[发明专利]一种激光生物组织焊接焊缝自适应路径规划装置及其方法

说明书

本发明涉及一种激光生物组织焊接焊缝自适应路径规划装置及其方法。该装置包括激光发射装置，光学过滤器和光学传感装置。激光发射装置，能同时发射多束相互平行光束，包括激光发生器，激光分束器,激光分束器将一道激光分成多束。光学过滤装置为多通道结构，且各通道均配有滤光片。光学传感装置内含CCD相机，具有实时视觉功能；激光对焊缝进行分段扫描，然后将焊缝各个位置的图像进行叠加，增强自然光条件下焊缝的可识别性。利用本装置进行生物组织焊接，可实现对各种轨迹切口焊缝进行路径规划以实现自适应焊接，适用于皮肤组织、肌肉组织的焊接缝合，且焊缝适应性强，识别能力高、反应快，对于贴合紧密的细微焊缝能够精确识别。

技术领域

本发明涉及一种激光生物组织焊接焊缝自适应路径规划装置及其方法，属于激光生物组织焊接领域，特别是激光外科及激光辅助缝合领域。

背景技术

一般人类或动物意外受伤或者进行外科手术时在身体上产生伤口，小型伤口通过生物体自愈能力自行较快恢复，而较大伤口需进行治疗处理才能痊愈，否则会因为闭合与修复伤口的时间过长而增加受到环境中细菌感染的可能性。因此，一种即时有效闭合伤口，且使伤口具有一定水密性的治疗方法对减少感染风险，加快伤口愈合具有重大意义。目前为止，较大伤口仍以针线缝合对伤口进行闭合密封，而针线缝合只是机械地将组织牵引挤压在一起，导致愈合组织中出现扭结，且缝线针脚间易出现未闭合开裂，造成感染；此外，缝合过程是一种引入新创伤的过程，增加了瘢痕组织的生成。针对针线缝合具有的严重缺陷，生物组织激光辅助缝合是一种已在外科领域中提出的技术，用以克服一些可能在传统针线缝合过程中出现的问题。经广泛证明，在激光焊接的伤口中，无排异反应，更好更快的愈合过程，经过组织结构的重组的过程，形成无瘢痕、即时水密闭合伤口，从而降低了感染的风险。激光组织缝合有两种不同的方法：1.激光组织焊接(LTW)，其中激光能量应用于组织的边缘；2.激光组织钎焊(LTS)，在激光加工之前，在组织的近边缘上添加物质(如焊料)。尽管近年来取得了重大的实验成果，但激光焊接技术的应用受自动化程度和不同组织匹配不同参数的复杂性的限制，以及缺乏结果的高度再现性。

查找现有的生物组织激光焊接技术的相关报道，激光生物组织焊接设备一般只能完成直线焊缝的缝合，而没有对不规则曲线焊缝进行自适应焊接。单一直线焊缝的应用场景，意味着其应用范围受到限制，即产品柔性化程度低，智能化程度与适应性低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光生物组织焊接焊缝自适应路径规划装置及其方法，具备光束调节-间距调节焊缝跟踪-参数自适应-焊接质量智能判别的功能，适用于医学激光外科皮肤组织等软组织缝合焊接，可实现激光生物组织焊接过程中实时焊缝跟踪功能与工艺参数自适应，并自行判断焊接质量达标特征，适用于医学激光外科皮肤组织等软组织缝合焊接。

实现本发明目的的技术方案为：

一种激光生物组织焊接焊缝跟踪装置，包括：

一多束激光平行扫描发射装置；激光发生器，激光分束器和激光振镜；激光分束器将一道激光分成多束；

激光分束装置设有光子晶体光纤分束器以及聚焦镜，且各通道光束平行出射；根据激光束个数需求可调整分束镜，调整光束之间的距离间隔；

所述的激光分束器内含有光束数调节装置，对光束个数n进行调节。

所述的n为1～3。

光学过滤器包括支架及滤光片；其中，滤光片用于过滤干扰光，提高成像质量及精度，进而提高识别能力。

光学传感装置；包含由CCD相机组成的视觉传感系统。

如上所述的激光生物组织焊接焊缝跟踪装置，激光分束器，可以通过调节激光分束器，进而改变分光后得到的光束之间的距离；激光分束器内设有遮光板，可遮住不需要的光束，调节光束数量。