EP4623381A1 - Kameraanordnung für medizinische gegenstände und produkte - Google Patents

Kameraanordnung für medizinische gegenstände und produkte

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Publication number
EP4623381A1
EP4623381A1 EP23809507.9A EP23809507A EP4623381A1 EP 4623381 A1 EP4623381 A1 EP 4623381A1 EP 23809507 A EP23809507 A EP 23809507A EP 4623381 A1 EP4623381 A1 EP 4623381A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
camera
lighting
camera arrangement
reading area
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23809507.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Swen MINKWITZ
Arne JANSEN-TROY
Andreas ELISCH
Markus WEINERT
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.)
Aesculap AG
Original Assignee
Aesculap AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aesculap AG filed Critical Aesculap AG
Publication of EP4623381A1 publication Critical patent/EP4623381A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
    • G06K7/10821—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum further details of bar or optical code scanning devices
    • G06K7/10831—Arrangement of optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
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    • G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
    • G06K7/10712—Fixed beam scanning
    • G06K7/10722—Photodetector array or CCD scanning
    • G06K7/10732—Light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
    • G06K7/10712—Fixed beam scanning
    • G06K7/10722—Photodetector array or CCD scanning
    • G06K7/10742—Photodetector array or CCD scanning including a diffuser for diffusing the light from the light source to create substantially uniform illumination of the target record carrier

Definitions

  • the present disclosure relates to the lighting concept of a camera arrangement for medical devices, e.g. surgical instruments.
  • the camera arrangement detects at least machine-readable codes that are attached to medical devices, e.g. surgical instruments.
  • surgical instruments are recorded individually, e.g. to compile a selection of several instruments and make them available to the operator or surgeon. This recording can be done semi-automatically by manually sorting the instruments while electronic monitoring takes place using a camera system that serves as a scanner.
  • direct lighting units are known to make the respective machine-readable code of the surgical instruments visible to the camera.
  • the IOSS document DMT100 discloses a camera arrangement designed as a table-top device with a camera eye on the top.
  • a user of the machine-readable two-dimensional data matrix code holds of the surgical instrument via the camera eye, which is then automatically read in.
  • Multi-channel LED lighting is provided, whereby the appropriate channel is automatically selected from four lighting channels.
  • a fundamentally similar tabletop device for scanning data matrix codes, even from curved surfaces of the surgical instruments concerned, is known under the product name Surgiscan or Surgiscan Ultra from 2DSurgical.
  • the camera arrangement has an indirect lighting unit.
  • the corresponding data sheet of the same name discloses LED lighting with 256 colors for constant lighting or for flash operation.
  • the object of the present disclosure is to provide a camera arrangement at least for scanning machine-readable codes, the recognition reliability and speed of which are improved compared to the prior art.
  • the camera arrangement for or for the detection/visual handling/assessment or for use in handling medical devices, e.g. surgical instruments has a first camera which is set up and designed at least for detecting machine-readable codes of medical devices, e.g. surgical instruments.
  • the camera arrangement has a first direct lighting strand with a plurality of LEDs (i.e. a number of LEDs are arranged on a first direct circular path, preferably around the first camera as the center), the light of which is preferably directed directly onto a reading area or work area for the medical device or its code by an at least partially circumferential, preferably ring-shaped diffuser.
  • the camera arrangement also has a first indirect lighting strand with a plurality of LEDs (i.e.
  • a number of LEDs are arranged on a first indirect circular path, preferably around the first camera as the center), the light of which indirectly via a first, e.g. concave reflection dome onto the reading area.
  • the first (single or multi-piece) reflection dome is arranged on a side of the first two lighting strands facing away from the reading area.
  • medical device includes, for example, the surgical instruments already mentioned or other medical instruments or medical devices or parts of medical devices or medical products or medical consumables.
  • the reflection dome can also be made up of several parts, e.g. composed of several surfaces.
  • a hollow cuboid is also possible in terms of device technology.
  • individual sections of the lighting strands can preferably be controlled separately and adjusted to the conditions in terms of brightness in order to achieve ideal lighting for the reading process (homogeneous illumination of the code / minimization of reflection / maximization of the contrast between the medical device and the code).
  • a further development stage is the combination of adaptive lighting as described above and a camera with autofocus (e.g. voice coil motor or liquid lens).
  • autofocus e.g. voice coil motor or liquid lens.
  • a simple development in terms of device technology with optimal lighting is also provided if at least one of the two first lighting strands is arranged and/or attached to a circumferential inner edge of the first reflection dome.
  • the first (e.g. ring-shaped) diffuser is also arranged and/or attached directly or indirectly to the circumferential inner edge of the first reflection dome.
  • a control software or a control unit is programmed in such a way that a camera image can be generated, for which purpose the first two lighting strands can be controlled alternately one after the other.
  • an exposure time of the first camera of 2 ms and a frequency of control of the two lighting strands of 500 Hz are provided.
  • the autofocus is carried out, for example, by means of a voice coil motor or liquid lens.
  • control software or the control unit is programmed in such a way that at least two (preferably several) images of the first camera can be generated one after the other, whereby each individual camera image can be generated by controlling only one of the two first lighting strands.
  • the optimal camera image, which is generated by means of the optimal first lighting string was generated by comparing at least two (preferably several) camera images.
  • the medical devices can be handled advantageously if the first two lighting strands are arranged approximately horizontally and if the first reflection dome is arranged above the first two lighting strands, while the reading area is arranged below the first two lighting strands. This means that the light rays of the LEDs of the first direct lighting strand (at least with one component) are directed downwards, while the light rays of the LEDs of the first indirect lighting strand (at least with one component) are directed upwards into the first reflection dome.
  • the first camera is arranged in a recess of the first reflection dome.
  • a second camera (ie preferably opposite to the first camera) is arranged on a side of the reading area facing away from the two first lighting strands and the first reflection dome and the first camera, wherein the camera arrangement further comprises a second direct lighting strand with several LEDs, the light of which is directed directly onto the reading area through an at least partially circumferential (e.g. ring-shaped) diffuser.
  • the camera arrangement also has a second indirect lighting strand with several LEDs, the light of which is directed indirectly onto the reading area via a second, e.g. concave, reflection dome.
  • the second reflection dome is arranged on a side of the two second lighting strands facing away from the reading area.
  • the supplementary lighting can be in the visible or non-visible wavelength range or can change its wavelength within different lighting scenarios.
  • the two cameras are then designed for different wavelength ranges from the group of visible light, UV light and IR light.
  • Glare must be prevented, particularly when the two cameras are directed at each other (shared optical axis).
  • Bandpass filters are preferably used for this purpose.
  • a camera arrangement with a parabolic mirror is also conceivable. This will be one of the first two lighting strands and the side of the reading area facing away from the first reflection dome in order to optically enlarge the machine-readable code through its specific curvature. The distortion that arises as a result can be calculated from the image.
  • the parabolic mirror is concave, with the first camera being arranged in a focus of the parabolic mirror. If further lighting is arranged, for example, adjacent to the focus of the concave parabolic mirror, the light of which is directed indirectly via the parabolic mirror onto the reading area, a further improved illumination or a further alternative lighting scenario of the reading area or work area is provided.
  • the codes that can be machine-read by the camera system are, in particular, two-dimensional area codes or barcodes, particularly data matrix codes, but also one-dimensional codes such as conventional barcodes.
  • OCR character recognition
  • the camera arrangement in particular its electronic evaluation unit, further adapted lighting scenarios are possible for other applications, for example for the inspection of surfaces or the inspection of cutting edges.
  • the previously mentioned reading area of the machine-readable code is also an inspection area of the instrument.
  • Additional illumination in the UV range is useful, for example, to better detect contamination of the instrument.
  • the lower lighting strand is called the direct lighting strand 8, since its LEDs, which are preferably evenly distributed around the circumference, emit their light through a surrounding, e.g. ring-shaped diffuser 9 downwards directly to the medical device, e.g. instrument, or to its machine-readable code.
  • the diffuser 9 in front of the direct lighting strand 8 produces a greater light scattering. This type of lighting produces dark field lighting.
  • the upper lighting strand is called indirect lighting strand 6 because its LEDs, which are evenly distributed around the circumference, emit their light upwards into the reflection dome 4 and thus indirectly illuminate the medical device or its machine-readable code.
  • the two lighting strands 6, 8 are controlled offset at a frequency of 500 Hz. During a control, only one of the two lighting strands 6, 8 is active. This creates different lighting scenarios, which highlight different artifacts on different surfaces of the medical device, e.g. instruments.
  • the timing of the lighting strands 6, 8 is not visible to the user. The timing can be perceived via the camera image. To compensate for this, the exposure time of the sensor or camera 1 is set to 2 ms.

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Abstract

Offenbart ist eine Kameraanordnung für chirurgische Instrumente mit einer Kamera (1), wobei die Kameraanordnung einen direkten Beleuchtungsstrang (8) mit mehreren LEDs aufweist, deren Licht direkt auf einen Lesebereich (20) gerichtet ist, und wobei die Kameraanordnung weiterhin einen indirekten Beleuchtungsstrang (6) mit mehreren LEDs aufweist, deren Licht indirekt über einen Reflektionsdom (4) auf den Lesebereich gerichtet ist, wobei der Reflektionsdom (4) an einer von dem Lesebereich (20) abgewandten Seite der beiden ersten Beleuchtungsstränge (6, 8) angeordnet ist.

Description

Kameraanordnung für medizinische Gegenstände und Produkte
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Beleuchtungskonzept einer Kameraanordnung für medical devices, z.B. chirurgische Instrumente. Die Kameranordung erfasst zumindest maschinenlesbare Codes, die an medical devices, z.B. an chirurgischen Instrumenten angebracht sind.
Hintergrund der Erfindung
In der Chirurgie werden chirurgische Instrumente individuell erfasst, z.B. um eine Auswahl von mehreren Instrumenten zusammenzustellen und dem Operateur bzw. Chirurgen zur Verfügung zu stellen. Diese Erfassung kann halbautomatisch erfolgen, in dem die Instrumente manuell sortiert werden, während eine elektronische Überwachung mittels einer als Scanner dienenden Kameranordung stattfindet.
Stand der Technik
Die auf die Anmelderin zurückgehende DE 39 17 876 A1 offenbart ein System zum Beladen eines chirurgischen Instrumentensets. Mittels eines als Handgerät ausgebildeten Lesekopfes werden automatisch Barcodes eingelesen, die an den Instrumenten angebracht sind. Auf einem Monitor wird dem Anwender automatisch das gescannte Instrument angezeigt und auf einer Liste als vorhanden gebucht.
In diesem Zusammenhang sind direkte Beleuchtungseinheiten bekannt, um den jeweiligen maschinenlesbaren Code der chirurgischen Instrumente für die Kamera sichtbar zu machen.
In dem Dokument DMT100 von IOSS ist eine als Tischgerät ausgestaltete Kameranordung offenbart, an deren Oberseite ein Kameraauge angeordnet ist. Im Betrieb hält ein Anwender des maschinelesbaren zweidimensionalen Data Matrix Code des chirurgischen Instruments über das Kameraauge, der daraufhin automatisch eingelesen wird. Es ist eine mehrkanalige LED-Beleuchtung vorgesehen, wobei automatisch unter vier Beleuchtungskanälen der passende Kanal ausgewählt wird.
Ein prinzipiell ähnliches Tischgerät zum Scannen von Data Matrix Codes auch von gebogenen Oberflächen der betroffenen chirurgischen Instrumente ist unter dem Produktnamen Surgiscan bzw. Surgiscan Ultra von 2DSurgical bekannt. Die Kameraanordnung hat eine indirekte Beleuchtungseinheit. In dem entsprechenden gleichnamigen Datenblatt ist eine LED-Beleuchtung mit 256 Farben für konstante Beleuchtung oder für Blitzlichtbetrieb offenbart.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Kameranordung zumindest zum Scannen von maschinenlesbaren Codes bereitzustellen, deren Erkennungssicherheit und -geschwindigkeit gegenüber dem Stand der Technik verbessert sind.
Diese Aufgabe wird in Hinblick auf die Kameraanordnung mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
Die Kameraanordnung für bzw. zur Erfassung /visuellen Handhabung /Begutachtung bzw. zur Verwendung im Umgang mit medical devices, z.B. chirurgischen Instrumenten gemäß der Offenbarung hat eine erste Kamera, die zumindest zur Erfassung von maschinenlesbaren Codes von medical devices, z.B. chirurgischen Instrumenten eingerichtet und ausgelegt ist. Die Kameraanordnung weist einen ersten direkten Beleuchtungsstrang mit mehreren LEDs auf (d.h. eine Anzahl von LEDs ist auf einer ersten direkten Kreisbahn vorzugsweise um die erste Kamera als Zentrum angeordnet), dessen bzw. deren Licht vorzugsweise durch einen zumindest teilweise um laufenden, vorzugsweise ringförmigen Diffusor direkt auf einen Lesebereich oder Arbeitsbereich für das medical device bzw. seinen Code gerichtet ist. Die Kameraanordnung weist weiterhin einen ersten indirekten Beleuchtungsstrang mit mehreren LEDs auf (d.h. eine Anzahl von LEDs ist auf einer ersten indirekten Kreisbahn vorzugsweise um die erste Kamera als Zentrum angeordnet), dessen bzw. deren Licht indirekt über einen ersten, z.B. konkaven Reflektionsdom auf den Lesebereich gerichtet ist. Der erste (ein- oder mehrstückige) Reflektionsdom ist an einer von dem Lesebereich abgewandten Seite der beiden ersten Beleuchtungsstränge angeordnet. Mit dieser Kameraanordnung sind verschiedene Beleuchtungsszenarien möglich, und die Erkennungssicherheit ist verbessert. Durch die schnelle und frühe hinreichende Erkennungssicherheit ist insgesamt die Erkennungsgeschwindigkeit erhöht. Die Kameranordung ermöglicht also für den Anwender einen erhöhten Durchsatz an medical devices.
Unter medical device sind z.B. die bereits genannten chirurgischen Instrumente oder auch andere medizinische Instrumente oder medizinische Geräte oder medizinische Geräteteile oder medizinische Produkte oder medizinische Verbrauchsartikel zu verstehen.
Der Reflektionsdom kann wie bereits angedeutet auch mehrstückig, z.B. aus mehreren Flächen zusammengesetzt sein. So ist z.B. vorrichtungstechnisch einfach auch ein Hohlquader möglich.
Aufgrund einer Auswertung der Qualität der Kamerabilder (z.B. in Bezug auf Ausleuchtung aber auch in Bezug auf Reflektion) auf der Oberfläche des zu betrachtenden medical devices lassen sich vorzugsweise auch einzelne Abschnitte der Beleuchtungsstränge separat ansteuern und hinsichtlich der Helligkeit an die Gegebenheiten anpassen, um so eine für den Ausleseprozess ideale Beleuchtung (homogene Ausleuchtung des Codes / Minimierung von Reflexion / Maximierung des Kontrasts zwischen medical device und Code) zu erzielen.
Eine weitere Ausbaustufe ist die Kombination aus einer adaptiven Beleuchtung wie oben beschrieben und einer Kamera mit Autofokus (bspw. voice coil motor oder liquid lens).
Eine vorrichtungstechnisch einfache Weiterbildung mit optimaler Beleuchtung ist gegeben, wenn die beiden ersten Beleuchtungsstränge im Sinne eines Doppelrings / einer Doppelkreisbahn etwa einen gleichen Durchesser haben und mit ihren Rückseiten aneinander anliegen. Hierbei sei darauf hingewiesen, dass die beiden ersten Beleuchtungsstränge beispielsweise dadurch ausgebildet werden könnten, indem eine ring- oder kreisbahnförmige Leiterplatte beidseitig mit jeweils einer Anzahl von LEDs bestückt ist, wobei die die Kreisbahn definierende Leiterplatte eine gewisse Plattenbreite aufweist und die LEDs innerhalb dieser Plattenbreite auch zueinander radial versetzt sein können (und trotzdem noch als auf einer Kreisbahn befindlich zu bezeichnen sind).
Eine vorrichtungstechnisch einfache Weiterbildung mit optimaler Beleuchtung ist auch gegeben, wenn mindestens einer der beiden ersten Beleuchtungsstränge an einem um laufenden Innenrand des ersten Reflektionsdomes angeordnet und/oder befestigt sind. Vorzugsweise ist auch der erste (z.B. ringförmige) Diffusor direkt oder indirekt an dem um laufenden Innenrand des ersten Reflektionsdomes angeordnet und/oder befestigt.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist eine Steuerungssoftware bzw. eine Steuerungseinheit derart programmiert, dass ein Kamerabild erzeugbar ist, wozu die beiden ersten Beleuchtungsstränge nacheinander abwechselnd ansteuerbar sind. Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel ist z.B. eine Belichtungszeit der ersten Kamera von 2 ms und eine Frequenz der Ansteuerung der beiden Beleuchtungsstränge von 500 Hz vorgesehen.
Offenbart ist auch ein Verfahren zum Betrieb einer Kameraanordnung, wobei die Belichtung der ersten Kamera erfolgt, in dem die beiden ersten Beleuchtungsstränge nacheinander abwechselnd angesteuert werden. Dabei erfolgt der Autofokus z.B. per voice coil motor oder liquid lens.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung ist die Steuerungssoftware bzw. die Steuerungseinheit derart programmiert, dass mindestens zwei (vorzugsweise mehrere) Bilder der ersten Kamera nacheinander erzeugbar sind, wobei jedes einzelne Kamerabild durch Ansteuerung nur eines der beiden ersten Beleuchtungsstränge erzeugbar ist. Danach kann das optimale Kamerabild, das mittels des optimalen ersten Beleuchtungsstrangs erzeugt wurde durch Vergleich der mindestens zwei (vorzugsweise mehreren) Kamerabilder automatisch ermittelt werden.
Offenbart ist auch ein Verfahren zum Betrieb einer Kameraanordnung, wobei mindestens zwei (vorzugsweise mehrere) Belichtungen der ersten Kamera nacheinander erfolgen, und wobei jede einzelne Belichtung dadurch erfolgt, dass nur einer der beiden ersten Beleuchtungsstränge angesteuert wird.
Ein vorteilhaftes Handling der medical devices ist gegeben, wenn die beiden ersten Beleuchtungsstränge etwa waagerecht angeordnet sind, und wenn der erste Reflektionsdom oberhalb der beiden ersten Beleuchtungsstränge angeordnet ist, während der Lesebereich unterhalb der beiden ersten Beleuchtungsstränge angeordnet ist. Daraus ergibt sich, dass die Lichtstrahlen der LEDs des ersten direkten Beleuchtungsstrangs (zumindest mit einer Komponente) nach unten gerichtet sind, während die Lichtstrahlen der LEDs des ersten indirekten Beleuchtungsstrangs (zumindest mit einer Komponente) nach oben in den ersten Reflektionsdom gerichtet sind.
Das Handling (die Handhabung) der medical devices ist weiter verbessert, wenn unterhalb des Lesebereiches eine Auflage, vorzugsweise eine Auflagefläche, z.B. ein Auflageblech angeordnet ist. Die Auflagefläche kann vorteilhafter Weise auch einen Lesebereich, in dem der maschinenlesbare Code scharf erfasst werden kann, nach unten begrenzen. Dann kann der Anwender die zu erfassenden medical devices jeweils auf der Auflagefläche ablegen oder sogar einfach über die Auflagefläche unter die Kamera schieben.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die erste Kamera in einer Ausnehmung des ersten Reflektionsdomes angeordnet.
An einer von den beiden ersten Beleuchtungssträngen und dem ersten Reflektionsdom und der ersten Kamera abgewandten Seite des Lesebereiches ist eine zweite Kamera (d.h. vorzugsweise gegenüberliegend zur ersten Kamera) angeordnet, wobei die Kameraanordnung weiterhin einen zweiten direkten Beleuchtungsstrang mit mehreren LEDs aufweist, dessen bzw. deren Licht durch einen zumindest teilweise umlaufenden (z.B. ringförmigen) Diffusor direkt auf den Lesebereich gerichtet ist. Weiterhin weist die Kameraanordnung einen zweiten indirekten Beleuchtungsstrang mit mehreren LEDs auf, dessen bzw. deren Licht indirekt über einen zweiten z.B. konkaven Reflektionsdom auf den Lesebereich gerichtet ist. Der zweite Reflektionsdom ist an einer von dem Lesebereich abgewandten Seite der beiden zweiten Beleuchtungsstränge angeordnet. Auch hier sei darauf hingewiesen, dass die beiden zweiten Beleuchtungsstränge (in Übereinstimmung zu den ersten Beleuchtungssträngen) beispielsweise dadurch ausgebildet werden könnten, indem eine ring- oder kreisbahnförmige Leiterplatte beidseitig mit jeweils einer Anzahl von LEDs bestückt ist, wobei die die Kreisbahn definierende Leiterplatte eine gewisse Plattenbreite aufweist und die LEDs innerhalb dieser Plattenbreite auch zueinander radial versetzt sein können (und trotzdem noch als auf einer Kreisbahn befindlich zu bezeichnen sind).
Mit dieser Kameraanordnung sind weitere Beleuchtungsszenarien möglich und die Erkennungssicherheit ist weiter verbessert. Durch die schnellere und frühere hinreichende Erkennungssicherheit ist insgesamt die Erkennungsgeschwindigkeit weiter erhöht.
Die ergänzende Beleuchtung kann sowohl im sichtbaren als auch im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich liegen oder auch ihre Wellenlänge innerhalb verschiedener Beleuchtungsszenarien wechseln. Dann sind die beiden Kameras für unterschiedliche Wellenlängenbereiche aus der Gruppe sichtbares Licht, UV-Licht und IR-Licht ausgelegt.
Insbesondere wenn die beiden Kameras aufeinander gerichtet sind (eine gemeinsame optische Achse), müssen Blendungen verhindert werden. Dazu werden vorzugsweise Bandpassfilter vorgesehen.
Um die optisch kleinen Barcodes zu vergrößern und um den Lesebereich des maschinenlesbaren Codes zu vergrößern, ist auch eine Kameraanordnung mit einem Parabolspiegel denkbar. Dieser wird einer von den beiden ersten Beleuchtungssträngen und dem ersten Reflektionsdom abgewandten Seite des Lesebereiches angeordnet, um durch seine spezifische Krümmung den maschinelesbaren Code optisch zu vergrößern. Die Verzerrung, die dabei entsteht, ist aus dem Bild heraus zu rechnen.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist der Parabolspiegel konvex.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Parabolspiegel konkav, wobei die erste Kamera in einem Fokus des Parabolspiegels angeordnet ist. Wenn eine weitere Beleuchtung z.B. benachbart zum Fokus des konkaven Parabolspiegels angeordnet ist, deren Licht indirekt über den Parabolspiegel auf den Lesebereich gerichtet ist, ist eine weiter verbesserte Ausleuchtung bzw. ein weiteres alternatives Beleuchtungsszenario des Lesebereichs bzw. Arbeitsbereichs gegeben.
Die von der Kameranordung maschinenlesbaren Codes sind insbesondere zweidimensionale Flächencodes oder Barcodes, insbesondere Datamatrix Codes aber auch eindimensionales Codes wie z.B. herkömmliche Barcodes. Darüberhinausgehend ist es auch möglich die Kameranordung für Schrifterkennung (OCR) auszulegen.
Gemäß einer Weiterbildung der Kameraanordnung, insbesondere ihrer elektronischen Auswerteeinheit sind für andere Applikationen beispielsweise für die Inspektion von Oberflächen oder die Inspektion von Schnittkanten weitere angepasste Beleuchtungsszenarien möglich. In diesem Fall ist der zuvor genannte Lesebereich des maschinenlesbaren Codes auch ein Inspektionsbereich des Instruments.
Eine ergänzende Beleuchtung im UV-Bereich ist sinnvoll, um beispielsweise Verschmutzungen des Instruments besser zu detektieren.
Die genannten Beleuchtungsstränge können kreisringförmig oder kreisbogenförmig sein. Die genannten Beleuchtungsstränge können auch Polygonzüge mit mindestens vier Seiten & Ecken sein. Die Beleuchtungsstränge können auch Unterbrechungen haben. Vorzugsweise sind die Beleuchtungsstränge LED-Bänder.
Kurzbeschreibung der Figuren Fig. 1 ist eine Kameranordung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
Fig. 2 ist eine Kameranordung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
Fig. 3 ist eine Kameranordung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
Fig. 4 ist eine Kameranordung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachstehend werden vier Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung auf der Basis der zugehörigen Figuren beschrieben.
Fig. 1 ist eine Kameranordung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung in einer seitlichen schematischen geschnittenen Darstellung.
Eine (erste) Kamera 1 ist in einem Kameragehäuse 2 aufgenommen, deren Linse oder Objektiv nach unten durch eine zentrale Ausnehmung 3 eines z.B. konkaven Reflektionsdomes 4 gerichtet ist. Die Beleuchtung ist von zwei Beleuchtungssträngen 6, 8 gebildet, die an einem umlaufenden Innenrand des Reflektionsdomes 4 angeordnet und befestigt sind.
Der untere Beleuchtungsstrang wird direkter Beleuchtungsstrang 8 genannt, da seine vorzugsweise gleichmäßig am Umfang verteilten LEDs ihr Licht durch einen umlaufenden, z.B. ringförmigen Diffusor 9 nach unten direkt zum medical device, z.B. Instrument bzw. auf dessen maschinenlesbaren Code abstrahlen. Der Diffusor 9 vor dem direkten Beleuchtungsstrang 8 erzeugt eine größere Lichtstreuung. Diese Art der Beleuchtung erzeugt eine Dunkelfeldbeleuchtung. Der obere Beleuchtungsstrang wird indirekter Beleuchtungsstrang 6 genannt, da seine gleichmäßig am Umfang verteilten LEDs ihr Licht nach oben in den Reflektionsdom 4 abstrahlen und somit das medical device bzw. dessen maschinenlesbaren Code indirekt beleuchten.
Der umlaufende Innenrand des Reflektionsdomes 4 und die beiden Beleuchtungsstränge 6, 8 und der Diffusor 9 sind etwa waagerecht. In einem Abstand a unterhalb des Diffusors 9 ist eine als Ablageblech ausgebildete Ablagefläche 12 angeordnet, auf der das medical device abgelegt wird. Der Abstand a ist so bemessen, dass von einem darauf abgelegten medical device mit nach oben weisendem maschinenlesbarem Code von der Kamera 1 ein scharfes Bild erfassbar ist. Dieser Bereich wird Lesebereich genannt.
Weiterhin ist die Kamera 1 auch in der Lage Oberflächen des Instruments abzubilden. Der Anwender der Kameranordung kann durch Betrachtung eines (nicht gezeigten) Monitors oder einer Auswertesoftware eines (nicht gezeigten) Steuergerätes dort Verunreinigungen feststellen.
Schließlich ist die Kamera 1 auch in der Lage eventuell am Instrument vorhandene Schnittkanten bzw. Schneiden abzubilden. Der Anwender kann durch Betrachtung des Monitors oder der Auswertesoftware des Steuergerätes diese inspizieren und bewerten.
Fig. 2 ist eine Kameranordung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung in einer seitlichen schematischen geschnittenen Darstellung.
Dabei sind in einem oberen Bereich die Bauteile und Funktionen, insbesondere die Beleuchtung aus Fig. 1 implementiert. Die Auflagefläche 12 aus Fig. 1 entfällt. Stattdessen ist unterhalb des Lesebereiches 20 eine weitere Kamera 11 vorgesehen, deren Linse oder Objektiv von unterhalb des Lesebereiches 20 nach oben gerichtet ist.
Eine zweite Beleuchtung mit zwei zweiten Beleuchtungssträngen 16, 18 im infraroten Bereich von 850nm macht eine Auslesung robuster gegenüber Fremdlicht. Insbesondere, wenn die zweite Kamera 11 über einen Bandpassfilter 13 von 850nm verfügt. Die beiden Beleuchtungsstränge 16, 18 und ein zweiter Diffusor 19 und ein zweiter Reflektionsdom 14 sind dabei zu der zweiten Kamera 11 so positioniert und in Wirkverbindung, wie die mit Bezug zu Fig. 1 erläuterte obere Anordnung.
Fig. 3 ist eine Kameranordung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung in einer seitlichen schematischen Darstellung.
Dabei sind in einem oberen Bereich die Bauteile und Funktionen, insbesondere die Beleuchtung aus Fig. 1 implementiert. Die Auflagefläche 12 aus Fig. 1 ist entfallen. Stattdessen ist unterhalb des Lesebereiches 20 ein konvexer Parabolspiegel 22 angeordnet. Dieser ist also an der von den beiden ersten Beleuchtungssträngen 6, 8 und dem ersten Reflektionsdom 4 abgewandten unteren Seite des Lesebereiches 20 angeordnet, um durch seine spezifische Krümmung den maschinelesbaren Code optisch zu vergrößern. Die Verzerrung, die bei dieser Kameranordung entsteht, wird aus dem Bild heraus gerechnet.
Fig. 4 ist eine Kameranordung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung in einer seitlichen schematischen geschnittenen Darstellung.
Die beiden Beleuchtungsstränge 6, 8 und der Diffusor 9 und das Zusammenwirken mit dem Reflektionsdom 104 entsprechen prinzipiell dem ersten Ausführungsbeispiel aus Fig. 1. Der Reflektionsdom 104 hat allerdings keine Ausnehmung für die Kamera 1 . Stattdessen ist die Kamera 1 unter dem Lesebereich 20 in einem Fokus 124 eines ebenfalls unter dem Lesebereich 20 angeordneten konkaven Parabolspiegels 122 angeordnet. Der konkave Parabolspiegel 122 ist nach oben in Richtung zum Lesebereich 20 geöffnet.
Direkt unterhalb des Fokus 124 des Parabolspiegels 122 ist eine weitere indirekte Beleuchtung 106 angeordnet, deren (nicht gezeigtes) LEDs Licht zunächst nach unten und dann indirekt über den Parabolspiegel 122 auf den Lesebereich 20 gerichtet ist. Damit sind eine weiter verbesserte Ausleuchtung und ein weiteres alternatives Beleuchtungsszenario gegeben. Auch das Licht der beiden oberen Beleuchtungsstränge 6, 8, das an dem medical device, z.B. Instrument vorbei geht, wird über den Parabolspiegel 122 zum Lesebereich 20 reflektiert. Dabei wird das nach unten gerichtete parallele Licht der Beleuchtungsstränge 6, 8, gemäß den in Fig. 4 gezeigten Pfeilen über den Parabolspiegel 122 auf dessen Fokus 124 reflektiert.
Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen der Kameraanordnung gemäß den Figs. 1 bis 4 sind folgende Möglichkeiten der Ansteuerung für ein flackerfreies Kamerabild vorgesehen:
Die beiden Beleuchtungsstränge 6, 8 werden versetzt angesteuert in einer Frequenz von 500 Hz. Während einer Ansteuerung ist nur ein Beleuchtungsstrang 6, 8 von beiden aktiv. Somit entstehen verschiedene Beleuchtungsszenarien, welche auf unterschiedlichen Oberflächen des medical devices, z.B. Instruments andere Artefakte hervorheben. Für den Anwender ist die Taktung der Beleuchtungsstränge 6, 8 nicht sichtbar. Über das Kamerabild kann die Taktung wahrgenommen werden. Um dies zu kompensieren wird die Belichtungszeit des Sensors bzw. der Kamera 1 auf 2 ms eingestellt.
Eine andere Variante der Beleuchtungssteuerung ist eine Steuerung der Kamera 1 synchron zum Beleuchtungsstrang 6, 8. Hierbei wird mit jedem neu aufgenommenen Kamerabild nur ein Beleuchtungsstrang 6, 8 angesteuert. Um dem Anwender ein „ruhiges“ Kamerabild zu zeigen, wird hierbei nur das Kamerabild eines Beleuchtungsstrangs 6, 8 dargestellt.
Eine Synchronisation der Kamera 1 zur Beleuchtung entspricht der Formel:
Fucht = y(20+n) [Hz], wobei Fucht die mögliche Frequenz der Beleuchtung, n eine beliebige natürliche Zahl oder Null und y die Anzahl der Beleuchtungsszenarien ist. Eine Frequenz von 20 Hz oder Frames per second ist erforderlich, um eine für den Anwender ruckelfreie Anzeige der Kamerabilder auf einem (nicht gezeigten) Monitor zu generieren. Die Frequenz der Kamera 1 ergibt sich in diesem Fall nach der Formel
Flicht >= m * FKamera wobei FKamera die Frequenz der Kamera 1 und m eine beliebige natürliche Zahl ist.
Damit mit dem menschlichen Auge der Wechsel zwischen den Beleuchtungsszenarien, insbesondere zwischen den Beleuchtungssträngen 6, 8 nicht sichtbar ist und ein Flackern vermieden ist, sollte Fucht mindestens 100 Hz betragen.
Bezugszeichenliste:
1 erste Kamera
2 erstes Kameragehäuse
3 Ausnehmung
4; 104 erster Reflektionsdom
6 erster indirekter Beleuchtungsstrang
8 erster direkter Beleuchtungsstrang
9 erster Diffusor
11 zweite Kamera
12 zweites Kameragehäuse
13 Bandpassfilter
14 zweiter Reflektionsdom
16 zweiter indirekter Beleuchtungsstrang
18 zweiter direkter Beleuchtungsstrang
19 zweiter Diffusor
20 Lesebereich
22 konvexer Parabolspiegel
106 weitere indirekte Beleuchtung
122 konkaver Parabolspiegel
124 Fokus
Fucht Frequenz der Beleuchtung
Fernere Frequenz der Kamera a Abstand m natürliche Zahl n natürliche Zahl oder Null

Claims

Ansprüche Kameraanordnung mit einer ersten Kamera (1 ), die zur Erfassung von maschinenlesbaren Codes von medical devices eingerichtet und ausgelegt ist, wobei die Kameraanordnung einen ersten direkten Beleuchtungsstrang (8) mit mehreren LEDs aufweist, deren Licht direkt auf einen Lesebereich (20) gerichtet ist, und wobei die Kameraanordnung weiterhin einen ersten indirekten Beleuchtungsstrang (6) mit mehreren LEDs aufweist, deren Licht indirekt über einen ersten Reflektionsdom (4) auf den Lesebereich gerichtet ist, wobei der erste Reflektionsdom (4) an einer von dem Lesebereich (20) abgewandten Seite der beiden ersten Beleuchtungsstränge (6, 8) angeordnet ist. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , wobei die Rückseiten der beiden ersten Beleuchtungsstränge (6, 8) zueinander weisen. Kameraanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der beiden ersten Beleuchtungsstränge (6, 8) an einem um laufenden Innenrand des ersten Reflektionsdomes (4) angeordnet und/oder befestigt sind. Kameraanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Erzeugung eines Kamerabildes die beiden ersten Beleuchtungsstränge (6, 8) nacheinander ansteuerbar sind. Kameraanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei Kamerabilder der ersten Kamera (1 ) nacheinander erzeugbar sind, und wobei jedes einzelne Kamerabild durch Ansteuerung nur eines der beiden ersten Beleuchtungsstränge (6, 8) erzeugbar ist. Kameraanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beiden ersten Beleuchtungsstränge (6, 8) etwa waagerecht angeordnet sind, und wobei der erste Reflektionsdom (4) oberhalb der beiden ersten Beleuchtungsstränge (6, 8) angeordnet ist, während der Lesebereich (20) unterhalb der beiden ersten Beleuchtungsstränge (6, 8) angeordnet ist. Kameraanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei unterhalb des Lesebereiches (20) eine Auflage (12) für das Instrument angeordnet ist. Kameraanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kamera (1 ) in einer Ausnehmung (3) des ersten Reflektionsdomes (4) angeordnet ist. Kameraanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer von den beiden ersten Beleuchtungssträngen (6, 8) und dem ersten Reflektionsdom (4) und der ersten Kamera (1 ) abgewandten Seite des Lesebereiches (20) eine zweite Kamera (11 ) angeordnet ist, wobei die Kameraanordnung weiterhin einen zweiten direkten Beleuchtungsstrang (18) mit mehreren LEDs aufweist, deren Licht direkt auf den Lesebereich (20) gerichtet ist, und wobei die Kameraanordnung weiterhin einen zweiten indirekten Beleuchtungsstrang (16) mit mehreren LEDs aufweist, deren Licht indirekt über einen zweiten Reflektionsdom (14) auf den Lesebereich (20) gerichtet ist, wobei der zweite Reflektionsdom (14) an einer von dem Lesebereich (20) abgewandten Seite der beiden zweiten Beleuchtungsstränge (16, 18) angeordnet ist. Kameraanordnung nach Anspruch 9, wobei die beiden Kameras (1 , 11 ) für unterschiedliche Wellenlängenbereiche aus der Gruppe sichtbares Licht, UV-Licht und IR-Licht ausgelegt sind. Kameraanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei an einer von den beiden ersten Beleuchtungssträngen (6, 8) und dem ersten Reflektionsdom (4) abgewandten Seite des Lesebereiches (20) ein Parabolspiegel (22; 122) angeordnet ist. Kameraanordnung nach Anspruch 11 , wobei der Parabolspiegel (22) konvex ist. Kameraanordnung nach Anspruch 11 , wobei der Parabolspiegel (122) konkav ist, und wobei die erste Kamera (1 ) in einem Fokus (124) des Parabolspiegels (122) angeordnet ist, und wobei eine weitere indirekte Beleuchtung (106) vorgesehen ist, deren Licht indirekt über den Parabolspiegel (122) auf den Lesebereich (20) gerichtet ist.
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