一種用于移動式x射線機的運動控制方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種用于移動式X射線機的運動控制方法和裝置，屬于醫療器械【技術領域】。該裝置由雙電機控制、驅動單元和包含有雙電機控制、驅動單元所需外圍控制信號控制、處理單元組成，其特征在于霍爾傳感器模塊是由磁敏霍爾傳感器和磁柱組成，當磁敏傳感器在磁場中有微小移動時，磁敏傳感器產生不同的電壓控制信號；數據采集電路模塊將霍爾傳感器傳出的電信號經信號放大處理電路放大，放大后的信號經過信號整型電路整型后送入A/D轉換電路模塊；外圍控制信號控制、處理單元將采集的信號處理后通過總線方式發送命令給雙電機控制單元，雙電機控制單元發送命令給雙電機驅動單元驅動電機。其優點是：可靠性高，升級方便，成本低廉，維護簡單。
【專利說明】一種用于移動式X射線機的運動控制方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于醫療器械【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前國產醫用移動式X射線機較為少見，市場上主流移動式X射線機主要集中在佳能、島津、GE、PHILIPS等國外品牌上；移動式X射線機從動力學角度可以分為兩種:電動助力型和非電動助力型，其中非電動助力型市場上比較普遍，但該類機型的運動全部依靠用戶的人力驅動，機器笨重且使用起來較為不便；電動助力型主要集中在國外品牌上，該類機型運動為電動助力型，操作靈活方便，如島津公司的Mobile DaRt Evolut1n,西門子公司的Mobilett Mira等，電動助力型移動式X射線機電動控制裝置大體上可以分為以下5個方面:傳感器單元、數據處理單元、電機驅動單元、保護單元和電機組成，傳感器單元用于把用戶的操作動作轉變為電信號，數據處理單元接受傳感器單元的輸出信號，經過分析處理后發出控制信號給電機驅動單元，最后由電機驅動單元控制電機執行用戶希望的動作，從而實現用戶以極小的人力控制床邊機運動的功能。
【發明內容】
[0003]本發明的設計目的是:本發明提出了一種解決方案，以現有的磁敏霍爾傳感器和配套電路作為傳感器單元，以單片機為核心作為數據處理單元，以DSP為控制核心的雙向可逆直流電機驅動技術作為電機驅動單元組成一種移動式X射線機的電動控制裝置，可滿足各種臨床應用要求，且方案易于實現，成本低廉，維護簡單。
[0004]本發明所采用的技術方案是:該裝置由雙電機控制、驅動單元和包含有雙電機控制、驅動單元所需外圍控制信號控制、處理單元組成，其特征在于外圍控制信號控制、處理單元與雙電機控制、驅動單元通過總線連接，進行人推動機器移動信號監控和結果分析；雙電機控制、驅動單元是由主電路模塊、檢測模塊、通信模塊、DSP微處理器模塊組成；外圍控制信號控制、處理單元是由可編程MCU控制模塊、霍爾傳感器模塊、數據采集電路模塊、A/D轉換電路模塊、運動保護電路模塊組成；與外圍控制信號控制、處理單元的連接是通過外部接口電路連接，與雙電機控制單元通過RS485通信接口連接。
[0005]霍爾傳感器模塊是由磁敏霍爾傳感器和磁柱組成，當磁敏傳感器在磁場中有微小移動時，磁敏傳感器產生不同的電壓控制信號；數據采集電路模塊將霍爾傳感器傳出的電信號經信號放大處理電路放大，放大后的信號經過信號整型電路整型后送入A/D轉換電路模塊；外圍控制信號控制、處理單元將采集的信號處理后通過總線方式發送命令給雙電機控制單元，雙電機控制單元發送命令給雙電機驅動單元驅動電機；外圍控制信號控制、處理單元為包含A/D轉換電路模塊的AVR系列單片機；電機以PWM調速技術為核心；雙電機控制、驅動單元以DSP數字信號處理器為核心；電機采用24V直流有刷電機。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1:本發明雙電機控制、驅動單元原理框圖。
[0007]圖2:本發明外圍控制信號控制、處理單元原理框圖。
[0008]圖3:本發明雙電機控制、驅動單元軟件流程圖。
[0009]圖4:本發明外圍控制信號控制、處理單元軟件流程圖。
[0010]圖5:本發明原理框圖。
【具體實施方式】
[0011]參照附圖，本發明的技術路線如下:首先外圍控制信號控制、處理單元通過對霍爾傳感器的數據的分析，可以確定用戶是何種操作方式，例如用戶操作機器前進；再次對霍爾傳感器的數據(霍爾傳感器信號為實時監控)分析，確定是前進、前進中的左轉還是前進中的右轉；然后確定用戶的具體操作方式后，對數據分析計算出最終速度；最后檢測保護模塊是否保護，將分析后的數據壓縮成數據包，發送給雙電機控制、驅動單元。
[0012]雙電機控制、驅動單元接收數據包后，解析數據包，從數據包中獲取用戶操作方式，雙電機最終速度，然后讀取編碼器狀態計算機器當前速度，并以當前速度為起始速度，以一定的曲線方式調節到最終速度，分析數據包時，如檢測模塊檢測信號為保護，直接停止電機運動。
[0013]如框圖1所示，雙電機控制、驅動單元包括四大模塊，即主電路模塊、檢測模塊、通信模塊、DSP微處理器模塊；主電路模塊的主要功能是通過PWM變換器得到可調的直流電壓，為直流電機供電；檢測模塊主要檢測輪子的轉速；通信模塊負責DSP與外圍控制信號控制、處理單元之間的數據通信，實現對用戶的操作動作的實時監控；DSP是雙電機控制、驅動單元的核心，它負責整個單元的管理控制；DSP芯片自帶多路可編程脈寬調制(PWM)輸出和死區控制、多路信號輸入捕捉(CAP)和RS485總線模塊資源，使得它在電機控制中具有無與倫比的優勢；本發明裝置采用DSP芯片作為雙電機控制、驅動單元的主控制器。
[0014]如框圖2所示，外圍控制信號控制、處理單元是包括六大模塊，即可編程MCU控制模塊、霍爾傳感器模塊、數據采集電路模塊、A/D轉換電路模塊、運動保護電路模塊、通信模塊組成；霍爾傳感器模塊主要功能是將用戶的操作動作轉變為電信號；數據采集電路模塊將霍爾傳感器傳出的電信號經信號放大處理電路放大，放大后的信號經過信號整型電路整型后送入A/D轉換電路模塊;A/D轉換電路模塊為可編程MCU控制模塊自帶功能；運動保護電路模塊主要功能是當保護模塊觸發后，使機器立刻停止；通信模塊負責外圍控制信號控制、處理單元與雙電機控制、驅動單元之間的數據通信，實現對用戶的操作動作的實時處理；其與雙電機控制、驅動單元通過RS485通信接口連接；可編程MCU控制模塊為包含A/D轉換電路模塊的AVR系列單片機。
[0015]本發明的有益效果是:傳感器使用市場上廣泛應用的霍爾磁傳感器，一方面技術成熟，可靠性高，另一方面采購方便，便于更換，滿足大批量生產的要求；電動控制裝置運動狀態實現的靈活性取決于MCU中的軟件算法，這就為以后的升級提供了方便；直流無刷電機使用PWM技術調速，供電方案采用直流24V動力電池，與市場主流一致，隨著相關技術的升級與發展，本運動控制裝置的持續改進得以實現。
【權利要求】
1.一種用于移動式X射線機的運動控制方法和裝置，該裝置由雙電機控制、驅動單元和包含有雙電機控制、驅動單元所需外圍控制信號控制、處理單元組成，其特征在于外圍控制信號控制、處理單元與雙電機控制、驅動單元通過總線連接，進行人推動機器移動信號監控和結果分析；雙電機控制、驅動單元是由主電路模塊、檢測模塊、通信模塊、DSP微處理器模塊組成；外圍控制信號控制、處理單元是由可編程MCU控制模塊、霍爾傳感器模塊、數據采集電路模塊、A/D轉換電路模塊、運動保護電路模塊組成；與外圍控制信號控制、處理單元的連接是通過外部接口電路連接，與雙電機控制單元通過RS485通信接口連接。
2.根據權利要求1所述的一種用于移動式X射線機的運動控制方法和裝置，其特征在于:霍爾傳感器模塊是由磁敏霍爾傳感器和磁柱組成，當磁敏傳感器在磁場中有微小移動時，磁敏傳感器產生不同的電壓控制信號。
3.根據權利要求1所述的一種用于移動式X射線機的運動控制方法和裝置，其特征在于:數據采集電路模塊將霍爾傳感器傳出的電信號經信號放大處理電路放大，放大后的信號經過信號整型電路整型后送入A/D轉換電路模塊。
4.根據權利要求1所述的一種用于移動式X射線機的運動控制方法和裝置，其特征在于:外圍控制信號控制、處理單元將采集的信號處理后通過總線方式發送命令給雙電機控制單元，雙電機控制單元發送命令給雙電機驅動單元驅動電機。
5.根據權利要求1所述的一種用于移動式X射線機的運動控制方法和裝置，其特征在于:外圍控制信號控制、處理單元為包含A/D轉換電路模塊的AVR系列單片機。
6.根據權利要求1所述的一種用于移動式X射線機的運動控制方法和裝置，其特征在于:電機以PWM調速技術為核心。
7.根據權利要求1所述的一種用于移動式X射線機的運動控制方法和裝置，其特征在于:雙電機控制、驅動單元以DSP數字信號處理器為核心。
8.根據權利要求1所述的一種用于移動式X射線機的運動控制方法和裝置，其特征在于:電機米用24V直流有刷電機。
【文檔編號】A61B6/00GK104287752SQ201310302727
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月19日 優先權日:2013年7月19日
【發明者】李勁生, 孫成 申請人:南京普愛射線影像設備有限公司