DD204314A1

DD204314A1 - ARRANGEMENT FOR TOUCH-FREE MEASUREMENT OF EASY BODY MOVEMENTS

Info

Publication number: DD204314A1
Application number: DD23456081A
Authority: DD
Inventors: Hans-Joachim Huebscher; Klaus Gerisch
Original assignee: Berlin Staedtisches Klinikum
Priority date: 1981-11-03
Filing date: 1981-11-03
Publication date: 1983-11-23

Abstract

Die Erfindung ist fuer die Untersuchung des in einer Ebene stattfindenden Bewegungsablaufs fester Koerper anwendbar, insbesondere bei Bewegungsablaeufen geringeren Ausmasses. Mit der erfindungsgemaessen Anordnung ist es erreicht, die mehr oder weniger hemmenden Einfluesse auf einen in einer Ebene bewegten festen Koerper zu untersuchen, ohne dabei den Bewegungsablauf zu stoeren. Es lag die Aufgabe zugrunde, insbesondere den Bewegungsablauf fester Koerper auf Wegen zwischen 0,1 und 2mm beruehrungslos mit geringem technischen Aufwand zu messen. Das wird erreicht, indem die Halterung des Koerpers, dessen Bewegungsablauf untersucht werden soll, z. B. eines Skalpells mit einer oder mehreren Schablonen, deren Lichtdurchlaessigkeit sich in der Bewegungsrichtung aendert, starr verbunden ist. Die Schablonen bewegen sich innerhalb der Schaerfeebene einer Projektionseinrichtung, die eine vergroesserte Abbildung eines Teils der Schablone auf in der Projektionsbildebene angeordnete lichtempfindliche Sensoren projeziert, die ueber eine geeignete elektrische Schaltung mit ein-oder mehrkanaliges registrierenden Messgeraeten, z. B. Lichtlinienschreiber verbunden sind.The invention is applicable for the investigation of the movement sequence of solid bodies taking place in one plane, in particular for movements of a lesser extent. With the arrangement according to the invention, it is possible to examine the more or less inhibiting influences on a solid body moving in a plane without disturbing the course of movement. It was an object of the invention, in particular to measure the movement of solid body on paths between 0.1 and 2mm beruehrungslos with little technical effort. This is achieved by the holder of the body whose motion is to be examined, for. B. a scalpel with one or more templates, the Lichtdurchlaessigkeit changes in the direction of movement, is rigidly connected. The templates move within the sheer plane of a projection device which projects an enlarged image of a portion of the template onto photosensitive sensors disposed in the projection image plane, which are coupled via suitable electrical circuitry to single or multi-channel registering gauges, e.g. B. linear recorders are connected.

Description

Erfinders Berlin, 27. Okto 1981Inventor's Berlin, Oct. 27, 1981

Dipl.-Phys. Hans-Joachim Huebsclier Dipl.-Phys· Klaus GerischDipl.-Phys. Hans-Joachim Huebsclier Dipl.-Phys. Klaus Gerisch

Zustellungsbevollmächtigters Städtisches Klinikum Berlin Buch Büro für NeuererwesenZustübungsbevollmächtigters Städtisches Klinikum Berlin Buch Bureau for Modernization

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Anordnung zum berührungslosen Messen ebener KörperbewegungenArrangement for the contactless measurement of plane body movements

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung ist anwendbar für die Untersuchung des in einer Ebene stattfindenden Bewegungsablaufs fester Körper, wobei die Bewegung durch die Messung selbst nicht beeinflußt wird, jedoch unter der Wirkung aller möglichen, die Bewegung beeinflussenden Kräfte stattfinden kann· Die Erfindung ist damit nicht auf ein bestimmtes Gebiet der Technik beschränkt·The invention is applicable to the study of the in-plane motion sequence of solid bodies, the movement being unaffected by the measurement itself, but taking place under the effect of all possible forces affecting the movement. The invention is thus not in a particular field limited to the technology ·

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind berührungslose Geschwindigkeitsmeßanordnungen bekannt, mit denen auf optoelektronischer Basis das Weg- Zeit-Verhalten bewegter Objekte untersucht werden kann· Dabei bewegen sich an den Objekten befindliche Marken nacheinander an Meßpunkten vorbei. Die mittleren Geschwindigkeiten werden aus Meßweg und Meßzeit ermittelt· Es werden auch Marken oder Oberflächenrauigkeiten auf optische Gitter abgebildet, hinter denen mit Fotoempfänger eine für die jeweilige Objektbewegung charakteristische Frequenz im verrauschten Signal erhalten und ausgewertet werden kann» Ein weiteres Verfahren arbeitet mit dem optischen Doppler-Effekt und der Beugung von monochromatischem kohärentem Licht (optisches Heterodyn-Verfahren)· Bekannt ist auch die Spaltabdeckiaethode mit verschiedenen schaltungstechnischen Varianten« Dabei wird im wesentlichen ein zeitlich konstanter Lichtstrom von der Meßobjektkante bei Bewegung mehr oder weniger schnell abgeblendet· Der Restlichtstrom hinter dem Meßobjekt wird nach geeigneter schaltungstechnischer Verarbeitung auf einem Oszillografen angezeigt· Alle diese Verfahren sind verhältnismäßig aufwendig und lassen Messungen bei geringen Ortsveränderungen nicht zu»Non-contact speed measuring arrangements are known, with which the path-time behavior of moving objects can be investigated on an optoelectronic basis. In this case, marks located on the objects move successively past measuring points. The average speeds are determined from the measuring path and measuring time. Marks or surface roughness are also imaged on optical grids, behind which a frequency in the noisy signal characteristic of the respective object movement can be obtained and evaluated with the photoreceiver. "Another method uses the optical Doppler system. Effect and diffraction of monochromatic coherent light (optical heterodyne method) Also known is the Spaltabdeckiaethode with different circuitry variants «It is dimmed a substantially constant light flux from the Meßobjektkante during movement more or less quickly · The residual luminous flux behind the DUT is displayed on an oscillograph after suitable circuitry processing · All of these methods are relatively expensive and do not permit measurements with small changes in location »

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Ziel der ErfindungObject of the invention

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es erreicht, die mehr oder weniger hemmenden Einflüsse auf einen in einer Ebene "bewegten festen Körper zu untersuchen, ohne dabei den Bewegungsablauf zu. stören. Insbesondere ist die Anwendung bei geringen Ortsveränderungen wie z.B. von 0,1 "bis 0,5 mm mit vertretbarem technischen Aufwand möglich.With the arrangement according to the invention, it is possible to investigate the more or less inhibiting influences on a solid body moved in one plane, without disturbing the course of the movement, in particular the application with small changes in position, for example from 0.1 "to 0 , 5 mm possible with reasonable technical effort.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bewegungsablauf eines in einer Ebene bewegten festen Körpers insbesondere für Ortsbewegungen zwischen 0,1 und 2 mm berührungslos mit geringem technischen Aufwand zu messen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mit dem festen Körper, dessen Bewegungsablauf untersucht werden soll, eine Art ebene Schablone verbunden wird, die sich dadurch auszeichnet, daß sich ihre Lichtdurchlassigkeit in den beabsichtigten Bewegungsrichtungen in geeigneter Weise ändert. Weiterhin ist eine Art Projektor so angebracht, daß sich die Schablone bei Bewegung des festen Körpers in der Schärfeebene des Projektors bewegt. Ein oder zwei lichtempfindliche, in einer geeigneten elektrischen Schaltung fixierte Sensoren sind so justiert, daß die Schablone geeignet vergrößert scharf auf ihnen abgebildet wird. Die Lichtdurchlässigkeitsunterschiede bewirken bei der Bewegung des festen Körpers auf den Sensoren Helligkeitsänderungen. Diese Helligkeitsänderungen bewirken in den Sensoren Veränderungen ihrer elektrischen Daten. Die zeitliche Änderung der elektrischen Daten, primär hervorgerufen durch die zeitliche Ortsänderung des mit der Schablone gekoppelten festen Körpers, wird mit einem digital oder analog registrierenden Meßgerät ein- oder zweikanalig aufgezeichnet« Nach der statischen und dynamischen Eichung bezw. Justierung der Anordnung ist die Untersuchung der Ortsveränderung und auch der zeitlichen Ortsveränderung der festen Körper mit der durch die Schablonenausbildung und die gewählte Vergrößerung eingerichtete Genauigkeit durchzuführen.The invention has for its object to measure the movement of a moving in a plane solid body in particular for local movements between 0.1 and 2 mm without contact with little technical effort. According to the invention the object is achieved in that with the solid body whose motion is to be examined, a kind of planar template is connected, which is characterized in that changes their light transmittance in the intended directions of movement in a suitable manner. Furthermore, a kind of projector is mounted so that the template moves during movement of the solid body in the focal plane of the projector. One or two photosensitive, fixed in a suitable electrical circuit sensors are adjusted so that the stencil is appropriately enlarged enlarged sharply on them. The differences in light transmission cause changes in brightness as the solid moves on the sensors. These changes in brightness cause changes in their electrical data in the sensors. The temporal change of the electrical data, primarily caused by the temporal change of position of the fixed body coupled with the template, is recorded with a digital or analog recording measuring instrument one or two channels «After the static and dynamic calibration BEZW. Adjustment of the arrangement is the investigation of the change of location and also to carry out the temporal change of position of the solid body with the accuracy established by the stencil formation and the selected magnification.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutertThe invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment

werden. . ~become. , ~

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Die Zeichnung zeigt die Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Schneidwerkzeuges beim Materialtrennvorgang. S¹Ur die Untersuchung der Schneidbarkeitseigenschaften eines Materials bzw» der Schnitteingeschaften eines Werkzeuges ist die Bestimmung der zeitlichen Änderung der Größe des unter bestimmten Bedingungen erzeugten Schnitts erforderlich» Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt z, B. die Bestimmung der zeitlichen Schnittlängenänderung in biologischem Gewebe 5 aiit einem zu untersuchenden Skalpell 4. Das Skalpell 4 befindet sich in einer Halterung 3 t an der parallel zur Bewegungsrichtung die Schablone 2 bef e- stigt ist.. Die Schablone 2 bewegt sich bei Ortsveränderung des Skalpells 4 in der Schärfeebene der Projektionseinrichtung 1.So ist die z. B, zu untersuchende Schnittlänge von 2 mm auf der Schablone in 40 Teile zu gliedern und mit der Projektionseinrichtung ca· 100-fach zu vergrößern· In der Projektionsbildebene 7 befindet sich der lichtempfindliche Sensor 6 (Fotowiderstand)· Der Sensor ist elektrisch mit einem Lichtlinienschreiber 8 verbunden· Die Bewegung des Skalpells 4 im Gewebe 5 bewirkt mit der Bewegung der Schablone 2 im Lichtweg der Projektionseinrichtung 1 entsprechende Helligkeitsänderungen am Sensor 6. Mittels der durch den Lichtlinienschreibea? 8 aufgezeichneten Zeitmarken und Kurve läßt sich unter Berücksichtigung einer vorherigen Eichung der Anordnung die Geschwindigkeit bzw» die Geschwindigkeitsänderung des Skalpells 4 in der Gewebeprobe 5 ermitteln· Während die Gewebeprobe 5 ortsfest angeordnet ist, ist die Halterung 3 mit dem Skalpell 4 und der Schablone 2 an ein nicht näher dargestelltes Bewegungssystem angeordnet, daß die erforderlichen Bewegungen mit einstellbaren Schnifctkräften zuläßt·The drawing shows the arrangement for determining the speed of a cutting tool in the material separation process. S ¹ Ur or the study of Schneidbarkeitseigenschaften a material "of the cuts Inge properties of a tool, the determination of the temporal change in the size of the cut produced under certain conditions, the arrangement according to the invention is required" allows, for, example, the determination of the temporal average length change in biological tissue 5 Aiit a The scalpel 4 is located in a holder 3 t on which the template 2 is mounted parallel to the direction of movement. The template 2 moves in the focal plane of the projection device 1 when the scalpel 4 changes position z. B, to be examined cutting length of 2 mm on the template into 40 parts and to zoom with the projection device ca · 100 times · In the projection image plane 7 is the photosensitive sensor 6 (photoresistor) · The sensor is electrically connected to a light line recorder. 8 The movement of the scalpel 4 in the tissue 5 causes with the movement of the template 2 in the light path of the projection device 1 corresponding changes in brightness at the sensor 6. By means of the light line write by? Taking into account a previous calibration of the arrangement, the speed or change in the speed of the scalpel 4 in the tissue sample 5 can be determined. While the tissue sample 5 is stationary, the holder 3 is attached to the scalpel 4 and the template 2 arranged a movement system not shown in detail, that the necessary movements with adjustable Schnifctkräften allowed ·

Claims

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invention claim

Arrangement for the non-contact measurement of body movements in a plane, characterized in that the holder (3) of the body whose motion sequence is to be examined, e.g. a scalpel (4) with one or more templates (2) whose translucencies change in the directions of movement, is rigidly connected and the templates (2) move within the plane of focus of a projection device which displays an enlarged image of a part of the templates (2) projected onto the arranged in the projection image plane photosensitive sensors (6), which via a suitable electrical circuit with single or multi-channel digital or analog recording measuring devices such as Zählfrequenzmesser or Lichtlinieschreiber (8) are connected.

For this 1 page drawings

2 * 002402