CN102324879B - 一种ct机轮毂电机轮毂的位置检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CT机轮毂电机轮毂的位置检测方法，该方法是在CT机轮毂电机原有的三个换向作用的位置传感器基础上增加一个绝对位置传感器，协同CT机轮毂电机转子上安装的位置检测环控制电机以达到位置检测精度要求。该绝对位置传感器与CT机轮毂电机绝对位置检测环磁钢磁极通过电磁感应作用产生电磁信号，该信号通过与换向位置传感器信号之间的关系可以确定CT机轮毂电机的绝对位置、转速、精度及其转向。本发明检测不仅保证CT机轮毂电机能在高精度的位置定位下正常运行，同时也可以实现对CT机的实时检测和位置调整有利于提高扫描精度，极大地降低了设备成本。

Description

一种CT机轮毂电机轮毂的位置检测方法

技术领域

本发明涉及电机定位及转速检测应用技术领域，特别是涉及一种CT机轮毂电机轮毂的位置检测方法。

背景技术

CT机在运行过程中对其电机转速和位置的在线控制，是保证CT机在给患者做诊断时能够成像清晰、准确，避免发生误诊现象。

CT机工作过程中，旋转速度是一个非常重要且必须要考虑的工艺参数，转速的精度与稳定直接关系到CT机成像的正确性与判断病理的准确性，因此在CT机工作时，对CT机上轮毂电机转速的精确测量与控制，显得尤为重要。

目前，在CT机上普遍是价格用相对昂贵的光电编码器的电机调速系统来控制电机的转速。现在，随着电气技术、计算机技术和控制理论的迅猛发展与完善，推动了电机控制技术向着高精度、高准确性和高可靠性方向发展，另外，由于医疗水平的不断发展以及患者对病理诊断准确性的要求，都促使医疗器械向着高精度、高可靠性和低成本方向发展。目前，直驱系统在CT机上被广泛的使用，由于口径大、分辨率要求高，直接采用光电编码器、旋转变压器或光栅，则会导致使用成本过高。各生产厂商都是研究的各种不同的位置检测方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CT机轮毂电机轮毂的位置检测方法，能够更为准确、更为灵敏地对轮毂电机进行控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种CT机轮毂电机轮毂的位置检测方法，包括以下步骤：

(1)在轮毂电机的转子上安装电机位置检测环，并在机架上安装相对应的位置传感器；

(2)启动CT机；

(3)位置传感器检测电磁信号，通过绝对位置的位置传感器信号判断CT机是否达到其初始定位位置，如果达到定位位置和转速要求则开始进入下一步骤，CT机开始进入检测状态，否则CT机轮毂电机继续运行并保持检测状态等待；

(4)控制电流换向的相对位置传感器通过检测电磁信号计算出CT机转子相对定位位置转过的机械角度，并判断CT机转速和角位移是否在CT机所允许的误差范围内，如果在则进入下一步骤，否则保持检测状态；

(5)电机转速控制系统对电机转速进行控制，使其转速稳定在CT机所允许的转速误差范围内。

在所述的步骤(1)中三个换向器作用的相对位置传感器相隔120°放置，且绝对位置传感器与初始位置对齐，确保安装精度。

在所述的步骤(1)中将电机位置检测环充磁为绝对位置检测环和相对位置检测环，其中绝对位置检测环只有一对磁极。

在所述的步骤(3)中位置传感器为N型开关型霍尔式位置传感器或变磁阻式位置传感器。

在所述的步骤(3)中绝对位置传感器(N型开关型霍尔式位置传感器)通过对绝对位置检测环的检测，通过磁极N极向S极转变引起的电平跳变来确定CT机转子初始位置。

在所述的步骤(4)中CT机的机械角位移满足如下等式：

$\mathrm{\ψ}=\frac{\mathrm{\θ}}{6}=\frac{\mathrm{\α}}{6\·p}$

ε＝ψ·ρ

ε′＝K·ε

其中，ψ为相对位置传感器信号变化对应的机械角位移，θ为相对位置传感器信号变化一个周期的机械角位移，α为电角度，p为相对位置检测环极对数，ρ为控制精度，ε为理论位置精度，ε′为实际位置精度，K为安全系数。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明是通过在轮毂电机轮毂上安装绝对位置传感器的方法来定位和检测电机转速。启动电机后，通过等待绝对位置检测环每运转一周将会产生一个电磁信号来实现对电机运转的初始定位，把电磁信号转换为电机的转速信号，将能快速、便捷的检测到电机的每一转的速度，达到测量的要求以后，CT机轮毂电机稳定运行在测量状态并开始检测。另外，电机转速控制系统将会对电机每一转的转速进行修正，以免CT机在运行时出现转速偏差，造成成像不准确。因此，通过在轮毂电机轮毂上安装绝对位置传感器的检测方法具有控制精度高，响应速度快，稳定性强等特点，而且，位置检测环安装方便，可行性高，可实现位置传感器的集成化，同时，运用CT机轮毂电机及其控制系统代替大型光电编码器电机及其控制系统极大地降低了成本。

附图说明

图1是本发明CT机轮毂电机位置传感器工作周期图(p＝2)；

图2是本发明的电机位置检测环图；

图3是本发明电机位置布局图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1-3所示，本发明涉及一种CT机轮毂电机轮毂的位置检测方法，该方法是在CT机轮毂电机原有的三个换向作用的位置传感器基础上增加一个绝对位置传感器，协同CT机轮毂电机位置检测环控制电机以达到位置检测精度要求。该绝对位置传感器与CT机轮毂电机绝对位置检测环磁钢磁极通过电磁感应作用产生电磁信号，该信号通过与换向位置传感器信号之间的关系可以确定CT机轮毂电机的绝对位置、转速、精度及其转向。采用该方法检测前，需要对CT机的球管进行准确定位，与之对应的CT机轮毂电机绝对位置检测环初始位置也要进行设定。采用该方法检测不仅保证CT机轮毂电机能在高精度的位置定位下正常运行，同时也可以实现对CT机的实时检测和位置调整有利于提高扫描精度，极大地降低了设备成本。

其具体步骤包括：

(1)在轮毂电机的转子上安装电机位置检测环，并在机架上安装相对应的位置传感器；

(2)启动CT机；

(3)位置传感器检测电磁信号，通过绝对位置的位置传感器信号判断CT机是否达到其初始定位位置，如果达到定位位置和转速要求则开始进入下一步骤，CT机开始进入检测状态，否则CT机轮毂电机继续运行并保持检测状态等待；

(4)控制电流换向的相对位置传感器通过检测电磁信号计算出CT机转子相对定位位置转过的机械角度，并判断CT机转速和角位移是否在CT机所允许的误差范围内，如果在则进入下一步骤，否则保持检测状态；

(5)电机转速控制系统对电机转速进行控制，使其转速稳定在CT机所允许的转速误差范围内。

结合图1所示，启动CT机轮毂电机后，等待电机初始定位位置与绝对位置传感器对齐，同时要满足电机转速要求。电机运行状态满足要求后，CT机进入检测状态，三个相对位置传感器协同电机转速控制系统控制电机运行，绝对位置传感器在电机每转一圈后修正电机转速，并且消除累积角位移误差。根据机械角位移

有

电机角位移绝对精度为机械角位移与控制精度的乘积。与此同时，计数器开始对其中A位置相对位置传感器进行计数，其增加一个数值则相应的电角度增加360°，机械角度增加

由此可准确的计算出CT机轮毂电机的相对角位移。

此外，以角位移绝对测量精度为±1′的CT机轮毂电机为例，根据电机机械角位移满足：

$\mathrm{\ψ}=\frac{\mathrm{\θ}}{6}=\frac{\mathrm{\α}}{6\·p}$

ε＝ψ·ρ

ε′＝K·ε

按照实际工程要求取K＝2，ρ＝1％，ε′＝1′时，计算得出应取电机极对数为72对。可见，在传感器控制精度不提升的基础上，相对位置检测环极对数越多，电机的角位移精度也就越高。在电机转子旋转一周后，可以利用CT机轮毂电机绝对位置检测环与绝对位置传感器之间的关系通过闭环控制调整电机的角位移和速度，极大的提高了CT机轮毂电机的位置精度。

不难发现，与现有的检测方法相比，本发明最大特点是能检测CT机上轮毂电机每一转的转速，并通过电机转速控制系统及时对每一转的转速进行修正，保证轮毂电机每一转的转速都能在预定设置的误差范围内，从而确保了CT机成像的准确性，同时，运用CT机轮毂电机及其控制系统代替大型光电编码器电机及其控制系统极大地降低了成本。因此，用在CT机轮毂电机外环上安装绝对位置传感器的检测方法具有控制精度高，响应速度快，稳定性强，成本相对较低等特点。

Claims (3)

1.一种CT机轮毂电机轮毂的位置检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在轮毂电机的转子上安装电机位置检测环，并在机架上安装相对应的位置传感器；其中，电机位置检测环充磁为绝对位置检测环和相对位置检测环，其中绝对位置检测环只有一对磁极；机架上的位置传感器包括三个起换向器作用的相对位置传感器和绝对位置传感器，其中，三个相对位置传感器相隔120°放置，绝对位置传感器与初始位置对齐；

（2）启动CT机；

（3）位置传感器检测电磁信号，通过绝对位置传感器信号判断CT机是否达到其初始定位位置，如果达到定位位置和转速要求则开始进入下一步骤，CT机开始进入检测状态，否则CT机轮毂电机继续运行并保持检测状态等待；其中，绝对位置传感器为N型开关型霍尔式位置传感器，通过对绝对位置检测环的检测和磁极N极向S极转变引起的电平跳变来确定CT机轮毂电机的转子初始位置；

（4）控制电流换向的相对位置传感器通过检测电磁信号计算出CT机轮毂电机的转子相对定位位置转过的角位移，并判断CT机转速和角位移是否在CT机所允许的误差范围内，如果在则进入下一步骤，否则保持检测状态；

（5）电机转速控制系统对电机转速进行控制，使其转速稳定在CT机所允许的转速误差范围内。

2.根据权利要求1所述的CT机轮毂电机轮毂的位置检测方法，其特征在于，所述的步骤（3）中位置传感器为N型开关型霍尔式位置传感器或变磁阻式位置传感器。

3.根据权利要求1所述的CT机轮毂电机轮毂的位置检测方法，其特征在于，所述的步骤（4）中CT机的角位移满足如下等式：

$\mathrm{\ψ}=\frac{\mathrm{\θ}}{6}=\frac{\mathrm{\α}}{6\·p}$

ε=ψ·ρ

ε′=K·ε

其中，ψ为相对位置传感器信号变化对应的机械角位移，θ为相对位置传感器信号变化一个周期的机械角位移，α为电角度，p为相对位置检测环极对数，ρ为控制精度，ε为理论位置精度，ε′为实际位置精度,K为安全系数。

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