dem Laserstrahl erläutert werden. Eine gewöhnliche chirurgische Operation und eine Leistungsmeßung sollen im folgenden als "Strahlungsbetrieb" und "Meßbetrieb" jeweils bezeichnet werden. Aus Sicherheitsgründen ist ein Schalter vorgesehen, um zwischen diesen zwei Betriebsarten umschalten zu können, und zwar am Frontpult des Laserquellengehäuses. In der Strah-i lungsbetriebsart wird gewöhnlich die Laserstrahl-Instruktion durch Betätigung eines Fußschalters ausgelöst. Wenn der Laserstrahl nicht erzeugt wird, bleibt die Blendenplatte geschlossen. Es wird jedoch die Blendenplatte 4 durch das Fußschalter-Betätigungssignal geöffnet. Wenn von&er Strahlungsbetriebsart in die Meßbetriebsart durch Betätigung des Schalters umgeschaltet wird, so wird die StrahlungsInstruktion vom Fußschalter unwirksam. Das heißt, die Blendenplatte 4 wir4 durch die Instruktion vom Fühler 24 geöffnet. Somit kann der Laserstrahl nicht erzeugt werden ohne den Endabschnitt
15 des Manipulators an dem Meßlochteil fest anzubringen.
Fig. 4 zeigt ein elektronisches Schaltungssystem für das Laser-Leistungsmeßgerät. Entsprechen!der zuvor erläuterten Betriebsweise wird eine Laserausgangsgröße P. an dem Endabschnitt des Manipulators durch die Leistungsdetektoreinheit
16 festgestellt und gelangt über eine arithmetische Schaltung zu einem Speicher 32, intern sie gespeichert wird. Dann wird über die arithmetische Schaltung 31 eine Laserausgangsgröße P^ am Not- oder Hilfsanschluß des Laseroszillators zu einem Fehlerverstärker 33 übertragen, indem die zwei Laserausgangsgrößen P1 und P2 einem Vergleich unterworfen werden und eine Differenzausgangsgröße erzeugt wird. Ein Motor 34 wird mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die durch die Größe der Differenzausgangsgröße bestimmt ist. Ein Drehpotentiometer
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ist an den Motor 34 gekoppelt. Der Schleifer des Potentiometer 35 wird in Abhängigkeit von der Differenzausgangsgröße bewegt, um die Verstärkung der arithmetischen Schaltung 31 zu steuern. Somit wird die Laserausgangsleistung am Endabschnitt des Manipulators an der Anzeigeeinheit 36 zur Anzeige gebracht.
In Verbindung mit Fig. 4 soll das elektronische Schaltungssystem, mit Ausnahme der Leistungsdetektoreinheit 16 und der Anzeigeeinheit 36 im folgenden als "arithmetisches System" bezeichnet werden.
Während einer Operation kann die Laserausgangsleistung am Endabschnitt des Manipulators dadurch festgestellt werden, indem eine Leistungsmeßtaste am vorderen Pult des Laserquellengehäuses gedrückt wird. In diesem Fall oszilliert der Laserstrahl bei geschlossen gehaltener Blendenplatte 4, wobei die Laserausgangsgröße P^ am Hilfsanschluß des Laseroszillators durch die Leistungsdetektoreinheit 16 festgestellt wird. Durch die zuvor erläuterte Betriebsweise des arithmetischen Schaltungssystems wird der Wert von P2 mit der Dimension einer Leistung am Endabschnitt des Manipulators an der Anzeigeeinheit 36 angezeigt.
Um die Laserausgangsgröße am Endabschnitt des Manipulators festzustellen, wird die Leistungsdetektoreinheit in dem Lasergehäuse verwendet. Es kann jedoch auch eine zusätzliche Leistungsdetektoreinheit am Frontpult des Läserquellengehäuses vorgesehen werden, wenn dies gewünscht wird. Das Vorsehen einer zusätzlichen Leistungsdetektoreinheit führt jedoch zu dem Nachteil, daß zwei Detektoreinheiten mit unterschiedlichen Eigenschaften benötigt werden, die Schaltungsanordnung unvermeidbar aufwendig wird, die industrielle Ausführung des Pultes schwierig ist und die Bedienurgsfunktionen des Pultes schwieriger gestaltet werden.
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Daher werden bevorzugt die zwei Laserausgangsgrößen durch eine einzige Leistungsdetektoreinheit erfaßt, wobei die Flexibilität des Manipulators ausgenutzt wird. Dies stellt eines der spezifischen vorteilhfaten Merkmale nach der Erfindung dar.
Wie aus der vorangegangenen Beschreibung hervorgeht, kann bei einem Laserleistungsmeßgerät nach der Erfindung der Laserausgang am Not- oder Hilfsanschluß (emergence port) des Laseroszillators und der Laserausgang am Endabschnitt des Manipulators unmittelbar durch die gemeinsame Leistungsdetektoreinheit vor einem chirurgischen Eingriff geeicht werden. Selbst während eines chirurgischen Eingriffs kann die Laserausgangs-<· größe am Endabschnitt des Manipulators zu jeder Zeit abgelesen werden. Darüber hinaus kann die Laserausgangsgröße am Endabschnitt des Manipulators unmittelbar unter Berücksichtigung der Verschmutzung der Reflektionsspiegel des Manipulators und der zeitlichen Veränderungen der Laserschwingungsart geeicht werden.
Das Laserleistungsmeßgerät kann nicht nur bei einem Laser-Messer mit einem CO2 Laser verwendet werden, sondern auch bei Laser-Messern, bei denen andere Lasertypen verwendet werden und auch bei einem Koagulator.
Fig. 5 zeigt ein spezifisches Beispiel von Schaltungen der Fig. 4. In Fig. 5 sind Operationsverstärker mit Q1,Q2>Q*,Q^ und Q5 bezeichnet, während Widerstände mit R1,Rp,R^,R»,R^, Rg,Ry und Rg bezeichnet sind. CL ist ein Kondensator und SW1 und SWp sind Kontakte des optischen Leitfähigkeits-Fühlers 24, T1 ist ein Ausschalt-Zeitgeber, bei dem dann, wenn der Kontakt 3,W2 geschlossen wird, ein Kontakt SW™ gleichzeitig schließt und nach Öffnen des Kontaktes SW2 der Kontakt SW,
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nach einer bestimmten Zeitperiode öffnet. Wenn der Endabschnitt des Manipulators in das Meßlochteil 20 eingesetzt wird, werden die Kontakte SW. und SW2 des Fühlers 24 geschlossen. Zur gleichen Zeit fällt die Laserausgangsgröße P. an dem Endabschnitt des Manipulators auf die Leistungsdetektoreinheit 16. Eine Ausgangsspannung proportional zum Laserausgang P1 wird dem Operationsverstärker CL zugeführt, wird in diesem verstärkt und gelangt dann über den Kontakt SW. und den Widerstand R, zum Operationsverstärker Q2- Bei FU = R. ist die Ausgangsgröße des Operationsverstärkers CL lediglich durch den Operationsverstärker Qp invertiert. Sie gelangt dann zum Widerstand R5. Die vom Operationsverstärker Q2 erhaltene Ausgangsgröße gelangt über den Widerstand R5 und wird in der Kapazität C1 gespeichert. Eine Spannung e,., die gleich ist der gespeicherten Spannung an der Kapazität C1 gelangt über den Widerstand Rg zum Operationsverstärker Q^.
Wenn der Endabschnitt des Manipulators aus dem Meßlochteil entfernt wird, werden die Kontakte SW1 und SWp des Fühlers geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt fällt die Laserausgangsgröße P2 am Not- oder Hilfsanschluß des Laseroszillators auf die Leistungsdetektoreinheit 16. Eine Ausgangsspannung proportinnal dem Laserausgang Pp gelangt zum Operationsverstärker Q1 wird in diesem verstärkt und gelangt dann zum Drehpotentiometer 35. Demzufolge wird eine Ausgangs spannung e2, die durch den Widerstand des Potentiometers 35 geteilt wird, über den Widerstand Ry zum Operationsverstärker Q^ geschickt. Die von dem Operationsverstärker Q^ erhaltene Ausgangsgröße Ce1+e2) χ R/RQ gelangt über den Kontakt SW, des Ausschalt-Zeitgebers T1 zum Motor 34.Wenn oedoch Rg = R7 = R, so wird das Potentiometer 35 so eingestellt, daß die Beziehung von e2 = -e^ aufrecht erhalten wird, so daß dann, wenn die Ausgangsgröße des Operationsverstärkers Q3 positiv ist, die Ausgangsspannung e2 vermindert wird,und wenn die Ausgangsgröße desselben
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negativ ist, die Ausgangsspannung e,, erhöht wird und zwar durch den Motor 34. Der so eingestellte Wert wird über den Operationsverstärker Q^ an einem Meßgerät M angezeigt. Es besteht die Möglichkeit, eine Anzeige am Meßgerät M zu erzeugen, indem der Laserausgang P2 am Not- oder Hilfsanschluß des Laseroszillators so eingestellt wird, daß er gleich ist dem Laserausgang P1 am Endabschnitt des Manipulators. Nachdem eine gegebene Zeitperiode verstrichen ist, nach Korrektur der Ausgangsgröße des Meßgeräts M und nachdem der Endabschnitt des Manipulators aus dem Meßlochteil 20 entfernt wurde, wird der Ausschalt-Zeitgeber T^ betätigt, wodurch der Kontakt SW, geschloseen wird, wodurch der Motor 34 still gesetzt wird. Nach Korrektur der Ausgangsgröße, die am Meßgerät M angezeigt wird, wird das Potentiometer 35 auf eine bestimmte- Stellung eingestellt, und es kann demzufolge die korrigierte Ausgangsgröße immer zur Anzeige gebracht werden.
Sämtliche in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.
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Claims (8)

  1. HOFFMANN · EITLE & PARTNER ~ λ
    PATENTANWÄLTE '
    DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL.-I NG. W. EITLE · DR. RER. N AT. K. HOFFMAN N · DIPL.-ING.W. LEHN
    DIPl.-ING. K. FOCHSLE - DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 ■ D-8000 MO NCH E N 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29419 (PATH E)
    34 632/3
    Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Tokyo/Japan
    Laserausgang-Meßvorrichtung für ein Laser-Messer
    Patentansprüche :
    i7) Laserausgang-Meßvorrichtung für ein Laser-Messer mit einem flexiblen Manipulator, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale und Einrichtungen:
    Einen Laseroszillator (1), eine Blendenvorrichtung (4) im Bereich der optischen Achse des Laseroszillators (1), eine Leistungsdetektoreinheit (16) zum Messen der Laserausgangsgröße an einem Not-oder Hilfsanschluß (emergence port) in einem Endabschnitt des Manipulators für eine erste Stellung der Blendenvorrichtung (4) und zum Messen der Laserausgangsgröße des Laseroszillators (1) für eine zweite Stellung der Blendenvorrichtung (4) selektiv in Abhängigkeit von der Schaltoperation der Blendenvorrichtung (4), ein Gehäuse (2) mit einem Meßlochteil (20) zur festen Befestigung des Endabschnitts des Manipulators in solcher Weise, daß der Laserausgangsstrahl am Endabschnitt des Manipulators zur Leistungsdetektoreinheit (16) bei der ersten Stellung
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    der Blendenvorrichtung (4) gelangt, einen optischen Fühler (24) zur Feststellung ob der Endabschnitt des Manipulators in das Meßlochteil (20) eingesetzt ist, wobei die Blendenvorrichtung (4) so angekoppelt ist, daß sie in Abhängigkeit von einer Ausgangsgröße des optischen Fühlers (24) betätigbar ist, eine arithmetische Schaltungsanordnung (31), die in Abhängigkeit von der Leistungsdetektoreinheit (16) arbeitet, um die Laserausgangsgröße des Laseroszillators (1) zu messen und um diese Laserausgangsgröße des Laseroszillätors (1) in einen Wert umzuwandeln, welcher für die Laserausgangsgröße am Endabschnitt des Manipulators repräsentativ ist, und eine Anzeigevorrichtung (36) zum Anzeigen der Laserausgangsgröße am Endabschnitt des Manipulators, wobei die Anzeigevorrichtung (36) in Abhängigkeit von der arithmetischen Schaltungsanordnung (31) arbeitet.
  2. 2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenvorrichtung (4) eineiDrehsolenoid (18) und eine Blendenplatte (4) umfaßt, die auf einer Ausgangswelle (19) des Drehsolenoids (18) angeordnet ist, wobei der Drehsolenoid (18) die Blendenplatte (4) zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung der Blendenvorrichtung (4) drehen oder verschwenken kann, wobei der optische Fühler (24) so angekoppelt ist, daß der Drehsolenoid (18) zur Drehung der Blendenplatte (4) in die erste Stellung aktivierbar ist, wenn der Endabschnitt des Manipulators in dem Meßlochteil (20) angeordnet ist.
  3. 3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß ein Spiegel (5) zur Lenkung einer Ausgangsgröße des Laseroszillators (1) in den flexiblen Manipulator entsprechend der zweiten Stellung der Blendenvorrichtung (4) vorgesehen ist.
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  4. 4. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (36) aus einem elektrischen Meßgerät (M) besteht.
  5. 5. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßlochteil (20) eine Befestigungsmutter (22) und ein Festhalteteil (21) zur Drehsicherung der Befestigungsmutter (22) am Gehäuse (2) umfaßt.
  6. 6. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenplatte (4) aus Leichtmetall besteht und das wenigstens ein Abschnitt derselben mit einem total reflektierenden Film beschichtet ist.
  7. 7. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Schaltungsanordnung (31) einen ersten Operationsverstärker (Q1) mit einem nicht invertierenden Eingangsanschluß aufweist, der mit einem Ausgang der Leistungsdetektoreinheit (16) gekoppelt ist, weiter einen ersten Schalter mit einem ersten Anschluß (SW1), der an einen Ausgang des ersten Operationsverstärkers (Q1) gekoppelt ist, wobei der Schalter betriebsmäßig so angeschlossen ist, daß er von dem optischen Fühler (24) betätigbar ist, wobei der erste Schalter geschlossen wird, wenn der Endabschnitt des Manipulators in dem Meßlochteil (20) angeordnet ist; einen zweiten Operationsverstärker (Qp) mit einem invertierenden Eingangsanschluß enthält, der mit einem zweiten Anschluß des ersten Schalters gekoppelt ist, weiter einen Kondensator (C1), der an den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (Q2) gekoppelt ist, um einen Spannungswert (e*) desselben zu speichern; einen dritten Operationsverstärker (Q^) mit einem nicht invertierenden Eingangsanschluß, der an den Kondensator (C1) gekoppelt ist, um die in dem Kondensator gespeicherte
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    —Η—
    Spannung zu verstärken; einen vierten Operationsverstärker (Q.) mit einem invertierenden Eingangsanschluß, der über einen Widerstand (Rg) mit einem Ausgang des dritten Operationsverstärkers (GU) gekoppelt ist; ein Potentiometer (35) mit einem ersten Endanschluß, der mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers (GL ) gekoppelt ist, und mit einem zweiten Endanschluß, der an einen Masse-oder Erdanschluß gekoppelt ist, und mit einem Schleifer-Anschluß, der über einen Widerstand (Ry) mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des vierten Operationsverstärkers (Qa) gekoppelt ist; einen zweiten Schalter (SW2), der mit dem optischen Fühler (24) gekoppelt ist und durch diesen betätigbar ist, wobei der zweite Schalter geschlossen wird, wenn der Endäbschnitt des Manipulators in dem Meßlochteil (20) angeordnet ist; einen dritten Schalter (SW,) mit einem ersten Anschluß, der mit einem Ausgang des vierten Operationsverstärkers (Q^) gekoppelt ist; eine Zeitgebereinrichtung (T1), die in Abhängigkeit von dem zweiten Schalter (SW2) arbeitet, um den dritten Schalter (SW5) eine bestimmte Zeit nach Schließen des zweiten Schalters (SW2) zu schließen; und einen Motor (34), der an den dritten Schalter (SW,) gekoppelt ist, wobei der Motor (34) in Drehung versetzt wird, wenn der dritte Schalter geschlossen wird und wobei der Motor mechanisch an den Schleifkontakt des Potentiometers (35) gekuppelt ist, um das Potentiometer auf eine Stellung einzustellen, die durch die Ausgangsgröße des vierten Operationsverstärkers (Q/,) bestimmt ist.
  8. 8. Meßvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (36) einen fünften Operationsverstärker (Q1-) mit einem nicht invertierenden Eingangsanschluß umfaßt, der mit dem Schleifkontakt des Potentiometers (35) gekoppelt ist, und ein elektrisches Meßgerät (M) umfaßt, welches an den Ausgang des fünften Operationsverstärkers (Qc) gekoppelt ist.
    130051/059S
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