CN101917160A - 安全检查用螺旋ct同步控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全检查用螺旋CT同步控制方法及系统，该方法是将旋转机构旋转一周的时间脉冲传输给水平机构，水平机构控制装置在该时间内调节水平机构的速度使之达到所需恒定速度。实现该方法的系统包括旋转机构和水平机构，水平机构包括传送带和传送齿轮，所述水平机构连接有交流伺服电机，交流伺服电机通过伺服驱动器控制；所述的旋转机构装有编码器，编码器将旋转机构旋转一周对应的脉冲传输给伺服驱动器，伺服驱动器通过伺服电机控制水平机构运动与旋转机构的旋转保持同步。本发明无需增加控制电路，实现简单，受制约因素小，精度高。

Description

安全检查用螺旋CT同步控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种CT同步控制方法及系统，具体地说是一种安全检查用螺旋CT同步控制系统，属于安防领域。

背景技术

CT技术在医疗和工业领域已广泛应用，而在安全检查领域，CT技术是检测爆炸物的必要手段，是该领域发展的必然趋势。而同步控制即对两个运动坐标轴控制的优劣直接影响图像质量的好坏。现有的CT同步控制实现方式一般采用如下方式：X轴水平运动采用均匀性较好的滚筒电机，Y轴旋转运动采用交流伺服电机，通过磁栅位置检测，根据测得的速度及所选螺距来调节旋转机构的转速，如图1所示。上述方式保证平移运动与旋转运动的均匀性及位置精度，使螺距极度逼近一个常量来实现运动轴同步。该方式平移部分的运动精度受制于选用滚筒电机的均匀性及硬件工艺水平，且由于安检领域的特殊要求，被检测物体的重量及放上传送带的时间是不固定的，因而水平方向的误差是不可避免的，而旋转控制的精度取决于磁栅的精度，控制系统测速精度，伺服控制的精度。因而实现复杂，制约因素多，各环节存在的误差均会影响最终的成像效果。成本增加。

螺旋扫描方式中旋转机架上的一个点对应在水平传输带上被检物体上一个点的运动轨迹即称为螺旋线。螺旋线的截距称为螺距。螺距的一个定义是：在机架旋转一周时间内被检测物体移动的距离与射线出束宽度比。用公式表示为：

  h=d/s=vt/s                       （公式1）

 公式中h表示螺距，d表示旋转一周被检测物移动的距离。V表示被检测物移动的速度，s表示射线出束宽度。根据图像重建的要求，在扫描过程中要使螺距始终保持不变。如果螺距变化，即旋转一圈被检测物平移的距离过长或过短，重建图像的每层厚度就不一致，导致产生较大的伪像。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术之不足而提供一种安全检查用螺旋CT同步控制方法及系统，通过将水平运动与旋转运动通过联动的方式达到坐标运动轴同步的效果，确保螺距为固定值，保证图像的质量。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种安全检查用螺旋CT同步控制方法，将旋转机构旋转一周的时间脉冲传输给水平机构，水平机构控制装置在该时间内调节水平机构的速度使之达到所需恒定速度。

本方法用伺服电机为水平机构提供动力，在伺服电机上安装伺服电机编码器，伺服电机编码器将输出反馈给伺服驱动器，实现对水平机构的闭环控制。采用交流伺服电机可以根据负载重量的变化调节速度使之达到所需恒定速度。以解决被检测物体的重量及放上传送带的时间的不固定带来的误差问题。用三相交流电机为旋转机构通过提供动力，三相交流电机通过变频器控制，变频器通过PG口连接有编码器，实现对旋转机构的闭环控制，使电机运行稳定。

本方法在旋转机构上安装有编码器，编码器的输出连接到伺服电机驱动器的脉冲输入口，实现编码器直接给定伺服驱动器位置控制所需脉冲。保证伺服电机每接收到一圈脉冲信号前进的距离为固定值，再通过伺服闭环控制使水平机构运动的位移稳定在所需值，即实现螺距恒等于常量的目标。

此外，本发明还提供一种为安全检查用螺旋CT同步控制方法而专门设计的控制系统，该系统包括旋转机构和水平机构，包括旋转机构和水平机构，水平机构包括传送带和传送齿轮，所述水平机构连接有交流伺服电机，交流伺服电机通过伺服驱动器控制；所述的旋转机构装有编码器，编码器将旋转机构旋转一周对应的脉冲传输给伺服驱动器，伺服驱动器通过伺服电机控制水平机构运动与旋转机构的旋转保持同步。

所述的伺服电机安装有伺服电机编码器，伺服电机编码器输出反馈给伺服驱动器，实现闭环控制。

所述的旋转机构由小轮带动大圆盘旋转，大圆盘上安装编码器，编码器输出端连接到伺服电机驱动器的脉冲输入口。

所述的流电机安装有交流电机编码器，编码器反馈至变频器PG口，实现闭环矢量控制交流电机保持稳定的转速。

本发明较现有技术实现更简单，外设少，无需增加控制电路，实现简单，受制约因素小，将水平运动和旋转运动作为一个整体考虑而不是拆分成两部分，分别考虑两部分各自的均匀性，实现偏差小，精度高。本发明将平移运动与旋转运动通过联动的方式达到坐标运动轴同步的效果，通过安装在旋转机构的编码器控制伺服电机转速以达到螺距恒等于常量的目的，具有实现简洁，精度高，成本降低的优点。

附图说明

图1 是现有常用CT运动坐标轴同步控制结构框图。

图2 是本发明结构框图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图对本发明作进一步阐述。

如图2所示，一种安全检查用螺旋CT同步控制系统，包括旋转机构和水平机构，水平机构包括传送带和传送齿轮，水平机构连接有交流伺服电机，交流伺服电机通过伺服驱动器控制；所述的旋转机构连接有交流电机，交流电机通过变频器控制。交流电机安装有编码器1，编码器1反馈至变频器PG口，通过闭环矢量控制交流电机保持稳定的转速。旋转机构由小轮带动大圆盘旋转，大圆盘上安装编码器2，编码器2输出端连接到伺服电机驱动器的脉冲输入口，编码器2将旋转机构旋转一周对应的脉冲传输给伺服驱动器，，旋转机构装有编码器伺服驱动器通过伺服电机控制水平机构运动与旋转机构的旋转保持一致性。伺服电机安装有编码器，将伺服电机编码器输出反馈给伺服驱动器，实现闭环控制。

在本发明实现过程中，旋转机构为主动方，水平机构被动受旋转机构转速控制。由两运动坐标轴组成整套系统，无需增加其他控制器及控制计算机。称为联动。

本实施例中在大圆盘上安装编码器2，现选用2000个脉冲编码器，旋转一圈，编码器输出2000个脉冲。编码器1的A,B项输出连接到伺服电机驱动器的脉冲输入口。

伺服电机驱动器设定为位置控制模式，接收外部编码器2输入，由外部编码器2输入脉冲来控制伺服电机运动速度。

   设定外部编码器2输出2000个脉冲，电机前进0.1m.每一个脉冲电机前进距离为0.05mm.即指令单位为0.05mm.伺服电机机械部分用皮带＋皮带轮的方式实现，皮带轮周长为L,减速比为P,伺服电机编码器位数为13位。设定伺服电机电子齿数比：                                                             

                    （公式2）

 将伺服电机控制模式设定为内部速度/位置控制模式。当旋转编码器2无输出时可以通过伺服驱动器内部设定速度运行。

设定完毕后，将伺服电机编码器连接到伺服驱动器相应接口完成伺服电机闭环控制。

本发明保证伺服电机每接收到一圈脉冲信号前进的距离为固定值，再通过伺服闭环控制使水平运动的位移稳定在计算值。通过所述方式实现螺距恒等于常量的目标。公式1中S为射线出束宽度，为常量。若需h等于常量，则需要D为常量。旋转机构编码器每旋转一圈输出脉冲数是固定的。设为N,N个脉冲通过设定电子齿数比，实现每N个脉冲前进距离为D.即每一个脉冲，前进距离是固定的，当脉冲占空比大时，伺服电机速度跟随降低，脉冲占空比小时，伺服电机速度提升。最终实现旋转机构和水平机构的同步控制。

Claims (8)

1.一种安全检查用螺旋CT同步控制方法，其特征在于:将旋转机构旋转一周的时间脉冲传输给水平机构，水平机构控制装置在该时间内调节水平机构的速度使之达到所需恒定速度。

2.根据权利要求1所述安全检查用螺旋CT同步控制方法，其特征在于:用伺服电机为水平机构提供动力，在伺服电机上安装伺服电机编码器，伺服电机编码器将输出反馈给伺服驱动器，实现对水平机构的闭环控制。

3.根据权利要求2所述安全检查用螺旋CT同步控制方法，其特征在于:在旋转机构上安装有编码器，编码器的输出连接到伺服电机驱动器的脉冲输入口，实现编码器直接给定伺服驱动器位置控制所需脉冲。

4.根据权利要求1所述安全检查用螺旋CT同步控制方法，其特征在于: 用三相交流电机为旋转机构通过提供动力，三相交流电机通过变频器控制，变频器通过PG口连接有编码器，实现对旋转机构的闭环控制。

5.一种安全检查用螺旋CT同步控制系统，其特征在于：包括旋转机构和水平机构，水平机构包括传送带和传送齿轮，所述水平机构连接有交流伺服电机，交流伺服电机通过伺服驱动器控制；所述的旋转机构装有编码器，编码器将旋转机构旋转一周对应的脉冲传输给伺服驱动器，伺服驱动器通过伺服电机控制水平机构运动与旋转机构的旋转保持同步。

6.根据权利要求5所述安全检查用螺旋CT同步控制系统，其特征在于：伺服电机安装有伺服电机编码器，伺服电机编码器输出反馈给伺服驱动器，实现闭环控制。

7.根据权利要求6所述安全检查用螺旋CT同步控制系统，其特征在于：旋转机构由小轮带动大圆盘旋转，大圆盘上安装编码器，编码器输出端连接到伺服电机驱动器的脉冲输入口。

8.根据权利要求5所述的安全检查用螺旋CT同步控制系统，其特征在于：交流电机安装有交流电机编码器，编码器反馈至变频器PG口，实现闭环矢量控制交流电机保持稳定的转速。

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