CN104287752A

CN104287752A - 一种用于移动式x射线机的运动控制方法和装置

Info

Publication number: CN104287752A
Application number: CN201310302727.0A
Authority: CN
Inventors: 李劲生; 孙成
Original assignee: Nanjing Perlove Radial Video Equipment Co Ltd
Current assignee: Nanjing Perlove Radial Video Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2015-01-21

Abstract

一种用于移动式X射线机的运动控制方法和装置，属于医疗器械技术领域。该装置由双电机控制、驱动单元和包含有双电机控制、驱动单元所需外围控制信号控制、处理单元组成，其特征在于霍尔传感器模块是由磁敏霍尔传感器和磁柱组成，当磁敏传感器在磁场中有微小移动时，磁敏传感器产生不同的电压控制信号；数据采集电路模块将霍尔传感器传出的电信号经信号放大处理电路放大，放大后的信号经过信号整型电路整型后送入A/D转换电路模块；外围控制信号控制、处理单元将采集的信号处理后通过总线方式发送命令给双电机控制单元，双电机控制单元发送命令给双电机驱动单元驱动电机。其优点是：可靠性高，升级方便，成本低廉，维护简单。

Description

一种用于移动式X射线机的运动控制方法和装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域。

背景技术

目前国产医用移动式X射线机较为少见，市场上主流移动式X射线机主要集中在佳能、岛津、GE、PHILIPS等国外品牌上；移动式X射线机从动力学角度可以分为两种：电动助力型和非电动助力型，其中非电动助力型市场上比较普遍，但该类机型的运动全部依靠用户的人力驱动，机器笨重且使用起来较为不便；电动助力型主要集中在国外品牌上，该类机型运动为电动助力型，操作灵活方便，如岛津公司的Mobile DaRt Evolution，西门子公司的Mobilett Mira等，电动助力型移动式X射线机电动控制装置大体上可以分为以下5个方面：传感器单元、数据处理单元、电机驱动单元、保护单元和电机组成，传感器单元用于把用户的操作动作转变为电信号，数据处理单元接受传感器单元的输出信号，经过分析处理后发出控制信号给电机驱动单元，最后由电机驱动单元控制电机执行用户希望的动作，从而实现用户以极小的人力控制床边机运动的功能。

发明内容

本发明的设计目的是：本发明提出了一种解决方案，以现有的磁敏霍尔传感器和配套电路作为传感器单元，以单片机为核心作为数据处理单元，以DSP为控制核心的双向可逆直流电机驱动技术作为电机驱动单元组成一种移动式X射线机的电动控制装置，可满足各种临床应用要求，且方案易于实现，成本低廉，维护简单。

本发明所采用的技术方案是：该装置由双电机控制、驱动单元和包含有双电机控制、驱动单元所需外围控制信号控制、处理单元组成，其特征在于外围控制信号控制、处理单元与双电机控制、驱动单元通过总线连接，进行人推动机器移动信号监控和结果分析；双电机控制、驱动单元是由主电路模块、检测模块、通信模块、DSP微处理器模块组成；外围控制信号控制、处理单元是由可编程MCU控制模块、霍尔传感器模块、数据采集电路模块、A/D转换电路模块、运动保护电路模块组成；与外围控制信号控制、处理单元的连接是通过外部接口电路连接，与双电机控制单元通过RS485通信接口连接。

霍尔传感器模块是由磁敏霍尔传感器和磁柱组成，当磁敏传感器在磁场中有微小移动

时，磁敏传感器产生不同的电压控制信号；数据采集电路模块将霍尔传感器传出的电信号经信号放大处理电路放大，放大后的信号经过信号整型电路整型后送入A/D转换电路模块；外围控制信号控制、处理单元将采集的信号处理后通过总线方式发送命令给双电机控制单元，双电机控制单元发送命令给双电机驱动单元驱动电机；外围控制信号控制、处理单元为包含A/D转换电路模块的AVR系列单片机；电机以PWM调速技术为核心；双电机控制、驱动单元以DSP数字信号处理器为核心；电机采用24V直流有刷电机。

附图说明

图1：本发明双电机控制、驱动单元原理框图。

图2：本发明外围控制信号控制、处理单元原理框图。

图3：本发明双电机控制、驱动单元软件流程图。

图4：本发明外围控制信号控制、处理单元软件流程图。

图5：本发明原理框图。

具体实施方式

参照附图，本发明的技术路线如下：首先外围控制信号控制、处理单元通过对霍尔传感器的数据的分析，可以确定用户是何种操作方式，例如用户操作机器前进；再次对霍尔传感器的数据（霍尔传感器信号为实时监控）分析，确定是前进、前进中的左转还是前进中的右转；然后确定用户的具体操作方式后，对数据分析计算出最终速度；最后检测保护模块是否保护，将分析后的数据压缩成数据包，发送给双电机控制、驱动单元。

双电机控制、驱动单元接收数据包后，解析数据包，从数据包中获取用户操作方式，双电机最终速度，然后读取编码器状态计算机器当前速度，并以当前速度为起始速度，以一定的曲线方式调节到最终速度，分析数据包时，如检测模块检测信号为保护，直接停止电机运动。

如框图1所示，双电机控制、驱动单元包括四大模块，即主电路模块、检测模块、通信模块、DSP微处理器模块；主电路模块的主要功能是通过PWM变换器得到可调的直流电压，为直流电机供电；检测模块主要检测轮子的转速；通信模块负责DSP与外围控制信号控制、处理单元之间的数据通信，实现对用户的操作动作的实时监控；DSP是双电机控制、驱动单元的核心，它负责整个单元的管理控制；DSP芯片自带多路可编程脉宽调制（PWM）输出和死区控制、多路信号输入捕捉（CAP）和RS485总线模块资源，使得它在电机控制中具有无与伦比的优势；本发明装置采用DSP芯片作为双电机控制、驱动单元的主控制器。

如框图2所示，外围控制信号控制、处理单元是包括六大模块，即可编程MCU控制模块、霍尔传感器模块、数据采集电路模块、A/D转换电路模块、运动保护电路模块、通信模块组成；霍尔传感器模块主要功能是将用户的操作动作转变为电信号；数据采集电路模块将霍尔传感器传出的电信号经信号放大处理电路放大，放大后的信号经过信号整型电路整型后送入A/D转换电路模块；A/D转换电路模块为可编程MCU控制模块自带功能；运动保护电路模块主要功能是当保护模块触发后，使机器立刻停止；通信模块负责外围控制信号控制、处理单元与双电机控制、驱动单元之间的数据通信，实现对用户的操作动作的实时处理；其与双电机控制、驱动单元通过RS485通信接口连接；可编程MCU控制模块为包含A/D转换电路模块的AVR系列单片机。

本发明的有益效果是：传感器使用市场上广泛应用的霍尔磁传感器，一方面技术成熟，可靠性高，另一方面采购方便，便于更换，满足大批量生产的要求；电动控制装置运动状态实现的灵活性取决于MCU中的软件算法，这就为以后的升级提供了方便；直流无刷电机使用PWM技术调速，供电方案采用直流24V动力电池，与市场主流一致，随着相关技术的升级与发展，本运动控制装置的持续改进得以实现。

Claims

1.一种用于移动式X射线机的运动控制方法和装置，该装置由双电机控制、驱动单元和包含有双电机控制、驱动单元所需外围控制信号控制、处理单元组成，其特征在于外围控制信号控制、处理单元与双电机控制、驱动单元通过总线连接，进行人推动机器移动信号监控和结果分析；双电机控制、驱动单元是由主电路模块、检测模块、通信模块、DSP微处理器模块组成；外围控制信号控制、处理单元是由可编程MCU控制模块、霍尔传感器模块、数据采集电路模块、A/D转换电路模块、运动保护电路模块组成；与外围控制信号控制、处理单元的连接是通过外部接口电路连接，与双电机控制单元通过RS485通信接口连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于移动式X射线机的运动控制方法和装置，其特征在于：霍尔传感器模块是由磁敏霍尔传感器和磁柱组成，当磁敏传感器在磁场中有微小移动时，磁敏传感器产生不同的电压控制信号。

3.根据权利要求1所述的一种用于移动式X射线机的运动控制方法和装置，其特征在于：数据采集电路模块将霍尔传感器传出的电信号经信号放大处理电路放大，放大后的信号经过信号整型电路整型后送入A/D转换电路模块。

4.根据权利要求1所述的一种用于移动式X射线机的运动控制方法和装置，其特征在于：外围控制信号控制、处理单元将采集的信号处理后通过总线方式发送命令给双电机控制单元，双电机控制单元发送命令给双电机驱动单元驱动电机。

5.根据权利要求1所述的一种用于移动式X射线机的运动控制方法和装置，其特征在于：外围控制信号控制、处理单元为包含A/D转换电路模块的AVR系列单片机。

6.根据权利要求1所述的一种用于移动式X射线机的运动控制方法和装置，其特征在于：电机以PWM调速技术为核心。

7.根据权利要求1所述的一种用于移动式X射线机的运动控制方法和装置，其特征在于：双电机控制、驱动单元以DSP数字信号处理器为核心。

8.根据权利要求1所述的一种用于移动式X射线机的运动控制方法和装置，其特征在于：电机采用24V直流有刷电机。