CN114827397A - 基于tof摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统及方法。该系统包括TOF摄像模组，安装于胶囊内镜控制设备的检测位置；控制模块与TOF摄像模组相连，根据TOF摄像模组探测到的待测物与检测位置的距离，发出控制指令；执行模块与控制模块相连，用于根据控制模块发出的控制指令，执行设定的动作。本申请提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统及方法通过设置TOF摄像模组来检测待测物与检测位置的距离，再通过控制模块控制执行模块动作，防止了碰撞的发生。
Description
技术领域
本申请涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统及方法。
背景技术
胶囊内镜是一种大小形状类似于胶囊药丸，却集成了一套完整的光学摄影系统、无线通讯系统和电源供电系统的人体消化道检查工具。胶囊内镜被受检者吞服后将在胃肠消化道中运动，沿途对胃肠消化道内壁进行拍摄检查，并向外部终端发送图像。医生可以通过接收的图像，对病灶进行定位和诊断。
胶囊内镜的控制可以利用人体外部的控制设备进行，控制设备上安装有磁球，通过改变磁球的方位和姿态引起磁球周围磁场的有序变化，胶囊内镜内置的磁体受到外界变化磁场的影响来带动胶囊内镜，从而实现胶囊内镜检查视野的变化。
现有技术中，磁球的体积较大，使用时容易误碰到患者等。因此，有必要解决现有技术中的碰撞问题。
发明内容
本申请提供了一种基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统及方法，以解决现有技术中的碰撞问题。
本申请第一方面提供了一种基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统，包括：
TOF摄像模组，安装于胶囊内镜控制设备的检测位置；
控制模块，与所述TOF摄像模组相连，根据所述TOF摄像模组探测到的待测物与所述检测位置的距离，发出控制指令；
执行模块，与所述控制模块相连，用于根据所述控制模块发出的控制指令，执行设定的动作。
在一种可能的实施方式中，所述控制模块包括：
判断单元，判断所述TOF摄像模组探测到的待测物与所述检测位置的距离是否小于或等于第一设定距离值；
发送单元，分别与所述判断单元和所述执行模块相连；
如果所述判断单元判断所述TOF摄像模组探测到的待测物与所述检测位置的距离小于或等于第一设定距离值，所述发送单元则向所述执行模块发出第一控制指令。
在一种可能的实施方式中，所述判断单元还用于判断所述TOF摄像模组探测到的待测物与所述检测位置的距离是否小于或等于第二设定距离值；
如果所述判断单元判断所述TOF摄像模组探测到的待测物与所述检测位置的距离小于或等于第二设定距离值，所述发送单元则向所述执行模块发出第二控制指令。
在一种可能的实施方式中，所述执行模块包括驱动部件、控制臂、磁球和保护罩；
所述控制臂连接于所述驱动部件的输出端；
所述磁球连接于所述控制臂；
所述保护罩罩设于所述磁球的外部；所述检测位置位于所述保护罩靠近所述磁球的一侧；
所述驱动部件用于根据所述发送单元发出的所述第一控制指令，降低运行速度；或，所述驱动部件用于根据所述发送单元发出的所述第二控制指令，进行急停。
在一种可能的实施方式中，所述保护罩为半球状壳体；
所述检测位置具有多处，多处所述检测位置在所述保护罩上沿周向均匀分布。
在一种可能的实施方式中，所述执行模块包括报警装置；
所述报警装置用于根据所述发送单元发出的所述第一控制指令或所述第二控制指令，发出报警信号。
在一种可能的实施方式中，所述第一设定距离值为55mm-65mm；
所述第二设定距离为15mm-25mm。
在一种可能的实施方式中，所述系统还包括选通开关，所述选通开关连接于所述TOF摄像模组和所述控制模块之间。
本申请第二方面提供了一种基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞方法，包括：
TOF摄像模组探测待测物与检测位置之间的距离；
控制模块根据所述TOF摄像模组探测到的所述待测物与所述检测位置的距离，发出控制指令；
执行模块根据所述控制模块发出的所述控制指令，执行设定的动作。
在一种可能的实施方式中，所述控制模块根据所述TOF摄像模组探测到的所述待测物与所述检测位置的距离，发出控制指令包括：
判断所述TOF摄像模组探测到的所述待测物与所述检测位置的距离是否小于或等于第一设定距离值；
如果判断到所述TOF摄像模组探测到的所述待测物与所述检测位置的距离小于或等于第一设定距离值，发送单元则向所述执行模块发出第一控制指令。
在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：
判断所述TOF摄像模组探测到的所述待测物与所述检测位置的距离是否小于或等于第二设定距离值；
如果判断到所述TOF摄像模组探测到的所述待测物与所述检测位置的距离小于或等于第二设定距离值，所述发送单元则向所述执行模块发出第二控制指令。
在一种可能的实施方式中，所述执行模块根据所述控制模块发出的所述控制指令，执行设定的动作包括：
驱动部件根据所述发送单元发出的所述第一控制指令，降低运行速度；或，所述驱动部件根据所述发送单元发出的所述第二控制指令，进行急停。
在一种可能的实施方式中，所述执行模块根据所述控制模块发出的控制指令，执行设定的动作包括：
报警装置根据所述发送单元发出的所述第一控制指令或所述第二控制指令，发出报警信号。
本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本申请所提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统及方法通过设置TOF摄像模组来检测待测物与检测位置的距离，再通过控制模块控制执行模块动作，防止了碰撞的发生。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请第一种实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统的结构图；
图2为本申请第二种实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统的结构图；
图3为本申请第三种实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统的结构图；
图4为本申请第四种实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统的结构图；
图5为本申请第五种实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统的结构图；
图6为本申请实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞方法的流程图；
图7为保护罩的结构主视图；
图8为保护罩的内侧结构示意图。
附图标记：
1-TOF摄像模组；
2-控制模块；
21-判断单元；
22-发送单元；
3-执行模块；
31-驱动部件；
32-控制臂；
33-磁球；
34-保护罩；
341-窗口；
35-报警装置；
4-选通开关；
5-供电模块；
6-通信模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
图1为本申请第一种实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统的结构图。
如图1所示，本申请实施例提供了一种基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统，包括：TOF摄像模组1、控制模块2和执行模块3。
其中，TOF(Time of fight，时差法)摄像模组1安装于胶囊内镜控制设备的检测位置。控制模块2可以是MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，其与TOF摄像模组1相连，用于根据TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离，发出控制指令。执行模块3与控制模块2相连，用于根据控制模块2发出的控制指令，执行设定的动作。
胶囊内镜控制设备通常会安装较大的磁球，该磁球与胶囊内镜配合，以对患者进行检测。工作中，磁球很容易碰撞到用户，例如碰撞到操作者或者观看检测影像的人员。本申请实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统通过设置TOF摄像模组1来检测待测物(即上述操作者或其他人员)与检测位置的距离，再通过控制模块2控制执行模块3动作，以防止碰撞的发生。
TOF光电检测技术是一种双向测距技术，通过向待测物连续发送经过调制的近红外光脉冲，然后用传感器接收从待测物返回的光，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，换算得到被拍摄的待测物与TOF摄像模组之间的距离，并产生深度信息。TOF摄像模组可以采用单个TOF光电传感器，也可以采用TOF光电传感器阵列。
本申请实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统可以检测25度范围内的物体。也就是说，以待测物与检测位置的连线为中心线，与该中心线的夹角在25度的范围内，上述防碰撞系统均能够检测。
并且，TOF摄像模组采用特定波长的近红外光，从而确保检测不易受外界光的干扰。其中，本申请的防撞系统的检测精度较高，其检测精度可以达到检测1厘米距离时的检测误差为±1mm。
图2为本申请第二种实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统的结构图。
如图2所示，在一种具体的实施方式中，控制模块2包括判断单元21和发送单元22。
其中，判断单元21用于判断TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离是否小于或等于第一设定距离值。
发送单元22分别与判断单元21和执行模块3相连。如果判断单元21判断TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离小于或等于第一设定距离值，发送单元22则向执行模块3发出第一控制指令。
本实施例中，该第一设定距离值可以是55mm-65mm，此时说明待测物已经接近碰撞到胶囊内镜控制设备了，发送单元22则向执行模块3发出第一控制指令，执行模块3根据该第一控制指令执行相应的动作。在其他实施例中，该第一设定距离值可以是55mm-57mm，或者是57mm-59mm，又或者是59mm-61mm，再或者是61mm-63mm，还可以是63mm-65mm，只要该第一设定距离能够确保胶囊内镜控制设备(尤其是磁球的部分)和待测物之间保有足够的间隔即可。
图3为本申请第三种实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统的结构图。
如图3所示，在一种可能的实施方式中，判断单元21还用于判断TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离是否小于或等于第二设定距离值。
如果判断单元21判断TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离小于或等于第二设定距离值，发送单元22则向执行模块3发出第二控制指令。
本实施例中，该第二设定距离值可以是15mm-25mm，此时说明待测物已经更加地接近碰撞到胶囊内镜控制设备了，发送单元22则向执行模块3发出第二控制指令，执行模块3根据该第二控制指令执行相应的动作。
在其他实施例中，该第一设定距离值可以是15mm-17mm，或者是17mm-19mm，又或者是19mm-21mm，再或者是21mm-23mm，还可以是23mm-25mm，只要该第二设定距离能够防止胶囊内窥镜控制设备(尤其是磁球部分)与待测物接触即可。
上述方案中，TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离小于或等于第一设定距离值时，说明操作者或其他人员距离磁球的还有一定的距离，因此可以为操作者或其他人员留有一定的反应时间，同时也可以通过控制执行模块3降速运行，以避免碰撞。当TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离小于或等于第二设定距离值时，说明操作者或其他人员距离磁球已经很近了，因此需要控制执行模块3停止操作，以避免发生碰撞。图4为本申请第四种实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统的结构图。
如图4所示，在一种具体的实施方式中，执行模块3包括驱动部件31、控制臂32、磁球33和保护罩34。
其中，控制臂32连接于驱动部件31的输出端，磁球33连接于控制臂32，保护罩34罩设于磁球33的外部；检测位置位于保护罩34靠近磁球33的一侧，驱动部件31用于根据发送单元22发出的第一控制指令，降低运行速度；或，驱动部件31用于根据发送单元22发出的第二控制指令，进行急停。
在检测过程中，磁球通常位于待测物的上方，有时会位于待测物的正上方，上述方案中，优选地将检测位置设置在保护罩34上，能够确保TOF摄像模组1能够准确地检测到待测物的位置。
本实施例中，驱动部件31可以包括电机控制器(未图示)和电机(未图示)，上述TOF摄像模组1可以设置于保护罩34的设定位置，也就是保护罩34上的检测位置。如图7和图8所示，TOF摄像模组1的数量可以是多个，保护罩34可以对应每个TOF摄像模组1开设窗口341，为避免TOF摄像模组1被撞，可以将TOF摄像模组1贴在保护罩34的内侧。也就是说，上述检测位置位于保护罩34靠近磁球33的一侧，TOF摄像模组1安装(例如粘贴)于检测位置，透过窗口341对待测物进行检测。
多个TOF摄像模组1可以周向排列，也可以根据实际需要进行排列。具体地，当防碰撞系统设置有多个TOF摄像模组1时，只要其中一个TOF摄像模组1检测到待测物与检测位置的距离小于或等于第一设定距离值或第二设定距离值时，控制模块2则会根据第一控制指令或第二控制指令控制执行模块3执行相应的动作，以避免碰撞。
具体地，保护罩34为半球状壳。检测位置具有多处，多处检测位置在保护罩34上沿周向均匀分布。这样TOF摄像模组1安装在检测位置后，呈周向均匀分布，从而能够全方位地对待测物进行检测。
在其他实施例中，TOF摄像模组还可以设置于与保护罩34的外侧，只要能够确保TOF摄像模组发出的光能够到达待测物，并且待测物反射的光能够被TOF摄像模组接收即可。
当TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离小于或等于第一设定距离值时，电机控制器可以根据发送单元22发出的第一控制指令，使电机降低运行速度，从而使控制臂32带动磁球33降速。
或，当TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离小于或等于第二设定距离值时，电机控制器可以根据发送单元22发出的第二控制指令，使电机急停，从而使控制臂32带动磁球33停止运动。
在其他的实施方式中，执行模块3包括报警装置35，报警装置35用于根据发送单元22发出的第一控制指令或第二控制指令，发出报警信号。
具体地，该报警装置35可以是报警灯或蜂鸣器等，根据上述第一控制指令或第二控制指令，报警灯可以闪烁，蜂鸣器可以发生报警声音，从而提醒胶囊内镜控制设备的操作者或相关人员。
图5为本申请第五种实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统的结构图。
如图5所示，在一种具体的实施方式中，上述系统还可以包括选通开关4，选通开关4连接于TOF摄像模组1和控制模块2之间。
具体地，TOF摄像模组1可以有多个，控制模块2可以通过选通开关4连通任一个或几个TOF摄像模组1，以定时读取TOF摄像模组1的检测数据。也就是说，通过该选通开关4，轮流或定时使一个或几个TOF摄像模组1与控制模块2连通，以便于依次、定时地读取所有TOF摄像模组的检测数据，这样可以及时准确地进行防碰撞控制。
在上述实施例的基础上，该系统还可以包括供电模块5，用于为TOF摄像模组1和控制模块2供电。
本实施例中，供电模块5可以包括5V直流电源，5V直流电源经过转换得到2.8V电压可以供电给各个TOF摄像模组1，得到的3.3V电压可以供电给选通开关4以及控制模块2。其中，供电模块5可以是胶囊内镜控制设备的电源，也可以是独立于胶囊内镜控制设备之外的电源。
进一步地，该系统还可以包括通信模块6，连接于控制模块2，用于控制模块2与外部设备的信号传输。
具体地，该控制模块2可以通过通信模块6与外部的PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)进行通信。上述供电模块5中，5V直流电源经过转换得到3.3V电压还可以供电给该通信模块6。
图6为本申请实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞方法的流程图。
如图6所示，本申请实施例还提供了一种基于TOF摄像模组1的胶囊内镜控制设备的防碰撞方法，包括：
步骤S1，TOF摄像模组1探测待测物与检测位置之间的距离。
具体地，TOF模组安装于胶囊内镜控制设备的检测位置处，该检测位置可以是胶囊内镜控制设备上磁球33的保护罩34上，也可以在控制设备的其他位置。
步骤S2，控制模块2根据TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离，发出控制指令。
该步骤S2可以具体地包括：
步骤S21，判断TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离是否小于或等于第一设定距离值；
如果判断TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离小于或等于第一设定距离值，则进入步骤S22。如果判断TOF摄像模组1探测到的待测物与检测位置的距离小于或等于第二设定距离值，则进入步骤S23。
步骤S22，发送单元22向执行模块3发出第一控制指令。
步骤S23，发送单元22向执行模块3发出第二控制指令。
步骤S3，执行模块3根据控制模块2发出的控制指令，执行设定的动作。
该步骤S3可以具体包括：
步骤S31，驱动部件31根据发送单元22发出的第一控制指令，降低运行速度；或，
步骤S32，驱动部件31根据发送单元22发出的第二控制指令，进行急停。
本领域技术人员可以理解的是，上述步骤并不限定发生的顺序，也可以仅执行其中的一个或几个步骤。
在另一种实施方式中，上述步骤S3还可以具体包括：
步骤S33，报警装置35根据发送单元22发出的第一控制指令或第二控制指令，发出报警信号。
该报警装置35可以是报警灯或蜂鸣器。
本申请实施例提供的基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞方法通过设置TOF摄像模组1来检测待测物(即上述操作者或其他人员)与检测位置的距离，再通过控制模块2控制执行模块3动作，防止了碰撞的发生。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞系统，其特征在于，包括：
TOF摄像模组，安装于胶囊内镜控制设备的检测位置；
控制模块，与所述TOF摄像模组相连，根据所述TOF摄像模组探测到的待测物与所述检测位置的距离，发出控制指令；
执行模块，与所述控制模块相连，用于根据所述控制模块发出的控制指令，执行设定的动作。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括：
判断单元，判断所述TOF摄像模组探测到的待测物与所述检测位置的距离是否小于或等于第一设定距离值；
发送单元，分别与所述判断单元和所述执行模块相连；
如果所述判断单元判断所述TOF摄像模组探测到的待测物与所述检测位置的距离小于或等于第一设定距离值，所述发送单元则向所述执行模块发出第一控制指令。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述判断单元还用于判断所述TOF摄像模组探测到的待测物与所述检测位置的距离是否小于或等于第二设定距离值；
如果所述判断单元判断所述TOF摄像模组探测到的待测物与所述检测位置的距离小于或等于第二设定距离值，所述发送单元则向所述执行模块发出第二控制指令。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述执行模块包括驱动部件、控制臂、磁球和保护罩；
所述控制臂连接于所述驱动部件的输出端；
所述磁球连接于所述控制臂；
所述保护罩罩设于所述磁球的外部；所述检测位置位于所述保护罩靠近所述磁球的一侧；
所述驱动部件用于根据所述发送单元发出的所述第一控制指令，降低运行速度；或，所述驱动部件用于根据所述发送单元发出的所述第二控制指令，进行急停。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述保护罩为半球状壳体；
所述检测位置具有多处，多处所述检测位置在所述保护罩上沿周向均匀分布。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述执行模块包括报警装置；
所述报警装置用于根据所述发送单元发出的所述第一控制指令或所述第二控制指令，发出报警信号。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一设定距离值为55mm-65mm；
所述第二设定距离为15mm-25mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括选通开关，所述选通开关连接于所述TOF摄像模组和所述控制模块之间。
9.一种基于TOF摄像模组的胶囊内镜控制设备的防碰撞方法，其特征在于，包括：
TOF摄像模组探测待测物与检测位置之间的距离；
控制模块根据所述TOF摄像模组探测到的所述待测物与所述检测位置的距离，发出控制指令；
执行模块根据所述控制模块发出的所述控制指令，执行设定的动作。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制模块根据所述TOF摄像模组探测到的所述待测物与所述检测位置的距离，发出控制指令包括：
判断所述TOF摄像模组探测到的所述待测物与所述检测位置的距离是否小于或等于第一设定距离值；
如果判断到所述TOF摄像模组探测到的所述待测物与所述检测位置的距离小于或等于所述第一设定距离值，发送单元则向所述执行模块发出第一控制指令。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述TOF摄像模组探测到的所述待测物与所述检测位置的距离是否小于或等于第二设定距离值；
如果判断到所述TOF摄像模组探测到的所述待测物与所述检测位置的距离小于或等于所述第二设定距离值，所述发送单元则向所述执行模块发出第二控制指令。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述执行模块根据所述控制模块发出的所述控制指令，执行设定的动作包括：
驱动部件根据所述发送单元发出的所述第一控制指令，降低运行速度；或，所述驱动部件根据所述发送单元发出的所述第二控制指令，进行急停。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述执行模块根据所述控制模块发出的所述控制指令，执行设定的动作包括：
报警装置根据所述发送单元发出的所述第一控制指令或所述第二控制指令，发出报警信号。
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