JP4823695B2 - Electric bending endoscope - Google Patents
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Description
本発明は、絶対位置信号を出力する湾曲動作指示部を操作することによって、湾曲部が絶対位置信号に対応する状態に電動湾曲する電動湾曲内視鏡を具備した電動湾曲内視鏡に関する。 The present invention relates to an electric bending endoscope including an electric bending endoscope in which a bending portion is electrically bent to a state corresponding to an absolute position signal by operating a bending operation instruction unit that outputs an absolute position signal.
近年、体腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体腔内の臓器を観察したり、必要に応じ、処置具チャンネル内に挿入した処置具を用いて、各種治療処置の行える内視鏡が広く利用されている。 2. Description of the Related Art Recently, an endoscope capable of observing an organ in a body cavity by inserting an elongated insertion portion into a body cavity or performing various therapeutic treatments using a treatment instrument inserted into a treatment instrument channel as necessary. Widely used.
この内視鏡には、一般に先端部側に上下/左右に湾曲する湾曲部が設けられており、この湾曲部に接続した湾曲ワイヤを牽引・弛緩操作することによって湾曲部を所望の方向に湾曲させられる。 This endoscope is generally provided with a bending portion that bends up and down / left and right on the distal end side, and the bending portion is bent in a desired direction by pulling and relaxing a bending wire connected to the bending portion. Be made.
前記湾曲ワイヤは、一般的に手動で操作されていたが、近年では、例えば特開2003−245246号公報等に開示されているように、電動モータ等の湾曲動力手段を用いて牽引操作する電動湾曲内視鏡もある。 The bending wire is generally operated manually, but recently, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-245246, an electric motor that performs a traction operation using a bending power unit such as an electric motor. There is also a curved endoscope.
この電動湾曲内視鏡では例えば、操作部に設けた湾曲動作指示手段である例えば絶対位置の湾曲指示信号を出力するジョイスティックによって電動モータを回転させ、この電動モータの回転によってプーリーを回転させ、このプーリーに連結されている湾曲ワイヤを牽引して湾曲部を湾曲させていた。 In this electric bending endoscope, for example, an electric motor is rotated by a joystick that outputs, for example, a bending instruction signal of an absolute position, which is a bending operation instruction means provided in an operation unit, and a pulley is rotated by rotation of the electric motor. The bending portion was bent by pulling the bending wire connected to the pulley.
前記ジョイスティックは、傾倒操作することによって湾曲位置を指示する。つまり、ジョイスティックを傾けた方向が湾曲部を湾曲させたい方向であり、ジョイスティックの傾倒角度が湾曲部の湾曲角度になる。そして、ジョイスティックの傾倒角度が0度である直立状態のとき、前記湾曲部は非湾曲状態(直線状態)になる。したがって、術者はジョイスティックを保持している手指の感覚で、体腔内の湾曲部の湾曲状態を容易に把握することができる。
上記特開2003−245246号公報の電動湾曲内視鏡においては、湾曲モータの回転状態はエンコーダによりモニタし、湾曲部の湾曲状態はポテンショメータによりモニタしているが、クラッチ機構により湾曲モータからの駆動力が湾曲部に伝達されている場合においても、湾曲部の湾曲状態をポテンショメータによりモニタしていた。 In the electric bending endoscope disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-245246, the rotation state of the bending motor is monitored by an encoder, and the bending state of the bending portion is monitored by a potentiometer, but the driving from the bending motor is performed by a clutch mechanism. Even when the force is transmitted to the bending portion, the bending state of the bending portion is monitored by a potentiometer.
しかしながら、ポテンショメータでの湾曲部の位置検出は必ずしも正確な値ではないため、クラッチ切断時には特に有効であるが、クラッチ接続時の位置検知には誤差を含む虞れがあり、適切な湾曲制御に適していないといった問題がある。 However, since the position detection of the bending portion with the potentiometer is not necessarily an accurate value, it is particularly effective when the clutch is disengaged. However, there is a possibility that the position detection when the clutch is connected may include an error, which is suitable for appropriate bending control. There is a problem such as not.
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、湾曲部への駆動力伝達状態に応じて適切な湾曲駆動制御を行うことのできる電動湾曲内視鏡を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described points, and an object thereof is to provide an electric bending endoscope capable of performing appropriate bending drive control in accordance with a driving force transmission state to a bending portion.
本発明の電動湾曲内視鏡は、
挿入部に設けられた湾曲部と、
前記湾曲部を湾曲動作させる複数の構成部材を有する湾曲駆動手段と、
前記湾曲部の状態を湾曲状態情報として検知する湾曲状態検知手段と、
前記湾曲駆動手段を駆動する駆動力を出力する湾曲動力手段と、
前記湾曲動力手段の駆動状態を駆動状態情報として検知する駆動状態検知手段と、
前記湾曲動力手段から前記湾曲駆動手段へ前記駆動力を伝達する駆動力伝達状態と、前記湾曲動力手段から前記湾曲駆動手段への前記駆動力の伝達を切断する動力伝達切断状態に切り替え可能な駆動力伝達手段と、
前記駆動力伝達手段を前記駆動力伝達状態または前記動力伝達切断状態へ切り替える制御指令信号を前記駆動力伝達手段へ出力する駆動状態切替手段と、
前記駆動状態切替手段が前記駆動力伝達状態を示す制御指令信号を出力している場合には前記駆動状態情報に基づいて、前記駆動状態切替手段が前記動力伝達切断状態を示す制御指令信号を出力している場合には前記湾曲状態情報に基づいて湾曲動作を制御する湾曲動作制御手段と、
を備えて構成される。
The electric bending endoscope of the present invention is
A bending portion provided in the insertion portion;
A bending drive means having a plurality of constituent members for bending the bending portion;
Bending state detection means for detecting the state of the bending portion as bending state information;
Bending power means for outputting a driving force for driving the bending drive means;
Drive state detection means for detecting the drive state of the bending power means as drive state information;
Driving that can be switched between a driving force transmission state in which the driving force is transmitted from the bending power unit to the bending driving unit and a power transmission cutting state in which the transmission of the driving force from the bending power unit to the bending driving unit is cut off. Force transmission means;
Driving state switching means for outputting a control command signal for switching the driving force transmission means to the driving force transmission state or the power transmission disconnection state to the driving force transmission means;
When the driving state switching means outputs a control command signal indicating the driving force transmission state, the driving state switching means outputs a control command signal indicating the power transmission disconnection state based on the driving state information. Bending operation control means for controlling the bending operation based on the bending state information when
It is configured with.
本発明によれば、湾曲部への駆動力伝達状態に応じて適切な湾曲駆動制御を行うことができるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that appropriate bending drive control can be performed in accordance with the driving force transmission state to the bending portion.
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1ないし図21は本発明の実施例1に係わり、図1は電動湾曲内視鏡装置の構成を示す構成図、図2は図1の画像処理装置のフロントパネルの構成を示す図、図3は図1の湾曲制御部の構成を示す図、図4は図1の湾曲制御部の制御部の構成を示す図、図5は図4のFPGAの論理ブロックの構成を示す図、図6は図5のモータコントローラの制御処理部の構成を示す図、図7は図5のモータコントローラのサーボ異常検出部の構成を示す図、図8は図5のモータコントローラにおけるサーボ制御を説明する説明図、図9は図5のモータコントローラにおけるサーボ制御の変形例を説明する説明図、図10は図4のFPGAのコンフィギュレーションの変形例を説明する説明図、図11は図5のモータコントローラにおける位置サーボ制御を説明する説明図、図12は図5のFPGAブロック異常監視部を構成する論理要素ブロックを説明する説明図、図13は図12の論理要素ブロックを用いた論理判定ブロックを説明する第1の説明図、図14は図12の論理要素ブロックを用いた論理判定ブロックを説明する第2の説明図、図15は図5のFPGAにおける処理遷移を説明する図、図16は図5のFPGAにおける処理を説明するフローチャート、図17は図16のイニシャルモード処理を説明するフローチャート、図18は図16のメンテナンスモード処理を説明するフローチャート、図19は図16のキャリブレーションモード処理を説明するフローチャート、図20は図16の動作モード処理を説明するフローチャート、図21は図16の動作モード処理を説明するタイミング図である。 FIGS. 1 to 21 relate to the first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the electric bending endoscope apparatus, and FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the front panel of the image processing apparatus in FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the bending control unit of FIG. 1, FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the control unit of the bending control unit of FIG. 1, FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the logic block of the FPGA of FIG. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a control processing unit of the motor controller of FIG. 5, FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a servo abnormality detection unit of the motor controller of FIG. 5, and FIG. 8 is an explanation for explaining servo control in the motor controller of FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a modified example of servo control in the motor controller of FIG. 5, FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a modified example of the configuration of the FPGA of FIG. 4, and FIG. 11 is in the motor controller of FIG. Position servo control FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining logical element blocks constituting the FPGA block abnormality monitoring unit of FIG. 5, and FIG. 13 is a first explanation for explaining a logical decision block using the logical element block of FIG. FIG. 14 is a second explanatory diagram for explaining a logical decision block using the logical element block of FIG. 12, FIG. 15 is a diagram for explaining a process transition in the FPGA of FIG. 5, and FIG. 16 is a process in the FPGA of FIG. 17 is a flowchart for explaining the initial mode process of FIG. 16, FIG. 18 is a flowchart for explaining the maintenance mode process of FIG. 16, FIG. 19 is a flowchart for explaining the calibration mode process of FIG. Is a flowchart for explaining the operation mode processing of FIG. 16, and FIG. 21 is for explaining the operation mode processing of FIG. It is a timing diagram.
図1に示すように本実施例の電動湾曲内視鏡装置1は、内視鏡挿入部(以下、挿入部と略記する)9をの先端硬性部に例えば撮像素子(不図示)を内蔵し、挿入部9の湾曲部11が湾曲駆動手段を構成する湾曲ワイヤ(後述)を電動で牽引することによって湾曲動作する電動湾曲内視鏡(以下、内視鏡と略記する)2と、前記湾曲部11の駆動操作等を行うリモートコントロール操作部(以下、リモコン操作部と略記する)7と、ユニバーサルケーブル12を介して伝送された画像信号を映像信号に生成する画像処理装置4と、図示しない照明光学系にユニバーサルケーブル12に内蔵されたライトガイドファイバー束(不図示)を介して照明光を供給する光源装置3と、前記画像処理装置4で生成された映像信号が出力されて内視鏡画像を表示する表示装置であるモニタ6と、送気、送水管路及び吸引を行うポンプユニット14とで主に構成されている。
As shown in FIG. 1, the electric
光源装置3、画像処理装置4及びポンプユニット14はカート15に搭載されており、ポンプユニット14は、送気、送水管路及び吸引の流量調整機構を備えた流量制御カセット14aを着脱自在に設置されている。また、カート15からは内視鏡2を保持/固定する内視鏡固定アーム13が設けられており、内視鏡固定アーム13の先端に内視鏡2の基端把時部10が着脱自在に保持/固定されるようになっている。
The
内視鏡2の基端把時部10には、流量制御カセット14aからの吸引チューブが接続可能な鉗子栓10aが配置されると共に、ユニバーサルケーブル12及び流量制御カセット14aからの送気送水チューブが接続されるようになっている。前記挿入部9内の図示しない例えば送気管路、送水管路、吸引管路に送気送水チューブ等及び吸引チューブが連結される。
A
また、基端把時部10内には、湾曲部11を電動湾曲駆動するためのモータ等を制御する湾曲制御部10bが内蔵されており、リモコン操作部7が該湾曲制御部10bとケーブル7aを介して接続されるようになっている。なお、リモコン操作部7は、画像処理装置4ともケーブル7aを介して接続可能であり、ユニバーサルケーブル12を介して湾曲制御部10bと接続することできるようになっている。
In addition, a
リモコン操作部7は、図示はしないが、湾曲部11を電動湾曲操作を行う操作入力デバイスである、例えばジョイスティック、送気、送水及び吸引の操作入力スイッチ、画像処理装置4でのフリーズ、レリーズ等のリモートスイッチからなるスコープスイッチを備えている。
Although not shown, the remote
画像処理装置4はポンプユニット14と接続可能となっており、画像処理装置4のフロントパネル4aは、図2に示すように、パワースイッチ20、電動湾曲内視鏡装置1の初期化を指示し初期化完了を告知するLED機能を有する初期化ボタン23、湾曲部11の電動湾曲のキャリブレーションを告知するキャリブレーションLED部24、ポンプユニット14の送気、送水及び吸引の操作入力スイッチ群25、電動湾曲内視鏡装置1での検査が可能な状態を告知する検査可能LED26及び送気管路、送水管路、吸引管路の接続状態を表示する管路接続表示部27等を備えて構成されている。
The
図3に示すように、前記挿入部9内には前記湾曲制御部10bから延出して前記湾曲部11を湾曲操作する上下用の前記湾曲ワイヤ33及び図示しない左右用の湾曲ワイヤが挿通している。なお、以下の説明では上下用の湾曲ワイヤ33に関わる構成を説明し、この上下用の湾曲ワイヤ33と同様な構成である左右用の湾曲ワイヤに関わる構成は簡単のため不図示にして説明も省略する。
As shown in FIG. 3, the
前記湾曲ワイヤ33の両端部は例えば図示しないチェーンに連結固定されており、このチェーンが湾曲駆動手段を構成する回動自在な上下用のスプロケット部34に噛合配置されている。このため、前記スプロケット部34が所定方向に回転することによって、前記チェーンに固定された湾曲ワイヤ33が牽引操作されて、前記湾曲部11が所定方向に湾曲動作するようになっている。
Both ends of the
前記スプロケット部34は例えば湾曲制御部10b内に配設されている。このスプロケット部34には湾曲動力手段である例えば3相モータからなる上下用の湾曲モータ30の駆動力が、複数のギア31、32と駆動力伝達切断復元手段である例えば歯車同士の噛合状態を着脱する駆動力伝達手段としてのクラッチ機構部36とを備えている。そして、前記クラッチ機構部36によって、前記湾曲ワイヤ33に張力がかからない状態にすることにより、湾曲部11が外力によって自由に湾曲する湾曲フリー状態になる。
The
なお、湾曲駆動手段は、ギア31、32、湾曲ワイヤ33及びスプロケット部34より構成される。
The bending drive means includes
前記クラッチ機構部36は、状態切換手段である切換操作レバー10c(図1参照)を駆動力伝達切断位置(以下、湾曲フリー指示位置と記載する)又は駆動力伝達復元位置(以下、アングル操作指示位置)に切換操作することによって、前記クラッチ機構部36が切断状態である駆動力伝達切断状態と、クラッチ機構部36が接続状態である駆動力伝達復元状態とに切り換わるようになっている。
The
つまり、前記切換操作レバー10cを切換操作して、このクラッチ機構部36を機械的に切断状態或いは接続状態に切り換えることによって、前記湾曲モータ30と前記スプロケット部34とは可逆的に着脱可能になっている。
In other words, the bending
前記スプロケット部34の回転量は、湾曲状態検出手段であるポテンショメータ35で検出される。なお、符号30aは前記湾曲モータ30の回転量を検出する駆動状態検出手段としてのエンコーダである。また、符号38は、湾曲モータ30の温度を計測するサーミスタである。
The amount of rotation of the
湾曲制御部10bの制御部37には、リモコン操作部7、エンコーダ30a、ポテンショメータ35、クラッチ機構部36及びサーミスタ38が接続されている。
The remote
湾曲制御部10bは、図4に示すように、ユニバーサルケーブル12を介した電源ケーブル(不図示)が接続される電源コネクタ50と、リモコン操作部7のケーブル7aが接続される操作部コネクタ51が設けられている。電源コネクタ50は、制御部37内の制御用電源部52と、駆動用電源部53に接続されている。制御用電源部52はDC/DCコンバータ54を介して制御用の電力を各部に供給するようになっている。また、駆動用電源部53モータドライバ55が生成する3相正弦波電力のための駆動電力を供給する。
As shown in FIG. 4, the bending
操作部コネクタ51は、湾曲制御部10b内の湾曲動作制御手段としてのFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレー)56と接続されている。このFPGA56は、EEPROM59に格納されているデータに基づきコンフィギュレーションを行い、内部セルを所望の論理ブロックに構築するようになっている。エンコーダ30a、ポテンショメータ35、クラッチ機構部36及びサーミスタ38は、FPGA56に接続されており、FPGA56により制御される。また、FPGA56は、モータドライバ55に対して3相正弦波電力の生成のためのデータを供給しており、これによりモータドライバ55は3相正弦波電力を湾曲モータ30に供給する。
The
FPGA56は、内部セルに一定以上の所定の異常が発生すると、WDT(ウォッチドグタイマ)57をクリアするWDT−CR信号を出力する。このWDT−CRによりWDT57からリセット信号がFPGA56に出力され、FPGA56がリセットされる。FPGA56は、リセット信号が入力されると、リセットIC58を起動させ、EEPROM59により再コンフィギュレーションを行い、内部セルの論理ブロックを再構築するようになっている。
The
FPGA56の論理ブロックは、図5に示すように、シリアル通信ユニット100、シリアル通信制御部101、EEPROMコントローラ102、異常信号処理部103、LEDコントローラ104、運転モードコントローラ105、 DPRAM106、クラッチ信号入力部107、治具基板入出力部108、RAM109、モータコントローラ110、モータ駆動波形生成部111、RL(左右)モータ電流F/B部112、UD(上下)モータ電流F/B部113、ポテンショコントロール部114、サーミスタコントロール部115、RLエンコーダコントロール部116、UDエンコーダコントロール部117、FPGAブロック異常監視部118とから構成される。また、モータコントローラ110は、計測処理部200、制御処理部201、サーボ異常検出部202及びサーボON/OFF制御部203の各論理ブロックを有して構成されている。
As shown in FIG. 5, the logic block of the
なお、図5においては、実線は通常の制御及びデータ信号の流れを示し、破線は論理ブロック異常信号、サーボ異常信号あるいは通信異常信号の流れを示している。 In FIG. 5, the solid line indicates the flow of normal control and data signals, and the broken line indicates the flow of the logic block error signal, servo error signal, or communication error signal.
シリアル通信ユニット100は、リモコン操作部7と例えばLVDS等によりシリアル通信を行い、シリアル通信制御部101は、シリアル通信ユニット100を制御すると共に、モータコントローラ110と交信し、モータコントローラ110から受信したデータをDPRAM106に格納する。
The
EEPROMコントローラ102は、EEPROM59に格納されているプログラムに従って、FPGA56のコンフィギュレーションを実行する。
The
異常信号処理部103は、湾曲モータ30の電源電圧異常及び過電流を監視し、監視結果を運転モードコントローラ105に出力する。
The abnormality
クラッチ信号入力部107は、クラッチ機構部36から動力伝達切断状態あるいは駆動力伝達復元状態を示す状態信号を入力し、運転モードコントローラ105に出力する。
The clutch
治具基板入出力部108は、デバッグ処理を行うための治具基板(不図示)とデータを送受する。また、LEDコントローラ104は治具基板のLEDを制御する。
The jig substrate input /
運転モードコントローラ105は、クラッチ機構部36から動力伝達切断状態あるいは駆動力伝達復元状態、治具基板との接続状態に応じた運転モードをモータコントローラ110に出力する。なお、運転モードコントローラ105には、シリアル通信制御部101より通信異常信号が、またモータコントローラ110からはサーボ異常信号が入力されるようになっており、これらの異常信号に基づた運転モードをモータコントローラ110に出力するようになっている。
The
モータ駆動波形生成部111は、モータコントローラ110を介してRAM109に格納されている正弦波データを読み出し、3相正弦波データを生成し、RL(左右)モータドライバ及びUD(上下)モータドライバ55に該3相正弦波データを出力する。
The motor drive waveform generation unit 111 reads the sine wave data stored in the
RL(左右)モータ電流F/B部112は、RL(左右)モータよりU相電流値及びV相電流値をデジタル信号に変換してモータコントローラ110に出力する。同様に、UD(上下)モータ電流F/B部113は、UD(上下)モータ30よりU相電流値及びV相電流値をデジタル信号に変換してモータコントローラ110に出力する。
The RL (left and right) motor current F / B unit 112 converts the U-phase current value and the V-phase current value from the RL (left and right) motor into digital signals and outputs them to the motor controller 110. Similarly, the UD (upper and lower) motor current F / B unit 113 converts the U-phase current value and the V-phase current value from the UD (upper and lower)
ポテンショコントロール部114は、RL(左右)スプロケット部及びUD(上下)スプロケット部34に接続されているポテンショメータ35の位置情報をデジタル信号に変換してモータコントローラ110に出力する。
The
サーミスタコントロール部115は、RL(左右)モータ及びUD(上下)モータ30に設けられているサーミスタ38により計測された温度データをデジタル信号に変換してモータコントローラ110に出力する。
The
RLエンコーダコントロール部116及びUDエンコーダコントロール部117は、RL(左右)モータ及びUD(上下)モータ30に設けられているエンコーダ30aのカウント値をモータコントローラ110に出力する。
The RL encoder control unit 116 and the UD encoder control unit 117 output the count value of the
そして、モータコントローラ110は、計測処理部200、制御処理部201、サーボ異常検出部202及びサーボON/OFF制御部203により、運転モードに基づいて、RL(左右)モータ及びUD(上下)モータ30をサーボ制御する。
The motor controller 110 includes a measurement processing unit 200, a
また、FPGAブロック異常監視部118には、上記の各論理ブロックの論理ブロック異常信号、サーボ異常信号あるいは通信異常信号が入力されており、これらの異常信号に基づき、モータコントローラ110にTRG信号を出力すると共に、WDT57にWDT−CRを出力するようになっている。
Further, the FPGA block abnormality monitoring unit 118 receives the logical block abnormality signal, servo abnormality signal, or communication abnormality signal of each of the above logical blocks, and outputs a TRG signal to the motor controller 110 based on these abnormality signals. In addition, the WDT-CR is output to the
ここで、モータコントローラ110の制御処理部201は、図6に示すように、位置制御ブロック201a、速度制御ブロック201b及びトルク制御ブロック201cを備えて構成され、また、サーボ異常検出部202は、図7に示すように、位置偏差異常判定ブロック202a、回転方向異常検出ブロック202b、異常速度検出ブロック202c及び過負荷異常検出ブロック202dを備えて構成されている。
Here, as shown in FIG. 6, the
次に、モータコントローラ110におけるサーボ制御を図8を用いて説明する。位置制御ブロック201aは、リモコン操作部7からの位置指令値とポテンショメータ35の出力値とを比較し、位置偏差が所定値を超えた場合、位置偏差異常判定ブロック202aはサーボ異常信号を出力する。
Next, servo control in the motor controller 110 will be described with reference to FIG. The
また、速度制御ブロック201bは、位置制御ブロック201aの出力と、ポテンショメータ35の出力値の微分値(微分回路211にて実行)とを比較する。回転方向異常検出ブロック202bは、位置制御ブロック201aの出力とポテンショメータ35の出力値の微分値とにより回転方向の異常を検出するとサーボ異常信号を出力する。また、異常速度検出ブロック202cは、ポテンショメータ35の出力値の微分値に基づき速度異常を検出するとサーボ異常信号を出力する。
Further, the speed control block 201b compares the output of the
さらに、トルク制御ブロック201cは、速度制御ブロック201bの出力と、モータドライバ55の電流値を比較し、モータドライバ55を制御する。過負荷異常検出ブロック202dは、速度制御ブロック201bの出力に基づき、湾曲モータ30の負荷状態を監視し、過負荷状態と判断するとサーボ異常信号を出力する。
Further, the torque control block 201 c compares the output of the speed control block 201 b with the current value of the
なお、位置制御ブロック201aあるいは速度制御ブロック201bに異常が発生した場合、FPGAブロック異常監視部118は論理ブロック異常信号に基づき、モータコントローラ110にTRG信号を出力し、スイッチ部210aあるいは、スイッチ部210b及びスイッチ部210cを制御し、位置制御ブロック201aあるいは速度制御ブロック201bでの制御を省略することができる。
If an abnormality occurs in the
なお、モータコントローラ110におけるサーボ制御を図9に示すように、例えば位置制御ブロック201a、速度制御ブロック201b及びトルク制御ブロック201cを並列にそれぞれ2組構築することで、スイッチ部210a〜210fをTRG信号で制御し、正常な制御ブロックを選択してサーボ制御を行うようにしても良い(なお、図9ではフィードバック系は省略している)。
In addition, as shown in FIG. 9 for servo control in the motor controller 110, for example, by constructing two sets of the
また、図10に示すように、EEPROM59を2つ用意し、これらのEEPROM59に異常処理対処方法の異なるプログラムを格納しておき、異常処理対応に応じて選択判断部220がスイッチ部221を切り変えることで、異常処理対応に最適なプログラムによりFPGA56を再コンフィギュレーションするようにしても良い。
Also, as shown in FIG. 10, two
特に、本実施例においては、図11に示すように、エンコーダ30aの出力とポテンショメータ35の出力をスイッチ部222にて切り換えて、クラッチ機構部36でクラッチ切断時には、ポテンショメータ35の出力をフィルタ1002を介しスケール変換部1003にて位置信号に変換しスイッチ部222を介して絶対位置信号として位置制御を行い、またクラッチ機構部36でクラッチ接続時には、エンコーダ30aの出力をカウンタ1000にてカウントし、カウントした位置信号をスイッチ部222を介して絶対位置信号として位置制御を行う。
In particular, in this embodiment, as shown in FIG. 11, the output of the
すなわち、キャリブレーションモード時は、ポテンショメータ35の値を用いておおまかな位置合わせを行い、運転モード時にはエンコーダ30aによる精密な位置制御を行う機能となっている。
That is, in the calibration mode, a rough position adjustment is performed using the value of the
これにより、リモコン操作部7のジョイスティックの位置と湾曲位置との対応が1対1になるように制御が可能となる。
As a result, it is possible to perform control so that the correspondence between the position of the joystick and the bending position of the remote
FPGAブロック異常監視部118では、1例として、図12に示すような、NAND、NOR及びスイッチより構成される論理要素ブロック250を、図13に示すように、論理要素ブロック250を複数用いた論理判定ブロック251により、WDT−CR信号あるいはTRG信号を生成している。
In the FPGA block abnormality monitoring unit 118, as an example, a
すなわち、図14に示すように、複数の異常要因を条件として、複数の論理判定ブロック251(1)〜(n)によりエラー判定を実行させて、適切な判定により適切なTRG信号あるいは適切なタイミングでWDT−CR信号を生成する。 That is, as shown in FIG. 14, error determination is executed by a plurality of logic determination blocks 251 (1) to (n) on the condition of a plurality of abnormal factors, and an appropriate TRG signal or an appropriate timing is determined by an appropriate determination. To generate a WDT-CR signal.
このように構成された本実施例の作用について説明する。本実施例では、図15に示すように、電源が投入されると、まず、イニシャルモード処理が実行される。そして、イニシャルモード処理後に、モード切り替え処理に移行する。 The operation of this embodiment configured as described above will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 15, when the power is turned on, initial mode processing is first executed. Then, after the initial mode process, the mode shift process is performed.
このモード切り替え処理では、例えばクラッチ切断時あるいはイニシャルモード処理終了時の湾曲動作開始指令OFF時においては、キャリブレーションモードに移行し、クラッチ再接続して操作指令値とスコープ位置が一致し、あるいは湾曲動作開始指令ONになると、モード切り替え処理に戻る。 In this mode switching process, for example, at the time of the clutch disengagement or when the bending operation start command is OFF at the end of the initial mode process, the mode is shifted to the calibration mode, the clutch is reconnected and the operation command value matches the scope position, or the bending is performed. When the operation start command is turned ON, the process returns to the mode switching process.
また、モード切り替え処理において、運転モードが選択されると運転モードとなりサーボがONとなり、運転モード終了が指示されるとモード切り替え処理に戻る。 Further, in the mode switching process, when the operation mode is selected, the operation mode is set and the servo is turned on, and when the end of the operation mode is instructed, the mode switching process is returned.
ここで、運転モードとはリモコン操作部7の操作指令に基づいて、電動湾曲操作を行うモードで、メンテナンスモードとは、パラメータの設定(読み書き)、状態モニタ等を専用の治具や後述するパソコンに接続したHMIモードによる遠隔操作等を行うモードである。
Here, the operation mode is a mode in which an electric bending operation is performed based on an operation command from the remote
さらに、モード切り替え処理において、メンテナンスモードが選択されるとメンテナンスモードとなりサーボがONとなり、メンテナンスモード終了が指示されるとモード切り替え処理に戻る。 Further, in the mode switching process, when the maintenance mode is selected, the maintenance mode is set, the servo is turned on, and when the end of the maintenance mode is instructed, the mode switching process is returned.
また、モード切り替え処理では、停止要因が発生すると異常停止モードとなり、サーボがOFFとなる。 In the mode switching process, when a stop factor occurs, an abnormal stop mode is entered and the servo is turned off.
上記内容を図16のフローチャートを用いて詳細に説明する。電源がONされると、ステップS1にてEEPROMコントローラ102によりFPGA56のコンフィギュレーションが実行される。続いて、ステップS2にてイニシャルモード処理(後述)が実行され、ステップS3にてイニシャルモード処理の終了を待つ。
The above contents will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. When the power is turned on, the
イニシャルモード処理が終了すると、ステップS4にて運転モードコントローラ105よりキャリブレーション要求が発生する。そして、ステップS5にて運転モードコントローラ105よりメンテナンスモード処理要求が発生したかどうか判断する。メンテナンスモード処理要求が発生した場合は、ステップS6にてメンテナンスモード処理(後述)を実行し、ステップS5に戻る。
When the initial mode process ends, a calibration request is generated from the
メンテナンスモード処理要求がない場合には、ステップS7にて運転モードコントローラ105がメンテナンスモード処理からモード切り替え処理に復帰したかどうか判断する。そして、モード切り替え処理に復帰した場合には、ステップS8にて運転モードコントローラ105よりキャリブレーション要求が発生し、ステップS5に戻る。
If there is no maintenance mode processing request, it is determined in step S7 whether or not the
モード切り替え処理に復帰していない場合には、ステップS9にて運転モードコントローラ105がキャリブレーション要求が有効かどうか判断し、キャリブレーション要求が有効の場合にはステップS10にて運転モードコントローラ105はキャリブレーション処理を実行し、ステップS11にてキャリブレーション処理が正常に終了したかどうか判断する。キャリブレーション処理が正常に終了しなかった場合には、ステップS5に戻り、キャリブレーション処理が正常に終了した場合には、ステップS12にてキャリブレーション要求を解除してステップS5に戻る。
If the mode switching process has not been restored, the
ステップS9においてキャリブレーション要求が有効でないと判断すると、ステップS13にて運転モードコントローラ105は湾曲動作開始指令がOFFされたかどうか判断する。湾曲動作開始指令がOFFされたと判断すると、ステップS14にて運転モードコントローラ105よりキャリブレーション要求が発生しステップS5に戻る。
If it is determined in step S9 that the calibration request is not valid, in step S13, the
湾曲動作開始指令がOFFていないと判断すると、ステップS15にて運転モードコントローラ105はクラッチ接続がOFFかどうか判断する。クラッチ接続がOFFならばステップS14に進み、クラッチ接続がONならばステップS16にて運転モード処理(後述)を実行してステップS5に戻る。
If it is determined that the bending operation start command is not OFF, the
つぎに、図17のフローチャートを用いてイニシャルモード処理を説明する。ステップS21にてまずWDT57がスタートする。そして、ステップS22にてが各論理ブロックが内部の変数を初期化し、ステップS23にてRL(左右)モータ電流F/B部112、UD(上下)モータ電流F/B部113、ポテンショコントロール部114、サーミスタコントロール部115がそれぞれ、データのサンプリングを開始する。
Next, the initial mode process will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S21, the
そして、ステップS24にてシリアル通信ユニット100、シリアル通信制御部101により通信を開始し、ステップS25にて外部のハードウエアが正常かどうか判断し、異常の場合はステップS26にて異常停止モード処理を実行する。
In step S24, communication is started by the
外部のハードウエアが正常と判断すると、ステップS27にてモータコントローラ110がモータ電流のオフセットが正常かどうか判断し、モータ電流のオフセットが異常の場合にはステップS26にて異常停止モード処理を実行する。 If it is determined that the external hardware is normal, the motor controller 110 determines whether the motor current offset is normal in step S27. If the motor current offset is abnormal, the abnormal stop mode process is executed in step S26. .
そして、モータ電流のオフセットが正常と判断すると、ステップS28にてモータコントローラ110がモータ30のロータ位置を検出し、ステップS29にてDPRAM106内のパラメータを読み込む。
If it is determined that the motor current offset is normal, the motor controller 110 detects the rotor position of the
次に、モータコントローラ110は、ステップS30にて読み込んだパラメータ値が統べて「0」かどうか判断し、パラメータ値が統べて「0」でない場合はそのまま処理を終了し、パラメータ値が統べて「0」の場合は、ステップS31にてモータコントローラ110は、パラメータのデフォルト値をDPRAM106に書き込み処理を終了する。
Next, the motor controller 110 determines whether or not the parameter values read in step S30 are all “0”. If the parameter values are all “0”, the process is terminated, and the parameter values are all “ In the case of “0”, the motor controller 110 writes the default value of the parameter in the
次に、図18のフローチャートを用いてメンテナンスモード処理を説明する。運転モードコントローラ105と治具(不図示)と更新を開始し、ステップS41にて運転モードコントローラ105は治具よりサーボON要求が発生したかどうか判断し、ステップS42にてサーボON要求があればサーボをONしてステップS41に戻る。
Next, the maintenance mode process will be described with reference to the flowchart of FIG. Updating of the
同様にステップS41にて運転モードコントローラ105は治具よりサーボOFF要求が発生したかどうか判断し、ステップS44にてサーボOFF要求があればサーボをOFFしてステップS41に戻る。
Similarly, in step S41, the
次に、ステップS45にて運転モードコントローラ105は治具よりHMIモード(サーボ状態のモニタ監視モード)要求が発生したかどうか判断し、ステップS46にてHMIモード要求があればHMIモード処理を実行してステップS41に戻る。
Next, in step S45, the
そして、ステップS47にて運転モードコントローラ105は治具より第1メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップS48にて第1メンテナンス要求があれば正弦波出力モード処理を実行してステップS41に戻る。
In step S47, the
続いて、ステップS49にて運転モードコントローラ105は治具より第2メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップS50にて第2メンテナンス要求があればトルク制御モード処理を実行してステップS41に戻る。
Subsequently, in step S49, the
また、ステップS51にて運転モードコントローラ105は治具より第3メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップS52にて第3メンテナンス要求があれば速度制御モード処理を実行してステップS41に戻る。
In step S51, the
そして、ステップS53にて運転モードコントローラ105は治具より第4メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップS54にて第4メンテナンス要求があれば位置制御モード処理を実行してステップS41に戻る。
In step S53, the
次に、ステップS55にて運転モードコントローラ105は治具より第5メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップS56にて第5メンテナンス要求があればアナログ入力位置制御モード処理を実行してステップS41に戻る。
Next, in step S55, the
また、ステップS57にて運転モードコントローラ105は治具より第6メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップS58にて第6メンテナンス要求があればスコープリミット調整モード処理を実行してステップS41に戻る。
In step S57, the
続いて、ステップS59にて運転モードコントローラ105は治具より第7メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップS60にて第7メンテナンス要求があればラップ動作モード処理を実行してステップS41に戻る。
Subsequently, in step S59, the
ここでラップ動作モードとは、予め決められた湾曲動作、例えばRL−>UD−>RL等のシーケンシャル動作を行わせるモードのことである。 Here, the lap operation mode is a mode in which a predetermined bending operation, for example, a sequential operation such as RL-> UD-> RL is performed.
次に、ステップS61にて運転モードコントローラ105は治具より第8メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップS62にて第8メンテナンス要求があればキャリブレーション調整モード処理を実行してステップS41に戻る。
Next, in step S61, the
以上のように、電動湾曲動作に必要な各機能について独立した動作確認を行わせることができる。 As described above, independent operation confirmation can be performed for each function necessary for the electric bending operation.
次に、図19のフローチャートを用いてキャリブレーションモード処理を説明する。ステップS81にて運転モードコントローラ105はクラッチ接続がOFFかどうか判断し、クラッチ接続がOFFならば、ステップS82にてサーボをOFFしてステップS83に進み、クラッチ接続がOFFでないならば、そのままステップS83に進む。
Next, calibration mode processing will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S81, the
そして、ステップS83にて運転モードコントローラ105はクラッチ接続がONかどうか判断し、クラッチ接続がONならばステップS84に進み、クラッチ接続がONでないならばステップS81に戻る。
In step S83, the
ステップS84では、操作量と現在位置が所定範囲内にあるかどうか判断し、所定範囲内ならばステップS85に進み、所定範囲内でないならばステップS81に戻る。 In step S84, it is determined whether the operation amount and the current position are within a predetermined range. If they are within the predetermined range, the process proceeds to step S85, and if not within the predetermined range, the process returns to step S81.
そして、ステップS85にて湾曲動作開始指令ONかどうか判断し、湾曲動作開始指令ONならば処理を終了し、湾曲動作開始指令ONでないならばステップS81に戻る。 In step S85, it is determined whether or not the bending operation start command is ON. If the bending operation start command is ON, the process is terminated. If the bending operation start command is not ON, the process returns to step S81.
次に、図20のフローチャートを用い、また図21のタイミングチャートを参照してて動作モード処理を説明する。ステップS71にてまずサーボをONとし、ステップS72にてトルク制御周期イベント期間かどうか判断し、トルク制御周期イベントならばステップS73にトルク制御演算処理を実行しステップS72に戻り、トルク制御周期イベントでないならば、ステップS74に進む。 Next, the operation mode process will be described with reference to the flowchart of FIG. 20 and with reference to the timing chart of FIG. First, in step S71, the servo is turned on. In step S72, it is determined whether the torque control cycle event period is reached. If it is a torque control cycle event, torque control calculation processing is executed in step S73, and the process returns to step S72. If so, the process proceeds to step S74.
ステップS74では、位置、速度制御イベント期間かどうかかどうか判断し、位置、速度制御イベントならばステップS75に位置、速度制御演算処理を実行しステップS72に戻り、位置、速度制御周期イベントでないならば、ステップS76に進む。そして、ステップS76にてサーボ異常が検出されたかどうか判断し、サーボ異常が検出された場合はステップS77に異常停止モード処理を実行し、サーボ異常が検出されない場合にはステップS72に戻る。 In step S74, it is determined whether or not it is a position / speed control event period. If it is a position / speed control event, the position / speed control calculation process is executed in step S75, and the process returns to step S72. The process proceeds to step S76. Then, it is determined whether or not a servo abnormality is detected in step S76. If a servo abnormality is detected, an abnormal stop mode process is executed in step S77. If a servo abnormality is not detected, the process returns to step S72.
以上説明したように、本実施例では、 クラッチ機構部36でクラッチ切断時には、ポテンショメータ35の出力をフィルタ1000を介しスケール変換部にて位置信号に変換しスイッチ部222を介して絶対位置信号として位置制御を行い、またクラッチ機構部36でクラッチ接続時には、エンコーダ30aの出力をカウンタ1001にてカウントしカウントした相対位置信号を微分回路1002にて微分することでスイッチ部222を介して絶対位置信号として位置制御を行うので、湾曲部への駆動力伝達状態に応じて適切な湾曲駆動制御を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, when the
なお、制御部37を内視鏡2の湾曲制御部10bに設けるとしたが、これに限らず、制御部37を画像処理装置4内に設けても良いし、別体のコントローラ装置内に設けても良い。
Although the
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1…電動湾曲内視鏡装置
2…内視鏡
3…光源装置
4…画像処理装置
7…リモコン操作部
10…基端把時部
10b…湾曲制御部
30…湾曲モータ
30a…エンコーダ
31、32…ギア
33…湾曲ワイヤ
34…スプロケット部
35…ポテンショメータ
36…クラッチ機構部
56…FPGA
100…シリアル通信ユニット
101…シリアル通信制御部
102…EEPROMコントローラ
103…異常信号処理部
104…LEDコントローラ
105…運転モードコントローラ
106…DPRAM
107…クラッチ信号入力部
108…治具基板入出力部
109…RAM
110…モータコントローラ
111…モータ駆動波形生成部
112…RL(左右)モータコントロール部
113…UD(上下)モータコントロール部
114…ポテンショコントロール部
115…サーミスタコントロール部
116…RLエンコーダコントロール部
117…UDエンコーダコントロール部
118…FPGAブロック異常監視部
222…スイッチ部
1000…フィルタ
1001…カウンタ
1002…微分回路
1003…スケール変換部
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
107 ... Clutch
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Motor controller 111 ... Motor drive waveform generation part 112 ... RL (left / right) motor control part 113 ... UD (up / down)
Claims (1)
前記湾曲部を湾曲動作させる複数の構成部材を有する湾曲駆動手段と、
前記湾曲部の状態を湾曲状態情報として検知する湾曲状態検知手段と、
前記湾曲駆動手段を駆動する駆動力を出力する湾曲動力手段と、
前記湾曲動力手段の駆動状態を駆動状態情報として検知する駆動状態検知手段と、
前記湾曲動力手段から前記湾曲駆動手段へ前記駆動力を伝達する駆動力伝達状態と、前記湾曲動力手段から前記湾曲駆動手段への前記駆動力の伝達を切断する動力伝達切断状態に切り替え可能な駆動力伝達手段と、
前記駆動力伝達手段を前記駆動力伝達状態または前記動力伝達切断状態へ切り替える制御指令信号を前記駆動力伝達手段へ出力する駆動状態切替手段と、
前記駆動状態切替手段が前記駆動力伝達状態を示す制御指令信号を出力している場合には前記駆動状態情報に基づいて、前記駆動状態切替手段が前記動力伝達切断状態を示す制御指令信号を出力している場合には前記湾曲状態情報に基づいて湾曲動作を制御する湾曲動作制御手段と、
を備えたことを特徴とする電動湾曲内視鏡。 A bending portion provided in the insertion portion;
A bending drive means having a plurality of constituent members for bending the bending portion;
Bending state detection means for detecting the state of the bending portion as bending state information;
Bending power means for outputting a driving force for driving the bending drive means;
Drive state detection means for detecting the drive state of the bending power means as drive state information;
Driving that can be switched between a driving force transmission state in which the driving force is transmitted from the bending power unit to the bending driving unit and a power transmission cutting state in which the transmission of the driving force from the bending power unit to the bending driving unit is cut off. Force transmission means;
Driving state switching means for outputting a control command signal for switching the driving force transmission means to the driving force transmission state or the power transmission disconnection state to the driving force transmission means;
When the driving state switching means outputs a control command signal indicating the driving force transmission state, the driving state switching means outputs a control command signal indicating the power transmission disconnection state based on the driving state information. Bending operation control means for controlling the bending operation based on the bending state information when
An electric bending endoscope characterized by comprising:
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