CN103212844B - 在线监控医用支架管径变化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在线监控医用支架管径变化的方法，主要解决现有技术中采用接触式测量造成测量工具与支架频繁接触导致管壁损伤，以及因医用支架管径超差而继续进料导致被后端工装夹具卡死的问题，本发明通过采用包括进料轴、非接触式精密测头和控制系统，非接触式精密测头的测量信号输入控制系统，所述的控制系统控制进料轴进料，控制系统具有自动报警功能，所述的非接触式精密测头设置于支架激光切割设备的切割区和支架管材装夹区之间，支架管材在切割过程中进料时，所述非接触式精密测头对支架管材经过测头测量截面的区段实时进行管径公差测量的技术方案，较好地解决了该问题，可用于医用支架管材测量设备制造行业中。
Description
技术领域
本发明涉及一种在线监控医用支架管径变化的方法。
背景技术
随着材料科学和精密微加工技术的快速发展，医用支架材料种类越来越多，比较常见的有不锈钢316L、镍钛合金、钴基合金、纯铁、镁合金等金属材料，以及高分子等非金属材料。由于医用支架在血管中起到扩张血管壁以阻止血管收缩甚至造成阻塞导致各种病患的产生，要求支架上各筋特征结构尺寸上一致以保持整根支架各点上张力相同，这对医用支架加工工艺提出更高要求。一般医用支架均采用无缝管材来进行加工，由于介入式手术在全球发展并不全面，医用材料技术发展也不均衡，目前国际上对用来作为医用支架的管材并没有较为统一的技术标准，而一般由医用支架研究机构或支架制造商根据相关经验自己来进行规定，医用支架管材提供商根据这些规定来提供相应支架。考虑到医用支架无缝管材是采用拉拔等加工工艺方法来进行生产的，由于工艺的缺陷必然难以保证整根（一般长度会超过2米）支架管材上管径公差均匀性。而送给医用支架制造商的支架管材管径公差整体需要控制在±10um范围内，实际上由于加工及检测方面技术不足，不可避免地会在整根支架管材的不同点处管径变化较大甚至超差的问题。
因为有上述问题的必然存在，在后端进行支架激光切割过程中，工装夹具的选择需要与管材管径及公差相匹配，否则会导致最后切割出来的支架筋宽一致性公差等难以满足设计要求。而一旦在支架激光加工设备中为该规格管径匹配好工装夹具后，但因管材上个别位置管径公差变化超出规定范围，则会导致管材在进料过程中被工装夹具卡死，进而可能导致旋转电机和直线电机瞬时负载增大，电流增大，电机自身过热，如果长时间无人发现，可能导致电机烧坏。另外，如果在切割过程中被卡死，可能一直在出激光，造成安全风险。因此，必须在支架激光切割前，对医用支架管材的管径进行监控。
传统用于监控医用支架管材的方法是在医用支架管材未上料前，用螺旋测微仪逐一测量整根支架的两端和中间各几个管径数据，如果符合关于该规格管径公差要求，即认为该支架管材是可以满足要求的，可以进行上料。这种测量方法由于是在未上料前操作，而且为接触式测量，测量过程中可能对支架管材造成弯扭以及测量工具直接与管材管壁接触造成支架管材外壁损伤而造成报废，而医用支架管材价格昂贵的，必然会给支架制造商带来更大的成本压力。另外，由于整根支架管材很长，采用这种测量方法显然只能在整根支架管材上进行若干段测量，造成难以完全规避因局部管径超差造成进料时被工装夹具卡死带来的风险。
本发明专利公开一种监控医用支架管径公差变化的在线测量方法，该方法在医用支架管材进料前不需要进行单独的管径公差测量，以免在该环节造成对支架管材不必要的损伤，直接将支架管材装夹在支架激光切割设备中，通过在支架切割区域和夹持段间安装非接触式精密测头，进行边加工边在线测量，实时测量支架管材各区段管径及公差变化，一旦有超差现象发生，控制系统将自动报警，报警后进给轴将自动停止不再继续进料，完全规避了因管径超差而继续进料导致被后端工装夹具卡死的情况发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是医用支架管材采用接触式测量造成测量工具与支架频繁接触导致管壁损伤、以及因医用支架管径超差而继续进料导致被后端工装夹具卡死的问题，本发明提供一种新的医用支架管材管径自动测量设备，该设备采用非接触式测头对支架管材管径进行测量，避免接触式测量工具因频繁与支架管材接触而给管壁带来损伤及因医用支架管径超差而继续进料导致被后端工装夹具卡死。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种在线监控医用支架管径变化的方法，所用的在线监控设备固定在支架激光切割设备二维运动平台上，包括非接触式精密测头和控制系统，非接触式精密测头信号输入控制系统，所述的控制系统控制旋转轴进料，控制系统具有自动报警功能，所述的非接触式精密测头设置于支架激光切割设备的切割区和支架管材装夹区之间；非接触式精密测头具有信号接收器和信号发生器；在线监控医用支架管径变化的方法，包括如下几个步骤：
a）将支架管材放在旋转轴内在切割过程中进料；
b）开启非接触式精密测头测试，实时对支架管材经过测头测量截面的区段进行管径公差测量；
c）非接触式精密测头一旦在测量工位发现支架管径超差，控制系统会自动报警，旋转轴随后停止进料；被测头所测出管径公差超的差区段不会被向右推入装夹工具；如果测量系统无自动报警，继续进行实时监测，同时支架管材继续向右断进料。
上述技术方案中，所述支撑支架管材的装夹工具被安装在测头安装位置的右侧。所述的控制系统发现支架管径超差，控制系统会自动报警，并停止进料轴随进料。所述支架管材在切割过程中进料时，所述非接触式精密测头对支架管材经过测头测量截面的区段实时进行管径公差测量。所述测头安装在支架激光切割设备二维运动平台上部的右侧，所述的二维运动平台上还设有装夹衬套、管材夹头、旋转轴、直线轴。
本发明中，在支架激光切割设备的切割区（靠右端））和支架管材装夹区（靠左端）之间，安装一个非接触式精密测头，一旦支架管材在切割过程中进料，该测头将实时对支架管材经过测头测量截面的区段进行管径公差测量。在最右端支撑支架管材的装夹工具被安装在测头安装位置的右侧，由于采用这种安装布局，必然是支架管材先被测量管径公差，再才通过右端的装夹工具。而一旦在测量工位发现支架管径超差，控制系统会自动报警，进给轴随后停止进料，被测头所测出管径公差超差的区段不会被向右推入装夹工具，从而完全规避了因管材管径公差超差而被装夹工具卡死的情况发生。
本发明公开的监控医用支架管径公差变化的在线测量设备，与传统管材管径公差监控设备相比，有以下优势：
1）在进料前对支架管材无需进行单独的管径公差测量，完全排除了传统方法在该步人工操作中造成管材弯扭等损伤情况。
2）采用非接触测量方式，完全规避了因采用接触式测量造成测量工具与支架频繁接触导致管壁损伤。
3）该方法采用在线实时测量，可对整根支架各区段管径公差进行时时测量，一旦发现超差控制系统将自动报警，报警后进给轴将自动停止不再继续进料，完全规避了因管径超差而继续进料导致被后端工装夹具卡死的情况发生。
本发明的医用支架管径公差变化的在线测量设备还可以进行进一步改进，比如合并医用支架管材管径自动测量设备，该由测量平台和进料支撑模块组成，所述测量平台上固定有测量轴系系统，所述的测量轴系系统包括旋转轴，平台下方设置测量设备控制系统，所述测量平台上装有自动进料夹持机构、固定轴、直线轴、旋转轴和对射测头，所述进料夹持机构上具有的衬套孔，所述的测量平台左右两侧设有进料支撑模块。
上述技术方案中，所述固定轴的右端装有夹头。所述固定轴自身被固定在测量平台的直线轴上。所述对射测头设置在固定轴右侧，固定在直线轴的上表面。
采用的医用支架管材管径自动测量设备，在医用支架管材进料前对其进行管径公差全自动测量，并将测量数据备份，作为分析加工后支架尺寸公差监控的基础性数据。另外该设备可为医用支架制造商对来料支架管材进行管径公差测量提供便利，完全可取代传统的人工测量方法，避免因人工干预导致支架管材在测量过程中弯扭等损伤。本测量设备采用非接触式测头对支架管材管径进行测量，避免接触式测量工具因频繁与支架管材接触而给管壁带来损伤，从而给支架后工序带来麻烦甚至导致支架管材报废等。
本专利公开一种监控医用支架管径公差变化的在线测量方法，在进料前对支架管材无需进行单独的管径公差测量，完全排除了传统方法在该步操作中造成管材损伤情况。采用非接触测量方式，完全规避了因采用接触式测量造成测量工具与支架频繁接触导致管壁损伤。另外，该方法采用在线实时测量，可对整根支架各区段管径公差进行时时测量，一旦发现超差控制系统将自动报警，报警后进给轴将自动停止不再继续进料，完全规避了因管径超差而继续进料导致被后端工装夹具卡死的情况发生。通过使用该设备，完全规避了传统方法中存在的问题，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1 为测头安装在二维运动平台上效果示意图。
图2 为测头测量管径原理示意图。
图3 为测头装在支架激光切割设备上效果示意图。
图1中，1为装夹衬套；2为对射测头；3为支架管材；4为管材夹头；5为二维运动平台旋转轴；6为直线轴。
图2中，7为信号接收器；8为信号发生器；9为支架管材；10为二维运动平台。
图3中，11为支架激光切割设备；12为进料支撑模块。
下面通过具体实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施例
【实施例1】
一种在线监控医用支架管径变化的方法，所用的在线监控设备固定在支架激光切割设备二维运动平台上，包括非接触式精密测头和控制系统，非接触式精密测头信号输入控制系统，所述的控制系统控制旋转轴进料，控制系统具有自动报警功能，所述的非接触式精密测头设置于支架激光切割设备的切割区和支架管材装夹区之间；非接触式精密测头具有信号接收器和信号发生器；在线监控医用支架管径变化的方法，包括如下几个步骤：
a） 将支架管材放在旋转轴内在切割过程中进料；
b）开启非接触式精密测头测试，实时对支架管材经过测头测量截面的区段进行管径公差测量；
c） 非接触式精密测头一旦在测量工位发现支架管径超差，控制系统会自动报警，旋转轴随后停止进料；被测头所测出管径公差超差的区段不会被向右推入装夹工具；如果控制系统无自动报警，继续进行实时监测，同时支架管材继续向右进料。
【实施例2】
一种在线监控医用支架管径变化的方法，所用的在线监控设备固定在支架激光切割设备二维运动平台上，包括非接触式精密测头和控制系统，非接触式精密测头信号输入控制系统，所述的控制系统控制旋转轴进料，控制系统具有自动报警功能，所述的非接触式精密测头设置于支架激光切割设备的切割区和支架管材装夹区之间；非接触式精密测头具有信号接收器和信号发生器；在线监控医用支架管径变化的方法，包括如下几个步骤：
a） 将支架管材放在旋转轴内在切割过程中进料；
b）开启非接触式精密测头测试，实时对支架管材经过测头测量截面的区段进行管径公差测量；
c）非接触式精密测头一旦在测量工位发现支架管径超差，控制系统会自动报警，旋转轴随后停止进料；被测头所测出管径公差超差的区段不会被向右推入装夹工具；如果测量系统无自动报警，继续进行实时监测，同时支架管材继续向右进料。
所述支撑支架管材的装夹工具被安装在测头安装位置的右侧。所述的控制系统发现支架管径超差，控制系统会自动报警，并停止进料轴随进料。所述支架管材在切割过程中进料时，所述非接触式精密测头对支架管材经过测头测量截面的区段实时进行管径公差测量。所述测头安装在支架激光切割设备二维运动平台上部的右侧，所述的二维运动平台上还设有装夹衬套、管材夹头、旋转轴、直线轴。
【实施例3】
一种在线监控医用支架管径变化的设备，包括进料轴、非接触式精密测头和控制系统，非接触式精密测头信号输入控制系统，所述的控制系统控制进料轴进料，控制系统具有自动报警功能，所述的非接触式精密测头设置于支架激光切割设备的切割区和支架管材装夹区之间，支架管材在切割过程中进料时，所述非接触式精密测头对支架管材经过测头测量截面的区段实时进行管径公差测量。
在支架激光切割设备的切割区（靠右端））和支架管材装夹区（靠左端）之间，安装一个非接触式精密测头，一旦支架管材在切割过程中进料，该测头将实时对支架管材经过测头测量截面的区段进行管径公差测量。在最右端支撑支架管材的装夹工具被安装在测头安装位置的右侧，由于采用这种安装布局，必然是支架管材先被测量管径公差，再才通过右端的装夹工具。而一旦在测量工位发现支架管径超差，控制系统会自动报警，进给轴随后停止进料，被测头所测出管径公差超差的区段不会被向右推入装夹工具，从而完全规避了因管材管径公差超差而被装夹工具卡死的情况发生。
【实施例4】
一种监控医用支架管径公差变化的在线测量方法，该方法通过将对射测头2安装在支架激光切割设备（图3所示）内二维运动平台10上的管材夹头4和管材靠近切割区域的装夹衬套1之间，正好让支架管材3处于对射测头的信号发生器8和信号接收器7之间，支架管材先被直接放置在进料支撑模块12上，并穿过二维运动平台上的旋转轴5，中间穿过管材夹头4，直到穿出管材衬套1右端的切割头正在下方的切割区域。由于支架管材3先穿过对射测头，再到穿出右测的管材衬套，因此，对管材管径公差的测量是先与穿入管材衬套动作的。管材处于切割状态时，直线轴6会带动旋转轴5向右运动，而支架管材3被夹持在夹头4上，夹头被固定在旋转轴上，因此相当于直线轴带动支架管材向右进行进给运动。给进给过程中，管材会逐步通过对射测头的测量区域。如图2所示，对射测头是通过非接触测量方式来对支架管材进行管径公差测量的，原理为通过信号发生器发射光，这些光处于垂直截面内，足够覆盖管材直径，从而有一部分光被管材挡住无法进入到对面的信号接收器内，假定从信号发生器发生光在垂直方向长度为L，而对面的信号接收器接受光的长度为X，则被测量的支架管径D=L-X。
由于采用非接触测量方式，不会对支架管材外壁造成任何损伤。一旦测量出支架管材管径超出其规定的公差范围，则控制系统会自动报警，则直线轴会立即停止向右管材进给运动，从而很好预防了右侧管材衬套卡住超差管材的情况发生。
【实施例5】
一种在线监控医用支架管径变化的设备，包括进料轴、非接触式精密测头和控制系统，非接触式精密测头信号输入控制系统，所述的控制系统控制进料轴进料，控制系统具有自动报警功能，所述的非接触式精密测头设置于支架激光切割设备的切割区和支架管材装夹区之间，支架管材在切割过程中进料时，所述非接触式精密测头对支架管材经过测头测量截面的区段实时进行管径公差测量。
在支架激光切割设备的切割区（靠右端））和支架管材装夹区（靠左端）之间，安装一个非接触式精密测头，一旦支架管材在切割过程中进料，该测头将实时对支架管材经过测头测量截面的区段进行管径公差测量。在最右端支撑支架管材的装夹工具被安装在测头安装位置的右侧，由于采用这种安装布局，必然是支架管材先被测量管径公差，再才通过右端的装夹工具。而一旦在测量工位发现支架管径超差，控制系统会自动报警，进给轴随后停止进料，被测头所测出管径公差超差的区段不会被向右推入装夹工具，从而完全规避了因管材管径公差超差而被装夹工具卡死的情况发生。
在线监控医用支架管径变化的设备还和全自动支架管材管径公差测量设备合并在一起使用。
管径公差测量设备由一个测量平台和两个进料支撑模块组成，该平台由天然花岗岩作为测量平台，其上固定有测量轴系系统，平台下方放置有测量设备的控制系统，该测量平台上装有自动进料夹持机构、直线轴、旋转轴和对射测头。该测量平台左侧为进料支撑模块，右测也摆放有一个进料支撑模块，测量前将支架管材放置在左侧的进料支撑模块上，并从测量平台上的旋转轴中穿出，直到穿过自动进料夹持机构上的衬套孔为止。
测量时，支架管材被测量平台上的旋转轴中的夹头夹持住，随直线轴一起向右运动，带动支架管材穿过固定在测量平台上的对射测头的测量区域，由于支架管材一般都较长（长度一般在3m以内），被测量后的支架管材继续向右被右侧的进料支撑模块支撑住。
测量完后，支架管材将完全被放置在右侧的进料支撑模块上，直接取下放入支架激光切割设备加工即可。
Claims (2)
1.一种在线监控医用支架管径变化的方法，所用的在线监控设备固定在支架激光切割设备二维运动平台上，包括非接触式精密测头和控制系统，非接触式精密测头信号输入控制系统，所述的控制系统控制旋转轴进料，控制系统具有自动报警功能，所述的非接触式精密测头设置于支架激光切割设备的切割区和支架管材装夹区之间；非接触式精密测头具有信号接收器和信号发生器；在线监控医用支架管径变化的方法，包括如下几个步骤：
将支架管材放在旋转轴内在切割过程中进料；
开启非接触式精密测头测试，实时对支架管材经过测头测量截面的区段进行管径公差测量；
非接触式精密测头一旦在测量工位发现支架管径超差，控制系统会自动报警，旋转轴随后停止进料；被测头所测出管径公差超差的区段不会被向右推入装夹工具；如果控制系统无自动报警，继续进行实时监测，通知支架管材继续向右进料。
2.根据权利要求1所述的在线监控医用支架管径变化的方法，其特征在于所述测头安装在支架激光切割设备二维运动平台上部的右侧，所述的二维运动平台上还设有装夹衬套、管材夹头、旋转轴、直线轴。
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