Robotică medicală - scaner cu raze X

1. Generalitǎți

În vederea achiziţionării de imagini şi transformării lor în imagini digitale sunt necesare două elemente: un dispozitiv (senzor) sensibil într-o anumită gamă a spectrului energetic electromagnetic (de exemplu benzile corespunzătoare razelor x, ultraviolete, vizibile sau infraroşii) şi care produce la ieşire un semnal electric proporţional cu energia acestor radiaţii şi un digitizor, care converteşte semnalul analogic de la ieşirea senzorului în formă digitală.

Spre exemplu să luăm un sistem de achiziţie cu raze x: ieşirea unei surse de radiaţii x este direcţionată spre un corp, iar un mediu sensibil la raze x se plasează pe partea opusă a acestuia. Mediul captează, în acest fel, o imagine a materialelor (de pildă oase, ţesuturi) din care este constituit corpul respectiv şi având grade diferite de absorbţie a radiaţiilor x. Mediul în sine poate fi o peliculă sensibilă la raze x, o cameră TV combinată cu un convertor raze x - fotoni sau o reţea de detectoare de raze x din a căror semnale de ieşire se reconstruieşte, prin combinare, imaginea digitală.

O categorie importantă de videosenzori o constituie cei folosiţi în domeniul vizibil: camerele video cu vidicon sau cu dispozitive videocaptoare integrate de tip CCD. Funcţionarea camerelor video cu vidicon se bazează pe principiul fotoconductibilităţii: o imagine focalizată pe suprafaţa tubului produce un relief de conductibilităţi proporţional cu distribuţia de străluciri din imaginea optică. Un fascicul de electroni focalizat pe suprafaţa posterioară a ţintei fotosensibile a tubului explorează punct cu punct această suprafaţă şi, prin neutralizarea sarcinilor electrice, crează o diferenţă de potenţial care produce pe un electrod colector un curent proporţional cu relieful de străluciri de pe faţa anterioară a ţintei. Imaginea digitală este obţinută prin eşantionarea şi cuantizarea acestui semnal. Dispozitivele videocaptoare integrate sunt compuse din elemente semiconductoare discrete, numite fotocapacităţi MOS, care dau la ieşire un potenţial proporţional cu intensitatea luminii incidente. Există două tipuri de asemenea dispozitive: liniare şi matriciale. Un senzor liniar constă dintr-un şir de asemenea fotocapacităţi semiconductoare şi poate produce o imagine bidimensională prin mişcarea relativă între scenă şi detector.

2. Modelul geometric al unui robot (Convenția Denavit Hartenberg)

Modelul geometric direct

În această convenţie matricea de transformare omogenă de la sistemul “ i ” la sistemul “i-1” notată cu reprezintă rezultatul celor patru transformări şi anume :

unde cei patru parametri , reprezintă parametri Denavit-Hartenberg asociati braţului “i”.

Această abordare presupune îndeplinirea a două condiţii ce asigură unicitatea matricii de transformare omogenă de la sistemul “i” la sistemul “i-1” :

- Ipoteza - DH1: axa să fie perpendiculara pe axa

- Ipoteza - DH2: axa să intersecteze axa