一种胶囊内窥镜外壳激光焊接封装装置及方法与流程

本发明属于激光焊接技术领域，特别是涉及到一种胶囊内窥镜外壳的焊接装置及方法。

背景技术：

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光作为一种焊接用热源，具有准直性优良、光束能量密度高、作用区域小等优点。在焊接过程中，通过反射镜、透镜或光纤组成的光路系统，将激光器产生的光束聚焦在待焊接区域，形成热作用区，使材料熔化并相互扩散，在随后的凝固过程中，待焊接的部件即被连接起来。

与传统的高分子材料焊接方式(热板式焊接、超声波焊接)相比，激光焊接技术主要有以下几方面的优点：

(1)能生成精密、牢固和密封(不透气和不漏水)的焊接，而且高分子材料降解少、产生的碎屑少，制品的表面能够在焊缝周围严密地连接在一起。

(2)易于控制，具有良好的适应性，可焊接尺寸小或外形结构复杂的工件。

(3)极大地减小了制品的振动应力和热应力。

由于激光焊接技术独特的优点，已成功应用于高分子材料的精密焊接中。

胶囊内窥镜，英文名称：capsule endoscopy，是一种做成胶囊形状的内窥镜，它是用来检查人体肠道的医疗仪器。胶囊内窥镜能进入人体，用于窥探人体肠胃和食道部位的健康状况。可用来帮助医生对病人进行诊断。典型的胶囊内窥镜由七部分组成，透明外壳、光源、成像元件、传感器、电池、发射模块和天线组成。电路系统又包含了传感器检测部件，信号处理部件和无线发射部件。图像、温度、等传感器检测部件检测消化道内信息，该信息经过信号处理部件的处理经无线发射部件发送至体外。体外接收机接受信号，经过体外处理单元的处理，在终端显示出来。另外，随着功能拓展的需要，胶囊内窥镜还可以包含释药部件，用于微型手术的机械部件。目前大部分胶囊只集成了其中的一种或多种少量功能。该产品通过口服智能胶囊完成胃肠道影像检查；克服了传统的推进式内窥镜体积大，检测过程痛苦，不适用于老年、纤弱和危险病人等缺陷；具有体积小、重量轻、检查方便、无创伤、无痛苦、无交叉感染、不影响受检者正常工作等优点。被誉为消化内镜发展史上的第四个里程碑，小肠疾病检查的“金标准”。

我国在胶囊内窥镜的研究上,也取得了一定的成绩，但是都没有推出成熟的产品。目前，全球已经有上万患者使用了胶囊内窥镜技术进行检查。胶囊内窥镜可以检查小肠、不明显的胃肠出血、贫血、克多思氏病等普通内窥镜无法有效检查的疾病，必将成为内镜检查的主流方法。

由于胶囊内窥镜体积小，与普通的药品胶囊差不多大；且内部结构复杂；对密封性要求较高；外壳通常采用人体消化系统无害且难以消化的高分子材料，因此它的外壳封装是一个技术难题。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种胶囊内窥镜外壳激光焊接封装装置及方法，通过激光焊接技术，针对胶囊内窥镜的外壳进行焊接封装，其操作简单，精度高。

一种胶囊内窥镜外壳激光焊接封装装置，其特征是：包括机械臂、旋转伸缩头、伸缩头、夹爪Ⅰ、夹爪Ⅱ以及激光焊接头，所述机械臂设置为两台，为微型三轴或四轴运动机械臂，其中一台机械臂的末端安装有旋转伸缩头，另一台机械臂的末端安装有伸缩头；所述旋转伸缩头的末端设置有夹爪Ⅰ；所述伸缩头的末端设置有夹爪Ⅱ；所述激光焊接头固定设置。

所述激光焊接头与激光器连接。

所述夹爪Ⅰ和夹爪Ⅱ通过316不锈钢材料制备。

一种胶囊内窥镜外壳激光焊接封装方法，其特征是：利用如权利要求1所述的一种胶囊内窥镜外壳激光焊接封装装置，包括以下步骤，

步骤一、所述夹爪Ⅰ夹持内窥镜主体，所述夹爪Ⅱ夹持内窥镜前罩；

步骤二、设定所述机械臂的运动轨迹，采用光电传感器辅助修正，使内窥镜主体与内窥镜前罩相对固定，松开夹持内窥镜前罩的夹爪Ⅱ，通过夹爪Ⅰ夹持内窥镜整体，通过所述机械臂及所述旋转伸缩头的带动，将夹爪Ⅰ所夹持的内窥镜整体移动到所述激光焊接头的下部，且激光焊接头的出光方向与内窥镜整体的圆柱轴向垂直；在旋转伸缩头的带动下内窥镜整体沿圆柱轴线方向旋转，并保持内窥镜主体与内窥镜前罩接缝在激光焊接头的焦点上，同时启动焊接激光；旋转一周后完成内窥镜主体与内窥镜前罩接缝的焊接。

所述激光焊接头通过需焊接的胶囊内窥镜外壳的材料选择与其连接的激光器的激光波长。

所述机械臂、旋转伸缩头以及伸缩头的运动轨迹由工控机精确控制，确保焊接激光光斑沿胶囊内窥镜外壳焊缝移动。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种胶囊内窥镜外壳激光焊接封装装置及方法，通过激光焊接技术，针对胶囊内窥镜的外壳进行焊接封装，其操作简单，精度高。采用微型的三轴或四轴运动机械臂，采用精密机械结构，保证各个方向具有较高的定位精度；旋转伸缩头具有伸缩和与伸缩轴垂直面内旋转二维运动功能。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1为本发明一种胶囊内窥镜外壳激光焊接封装装置及方法的装置结构示意图。

图2为本发明一种胶囊内窥镜外壳激光焊接封装装置及方法的胶囊内窥镜结构示意图。

图中1-机械臂、2-旋转伸缩头、3-伸缩头、4-夹爪Ⅰ、5-夹爪Ⅱ、6-激光焊接头、7-内窥镜主体、8-内窥镜前罩。

具体实施方式

一种胶囊内窥镜外壳激光焊接封装装置，如图1所示，包括机械臂1、旋转伸缩头2、伸缩头3、夹爪4、夹爪5以及激光焊接头6。所述机械臂1采用微型三轴或四轴机械臂结构；所述旋转伸缩头2安装在所述机械臂1末端；所述伸缩头3安装在另一次所述机械臂末端；所述旋转伸缩头2、所述伸缩头3末端安装分别用于夹持内窥镜主体7、内窥镜前罩8的所述夹爪Ⅰ4、所述夹爪Ⅱ5；所述激光焊接头6固定不动，出光方向与所述内窥镜主体7与所述内窥镜前罩8圆柱轴向垂直。

所述机械臂1，采用微型的三轴或四轴运动机械臂，采用精密机械结构，保证各个方向具有较高的定位精度。

所述旋转伸缩头2安装在所述机械臂1末端，具有伸缩和与伸缩轴垂直面内旋转二维运动功能。所述伸缩头3只具有伸缩功能。

夹爪Ⅰ4和夹爪Ⅱ5采用316不锈钢材料，保证坚固性和耐磨性，采用螺丝分别安装在所述旋转伸缩头2、所述伸缩头3末端；采用直角三角形截面设计，斜边面向所夹持的内窥镜主体7、内窥镜前罩8，使夹持稳固。夹爪Ⅰ4和夹爪Ⅱ5的开合由电机控制。

胶囊内窥镜结构如图2所示，大体上分为内窥镜主体7、内窥镜前罩8两部分。所述内窥镜主体7内部安装有内窥镜摄像头、相机、电子电路元件。所述内窥镜前罩8为高透过率材质，安装在胶囊内窥镜摄像方向，需要与所述内窥镜主体7紧密结合，保证胶囊内窥镜的密闭性。胶囊内窥镜通常尺寸较小，与携带药物的普通药品胶囊颗粒尺寸相近。

一种胶囊内窥镜外壳激光焊接封装方法，所述夹爪Ⅰ4与夹爪Ⅱ5分别用于夹持内窥镜主体7与内窥镜前罩8。所述旋转伸缩头2和伸缩头3末端分别安装的夹爪Ⅰ4与夹爪Ⅱ5分别夹持内窥镜主体7与内窥镜前罩8，通过设定机械臂1运动轨迹，光电传感器辅助修正，保证内窥镜主体7与内窥镜前罩8精确对接。通过卡扣等方式设计，使内窥镜主体7与内窥镜前罩8相对固定，此时夹持内窥镜前罩8的夹爪Ⅱ5松开，夹爪Ⅰ4此时夹持内窥镜整体，通过机械臂1及旋转伸缩头2带动下，将夹爪Ⅰ4所夹持的内窥镜整体移动到激光焊接头6下面，使内窥镜主体7与内窥镜前罩8接缝在激光焊接头6焦点上，激光焊接头6固定不动。在旋转伸缩头2带动下内窥镜整体沿圆柱轴线方向旋转，并保持内窥镜主体7与所述内窥镜前罩8接缝在激光焊接头6焦点上，同时启动焊接激光。根据所焊接胶囊内窥镜外壳材料选择的不同波长，配置不同类型的激光焊接头6。在胶囊内窥镜旋转过程中，所述内窥镜主体7与内窥镜前罩8接缝在激光焊接头6焦点上，激光对内窥镜主体7与内窥镜前罩8接缝进行焊接。所述机械臂1、旋转伸缩头2、伸缩头3的运动轨迹由工控机精确控制，保证焊接激光光斑沿胶囊内窥镜外壳焊缝移动。旋转一周后完成内窥镜主体7与内窥镜前罩8接缝的焊接。