CN111008678B - 一种用于骨科植入物的验收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于骨科植入物的验收装置，其特征在于：包括有：工作台；第一机械手，设置在工作台上，用于骨科植入物的抓取；外形验收模组，用于检测经第一机械手抓取的骨科植入物的形状、大小及颜色，设置在工作台上于第一机械手的下游位置；以及条码读取模组，用于验收骨科植入物的条码，同样也设置在工作台，并位于外形验收模组的下游位置，与现有技术相比，本发明的优点在于将骨科植入物对应的形状和条码信息通过摄像的方式传输给微控制器，进而自动化地实现骨科植入物验货条码管理，从源头上严把质量关，提高验收和贴码的准确率，保证骨科植入物的追溯，并且体积小、成本低，适用于多数场合。

Description

一种用于骨科植入物的验收装置

技术领域

本发明涉及一种自动抓取装置，尤其涉及一种用于骨科植入物的验收装置。

背景技术

植入物(植入型器材)即指放置于外科操作造成的或者生理存在的体腔中，存留时间为30天或者以上的植入型物品。近年来随着手术水平不断提高，微创手术大量开展，植入型器材的使用日益增多，尤以骨科植入型器材为甚，骨科植入物的验货UDI条码是植入物出厂合格与身份的唯一依据，也是质量追溯的有效凭据，具有法律效应。所谓UDI码，包括了市场上数种编码规则。以目前市场上广泛应用的GS1规则编码为例：形如(01)xxxxxx(17)xxxxxxx(10)xxxxxx(21)xxxxxxx的条码，(01)后(17)前为固定不变的主条码，(17)后(10)前一般来说为产品的有效期或生产日期，(10)后(21)前一般为产品的生产批号，(21)后则为该产品的唯一标识。目前，大部分医院对外来器械植入物清洗、消毒、灭菌、包装，使用己经全程实施信息化质量追溯，但很少医院对骨科植入物的验货条码进行规范管理。目前，国内许多医院对外来器械植入物清洗、消毒、灭菌、包装，使用，己经实施信息化质量追溯，但很少有医院对骨科植入物的验货UDI条码进行真正的规范管理。以植入骨科植入物为例，骨科植入物是一种植入性骨科医用耗材，其种类较多，例如金属锁定接骨板钉、皮质骨螺钉、加压螺钉等，另外，由于螺钉的尺寸往往较小，条码刻印时以刻印字母和数字追踪码(即生产批号或唯一标识码)为主，并且铭刻在螺钉的尾部外侧周壁或钉体，如一申请号为CN200480042917.2(公开号为CN1946349A)的中国发明专利申请《植入螺钉》，该螺钉被用做修正和稳定脊柱的植入体的植入螺钉，具有一个设置在螺杆轴向端部上的端头部分，在其上连接一个卡箍部分，它具有一个用于固定在端头部分上的连杆的卡箍容纳体，在卡箍部分中构成一个用于容纳配属于端头部分的螺纹的螺纹孔。该植入螺钉的验货条码是刻在植入螺钉尾部的端面上，而另一种螺钉如参考一专利号为201721649850.X(授权公告号为CN208640858U)的中国实用新型《一种锚片强化骨螺钉》该螺钉具有螺钉本体，而螺钉本体包括钉帽、钉体和钉尖，钉体和钉尖上设有螺纹，钉帽设有方便工具旋拧螺钉的结构，而这类螺钉的验货条则是刻在钉帽(也即钉尾)的外侧周壁上。为此靠人眼读取追踪码是非常困难的，往往需要借助放大镜等工具。此外，在验收比对条码的同时，验收人员还需要验收螺钉的形状、尺寸、颜色，由于螺钉的种类、规格、颜色众多，这些验收工作光凭验收人员的记忆难免会出现疏漏。

而机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门，在工业生产中会经常使用到工业机器人来装卸工件，为此需要开发一种能利用工业机器人来辅助骨科植入物的验收，以更好地做到对骨科植入物验收的向前追溯及向后追踪。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种便于对骨科植入物有效地做到向前追溯、向后追踪的用于骨科植入物的验收装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该用于骨科植入物的验收装置，其特征在于：包括有：

工作台；

第一机械手，设置在工作台上，用于骨科植入物的抓取；

外形验收模组，用于检测经所述第一机械手抓取的骨科植入物的形状、大小及颜色，设置在所述工作台上于所述第一机械手的下游位置；以及

条码读取模组，用于验收骨科植入物的条码，同样也设置在所述工作台，并位于所述外形验收模组的下游位置。

另外为了实现该用于骨科植入物的验收装置也能针对条码刻在尾部端面的骨科植入物进行验收，进一步地，还包括有用于夹取经所述第一机械手抓取后的骨科植入物之钉体的第二机械手，所述第二机械手包括有用于夹取骨科植入物之外侧周壁或钉体的第二夹爪、第二底座、铰接在第二底座上的第二连杆机构、连接在所述第二连杆机构的末端并用于连接所述第二夹爪的第二连接部以及设置在第二底座内的控制系统，所述控制系统能根据机械手或工作台上设置的结构光或时间飞行摄像头传递的位置、距离、尺寸信号，控制所述第二夹爪相对所述工作台的水平移动或转动。

进一步地，所述条码读取模组包括有至少在顶壁具有敞口的、以适用于骨科植入物之尾部外侧周壁或钉体条码读取的第一条码读取室，所述第一条码读取室的底壁上并排设置有至少两对摄像头列，每对摄像头列由两个水平间隔布置的摄像头部以及光源部构成，其中每对摄像头列之间面对面的空间形成用于放置骨科植入物之尾部外侧周壁或钉体的条码的通道。通过摄像头拍摄骨科植入物之尾部外侧周壁或钉体的条码，摄像头摄取照片后，对图像进行降噪、边缘处理、增强锐化、灰度化处理等，使追踪条码数字变得清晰易读，可将图像做拼接、通过一般的文字识别的方法，读取图像中的条码数字，或采用卷积神经网络的识别方法直接读取，并与骨科植入物的位置序号绑定。

进一步地，所述第一条码读取室的底壁还设置能驱动各对摄像头列相对工作台于周向上旋转的驱动机构，所述驱动机构包括有电机，与所述电机输出端连接的传动机构，所述传动机构连接用来驱动各对摄像头列的旋转，所述传动机构包括有由电机驱动转动的齿轮，以及由所述齿轮带动而在水平方向一定范围内运动的传动条，所述传动条包括用于与所述齿轮咬合的齿条部，各对摄像头列的底部具有转盘，所述转盘的底部中央具有与所述齿条部啮合的从动齿轮。通过电机驱动齿轮的转动，并通过传动条的齿条部带动摄像头列的转盘转动，通过摄像头列相对骨科植入物的旋转，进而使得摄像头列更能全面地拍摄到骨科植入物的各个角度，以及某一角度上刻印的条码，避免因骨科植入物的位置相对摄像头列的偏移而造成的拍摄条码失败。摄像头转动一定角度时曝光，重复多次，并将图像拼接读取条码。

进一步地，所述外形验收模组包括顶部敞口的验收座以及设置在该验收座至少一个侧壁的摄像头及光源。而外形验收模组则相对第一条码读取室的设计较为简单，其只需要摄像头能拍摄到特定光线下某骨科植入物的外形即可，随后采用特征比对的方法进行判定验收植入物的外形是否符合数据库中某一外形。

经过第二机械手的设置使得该用于骨科植入物的验收装置也能针对条码刻在其尾部端面的骨科植入物进行验收，为了适应条码刻在螺钉尾部端面的骨科植入物的验收，优选地，所述条码读取模组包括有至少在顶壁具有敞口的、以适用于骨科植入物之尾部条码读取的第二条码读取室，所述第二条码读取室包括有顶部敞口的第二条码读取室本体以及设置在该第二条码读取室本体中至少一个侧壁的摄像部，所述摄像部包括有开口朝向骨科植入物之尾部端面条码的喇叭罩、围绕在该喇叭罩中央的中央摄像头和位于该中央摄像头外围的至少两个外围摄像头以及围绕在喇叭罩外围的一圈光源。摄像头拍摄后，对图像进行降噪、边缘处理、增强锐化、灰度化处理、或拼接等，使追踪条码数字变得清晰易读，可将图像做弧形文字拉直、通过一般的文字识别的方法，读取图像中的条码数字，或采用卷积神经网络的识别方法直接读取，并与骨科植入物的位置绑定。

进一步地，所述第一机械手包括有第一底座和铰接在第一底座上的第一连杆机构，所述第一连杆机构的末端设有第一连接部，所述第一机械手还包括有通过支架连接在所述第一连接部的板式夹取总成和吸盘式夹取总成，其中，所述第一底座内还设置有控制系统，所述控制系统能控制机械手相对第一连接部的周向转动，进而实现能择一性地选择板式夹取总成或是真空式吸取总成进行骨科植入物的抓取。通过第一机械手的板式撑开总成和真空式吸取总成的择一性选择时先通过机器视觉摄像头如结构光摄像头结合数据库初始信息首先判断骨科植入物的种类、大小、位置，并将信息传递到处理系统中，处理系统随即发出指令将机械手移动到抓取位置，通过机械手的板式撑开总成和真空式吸取总成的择一性选择而实现对尾部具有条码的骨科植入物或是外侧周壁或钉体具有条码的螺钉进行抓取，其中针对条码刻在螺钉尾部的骨科植入物，使用真空式吸取总成吸住螺钉尾部并抓起，而针对脊柱类固定、万向螺钉或中空螺钉，使用板式撑开总成撑住螺钉尾部并抓起，该机械手的设计能避免劳力的浪费，有利于实现自动化地找出条码信息不对应的骨科植入物，有效地做到向前追溯、向后追踪，提高验收和贴码的准确率，保证骨科植入物的追溯，并且体积小、成本低，适用于多数场合。

进一步地，所述板式夹取总成包括有位于所述支架的顶部或底部中央的至少一个第一夹爪、第一传动轴和第一驱动部，所述第一驱动部安装在所述支架之竖向部，而所述第一驱动部的动力输出端与所述第一传动轴相连并能带动所述第一夹爪相对所述支架之竖向部相垂直的水平面转动，其中，各个所述第一夹爪包括有能相对张合的上撑开件和下撑开件，所述板式夹取总成还包括有设置在所述第一夹爪及第一传动轴外围的第一壳体，所述第一壳体上开有供各个所述第一夹爪的上撑开件和下撑开件露出的开口。通过上撑开件和下撑开件以夹取所需验收的骨科植入物，如尾部具有条码的螺钉。

为了实现一个板式撑开总成能适应地抓取尾部具有如U形或如内六角形内槽的不同规格的骨科植入物，优选地，所述上撑开件包括有“工”字型的第一本体，所述第一本体包括相平行的第一连接杆和第二连接杆以及连接第一连接杆和第二连接杆中部的第三连接杆，第一连接杆朝远离所述第三连接杆的方向延伸有至少两个并排布置的第一撑开杆，而第二连接杆同样朝远离所述第三连接杆的方向延伸有至少两个并排布置的第二撑开杆，各个所述第一撑开杆的直径d1大于各个所述第二撑开杆的直径d2，所述下撑开件包括有“工”字型的第二本体，所述第二本体包括相平行的第六连接杆和第四连接杆以及连接第六连接杆和第四连接杆中部的第五连接杆，第六连接杆朝远离所述第五连接杆的方向延伸有至少两个并排布置的第三撑开杆，而第四连接杆同样朝远离所述第五连接杆的方向延伸有至少两个并排布置的第四撑开杆，各个所述第三撑开杆的直径d3大于各个所述第四撑开杆的直径d4，并且所述第一撑开杆的直径d1等于所述第三撑开杆的直径d3，所述第二撑开杆的直径d2等于所述第四撑开杆的直径d4，各个所述第三撑开杆与之相应的各个第一撑开杆共同构成上撑开件，各个第四撑开杆与其相应的各个第二撑开杆共同构成下撑开件。

进一步地，所述真空式吸取总成设置在所述支架上并相对所述板式夹取总成的相对位置，其中所述真空式吸取总成包括有第二驱动部、第二传动轴、至少两个并排设置在第二传动轴上的真空吸管以及与各个真空吸管相连接的气动元件，而所述第二驱动部的动力输出端与所述第二传动轴相连并能带动各个真空吸管相对所述支架之竖向部相垂直的水平面转动。通过气动元件抽走或者稀薄各个真空吸管里面的空气，使得各个真空吸管产生内外压力差而进行骨科植入物的吸取工作。

同样地为了实现一个真空式吸取总成能适应地抓取排列成不同规格、不同间距的骨科植入物，优选地，各个所述真空吸管包括有呈环形的第二本体，所述第二本体的外周壁连接有分叉设置的第一吸管和第二吸管，其中，第一吸管的直径大于第二吸管的直径，所述第一吸管和第二吸管还设置有用于与气动元件的进气端相连通的进气管，而所述支架上还设置有能调节各个真空吸管之间相对距离的调节机构。

进一步地，所述调节机构包括有第三驱动部、第三传动轴以及套设在第三传动轴上的至少两个调节件，各个调节件与各个真空吸管的第二本体相连接，其中，各个所述调节件包括有套设在所述第三传动轴上的环状滑块、连接在该环状滑块上的连杆以及连接在所述连杆末端的滑动块，对应地所述第二本体具有能供所述连杆伸入并能相对滑动块滑移的导向孔，从而能够实现：在所述第三驱动部驱动第三传动轴转动的周向动力转换为使所述连杆连同所述滑动块共同带动所述第二本体相对于第二传动轴于水平方向的移动。

为了减少第二本体与第二传动轴之间的摩擦，优选地，所述导向孔呈C形，所述第二本体通过该C形导向孔相对所述滑动块转动，并且所述第二本体的环形内壁与第二传动轴之间的间隙中设有至少一个的滚轮。

同样地为了实现一个真空式吸取总成能适应地抓取排列成不同间距的骨科植入物，调节的方式有多种，从结构简单的角度考虑，优选地，所述第三传动轴为双向螺杆，所述环状滑块的内周壁具有与双向螺杆相螺纹连接的螺纹。

为了防止在真空式吸取总成吸取骨科植入物时发生偏移，优选地，所述真空式吸取总成还包括有第二壳体，所述第二壳体内设置有容置第二驱动部和第三驱动部的支撑架以及供所述各个真空吸管外露的凹口，所述支撑架包括有与所述支架之竖向部相平行的支撑板，所述支撑板于第二驱动部的动力输出端的位置具有弹性限位块，以使得各个真空吸管保持于吸取螺钉的状态。

进一步地，由于每次需要吸取的螺钉数量往往不定，故在壳体上设置电磁阀，与气动元件和真空吸管的进气管连接，由真空式吸取总成操作各电磁阀，确定需要开启负压的真空吸管，以避免不必要的负压损失和误吸。

为了方便机械手构件撑开抓取所需验收的骨科植入物或吸取骨科植入物，优选地，所述工作台上设置有用于放置骨科植入物之尾部端面具有条码的骨科植入物的第一限位座，所述第一限位座包括有第一骨科植入物板；所述工作台上还设置有用于放置骨科植入物之外侧周壁或钉体具有条码的骨科植入物的第二限位座，所述第二限位座包括有第二骨科植入物板，所述骨科植入物板自上而下逐渐倾斜。

与现有技术相比，本发明的优点在于将骨科植入物对应的形状和条码信息通过摄像的方式传输给微控制器，进而自动化地实现骨科植入物验货条码管理，从源头上严把质量关，实现质量可追溯性，可有效维护患者权益，减少安全隐患，通过第一机械手的进行的设计能避免劳力的浪费，有利于实现自动化地找出条码信息不对应的骨科植入物，有效地做到向前追溯、向后追踪，提高验收和贴码的准确率，保证骨科植入物的追溯，并且体积小、成本低，适用于多数场合。

附图说明

图1为本发明实施例中用于骨科植入物的验收装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中第二机械手的结构示意图；

图3为本发明实施例中第二条码读取室的结构示意图；

图4为本发明实施例中外形验收模组的结构示意图；

图5为第一条码读取室的剖视图；

图6为本发明实施例中机械手一的一个角度的结构示意图；

图7为本发明实施例中机械手一的另一个角度的结构示意图；

图8为图9的局部结构示意图；

图9为本发明实施例中机械手构件的结构示意图；

图10为图9的剖视图；

图11为本发明实施例中调节件的第二本体的结构示意图；

图12a为本发明实施例中第一夹爪的上撑开件的结构示意图；

图12b为本发明实施例中第一夹爪的下撑开件的结构示意图；

图12c为本发明实施例中第二夹爪的上撑开件的结构示意图；

图12d为本发明实施例中第二夹爪的下撑开件的结构示意图；

图12e为本发明实施例中第一夹爪的结构示意图；

图13为本发明实施例中具体的贴码流程图；

图14为本发明实施例中具体的验收流程。

图15a为条码刻在螺钉尾部端面的骨科植入物的结构示意图；

图15b为条码刻在螺钉钉体或尾部外侧周壁的骨科植入物的结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～15b所示，为本发明的最佳实施例。本实施例中该用于骨科植入物的验收装置，其特征在于：包括有工作台1，设置在工作台1上，用于骨科植入物的抓取的第一机械手2，用于检测经第一机械手2抓取的骨科植入物的形状、大小及颜色，设置在工作台1上于第一机械手2的下游位置的外形验收模组3，以及用于验收骨科植入物的条码，同样也设置在工作台1上，并位于外形验收模组3的下游位置的条码读取模组4。将骨科植入物对应的形状和条码信息通过摄像的方式传输给微控制器，进而自动化地实现骨科植入物验货条码管理，从源头上严把质量关，实现质量可追溯性，可有效维护患者权益，减少安全隐患，保障患者安全，通过第一机械手2的进行的设计能避免劳力的浪费，有利于实现自动化地找出条码信息不对应的骨科植入物，有效地做到向前追溯、向后追踪，提高验收和贴码的准确率。

具体地，为了实现该用于骨科植入物的验收装置也能针对条码刻在骨科植入物尾部90b端面的螺钉进行验收，进一步地，还包括有用于夹取经第一机械手2抓取后的骨科植入物之钉体的第二机械手5，第二机械手5包括有用于夹取骨科植入物之钉体的第二夹爪51、第二底座52、铰接在第二底座52上的第二连杆机构53、连接在第二连杆机构53的末端并用于连接第二夹爪51的第二连接部54、设置在第二机械手5上部的机器视觉摄像头55以及设置在第二底座52内的控制系统，控制系统能控制第二夹爪51相对工作台1的水平移动或转动。其中，条码读取模组4包括有至少在顶壁具有敞口的、以适用于骨科植入物之尾部80b外侧周壁或钉体80c条码读取的第一条码读取室41，第一条码读取室41的底壁上并排设置有至少两对摄像头列42，每对摄像头列42由两个水平间隔布置的摄像头部421及其周围的一圈光源部422构成，其中每对摄像头列42之间面对面的空间形成用于放置骨科植入物之钉体的通道43，通过摄像头拍摄骨科植入物之尾部80b外侧周壁或钉体80c的条码。并且第一条码读取室41的底壁还设置能驱动各对摄像头列42相对工作台1于周向上旋转的驱动机构44，驱动机构44包括有电机441，与电机441输出端连接的传动机构，传动机构连接用来驱动各对摄像头列42的旋转，传动机构包括有由电机441驱动转动的齿轮442，以及由齿轮442带动而在水平方向一定范围内运动的传动条443，传动条443包括用于与齿轮442咬合的齿条部4431，各对摄像头列42的底部具有转盘420，转盘420的底部中央具有与齿条部4431啮合的从动齿轮4201。通过电机441驱动齿轮442的转动，并通过传动条443的齿条部4431带动摄像头列42的转盘420转动，通过摄像头列42相对骨科植入物的旋转，进而使得摄像头列42更能全面地拍摄到骨科植入物的条码，避免因骨科植入物的位置相对摄像头列42的偏移而造成的拍摄条码失败。而外形验收模组3包括顶部敞口的验收座31、设置在该验收座31至少一个侧壁的摄像头32以及该侧壁上设置的光源33，该外形验收模组3则相对第一条码读取室41的设计较为简单，其只需要摄像头能拍摄到骨科植入物即可。经过第二机械手5的设置使得该用于骨科植入物的验收装置也能针对条码刻在骨科植入物尾部90b端面的螺钉进行验收，为了适应条码刻在骨科植入物尾部90b端面的螺钉的验收，优选地，条码读取模组4包括有至少在顶壁具有敞口的、以适用于骨科植入物之尾部条码读取的第二条码读取室40，第二条码读取室40包括有顶部敞口的第二条码读取室本体402以及设置在该第二条码读取室本体402中至少一个侧壁的摄像部401，摄像部401包括有开口640朝向骨科植入物之尾部90b端面条码的喇叭罩4011、围绕在该喇叭罩4011中央的中央摄像头4012和位于该中央摄像头4012外围的至少两个外围摄像头4013、以及贴附在喇叭罩外周的一圈光源4014。中央摄像头4012、外围摄像头4013的光心总是对准第二机械手5抓取的螺钉尾部。在拍摄时，中央摄像头先曝光一次，当中央摄像头拍摄的图片可以被识别时，周围摄像头不再拍摄；否则由周围摄像头曝光后将所得图像拼接处理后进行识别，

具体地，第一机械手2包括有第一底座21和铰接在第一底座21上的第一连杆机构22，第一连杆机构22的末端设有第一连接部23，第一机械手2还包括有通过支架20连接在第一连接部23的板式夹取总成6和真空式吸取总成7，并且还设置了机器视觉摄像头24。其中，第一底座21内还设置有控制系统，控制系统能控制机械手相对第一连接部23的周向转动，进而实现能择一性地选择板式夹取总成6或是真空式吸取总成7进行骨科植入物的抓取。通过第一机械手2的板式撑开总成和真空式吸取总成7的择一性选择时先通过机器视觉摄像头如结构光摄像头首先判断骨科植入物的种类、大小、位置，并将信息传递到处理系统中，处理系统随即发出指令将机械手移动到抓取位置，通过机械手的板式撑开总成和真空式吸取总成7的择一性选择而实现对尾部端面或是尾部外侧周壁、钉体具有条码的螺钉进行抓取，其中针对条码刻在螺钉尾部90b端面的骨科植入物，使用真空式吸取总成7吸住螺钉尾部90b并抓起，而针对脊柱类固定、万向螺钉或中空螺钉等尾部外侧周壁、钉体具有条码的螺钉，使用板式撑开总成撑住螺钉尾部并抓起，该机械手的设计能避免劳力的浪费，有利于实现自动化地找出条码信息不对应的骨科植入物，有效地做到向前追溯、向后追踪，提高验收和贴码的准确率，保证骨科植入物的追溯，并且体积小、成本低，适用于多数场合。其中，板式夹取总成6包括有位于支架20的顶部或底部中央的至少一个第一夹爪61、第一传动轴62和第一驱动部63，第一驱动部63安装在支架20之竖向部201，而第一驱动部63的动力输出端与第一传动轴62相连并能带动第一夹爪61相对支架20之竖向部201相垂直的水平面转动，其中，各个第一夹爪61包括有能相对张合的上撑开件611和下撑开件612，板式夹取总成6还包括有设置在第一夹爪61及第一传动轴62外围的第一壳体64，第一壳体64上开有供各个第一夹爪61的上撑开件611和下撑开件612露出的开口640，通过上撑开件611和下撑开件612以撑开抓取所需验收的骨科植入物，如尾部外侧周壁刻有条码的螺钉或钉体刻有条码的螺钉。

为了实现一个板式撑开总成能适应地抓取尾部具有如U形或如内六角形内槽的不同规格的骨科植入物，上撑开件611包括有“工”字型的第一本体6111，第一本体6111包括相平行的第一连接杆6111a和第二连接杆6111b以及连接第一连接杆6111a和第二连接杆6111b中部的第三连接杆6111c，第一连接杆6111a朝远离第三连接杆6111c的方向延伸有至少两个并排布置的第一撑开杆6111e，而第二连接杆6111b同样朝远离第三连接杆6111c的方向延伸有至少两个并排布置的第二撑开杆6111f，各个第一撑开杆6111e的直径d1大于各个第二撑开杆6111f的直径d2，下撑开件612包括有“工”字型的第二本体6121，第二本体6121包括相平行的第六连接杆6121a和第四连接杆6121b以及连接第六连接杆6121a和第四连接杆6121b中部的第五连接杆6121c，第六连接杆6121a朝远离第五连接杆6121c的方向延伸有至少两个并排布置的第三撑开杆6121e，而第四连接杆6121b同样朝远离第五连接杆6121c的方向延伸有至少两个并排布置的第四撑开杆6121f，各个第三撑开杆6121e的直径d3大于各个第四撑开杆6121f的直径d4，并且第一撑开杆6111e的直径d1等于第三撑开杆6121e的直径d3，第二撑开杆6111f的直径d2等于第四撑开杆6121f的直径d4，各个第三撑开杆6121e与之相应的各个第一撑开杆6111e共同构成上撑开件611，各个第四撑开杆6121f与其相应的各个第二撑开杆6111f共同构成下撑开件612。通过直径不同的上撑开件611和下撑开件612而实现一个板式撑开总成能适应地抓取直径不同的骨科植入物，本实施例中的第一夹爪61具有两个即第一夹爪一611g和第一夹爪二611h，并呈背靠背的十字形交叉设置，更好地两个夹爪的上撑开件611和下撑开件612的直径不同，以具有四种选择的方案，如本实施例的第一夹爪一611g的第一撑开杆6111e的直径d1为2mm，第三撑开杆6121e的直径d3也为2mm，第一夹爪一611g的第二撑开杆6111f的直径d2为0.8mm和第四撑开杆6121f的直径d4的直径也为0.8mm，而第一夹爪二611h的第一撑开杆二6111e′的直径d5为6mm，第三撑开杆二6121e′的直径d7也为6mm，第一夹爪二611h的第二撑开杆二6111f′的直径d6为4mm和第四撑开杆二6121f′的直径d8的直径也为4mm。

另外针对条码刻在螺钉尾部90b端面的骨科植入物90，使用真空式吸取总成732吸住螺钉尾部并抓起，而真空式吸取总成7设置在支架20上并相对板式夹取总成6的相对位置，其中真空式吸取总成7包括有壳体70、第二驱动部71、第二传动轴72、至少两个并排设置在第二传动轴72上的真空吸管73以及与各个真空吸管73相连接的气动元件84，而第二驱动部71的动力输出端与第二传动轴72相连并能带动各个真空吸管73相对支架20之竖向部201相垂直的水平面转动。设置在壳体70内部的气动元件84在电磁阀75的控制下抽走或者稀薄各个真空吸管73里面的空气，使得各个真空吸管73产生内外压力差而进行骨科植入物的吸取工作。为了实现一个真空式吸取总成7能适应地抓取排列成不同规格和间距的骨科植入物，优选地，各个真空吸管73包括有呈环形的吸管本体，吸管本体的外周壁连接有分叉设置的第一吸管731和第二吸管732，第一吸管731的直径大于第二吸管732的直径，通过选择转动第二传动轴72而择一性地用第一吸管731和第二吸管732进行骨科植入物的吸取，第一吸管731和第二吸管732还设置有用于与气动元件84的进气端相连通的进气管733，而支架20上还设置有能调节各个真空吸管73之间相对距离的调节机构。该调节机构包括有第三驱动部81、第三传动轴82以及套设在第三传动轴82上的至少两个调节件83，各个调节件83与各个真空吸管73的吸管本体相连接，其中，各个调节件83包括有套设在第三传动轴82上的环状滑块831、连接在该环状滑块831上的连杆832以及连接在连杆832末端的滑动块833，对应地吸管本体具有能供连杆832伸入并能相对滑动块833滑移的导向孔8321，从而能够实现：在第三驱动部81驱动第三传动轴82转动的周向动力转换为使连杆832连同滑动块833共同带动吸管本体相对于第二传动轴72于水平方向的移动。为了减少吸管本体与第二传动轴72之间的摩擦，导向孔8321呈C形，吸管本体通过该C形导向孔8321相对滑动块833转动，并且吸管本体的环形内壁与第二传动轴72之间的间隙中设有至少一个的滚轮830。同样地为了实现一个真空式吸取总成7能适应地抓取排列成不同间距的骨科植入物，调节的方式有多种，从结构简单的角度考虑，第三传动轴82为双向螺杆，环状滑块831的内周壁具有与双向螺杆相螺纹连接的螺纹。其中，真空式吸取总成7还包括有第二壳体70，第二壳体70内设置有容置第二驱动部71和第三驱动部81的支撑架701以及供各个真空吸管73外露的凹口702，支撑架701包括有与支架20之竖向部201相平行的支撑板703，支撑板703于第二驱动部71的动力输出端的位置具有弹性限位块704，以使得各个真空吸管73保持于吸取骨科植入物的状态。由于每次需要吸取的螺钉数量往往不定，有3个、2个、1个等，故在壳体上设置电磁阀75，与气动元件324和真空吸管的进气管733连接，真空式吸取总成7可操作各电磁阀75，确定需要开启负压的真空吸管，以避免不必要的负压损失和误吸：例如必要时可调节真空吸管为1个吸-2个闲置或2个吸-1个闲置状态。为了方便机械手构件撑开抓取所需验收的骨科植入物或吸取骨科植入物，底座上设置有供骨科植入物放置的骨科植入物架，骨科植入物架包括有第一限位座111和第二限位座121。第一限位座111包括第一底座111a以及由第一底座夹持的第一植入物板111b，第一植入物板111b上开有多个小孔以安插不同直径的尾部端面刻码的骨科植入物；第二限位座121包括有第二底座121a和由第二底座121a夹持的第二植入物板121b，第二植入物板121b上开有多条不同宽度的条形槽以放置不同尾部直径的螺钉，并自上而下逐渐倾斜以使螺钉总是优先排列在条形槽的下沿，该骨科植入物架更适用于如专利号为201721649850.X的锚片强化骨螺钉或中空螺钉之类尾部外侧周壁或钉体刻码的螺钉，以供机械手的板式夹取总成6撑开拿取螺钉。

综上述，本实施例中针对尾部具有条码的骨科植入物的自动抓取装置的抓取过程为：先通过机器视觉摄像头如结构光摄像头首先判断骨科植入物的种类、大小、位置，并将信息传递到处理系统中，处理系统随即发出指令将机械手移动到抓取位置。当检测到需要验收的骨科植入物的种类、大小及位置时，并将信息传递到处理系统中，处理系统随即发出指令将机械手移动到抓取位置，并驱动第四驱动部使得第二连接部54能相对第一连接部23于周向上转动，从而选择真空式吸取总成7，通过抽走第一吸管731和第二吸管732里面的空气，第一吸管731和第二吸管732还设置有用于与气动元件84的进气端相连通的进气管733，而支架20上还设置有能调节各个真空吸管73之间相对距离的调节机构，以更适应地对骨科植入物的条码进行验收，验收时可通过摄像头模组拍摄、拼接照片后，经过一定的图像处理，读取刻印的条码。而针对脊柱类固定、万向螺钉或中空螺钉，使用板式撑开总成撑住螺钉尾部并抓起的自动抓取装置的抓取过程为：通过机器视觉摄像头如结构光摄像头首先判断骨科植入物为脊柱类固定、万向螺钉或中空螺钉中的一种、以及骨科植入物的大小和位置，并将信息传递到处理系统中以控制第四驱动部360的电机441转动，处理系统随即发出指令将机械手的板式撑开总成转动至抓取位置，同时，处理系统还使得而第一驱动部63的动力输出端与第一传动轴62相连并能带动第一夹爪一611g和第一夹爪二611h相对支架20之竖向部201相垂直的水平面转动，从而择一性地选择第一夹爪一611g和第一夹爪二611h的上撑开件611和下撑开件612而进行骨科植入物的抓取，由于第一夹爪一611g和第一夹爪二611h呈背靠背的十字形交叉设置，具有四种选择的模式，以更好地适应不同大小的骨科植入物，该机械手的设计能避免劳力的浪费，从而将骨科植入物的条码与导入数据库的骨科植入物的信息如名称、数量、规格型号、编号与批号与验货条码内容是否一致进行比对，从而检查骨科植入物与条码是否一一匹配，不匹配的，由设备输出错误条码和错误的骨科植入物位置，留待验收人员检查、解决。

而对应的具体的骨科植入物的验收过程为：

a、尾部90b端面具有条码的骨科植入物90的验收：验收人员操作用户界面选定验收的螺钉包，系统发出指令开始验收，第一机械手2的机器视觉摄像头24检测到第一限位座111上的第一骨科植入物板111b上的螺钉后，分析螺钉位置、尾部大小，并操作真空式吸取总成7开始吸取螺钉(注：第一骨科植入物板111b一行容纳的螺钉数量不定，有3个每行、4个每行、5个每行等，故真空式吸取总成7可根据机器视觉摄像头传递的数据操作各电磁阀，确定需要开启负压的真空型吸管，以避免不必要的负压损失和误吸：例如必要时可调节吸取模组为1吸-2闲置或2吸-1闲置状态)。当机械手使用真空式吸取总成7抓取钉尾刻码的骨科植入物之后，将骨科植入物送至外形验收模组3，验收形状、大小、颜色；再将骨科植入物送至固定位置，第二机械手5在该位置根据螺钉的类型、规格选择抓取位置，抓住螺钉尾部下方的钉身，将螺钉送至条码验收模组，进行条码读取，读取完毕后，第二机械手5或将螺钉送至固定位置，由第一机械手2将骨科植入物取回，按次序放入第一骨科植入物板111b的孔中，为加快效率，也可直接将螺钉按次序放入用于退骨科植入物的退钉盒内。当第一块第一骨科植入物板111b的骨科植入物全部抓取完毕后，系统提示验收人员放入第二块第一骨科植入物板111b重复验收流程，直到当批骨科植入物验收完毕。系统分析对比数据后，输出不合格骨科植入物位置，由验收人员处理。

b、钉尾80b侧周壁或钉体80c刻码的骨科植入物80(脊柱类固定、万向螺钉或中空螺钉)验收：验收人员将此类骨科植入物按规格大小放入第二骨科植入物板121b的对应槽，由于固定螺钉、万向螺钉等的尾部直径分成不同档，故将不同规格尾部的螺钉安插在不同宽度的槽内，再操作用户界面选定验收的螺钉包，系统发出指令开始验收。第一机械手2的机器视觉摄像头24监测到第二骨科植入物板121b上的骨科植入物后，通过机器视觉摄像头(结构光或时间飞行摄像头)传回的数据分析螺钉位置、尾部大小，并操作板式撑开总成从植入物板各宽度的条形槽处开始自上而下地逐排抓取骨科植入物，抓取到骨科植入物后送至外形验收模组3，验收形状、大小、颜色；再送至钉身条码读取模组4读取条码，读取完毕后第一机械手2将骨科植入物按序放入退钉盒131中，直到当批螺钉验收完毕，系统分析对比数据后，输出不合格螺钉位置，由验收人员处理。

c、形如钢板的骨科植入物，可由第二机械手5利于壳体上的机器视觉摄像头传递的植入物位置、形状数据进行抓取后送至外形验收模组3和条码验收模组4进行验收。

具体的读码方法为：

1)微距摄像头模组启动，光源发光，随后各摄像头开始对焦，摄像头多次曝光拍摄；

2)摄像头摄取照片后，对图像进行降噪、边缘处理、增强锐化、灰度化处理等，使追踪条码数字变得清晰易读，可将图像做弧形文字拉直或拼接、通过一般的文字识别的方法，读取图像中的条码数字；或采用卷积神经网络的识别方法直接读取。如中央摄像头无法识别，则由周围摄像头拍摄各角度图像，拼接后读取条码；

3)如果没有读出清晰的追踪码数字，则摄像头模组重新对焦，重复1～2过程。尝试一定次数后，自动报错，将螺钉放置在退钉槽内，结束时列出钉的位置方便验收人员比对；

4)待所有螺钉验收完毕后，验收人员在用户界面上确认，随后取出螺钉。

验收螺钉的流程为：读取通过网络传输到数据库内的条码信息-读取螺钉的追踪码-对比数据库条码和追踪码-输出问题螺钉位置或通过验收-结束，流程图可参考图14所示。

另外当螺钉使用完毕后，要将螺钉的条码贴到病人的植入物跟踪单上，贴码流程为：读取数据库原有条码信息-读取剩余螺钉的追踪码-输出差值-差值即为使用掉的条码-贴码-其余螺钉退库-结束，可参考如图13所示。

Claims (9)

1.一种用于骨科植入物的验收装置，其特征在于：包括有：

工作台(1)；

第一机械手(2)，设置在工作台(1)上，包括用于骨科植入物的抓取的真空式吸取总成(7)；

外形验收模组(3)，用于检测经所述第一机械手(2)抓取的骨科植入物的形状、大小及颜色，设置在所述工作台(1)上于所述第一机械手(2)的下游位置；以及

条码读取模组(4)，用于验收骨科植入物的条码，同样也设置在所述工作台(1)，并位于所述外形验收模组(3)的下游位置，

还包括有用于夹取经所述第一机械手(2)抓取后的骨科植入物的第二机械手(5)，该骨科植入物为尺寸小、条码铭刻在钉尾或钉身的骨科植入物，所述第二机械手(5)包括有用于夹取骨科植入物之钉体的第二夹爪(51)、第二底座(52)、铰接在第二底座(52)上的第二连杆机构(53)、连接在所述第二连杆机构(53)的末端并用于连接所述第二夹爪(51)的第二连接部(54)以及设置在第二底座(52)内的控制系统，所述控制系统能控制所述第二夹爪(51)相对所述工作台(1)的水平移动或转动。

2.根据权利要求1所述的用于骨科植入物的验收装置，其特征在于：所述条码读取模组(4)包括有至少在顶壁具有敞口的、以适用于骨科植入物之外侧周壁或钉体条码读取的第一条码读取室(41)，所述第一条码读取室(41)的底壁上并排设置有至少两对摄像头列(42)，每对摄像头列(42)由两个水平间隔布置的摄像头部(421)以及光源部(422)构成，其中每对摄像头列(42)之间面对面的空间形成用于放置骨科植入物之外侧周壁或钉体条码的通道(43)。

3.根据权利要求2所述的用于骨科植入物的验收装置，其特征在于：所述第一条码读取室(41)的底壁还设置能驱动各对摄像头列(42)相对工作台(1)于周向上旋转的驱动机构(44)，所述驱动机构(44)包括有电机(441)，与所述电机(441)输出端连接的传动机构，所述传动机构连接用来驱动各对摄像头列(42)的旋转，所述传动机构包括有由电机(441)驱动转动的齿轮(442)，以及由所述齿轮(442)带动而在水平方向一定范围内运动的传动条(443)，所述传动条(443)包括用于与所述齿轮(442)咬合的齿条部(4431)，各对摄像头列(42)的底部具有转盘(420)，所述转盘(420)的底部中央具有与所述齿条部(4431)啮合的从动齿轮(4201)。

4.根据权利要求3所述的用于骨科植入物的验收装置，其特征在于：所述外形验收模组(3)包括顶部敞口的验收座(31)、设置在该验收座(31)至少一个侧壁的摄像头(32)、以及设置在该侧壁的光源(33)。

5.根据权利要求4所述的用于骨科植入物的验收装置，其特征在于：所述条码读取模组(4)包括有至少在顶壁具有敞口的、以适用于骨科植入物之尾部条码读取的第二条码读取室(40)，所述第二条码读取室(40)包括有顶部敞口的第二条码读取室本体(402)以及设置在该第二条码读取室本体(402)中至少一个侧壁的摄像部(401)，所述摄像部(401)包括有开口(640)朝向骨科植入物之尾部条码的喇叭罩(4011)以及围绕在该喇叭罩(4011)中央的中央摄像头(4012)和位于该中央摄像头(4012)外围的至少两个外围摄像头(4013)。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的用于骨科植入物的验收装置，其特征在于：所述第一机械手(2)包括有第一底座(21)和铰接在第一底座(21)上的第一连杆机构(22)，所述第一连杆机构(22)的末端设有第一连接部(23)，所述第一机械手(2)还包括有通过支架(20)连接在所述第一连接部(23)的板式夹取总成(6)和连接在所述第一连接部(23)的真空式吸取总成(7)，其中，所述第一底座(21)内还设置有控制系统，所述控制系统能控制机械手相对第一连接部(23)的周向转动，进而实现能择一性地选择板式夹取总成(6)或是真空式吸取总成(7)进行骨科植入物的抓取。

7.根据权利要求6所述的用于骨科植入物的验收装置，其特征在于：所述板式夹取总成(6)包括有位于所述支架(20)的顶部或底部中央的至少一个第一夹爪(61)、第一传动轴(62)和第一驱动部(63)，所述第一驱动部(63)安装在所述支架(20)之竖向部(201)，而所述第一驱动部(63)的动力输出端与所述第一传动轴(62)相连并能带动所述第一夹爪(61)相对所述支架(20)之竖向部(201)相垂直的水平面转动，其中，各个所述第一夹爪(61)包括有能相对张合的上撑开件(611)和下撑开件(612)，所述板式夹取总成(6)还包括有设置在所述第一夹爪(61)及第一传动轴(62)外围的第一壳体(64)，所述第一壳体(64)上开有供各个所述第一夹爪(61)的上撑开件(611)和下撑开件(612)露出的开口(640)。

8.根据权利要求7所述的用于骨科植入物的验收装置，其特征在于：所述上撑开件(611)包括有“工”字型的第一本体(6111)，所述第一本体(6111)包括相平行的第一连接杆(6111a)和第二连接杆(6111b)以及连接第一连接杆(6111a)和第二连接杆(6111b)中部的第三连接杆(6111c)，第一连接杆(6111a)朝远离所述第三连接杆(6111c)的方向延伸有至少两个并排布置的第一撑开杆(6111e)，而第二连接杆(6111b)同样朝远离所述第三连接杆(6111c)的方向延伸有至少两个并排布置的第二撑开杆(6111f)，各个所述第一撑开杆(6111e)的直径d1大于各个所述第二撑开杆(6111f)的直径d2，所述下撑开件(612)包括有“工”字型的第二本体(6121)，所述第二本体(6121)包括相平行的第六连接杆(6121a)和第四连接杆(6121b)以及连接第六连接杆(6121a)和第四连接杆(6121b)中部的第五连接杆(6121c)，第六连接杆(6121a)朝远离所述第五连接杆(6121c)的方向延伸有至少两个并排布置的第三撑开杆(6121e)，而第四连接杆(6121b)同样朝远离所述第五连接杆(6121c)的方向延伸有至少两个并排布置的第四撑开杆(6121f)，各个所述第三撑开杆(6121e)的直径d3大于各个所述第四撑开杆(6121f)的直径d4，并且所述第一撑开杆(6111e)的直径d1等于所述第三撑开杆(6121e)的直径d3，所述第二撑开杆(6111f)的直径d2等于所述第四撑开杆(6121f)的直径d4，各个所述第三撑开杆(6121e)与之相应的各个第一撑开杆(6111e)共同构成上撑开件(611)，各个第四撑开杆(6121f)与其相应的各个第二撑开杆(6111f)共同构成下撑开件(612)。

9.根据权利要求7~8任意一项所述的用于骨科植入物的验收装置，其特征在于：所述真空式吸取总成(7)设置在所述支架(20)上并相对所述板式夹取总成(6)的相对位置，其中所述真空式吸取总成(7)包括有第二驱动部(71)、第二传动轴(72)、至少两个并排设置在第二传动轴(72)上的真空吸管(73)以及与各个真空吸管(73)相连接的气动元件，而所述第二驱动部(71)的动力输出端与所述第二传动轴(72)相连并能带动各个真空吸管(73)相对所述支架(20)之竖向部(201)相垂直的水平面转动，各个所述真空吸管(73)包括有呈环形的吸管本体，所述吸管本体的外周壁连接有分叉设置的第一吸管(731)和第二吸管(732)，其中，第一吸管(731)的直径大于第二吸管(732)的直径，所述第一吸管(731)和第二吸管(732)还设置有用于与气动元件的进气端相连通的进气管(733)，而所述支架(20)上还设置有能调节各个真空吸管(73)之间相对距离的调节机构，所述调节机构包括有第三驱动部(81)、第三传动轴(82)以及套设在第三传动轴(82)上的至少两个调节件(83)，各个调节件(83)与各个真空吸管(73)的吸管本体相连接，其中，各个所述调节件(83)包括有套设在所述第三传动轴(82)上的环状滑块(831)、连接在该环状滑块(831)上的连杆(832)以及连接在所述连杆(832)末端的滑动块(833)，对应地所述吸管本体具有能供所述连杆(832)伸入并能相对滑动块(833)滑移的导向孔(8321)，从而能够实现：在所述第三驱动部(81)驱动第三传动轴(82)转动的周向动力转换为使所述连杆(832)连同所述滑动块(833)共同带动所述吸管本体相对于第二传动轴(72)于水平方向的移动；所述导向孔(8321)呈C形，所述吸管本体通过该C形导向孔(8321)相对所述滑动块(833)转动，并且所述吸管本体的环形内壁与第二传动轴(72)之间的间隙中设有至少一个滚轮(830)，所述第三传动轴(82)为双向螺杆，所述环状滑块(831)的内周壁具有与双向螺杆相螺纹连接的螺纹，所述真空式吸取总成(7)还包括有第二壳体(70)，所述第二壳体(70)内设置有容置第二驱动部(71)和第三驱动部(81)的支撑架(701)以及供所述各个真空吸管(73)外露的凹口(702)，所述支撑架(701)包括有与所述支架(20)之竖向部(201)相平行的支撑板(703)，所述支撑板(703)于第二驱动部(71)的动力输出端的位置具有弹性限位块(704)，以使得各个真空吸管(73)保持于吸取骨科植入物的状态。