CN102107043A - 一种美容仪器治疗头的控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及美容仪器技术领域，本发明公开了一种美容仪器治疗头的控制装置及控制方法，装置包括三轴加速度感应电路、治疗头位移分析及控制电路、整机主控电路；方法：1)初始化为准备状态；发清零控制信号CLR，能量输出端面的初速度V₀置为0，输出信号O_EN为禁止状态；2)计算治疗头能量输出端面的空间位移，治疗头按预置参数输出一个能量脉冲；3)在输出一个能量脉冲后，发清零控制信号CLR，输出控制信号O_EN为禁止状态，然后重复步骤2)。本发明实现精确美容治疗，安全可靠，通过对治疗头三维位移的测定使治疗能量脉冲得以安全输出控制。

Description

一种美容仪器治疗头的控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及美容仪器技术领域，具体涉及一种美容仪器治疗头的控制装置，具体涉及还涉及一种美容仪器治疗头的控制方法。

背景技术

美容仪器的治疗头由操作人员手工操纵的。本发明作出以前，由于手工操作不精准，容易造成局部皮肤被设定的治疗能量重复作用，吸收了过量的能量，严重的会引起不可恢复的损伤；或局部皮肤未被能量作用，治疗作用不均匀。

综上所述情况，目前已有技术的美容仪器治疗头在治疗时位移的自动测定及能量安全、有效输出的控制方面是个空白。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种精确美容治疗，安全可靠，通过对治疗头三维位移的测定使治疗能量脉冲得以安全输出控制的美容仪器治疗头的控制装置。本发明的目的还提供一种美容仪器治疗头的控制方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采取以下方案：

本发明的一种美容仪器治疗头的控制装置，包括三轴加速度感应电路、治疗头位移分析及控制电路、整机主控电路，其中，三轴加速度感应电路，是用于产生治疗头能量输出端面在三维空间运动的三轴加速度对应的电压值，并将此值数字化；所述治疗头位移分析处理电路，是用于分析三轴方向的加速度对应的数值，将其转换成三维方向的加速度值，所述整机主控电路，是接收治疗头位移分析处理电路所产生的禁止/允许能量输出信号来控制是否允许能量脉冲输出，所述三轴加速度感应电路与治疗头位移分析及控制电路连通，治疗头位移分析及控制电路与整机主控电路连通。

其中，所述三轴加速度感应电路是由设有x轴、y轴、z轴的三轴加速度传感器组成，其中，三轴加速度传感器的z轴与治疗头能量输出端面垂直，三轴加速度传感器的x轴与治疗头能量输出端面的边L平行，三轴加速度传感器的y轴与治疗头能量输出端面的边W平行，三轴加速度传感器紧贴于治疗头能量输出端面的内侧安装。

其中，所述治疗头位移分析及控制电路包括微控器、A/D转换器、驱动器、光电耦合器、蜂鸣器、指示灯，其中，微控器分别与A/D转换器、驱动器、蜂鸣器、指示灯电路连接。

其中，微控器的数据总线与A/D转换器的数据输出端连接，控制A/D转换器的工作并接收其输出的数据，将数据转化为加速度值，再根据治疗头在治疗过程中的运动规律和运动学原理分析计算出治疗头输出端面的实时空间位移。设治疗头的能量输出窗口为L×W的矩形，在输出一个能量脉冲后，能量输出控制信号O_EN为禁止状态。当治疗头在x轴方向上的位移S_x≥能量输出端面的边长L，或者在y轴方向上的位移S_y≥能量输出端面的边长W时，能量输出控制信号O_EN为允许状态。治疗头位移分析及控制电路将数据分析处理后，向主控电路输出允许/禁止信号并接受来自主控电路的控制。

本发明的一种美容仪器治疗头的控制方法，有以下步骤：

1)在上电复位后，首先将整机主控电路、治疗头位移分析及控制电路控制端口初始化为准备状态；整机主控电路向治疗头位移分析及控制电路发清零控制信号CLR，治疗头位移分析及控制电路将治疗头能量输出端面的初速度V₀置为0，治疗头位移分析及控制电路向整机主控电路输出的禁止/允许能量输出信号O_EN为禁止状态；

2)完成了上述的初始化工作后，整机主控电路、治疗头位移分析及控制电路均进入工作程序，治疗头位移分析及控制电路根据三轴加速度传感器传送的实时加速度数据开始计算治疗头能量输出端面的空间位移，只有在x轴方向或y轴方向上的位移量超过治疗头能量输出端面的长L或宽W时，禁止/允许能量输出信号O_EN为允许状态，此时，治疗头按预置参数输出一个能量脉冲；

3)治疗头在输出能量时是静止的，初速度为零，因此在输出一个能量脉冲后，主控电路向治疗头位移分析及控制电路发清零控制信号CLR，治疗头位移分析及控制电路将治疗头能量输出端面的初速度V₀置为0，治疗头位移分析及控制电路向整机主控电路输出的禁止/允许能量输出控制信号O_EN为禁止状态，然后重复步骤2)。

其中，上述步骤2)还包括以下步骤：

三轴加速度传感器沿z轴、x轴、y轴三个方向产生加速度感应值g_x、g_y、g_z，在输出能量脉冲时，治疗头处在静止状态，此时，三个轴上的加速度g_x0、g_y0、g_z0的矢量和为重力加速度g，即此时的g_x0、g_y0、g_z0值是重力加速度的分量，又由于在两次能量脉冲输出之间治疗头的空间姿态是近似不变的，那么这期间的各轴上重力加速度分量也是近似不变的，而且，在一小段时间Δt内治疗头运动的加速度a也近似不变，为匀加速直线运动，而在输出上一个能量脉冲时，治疗头是静止的，所以第一个初速度V₀为0，各轴向速度分量V_X0、V_Y0、V_Z0也为0，因此，  第N分段上的初速度与第N-1分段上的初速度的关系：

V_XN＝V_XN-1+(a_X-g_x0)Δt

V_YN＝V_YN-1+(a_Y-g_y0)Δt

V_ZN＝V_ZN-1+(a_Z-g_z0)Δt

因此可计算其中任一小段时间Δt内三个轴方向上的位移：

ΔS_XN＝V_XN-1Δt+1/2(a_X-g_x0)Δt²

ΔS_YN＝V_YN-1Δt+1/2(a_Y-g_y0)Δt²

ΔS_ZN＝V_ZN-1Δt+1/2(a_Z-g_z0)Δt²

其中：a_X、a_Y、a_Z为X、Y、Z轴方向上的加速度分量，分别减去g_x0、g_y0、g_z0是消除重力加速度的因素；V_XN-1、V_YN-1、V_ZN-1为第N段时的X、Y、Z方向上的初速度，

则各轴向上的总位移S_X、S_Y、S_Z采用求和方式求出：

S_X＝∑ΔS_XN

S_Y＝∑ΔS_YN

S_Z＝∑ΔS_ZN

在治疗头移动的过程中，治疗头位移分析及控制电路按照以上算法计算各Δt时间内的ΔS，进而求出各轴向上的位移和。

(三)有益效果

对治疗头的三维位移进行实时测定，在位移值小于能量输出窗口的长度和宽度时自动向主控电路发出禁止能量输出信号，避免了局部皮肤重复接受能量脉冲的作用，从而吸收过量的能量，造成对皮肤的损伤，保证了能量的安全输出，使美容治疗更加安全；同时也避免了局部皮肤未被能量作用，达不到治疗作用，实现了精确美容治疗。

附图说明

图1是本发明总体系统方框示意图；

图2是本发明主控程序流程图；

图3是本发明治疗头位移分析及控制电路流程图；

图4是定时器中断程序流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1，本发明的美容仪器治疗头三维位移测定及能量安全输出控制装置由加速度感应电路、治疗头位移分析及控制电路、整机主控电路内嵌安全输出控制电路组成，所述三轴加速度感应电路与治疗头位移分析及控制电路连通，治疗头位移分析及控制电路与整机主控电路连通。

参见图1，加速度感应电路主要由三轴加速度传感器构成。它实时产生实时的三轴加速度模拟信号值。治疗头位移分析及控制电路由微控器、A/D转换器、指示灯、蜂鸣器电路组成。由A/D转换器将三轴方向上的加速度模拟值转换成微控器所需的数字信号，在方法上利用运动学原理，根据实时加速度计算治疗头能量输出端面的空间位移量，并判断与上次能量脉冲输出时的端面位置是否还有重合。若有重合，则向主控电路发出禁止能量输出信号禁止仪器能量输出，以避免局部皮肤接受过量能量；若无重合，则向主控电路输出允许能量输出信号，并输出声或光提示信号，提示操作者操作输出能量，或直接控制主控电路输出能量，以避免局部皮肤漏过治疗能量的覆盖。    

整机主控电路内嵌安全输出控制电路，是主控电路中与治疗头位移测定及控制电路的接口。它接收治疗头位移分析处理电路所产生的禁止/允许能量输出信号O_EN来控制是否允许输出能量脉冲。并且在开机或能量脉冲输出后，产生对治疗头位移分析及控制部分的清零控制信号CLR。

下面结合附图，对美容仪器治疗头三维位移测定及能量安全输出控制方法作进一步的说明。

1、参见图1、图2、图3、图4，本发明控制方法的控制过程如下：

1)在上电复位后，整机主控电路的微控器首先进行初始化工作，使整机处于初始状态，治疗头位移分析及控制电路向整机主控电路输出禁止能量输出控制信号，将两次能量脉冲输出之间的时间划分为若干个Δt时间，在每个Δt内，治疗头近似看作匀加速直线运动，Δt取值越小，精度越高。根据设定的Δt值设置定时中断初值，启动定时中断；

2)整机主控电路中的微控器向治疗头位移分析及控制电路发清零脉冲CLR；然后对整机进行监控管理，当触发按钮按下时，同时也对治疗头位移分析及控制电路发出的禁止/允许能量输出信号O_EN进行查询，当这个信号为允许状态时，才能控制能量脉冲输出，在输出一个能量脉冲后，返回上述发CLR清零脉冲步骤；

3)参见图3，治疗头位移分析及控制电路收到CLR信号后将三轴向初速度变量V_X、V_Y、V_Z清零、三轴方向位移量S_X、S_Y、S_Z清零，采集三轴加速传感器传送的三个轴方向的加速度值，并将其作为重力加速度的三轴分量g_x0、g_y0、g_z0，并加以保存；另外向整机主控电路发禁止能量输出控制信号；    

治疗头位移分析及控制电路中的微控器通过A/D转换电路输入实时加速度值：a_X、a_Y、a_Z。根据运动学公式

ΔS_XN＝V_XNΔt+1/2×(a_X-g_x0)Δt²

ΔS_YN＝V_YNΔt+1/2×(a_Y-g_y0)Δt²

ΔS_ZN＝V_ZNΔt+1/2×(a_Z-g_z0)Δt²

计算本时间小段Δt的位移量，并将此段位移量累加到三轴方向位移变量S_X、S_Y、S_Z之中：

S_X+ΔS_XN→S_X

S_Y+ΔS_YN→S_Y

S_Z+ΔS_ZN→S_Z

计算本时间小段Δt的段末速度V_XN+1、V_YN+1、V_ZN+1(也就是下个Δt段的初速度)，第一个Δt的初速度V_X0、V_Y0、V_Z0是为0的，根据运动学公式：

V_XN+1＝V_XN+(a_X-g_x0)Δt

V_YN+1＝V_YN+(a_Y-g_y0)Δt

V_ZN+1＝V_ZN+(a_Z-g_z0)Δt

三轴加速度传感器产生的三轴实时加速度a_X、a_Y、a_Z是包含了重力加速度的，式中实时加速度分别减去相应轴向上的重力加速度分量g_X、g_Y、g_Z，是为了消除重力加速度因素的影响；判断Δt定时时间到标志是否置位，若没有则等待；若此标志置位则说明Δt定时时间到，清除此标志后继续执行下面步骤；

4)判断S_X≥L或S_Y≥W是否成立，若都不成立则返回步骤3)执行，若其中一式成立或两式都成立则向整机主控电路发允许能量输出信号；

5)整机主控电路在接收到允许能量输出信号后，在主控系统能量输出所有条件具备及触发按钮按下后，通过能量输出端面输出能量脉冲。返回步骤2)。

其中，所述定时中断步骤参见图4：

1)定时中断主要任务是提供Δt时间段的时间到标志。恢复定时初值，定时计数单元减1。

2)判断定时计数单元是否为0，若为0则说明Δt时间到，则将此标志置1。

3)中断返回。

Claims (5)

1.一种美容仪器治疗头的控制装置，其特征在于：包括三轴加速度感应电路、治疗头位移分析及控制电路、整机主控电路，其中，三轴加速度感应电路，是用于产生治疗头能量输出端面在三维空间运动的三轴加速度对应的电压值，并将此值数字化；所述治疗头位移分析处理电路，是用于分析三轴方向的加速度对应的数值，将其转换成三维方向的加速度值，所述整机主控电路，是接收治疗头位移分析处理电路所产生的禁止/允许能量输出信号来控制是否允许能量脉冲输出，所述三轴加速度感应电路与治疗头位移分析及控制电路连通，治疗头位移分析及控制电路与整机主控电路连通。

2.如权利要求1所述的一种美容仪器治疗头的控制装置，其特征在于：所述三轴加速度感应电路是由设有x轴、y轴、z轴的三轴加速度传感器组成，其中，三轴加速度传感器的z轴与治疗头能量输出端面垂直，三轴加速度传感器的x轴与治疗头能量输出端面的边L平行，三轴加速度传感器的y轴与治疗头能量输出端面的边W平行，三轴加速度传感器紧贴于治疗头能量输出端面的内侧安装。

3.如权利要求1所述的一种美容仪器治疗头的控制装置，其特征在于：所述治疗头位移分析及控制电路包括微控器、A/D转换器、驱动器、光电耦合器、蜂鸣器、指示灯，其中，微控器分别与A/D转换器、驱动器、蜂鸣器、指示灯电路连接。

4.一种美容仪器治疗头的控制方法，其特征在于有以下步骤：

1)在上电复位后，首先将整机主控电路、治疗头位移分析及控制电路控制端口初始化为准备状态；整机主控电路向治疗头位移分析及控制电路发清零控制信号CLR，治疗头位移分析及控制电路将治疗头能量输出端面的初速度V₀置为0，治疗头位移分析及控制电路向整机主控电路输出的禁止/允许能量输出信号O_EN为禁止状态；

2)完成了上述的初始化工作后，整机主控电路、治疗头位移分析及控制电路均进入工作程序，治疗头位移分析及控制电路根据三轴加速度传感器传送的实时加速度数据开始计算治疗头能量输出端面的空间位移，只有在x轴方向或y轴方向上的位移量超过治疗头能量输出端面的长L或宽W时，禁止/允许能量输出信号O_EN为允许状态，此时，治疗头按预置参数输出一个能量脉冲；

3)治疗头输出一个能量脉冲后，主控电路向治疗头位移分析及控制电路发清零控制信号CLR，治疗头位移分析及控制电路将治疗头能量输出端面的初速度V₀置为0，治疗头位移分析及控制电路向整机主控电路输出的禁止/允许能量输出信号O_EN为禁止状态，然后重复步骤2)。

5.如权利要求4所述的一种美容仪器治疗头的控制方法，其特征在于所述步骤2)还包括以下步骤：

三轴加速度传感器沿z轴、x轴、y轴三个方向产生加速度感应值g_x、g_y、g_z，在输出能量脉冲时，治疗头处在静止状态，此时，三个轴上的加速度g_x0、g_y0、g_z0的矢量和为重力加速度g，即此时的g_x0、g_y0、g_z0值是重力加速度的分量，又由于在两次能量脉冲输出之间治疗头的空间姿态是近似不变的，那么这期间的各轴上重力加速度分量也是近似不变的，而且，在一小段时间Δt内治疗头运动的加速度a也近似不变，为匀加速直线运动，而在输出上一个能量脉冲时，治疗头是静止的，所以第一个初速度V₀为0，各轴向速度分量V_X0、V_Y0、V_Z0也为0，因此，第N分段上的初速度与第N-1分段上的初速度的关系：

V_XN＝V_XN-1+(a_X-g_x0)Δt

V_YN＝V_YN-1+(a_Y-g_y0)Δt

V_ZN＝V_ZN-1+(a_Z-g_z0)Δt

因此可计算其中任一小段时间Δt内三个轴方向上的位移：

ΔS_XN＝V_XN-1Δt+1/2(a_X-g_x0)Δt²

ΔS_YN＝V_YN-1Δt+1/2(a_Y-g_y0)Δt²

ΔS_ZN＝V_ZN-1Δt+1/2(a_Z-g_z0)Δt²

其中：a_X、a_Y、a_Z为X、Y、Z轴方向上的加速度分量，分别减去g_x0、g_y0、g_z0是消除重力加速度的因素；V_XN-1、V_YN-1、V_ZN-1为第N段时的X、Y、Z方向上的初速度，

则各轴向上的总位移S_X、S_Y、S_Z采用求和方式求出：

S_X＝∑ΔS_XN

S_Y＝∑ΔS_YN

S_Z＝∑ΔS_ZN

在治疗头移动的过程中，治疗头位移分析及控制电路按照以上算法计算各Δt时间内的ΔS，进而求出各轴向上的位移和。

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