專利名稱：無眼針的孔加工裝置及孔加工方法
技術領域：
本發明涉及利用激光在作為手術用的縫合針的無眼針上開孔的裝置和開孔方法， 特別地，涉及適用于細徑的無眼針的技術。
背景技術：
在使用于外科手術的無眼針中，從其主端面沿著針的長度方向開孔，并且將縫合線插入其中而緊固固定。作為開孔方法，眾所周知的是使用激光的方法(例如，專利文獻 1)。但是，由于所述開孔作業是手工作業進行的，因此不能提高效率且成本也高。作為解決該問題的技術，研發出了專利文獻2。下面，參照附圖來說明該現有例。圖6是被彎曲之前的筆直的無眼針的立體圖。該無眼針A是手術用的縫合針，根據外科用、眼科用等用途而分別具有不同的形狀、直徑、長度。如該圖所示，在無眼針A中， 針材1的前端Ia尖銳，在主端面Ib上沿著軸方向穿設有孔lc。未圖示的縫合線插入該孔 Ic中而緊固固定，并且還被賦予了規定的彎曲。圖示的無眼針的剖面形狀為圓形，但是根據目的可以形成為三角形、梯形或扁平形狀等。圖7是表示現有的開孔加工裝置的結構的圖。進行孔加工之前的多個針材1以主端面Ib朝上的姿勢收納于容器2內，并載置在工作臺3上。工作臺3通過X軸驅動電機4、Y軸驅動電機5及Z軸驅動電機6，能夠在彼此正交的3軸方向上獨立移動。X軸驅動電機4、Y軸驅動電機5及Z軸驅動電機6通過滾珠絲杠等能夠高精度地移動的部件移動工作臺3。激光振蕩裝置7是使用于在針材1的主端面Ib上進行孔加工的激光8振蕩的裝置。由激光振蕩裝置7而被振蕩的激光8通過二向色鏡9而朝向圖的下方行進，并通過透鏡10而會聚后照射到針材1的主端面Ib上，從而開出孔lc。由照相機11對針材1的集合體B進行拍攝，所述照相機11使用了設于二向色鏡 9的后方的CCD等光電轉換元件。圖8是由照相機11拍攝到的針材1的集合體B的圖像的一部分。由利用計算機等的圖像處理裝置求出各針材1的中心位置，通過X軸驅動電機4、Y軸驅動電機5使激光的光軸8a與針材1的中心一致，并照射激光而開孔。開孔的順序例如為針材Id —針材Ie — 針材If。專利文獻1日本實公昭56-37918專利文獻2日本特公平3-33437但是，在所述專利文獻2的開孔方法中存在如下問題。首先，照相機11對針材1 的集合體B的整體進行拍攝，因此對1根針材進行拍攝的像素數減少，從而確定中心位置的精度下降。并且，利用X軸驅動電機4、Y軸驅動電機5將成為加工對象的針材1的中心與激光的光軸8a對準，但是如圖8的針材Id、針材le、針材If所示，針材1不能沿著X軸或 Y軸排列在一條直線上。因此，將成為加工對象的針材1的中心與激光的光軸8a對準時，X軸驅動電機4和Y軸驅動電機5均不僅朝單方向移動，而且還朝反方向移動。例如，關于Y 軸方向的移動，以按照針材Id—針材Ie —針材If移動的情況為例，在針材Id—針材Ie 時與在針材Ie —針材If時形成相反方向的移動。關于X軸方向也應該容易理解在某處發生相同的情況。工作臺3的移動使用滾珠絲杠，能夠以幾ym乃至幾百ym的單位進行正確移動， 但在朝反方向移動時，產生與齒隙對應的量的誤差。根據該誤差，激光的光軸與針材1的中心產生偏離，導致孔被開在從針材1的中心偏離的位置上的問題。特別是，針材1變細時， 該誤差的影響加大，在直徑為200 μ m以下的針材的情況下，通過所述開孔方法則不能正確地開孔。
發明內容
本發明是為了解決這樣的問題而研發的，本發明的目的在于提供一種能夠準確地進行針材的中心與激光的光軸之間的位置對準，即使在200 μ m以下的細針材的情況下也能夠準確地開孔的無眼針的孔加工裝置及孔加工方法。為了解決上述問題，本發明的無眼針的孔加工裝置的特征在于，包括工作臺，其具有載置面，該載置面用于將多根棒狀的針材平行地對齊且將各主端面對齊而配置成1 行；移動裝置，其使該工作臺直線地移動；照相機，其對配置成1行的作為針材的一部分的多根針材的主端面進行拍攝；激光振蕩器，其與所述主端面相對配置，發出光軸與所述針材平行的激光；圖像處理單元，其由所述照相機的攝影圖像求出成為加工對象的針材，由該針材的主端面的圖像求出該主端面的中心位置；以及控制部，其驅動所述移動裝置，使得由該圖像處理單元求出的主端面的中心位置與由所述激光振蕩器照射的激光的光軸重合。本發明的孔加工裝置可以為如下結構所述孔加工裝置具有調整機構，該調整機構進行調整，使得所述移動裝置所致的工作臺的移動方向與所述針材的配置方向平行；關于由所述圖像處理單元得到的所述成為加工對象的針材而言，在不存在被開了孔的針材的情況下，是移動方向上的最前端的針材，在存在被開了孔的針材的情況下，是與最后被開孔的針材相鄰的針材；在移動所述多個針材的情況下，所述移動裝置首先將所述工作臺移動與一根針材的直徑對應的量，然后移動成為加工對象的針材的主端面的中心與激光的光軸之間的偏離量；所述圖像處理單元決定成為下一個加工對象的針材并求出該針材的中心位置，所述移動裝置移動所述多個針材而使成為下一個加工對象的針材的中心位置與所述激光的光軸一致。為了解決上述問題，本發明的無眼針的孔加工方法的特征在于，反復進行如下步驟將多根棒狀的針材平行地對齊且將各主端面對齊并排成1行而載置在工作臺上的步驟；由照相機對配置成1行的作為針材的一部分的多根針材的主端面進行拍攝的步驟；由攝影圖像求出成為加工對象的針材，由該針材的主端面的圖像求出該主端面的中心位置的步驟；通過移動所述工作臺，使與所述主端面相對配置而照射與所述針材平行的光線的激光振蕩器的激光的光軸與所述成為加工對象的針材的主端面的中心位置一致的步驟；利用激光，從所述主端面沿著針材的長度方向開出規定深度的孔的步驟；直到以后不存在針材為止，由照相機的攝影圖像求出在多個針材中成為下一個加工對象的針材的步驟；以及由該針材的主端面的圖像求出該主端面的中心位置，移動所述工作臺而使所述激光振蕩器的激光的光軸與所述成為加工對象的主端面的中心位置一致，從而開孔的步驟。本發明可以為如下結構在將所述多個棒狀的針材載置在工作臺上之后，進行調整，使得直線地移動該工作臺的移動方向與所述針材的配置方向平行；在將所述多個棒狀的針材平行地對齊并排成1行而載置在工作臺上的步驟之前，具有如下步驟將多個棒狀的針材平行地對齊并排成1行，并以帶類固定之后切斷所有針材的端部而形成主端面；所述成為加工對象的針材的求出方法如下在不存在被開了孔的針材的情況下，是移動方向上的最前端的針材，在存在被開了孔的針材的情況下，是與最后被開孔的針材相鄰的針材； 在移動所述工作臺而移動多個針材的情況下，首先移動與一根針材的直徑對應的量，然后移動主端面的中心與激光的光軸之間的偏離量；在移動所述工作臺而移動多個針材的情況下，首先由照相機的攝影圖像決定成為下一個加工對象的針材并求出該針材的中心位置， 使該中心位置與所述激光的光軸一致地移動所述多個針材。針材在工作臺上排成1行，由照相機對其中的幾根針材進行拍攝。由照相機的圖像確定成為加工對象的針材，在圖像中求出該針材的中心位置。接著，通過移動工作臺而移動多個針材，使成為加工對象的針材的中心位置與激光的光軸一致，并照射激光而進行開孔加工。接著，移動工作臺，由照相機的攝影圖像求出成為下一個加工對象的針材，之后同樣地反復動作，直到最后的針材完成開孔。通過將多個棒狀的針材平行地對齊并排成1行，并以帶類固定之后切斷所有針材的端部而形成主端面，能夠使得主端面的朝向一致，容易進行圖像分析。在進行下一個針材的孔加工的情況下，首先，移動與一根針材的直徑對應的量，然后移動主端面的中心與激光的光軸之間的偏離量，從而能夠迅速移動。或者，也可以由照相機的攝影圖像決定成為下一個加工對象的針材并求出該針材的中心位置，并且使得該中心位置與所述激光的光軸對準。本發明中，對配置成1行的作為針材的一部分的多根針材的主端面進行拍攝，因此能夠增加每根針材的像素數，準確求出中心位置。并且，根據本發明，能夠通過僅由移動裝置直線地移動工作臺來實現多個針材的移動，因此結構簡單。在本發明中，工作臺僅朝一個方向移動，而不朝反方向移動，因此能夠排除齒隙的影響而實現滾珠絲杠本來的高精度的定位。其結果，對200 μ m以下的細針材也能夠進行準確的開孔。
圖1是表示本發明的無眼針的孔加工裝置的結構的圖，(a)是俯視圖，(b)是從(a) 的A-A看到的圖。圖2是由照相機進行拍攝的攝影圖像的例子。圖3是本發明的無眼針的孔加工裝置的框圖。圖4(a) (f)是用于說明在針材進行開孔加工的步驟的圖。圖5是開孔加工的流程圖。圖6是形成彎曲之前的筆直的無眼針的立體圖。圖7是表示現有的開孔加工裝置的結構的圖。圖8是由照相機進行拍攝的針材的集合體的圖像的一部分。
具體實施例方式下面，參照
本發明的實施方式。圖1是表示本發明的無眼針的孔加工裝置的結構的圖，(a)是俯視圖，(b)是從(a) 的A-A看到的圖。如這些圖所示，本發明的孔加工裝置具有工作臺21、使工作臺21在X軸方向上進推的移動裝置22a、使工作臺21在Y軸方向上進推的副移動裝置22b、使工作臺21 在Z軸方向上進推的輔助移動裝置22c、使移動裝置22a的移動方向(X軸)與多個針材1 的配置方向平行的調整裝置23。調整裝置23可由控制部30控制，也可以手動控制。在移動裝置2 和副移動裝置22b及輔助移動裝置22c上使用滾珠絲杠而能夠進行高精度的定位。將100 200根針材1整齊地配置成1行，并以上下被帶四夾住的狀態，通過未圖示的夾板等適當的辦法而固定在工作臺21上。作為帶四，優選薄且能夠臨時固定住針材1的帶，例如可以使用粘著帶。并且，在圖示的實施例中，在針材1的上下設置了帶，但也可以在上或下的任一方上設置帶。各針材1在X軸方向上以直線排列，主端面Ib朝向圖1(a)的下方，各針材1的中心位置被對齊為位于從工作臺21的上面起的一定高度的位置。圖示的針材1在此后對前端進行加工而使前端變得尖銳，但是也可以在將前端加工成尖銳形狀之后進行該開孔加工。以往的針材1的集合體B中的各針材的主端面的朝向各異。因此，存在圖像缺乏清晰度而不容易分析的問題。本發明中，也可以與以往一樣，準備切斷為規定長度的針材1， 將主端面對齊而以帶四進行固定。但是，在該情況下，主端面的朝向各異。作為解決該問題的方法有如下使得針材1長于規定長度，并由夾具或帶四固定之后，將多余的部分一起切斷。這樣，各針材1的主端面Ib的朝向對齊，由照相機進行拍攝時，能夠得到清晰的圖像，容易進行圖像分析。與工作臺21上的主端面Ib相對地配置有照相機25，與該照相機25正交地配置有激光振蕩器26。符號27a是反射激光而使可見光透過的二向色鏡，符號觀是透鏡。這些照相機25、激光振蕩器沈、二向色鏡27a、透鏡28與在現有例中說明的相同，并且配置也相同。在圖1 (a)中由虛線表示的是將照相機25和激光振蕩器沈替換的例子。只要使用由實線表示的和由虛線表示的例子當中的任一個即可。在由虛線表示的例子中也使用二向色鏡27b，由實線表示的二向色鏡27a使可見光透過并反射激光，而虛線的二向色鏡27b 則相反地反射可見光，使激光透過。另外，照相機25是數碼照相機，也可以使用對動態圖像進行拍攝的照相機。圖2是由照相機25進行拍攝的攝影圖像25a的例子。現有例中照相機11將針材 1的集合體B的整體作為一個圖像而進行了拍攝。因此，針材1在X-Y平面內零散，并且每一根的像素數變少。與此相比，本發明中，照相機25僅對排列成1行的針材1內的幾根(在圖2中為4根)進行拍攝。從而，能夠大幅增加每一根針材1的像素數。由于像素數增加， 因此能夠高精度地確定針材1的中心位置。在圖2中，攝影圖像25a內的點0是被固定的點，表示激光的光軸^a的位置。并且，多個針材1全部為相同的直徑D，在工作臺21上排列成1行。點Cl C4并不是圖像， 而是后述的由圖像處理裝置而求出的各主端面Ib的中心位置。各針材1的主端面Ib之間也有相互緊貼的情況，但大多數為如α 1 α 3所示，具有間隙。圖3是本發明的無眼針的孔加工裝置的框圖。控制部30以計算機作為主體，具有 CPU、閃存、硬盤等存儲單元等，該控制部30接收來自鍵盤等輸入部32的指示，根據被安裝的程序而進行動作，并在顯示器33上顯示各種圖像。在控制部30內具有圖像處理單元31， 在此進行從圖像中選擇成為加工對象的針材1，并求出該針材的中心位置等操作。在控制部30中，能夠根據移動裝置2 (X軸)、副移動裝置22b (Y軸)、輔助移動裝置22c (Ζ軸)， 在X軸方向、Y軸方向、Z軸方向上移動工作臺21。由于針材1排列在X方向上，因此想要使得成為加工對象的針材1的中心位置與激光的光軸26a重合，只要僅對移動裝置
軸)進行指示即可。副移動裝置22b(Y軸)在進行激光對焦等初始設定時使用，可由手動對其進行操作。輔助移動裝置22c (Z軸)僅僅在校正移動裝置22a (X軸)的移動方向時使用。圖4(a) (f)是用于說明在針材進行開孔加工的步驟的圖。圖5是開孔加工的流程圖。根據這些圖來說明本發明的無眼針的開孔加工方法。如圖4(a)所示，照相機25對多個針材1中的前頭的幾根(在此為約3根)進行拍攝，將該圖像作為攝影圖像25在顯示器33上進行顯示(SlOl)。圖像處理單元31通過從攝影圖像2 掌握多個針材1的各個主端面的圓形的輪廓來檢測多個針材1。并且，在所有針材1上均沒有開出孔，因此作為首次的開孔作業，將位于供給方向的最前端的針材1(在圖4(a)中，左端的針材1)確定為加工對象(S10;3)。作為加工對象的針材1被確定之后，通過求出形成該針材1的主端面Ib的圓弧的中心位置而求出主端面 Ib的中心Cl (S105)。對于第2根和第3根，針材1也能夠求出中心點C2、C3，但并不是必須的。在圖4(a)中，在前頭的針材的中心Cl與成為激光的光軸的點0之間存在偏離。因此，圖像處理單元31通過計算來求出該偏離量。并且，控制部30根據攝影圖像2 上的距離求出實際的工作臺21的移動距離，向移動裝置23作出指示。移動裝置23將工作臺21 移動給定量之后停止(S107)。由照相機25對移動后的工作臺21進行拍攝，由圖像處理單元31確認中心Cl與點0是否如圖4(b)所示地重合(S109)。如果，此時未重合，則反復上述動作。并且，雖然根據尺寸而情況不同，但是可以對成為激光的光軸的點0與針材的中心 Cl之間的偏離的容差設定范圍，例如士5像素等。本發明中，多個針材1在工作臺21上排列成1行。因此，為了使中心Cl與點0重合，只要由移動裝置2 在X軸方向上移動工作臺21即可，通常無需使用副移動裝置22b 及輔助移動裝置22c。并且，在圖4(a)中，重要的是中心Cl向點0的供給方向的后方偏離。為了避免移動裝置22的齒隙的影響，必須使工作臺21向一個方向(圖4(a)所示的箭頭方向)移動， 使中心Cl與點0重合。如果在圖4(a)中，中心Cl向點0的供給方向的前方偏離，則由移動裝置22將工作臺21后退偏離量以上，使中心Cl位于點0的供給方向的后方之后再向箭頭方向移動，從而實現重合。但是，第2根以后的針材無需進行該操作，移動裝置22將工作臺21向供給方向供給即可。確認中心Cl和點0如圖4(b)所示地重合之后，由激光振蕩器沈照射規定時間的具有規定輸出的脈沖。由此，如圖4(c)所示，在前頭的針材1上開出孔Ic(Slll)。
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接著，移動裝置22將工作臺21移動與針材1的直徑D對應的量(S113)。并且，返回S101，對針材1進行拍攝。圖4(d)是移動后的攝影圖像25a。在該攝影圖像25a中，在第1根針材1上穿設有孔lc，因此將下一個第2根針材1認定為加工對象(S10;3)。并且， 求出第2根針材1的主端面Ib的中心C2(S105)。如圖4(c)所示，在第1根針材1和第2 根針材1之間存在α的間隙，因此在第2根的中心C2和點0之間出現α的偏離。由圖像處理單元31求出該距離，從控制部30向移動裝置22作出指示，將工作臺21移動α量 (S107)。此時的移動方向必須為與前次移動與直徑D對應的量時相同的方向。因此，不出現齒隙的問題。并且，由于在S113的將工作臺21移動與針材1的直徑D對應的量的步驟中移動規定距離，因此能夠以高速進行，從而能夠在整體上縮短定位時間。當確認第2根的針材1的中心C2與點0如圖4(e)所示地一致時(S109)，進行激光照射，如圖4(f)所示，在第2根的針材1上穿設孔Ic(Slll)。此后，以高速移動與針材1 的直徑D對應的量，并返回到S101，直到沒有針材1為止反復進行開孔后結束。除了上述的移動方法之外，也可以采用以下的方法。在Slll中完成開孔之后，如虛線所示，返回到S101，對下一個圖像進行拍攝。并且，決定成為下一個加工對象的針材 (S103)，求出其中心位置(S105)。并且，在圖像中捕捉新的中心位置，使其中心向激光的中心點0移動(S107)。在S109中確認一致并進行開孔。在該情況下，僅通過S107的移動就能夠實現工作臺的移動，能夠省略S113的移動。在上述作業中，由圖像處理單元31求出中心的情況下，即使因某種原因在主端面的圓弧的一部分上存在缺損，或因開孔加工時的濺射附著，圓弧的一部分在圖像中未被顯示，也能夠根據剩下的圓弧部分求出中心位置。除了所述方法之外，還可以利用使用歸一化相關法的圖案匹配處理等圖像處理方法。在上述實施例中，針材1的剖面形狀為圓形，但是在三角形、梯形等圓形以外的情況下也同樣可以適用。符號說明1 針材Ib主端面Ic 孔21工作臺22a移動裝置25照相機25a攝影圖像26激光振蕩器26a激光的光軸27a、27b 二向色鏡28 透鏡29 帶30控制部31圖像處理單元32輸入部
33顯示器
權利要求
1.一種無眼針的孔加工裝置，其特征在于包括工作臺，其具有載置面，該載置面用于將多根棒狀的針材平行地對齊且將各主端面對齊而配置成1行；移動裝置，其直線地移動該工作臺；照相機，其對配置成1行的作為針材的一部分的多根針材的主端面進行拍攝； 激光振蕩器，其與所述主端面相對配置，發出光軸與所述針材平行的激光； 圖像處理單元，其由所述照相機的攝影圖像求出成為加工對象的針材，由該針材的主端面的圖像求出該主端面的中心位置；以及控制部，其驅動所述移動裝置，使得該圖像處理單元求出的主端面的中心位置與所述激光振蕩器照射的激光的光軸重合。
2.根據權利要求1所述的無眼針的孔加工裝置，其特征在于，該孔加工裝置還包括調整機構，該調整機構進行調整，使得所述移動裝置所致的工作臺的移動方向與所述針材的配置方向平行。
3.根據權利要求1或2所述的無眼針的孔加工裝置，其特征在于，關于由所述圖像處理單元求出的所述成為加工對象的針材，在不存在被開了孔的針材的情況下，是移動方向上的最前端的針材，在存在被開了孔的針材的情況下，是與最后被開孔的針材相鄰的針材。
4.根據權利要求1至3中的任一項所述的無眼針的孔加工裝置，其特征在于，在移動所述多個針材的情況下，所述移動裝置首先將所述工作臺移動與一根針材的直徑對應的量， 然后移動成為加工對象的針材的主端面的中心與激光的光軸之間的偏離量。
5.根據權利要求1至3中的任一項所述的無眼針的孔加工裝置，其特征在于，所述圖像處理單元決定成為下一個加工對象的針材并求出該針材的中心位置，所述移動裝置移動所述多個針材而使成為下一個加工對象的針材的中心位置與所述激光的光軸一致。
6.一種無眼針的孔加工方法，其特征在于，該孔加工方法反復進行如下步驟 將多根棒狀的針材平行地對齊且將各主端面對齊并排成1行而載置在工作臺上的步驟；由照相機對配置成1行的作為針材的一部分的多根針材的主端面進行拍攝的步驟； 由攝影圖像求出成為加工對象的針材，由該針材的主端面的圖像求出該主端面的中心位置的步驟；通過移動所述工作臺，使與所述主端面相對配置而照射與所述針材平行的光線的激光振蕩器的激光的光軸和所述成為加工對象的針材的主端面的中心位置一致的步驟； 利用激光，從所述主端面沿著針材的長度方向開出規定深度的孔的步驟； 直到以后不存在針材為止，由照相機的攝影圖像求出多個針材中成為下一個加工對象的針材的步驟；以及由該針材的主端面的圖像求出該主端面的中心位置，移動所述工作臺而使所述激光振蕩器的激光的光軸與所述成為加工對象的主端面的中心位置一致，開出孔的步驟。
7.根據權利要求6所述的無眼針的孔加工方法，其特征在于，在將所述多個棒狀的針材載置在工作臺上之后，進行調整，使得直線地移動該工作臺的移動方向與所述針材的配置方向平行。
8.根據權利要求6或7所述的無眼針的孔加工方法，其特征在于，在將所述多個棒狀的針材平行地對齊并排成1行而載置在工作臺上的步驟之前，包括如下步驟將多個棒狀的針材平行地對齊并排成1行，并以帶類固定之后切斷所有針材的端部而形成主端面。
9.根據權利要求6至8中的任一項所述的無眼針的孔加工方法，其特征在于，所述成為加工對象的針材的求出方法如下在不存在被開了孔的針材的情況下，是移動方向上的最前端的針材，在存在被開了孔的針材的情況下，是與最后被開孔的針材相鄰的針材。
10.根據權利要求6至9中的任一項所述的無眼針的孔加工方法，其特征在于，在移動所述工作臺而移動多個針材的情況下，首先移動與一根針材的直徑對應的量，然后移動主端面的中心與激光的光軸之間的偏離量。
11.根據權利要求6至9中的任一項所述的無眼針的孔加工方法，其特征在于，在移動所述工作臺而移動多個針材的情況下，首先由照相機的攝影圖像決定成為下一個加工對象的針材并求出該針材的中心位置，移動所述工作臺，使得該中心位置與所述激光的光軸一致。
全文摘要
本發明涉及一種能夠準確地進行針材(1)的中心與激光的光軸(26a)的位置對準而準確地開孔的無眼針的孔加工裝置及孔加工方法，該無眼針的孔加工裝置及孔加工方法包括如下步驟將多個針材(1)排成1行而載置在工作臺(21)上，由照相機(25)對多根針材(1)的主端面進行拍攝，由攝影圖像求出成為加工對象的針材(1)，并求出針材的中心位置。并且，使激光振蕩器(26)的激光的光軸(26a)與成為加工對象的針材(1)的主端面的中心位置一致，并利用激光開出規定深度的孔(1c)。然后，移動多個針材，由照相機的圖像求出多個針材中成為下一個加工對象的針材(1)，由針材的主端面的圖像求出主端面的中心位置，移動多個針材而使激光振蕩器的激光的光軸與成為加工對象的主端面的中心位置一致。
文檔編號A61B17/06GK102164693SQ20098013803
公開日2011年8月24日 申請日期2009年9月28日 優先權日2008年9月30日
發明者加藤一明, 松谷貫司 申請人:馬尼株式會社