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Beschleunigungssensoren zur Kollisionsdetektion bei C-Bogen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000205902D
Original Publication Date: 2011-Apr-07
Included in the Prior Art Database: 2011-Apr-07
Document File: 3 page(s) / 278K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Unter den bildgebenden Verfahren wird häufig der C-Bogen eingesetzt, da er flexibel um den Patienten herum positioniert werden kann. Aus dieser Beweglichkeit resultiert jedoch auch eine hohe Kollisionsgefahr mit Personen, Gegenständen oder Wänden. Zurzeit werden unterschiedliche Methoden zur Kollisionsdetektion eingesetzt. Zum Einen werden elektrische Schaltleisten benutzt, die am Profil des C-Bogens angebracht werden und bei einer Kollision ein entsprechendes Signal bereitstellen. Zum Anderen werden Kraftsensoren und Motorstromüberwachungen benutzt. Zudem existiert derzeit eine Vorrichtung zur Auslösung von Airbags im Falle einer Kollision. Hierbei wird ein einachsiger Beschleunigungssensor zur Detektion eines möglichen Zusammenstoßes eingesetzt. Problematisch ist hierbei jedoch erstens, dass ein C-Bogen nicht nur auf einer Achse bewegt wird. Zweitens treten beim Betrieb eines C-Bogens viele abrupte Wechsel der Beschleunigungen auf, was die Detektion eines Zusammenstoßes erschwert.

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Beschleunigungssensoren zur Kollisionsdetektion bei C-Bogen

Idee: Dr. Joachim Kaiser, DE-Erlangen; Thomas Schöcklmann, DE-Kemnath; Stefan Schuster, DE- Forchheim

Unter den bildgebenden Verfahren wird häufig der C-Bogen eingesetzt, da er flexibel um den Patienten herum positioniert werden kann. Aus dieser Beweglichkeit resultiert jedoch auch eine hohe Kollisionsgefahr mit Personen, Gegenständen oder Wänden.

Zurzeit werden unterschiedliche Methoden zur Kollisionsdetektion eingesetzt. Zum Einen werden elektrische Schaltleisten benutzt, die am Profil des C-Bogens angebracht werden und bei einer Kollision ein entsprechendes Signal bereitstellen. Zum Anderen werden Kraftsensoren und Motorstromüberwachungen benutzt. Zudem existiert derzeit eine Vorrichtung zur Auslösung von Airbags im Falle einer Kollision. Hierbei wird ein einachsiger Beschleunigungssensor zur Detektion eines möglichen Zusammenstoßes eingesetzt. Problematisch ist hierbei jedoch erstens, dass ein C- Bogen nicht nur auf einer Achse bewegt wird. Zweitens treten beim Betrieb eines C-Bogens viele abrupte Wechsel der Beschleunigungen auf, was die Detektion eines Zusammenstoßes erschwert.

Im Folgenden wird eine neuartige Lösung für die Kollisionsdetektion bei C-Bogen vorgestellt. Durch den Einsatz von mehreren, voneinander unabhängigen dreiachsigen Beschleunigungssensoren am C- Bogen kann die Beschleunigung des C-Bogens im Raum gemessen werden. Die Beschleunigungswerte werden hierbei anhand kartesischer Koordinaten der Beschleunigung und/oder als Komponenten der Winkelbeschleunigung erfasst. Die zur Messwerterfassung und Datenverarbeitung erforderlichen Bausteine sind dabei auf der gleichen Baugruppe des C-Bogens platziert wie die Sensoren.

Bei einer Kollision des C-Bogens mit einem Objekt stellt sich eine Beschleunigungsänderung ein. Vorschlagsgemäß wird diese Beschleunigungsänderung durch Beschleunigungssensoren detektiert und zur Kollisionserkennung genutzt. Folgende Schritte sind hierzu erforderlich: Zunächst erfolgt eine ständige Erfassung der Beschleunigungswerte eines jeden Sensors in allen Freiheitsgraden in hinreichend kleinen Zeitabschnitten. Aus diesen Werten werden dann Erwartungswerte berechnet. Im nächsten Schritt werden die Erwartungswerte und die in dem nächsten Zeitabschnitt erfassten Beschleunigungswerte miteinander verglichen und deren Abweichung festgehalten. Dann wird überprüft, ob die Abweichung einen bestimmten zuvor festgelegten Grenzwert überschreitet. Ist dies der Fall, so wird von jeder Sensoreinheit ein Signal ausgegeben. Die Kollisionssignale werden in einer zentralen Erfassungseinheit erfasst und es werden geeignete Maßnahmen, wie beispielsweise die Einleitung eines Schnell-Stopps, eingeleitet.

In einer beispielhaften Ausführung sind die Beschleunigungssensoren in der Mitte des Detekto...