CN104545979B - 一种电刷检测装置及其ct扫描系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电刷检测装置及其CT扫描系统，其通过在电刷部分增加压力传感器，以采集电刷和滑环之间的压力信息，并将该压力信号输出到电路板进行处理，以得到代表压力大小的电信号。该电信号被发送给相关的控制器，由其来判断电刷是否在正常范围内工作。根据本发明的电刷检测装置及其CT扫描系统，可随时获知电刷与滑环间的压力状况，并在压力变小接近阈值时提供提示信息，从而预防由于电刷磨损等问题而导致的潜在隐忧乃至系统故障。

Description

一种电刷检测装置及其CT扫描系统

技术领域

本发明涉及电刷检测装置，其主要应用在CT重建软件平台的架构设计，以及当数据需要顺序经过多个步骤处理以得到最终数据的软件设计方案等其他类似情况。

背景技术

计算机X射线断层扫描系统(简称CT扫描系统)旋转机构的电力供应与信号通讯通常是通过扫描机架的电刷和滑环来帮助实现。而当电刷和滑环使用一段时间后，由于相互之间的接触摩擦必然导致电刷部件发生磨损。当电刷磨损到一定程度后会变短，短到一定程度则会导致电刷与滑环之间的接触不良，这时CT扫描系统会出现通讯误码错误，严重时会导致通讯中断，系统无法正常使用，甚而影响到病人及时就诊。

目前的电刷使用损耗情况和检测情况系统不能自动获知，如果想获知电刷部件是否工作在正常范围内，全靠CT扫描系统的售后服务人员定期上门检查。图1是现有技术中CT扫描系统的电刷检测装置部分结构示意图。如图1所示。现有CT扫面系统中，电刷检测装置部分包括：滑环1，其作为电力及通讯信号从静止部分到旋转部分的连接导体；电刷2，其作为电力及通讯信号的连接导体；固定部件3，其用于将电刷、弹簧固定在其空间；弹簧4，用来传递压力以使电刷与滑环接触良好。

CT机通常体积庞大系统复杂，对于售后服务人员来说，检测CT机不仅是技术工作还是个体力活，熟练的售后服务人员通常也需要2至3个小时完成CT机的整机检查工作。此外，当售后服务人员检查出电刷故障需要进行更换并安装调试，此时安装调试人员也全凭目视检查来判别电刷是，否安装到位。现有技术方法无论是对电刷进行检查检测还是安装调试都极不方便，也给CT扫描系统的正常使用运行造成潜在隐忧。

为了解决现有技术中存在的电刷磨损或其他电刷故障带来的电刷检测及置换难题，申请号为CN200910207296.3的发明专利申请案公开了一种监测电刷长短从而判断其磨损程度的方法。为实现该方法，需要通过靠在电刷上引出连接机构(如拉线)与传感器相连传出压力信号，来监测电刷磨损程度，从而检测电刷装置。

但是，由于CT扫描系统的滑环部分至少包括电力环和信号环两部分，其中，电力环加载380v三相电压，三相引出线加上公共线共有4道滑环需4个电刷；信号环通常采用差分信号来实现信号的发送和接收，发送和接收差分信息各需要2道滑环共需4道滑环，CT扫描系统通常配置8道以上的滑环。滑环与滑环之间用绝缘物质隔开。

由于申请号为CN200910207296.3的发明专利申请案需要引出连接杆或靠拉线的方式来传递电源和信号实现难度非常大，需将10个以上的电刷交错放置在CT扫描系统的相关部位，且各个电刷之间的间距应达到10～15mm左右。而实际情况是，为确保电刷能与滑环1接触良好并有效导电和传输信息，每个环道通常要配置3至5个电刷。以每个环道配置4个电刷为例，图2示出了现有技术中每环道上电刷分布位置示意图，这样，8个环道需要配备24至40个甚至更多的电刷，每个电刷引出一根连接杆或一根拉线，需要将24至40根连接杆或一根拉线。这样就需要在电刷所在位置的有限空间配置出这样庞杂的连接杆/拉线和传感器，这使得具体实施非常困难，甚至几乎没有可能。

如此，这种靠在电刷上引出连接杆或拉线的方式来检测电刷故障信息的方法结构太复杂，又由于CT扫描系统安装电刷的空间部位非常有限，从而使得该发明申请揭示的方法在CT扫描系统上几乎不可能实现。

发明内容

鉴于现有技术的上述不足，本发明提供一种电刷检测装置，其通过在现有CT扫描系统的电刷后面增加压力传感器，以采集电刷和滑环之间的压力信息，并将该压力信号输出到电路板进行处理，以得到代表压力大小的电信号；然后将此电信号发送给相关的控制器，由此来判断电刷是否在正常范围内工作。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

电刷检测装置，包括：滑环，其包括电力环和信号环，所述电力环和信号环上布置有环道，用作电力及通讯信号从静止部分到旋转部分的连接导体；多个电刷，用作电力及通讯信号的连接导体；以及，弹簧。还包括：

压力传感器，其负责采集压力信息，该压力信息等价于电刷与滑环之间的压力值；

固定部件，用于固定安置电刷、弹簧及压力传感器；

信号转换电路板，其上配置有用以控制、采集压力传感器的电路或电路组件；

所述弹簧连接在电刷和压力传感器之间；以及，

压力传感器信号线，其从压力传感器引出，用来将压力传感器采集的压力信号传递给电路板。

所述电力环加载三相电压，具有传导A、B、C三相电的3个环道和共地线环道共4个环道；信号环发送和接收信号采用差分信号传输方式各需2个环道共4个环道，环道之间以绝缘材料隔离。

优选地，每个环道配备1个电刷，每个电刷由配置一个压力传感器，从每个压力传感器上引出一根压力传感器信号线，将其接入所述信号转换电路板，或者，将全部压力传感器信号线集结成线缆束接入所述信号转换电路板。

较佳地，每个环道配备2至4个电刷，每个电刷由配置一个压力传感器，从每个压力传感器上引出一根压力传感器信号线，将全部压力传感器信号线集结成线缆束接入信号转换电路板。

本发明的电刷检测装置还包括：电力/信号传输导电板和接线端子，所述电力/信号传输导电板用于将外部电源或通讯信号传输到滑环上。

所述固定部件由铜合金制成，导电性能优良，且与电刷紧密接触。

所述固定部件贯穿电力/信号传输导电板并固定到该电力/信号传输导电板上，该电力/信号传输导电板上的铜箔与固定部件通过焊接接触。

所述压力传感器安置在固定部件内部，且其上部与固定部件顶面接触，下部连接弹簧的上端。

所述压力传感器信号线从压力传感器引出并穿过固定部件的顶部连接到信号转换电路板。

还包括：输出到上一级控制器的信号线，其将压力传感器所采集的压力信息经电路板上的电路处理成电信号后传送给上一级控制器，以便进行相应的提示、报警、禁止使用控制。

所述上一级控制器通过所述信号转换电路板上的电路对压力传感器进行控制采样，完成压力数据的实时采集。

进一步地，根据电刷与滑环环道之间的接触程度设置压力传感器阈值，如果检测到的压力值小于压力传感器阈值，则说明电刷的长度小于预期，电刷工作不正常。

在弹簧与压力传感器之间放置刚性较好的绝缘装置，以便有效传递压力并确保绝缘，所述压力传感器是低电压直流设备。

所述压力传感器的选型为电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器或者谐振式压力传感器。

一种CT扫描系统，其包括有电刷检测装置，该电刷检测装置包括：

压力传感器，其负责采集压力信息，该压力信息等价于电刷与滑环之间的压力值；

固定部件，用于固定安置电刷、弹簧及压力传感器；

电路板，其上配置有用以控制、采集压力传感器的电路或电路组件；

所述弹簧连接在电刷和压力传感器之间；以及，

压力传感器信号线，其从压力传感器引出，用来将压力传感器采集的压力信号传递给电路板。

本发明的有益效果：本发明通过使用此电刷检测装置，可随时获知电刷与滑环间的压力状况，并在压力变小接近阈值时提供提示信息，从而预防由于电刷磨损等问题而导致的潜在隐忧乃至系统故障。由于本发明能够方便地自动检测出电刷的磨损或故障情况提前预警/报警，无需如现有技术每个环道需要使用3至5个电刷以保障电力/信号传输良好，因此，本发明还可以极大地减少CT扫描系统每个环道上的电刷使用量。

此外，根据本发明的电刷检测装置在新电刷安装后，可以通过分析压力值的高低及滑环转动时是否有波动，来判断安装是否达到预期标准。这样不仅提高了CT机生产线效率，而且也大幅提高CT机的自动化程度。根据本发明的电刷检测装置能够将滑环相关部件的可检测性和系统的稳定性得到极大提高，其实施难度小成本低，系统维护成本也能得到有效降低，并能够有效解决现有技术中安装调试人员全凭目视检查判别电刷是否安装到位的弊端。

附图说明

图1示出了现有技术中电刷检测装置的结构示意图；

图2示出了现有技术中每道滑环上电刷分布位置示意图；

图3示出了根据本发明的电刷检测装置的结构示意图；

图4示出了根据本发明的又一实施例的电刷检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明揭露了一种电刷检测装置，如图3所示，本发明的电刷检测装置在传统电刷检测装置的基础上增加了压力传感器、压力传感器信号线、信号转换电路板以及输出到上一级控制器的信号线，具体包括：滑环1，其作为电力及通讯信号从静止部分到旋转部分的连接导体；电刷2，其作为电力及通讯信号的连接导体；固定部件3，其用于将电刷、弹簧及压力传感器固定在其空间；弹簧4，其安装于电刷2顶面且连接在电刷2和压力传感器5之间，用来传递压力以使电刷与滑环接触良好；压力传感器5，安置在固定部件3内部，且其上部与固定部件3顶面接触，下部连接弹簧4的上端，该压力传感器5负责采集压力信息，该压力信息等价于电刷与滑环之间的压力值；压力传感器信号线6，其从压力传感器5引出并穿过固定部件3顶部连接到信号转换电路板7，用以将压力传感器5采集的压力信号传递给信号转换电路板7；信号转换电路板7，其上配置有用以控制、采集压力传感器输出的压力信号的电路或电路组件；以及，输出到上一级控制器的信号线8，其将压力传感器5所采集的压力信息经信号转换电路板7上电路处理成数字压力信号后传送给上一级控制器，以便进行相应的提示/报警/禁止使用等控制。

滑环1主要包括有电力环和信号环。其中，由于CT扫描系统的高压发生器需加载380v的三相交流电压，这就要求电力环可传导A、B、C三相电压，需为A、B、C三相电各配置1条环道，加上公共地线配一条环道，电力环共有4条环道，配置4个电刷。信号环包括有固定部分向旋转部分传递信号的发送环和旋转部分向固定部分传递信号的接收环，信号的发送和/或接收通常采用差分信号来实现，因此发送环和接收环为发送和接收差分信息各需要2条环道共4条环道。滑环1上每个环道上均配置至少一个电刷，电力环和信号环共8个环道，环道与环道之间用绝缘物质隔开。

给每个环道只配备一个电刷，因此每个CT扫描系统的电刷检测装置部分也需要配置至少8个电刷。每个电刷由配置一个压力传感器，从每个压力传感器上引出一根压力传感器信号线，将其分别接入所述信号转换电路板中。或者，将全部压力传感器信号线集结成线缆束接入所述信号转换电路板。

在另一个实施例中，给每个环道只配备2至4个电刷，每个CT扫描系统的电刷检测装置部分需要配置16至32个电刷。每个电刷由配置一个压力传感器，从每个压力传感器上引出一根压力传感器信号线，将至少16至32根压力传感器信号线集结成线缆束输入到信号转换电路板7中。

在本发明的另一具体实施例中，如图4所示，本发明的一种电刷检测装置还包括：电力/信号传输导电板9和接线端子10。所述电力/信号传输导电板9用于将外部电源传输到滑环上，也用于与滑环间进行信号传输。通常固定部件3由铜合金制成，导电性能优良，其与电刷紧密接触。

在一个具体实施例中，固定部件3贯穿电力/信号传输导电板9并固定到该电力/信号传输导电板9上，电力/信号传输导电板9上的铜箔与固定部件3通过焊接接触。这样，电力/信号传输导电板9通过其上的接线端子10与外部电源或信号连接，从而实现电能或信号从接线端子10->电力/信号传输导电板9->固定部件3->电刷2->滑环的传输过程，从而通过固定部件3把外部电源或信号传送到旋转装置上，反之亦然。

本发明的电刷检测装置的上一级控制器能通过信号转换电路板7上的电路对压力传感器5进行控制采样，完成压力数据的实时采集。该压力传感器5采集的压力数据直接反应了电刷2对滑环1的压力值，并通过该压力值反映电刷2与滑环1的接触情况。如果压力小于预定值，则说明电刷2的长度小于预期，或安装存在问题。据此，CT扫描系统操作人员很方便得知电刷是否正常工作，电刷是否需要更换，而并不需要打开CT机壳进行人工检查。

滑环1是机架的静止部分向旋转部分提供电力的部件，其电压较高，一般为380V以上，因此通常需要考虑滑环1的绝缘性。较佳地，可在弹簧4与压力传感器5之间放置刚性较好的绝缘装置，以达到能够有效传递压力的同时，保证绝缘的目的。

由于压力传感器5是低电压直流设备，在电路设计时需要采取适当措施以避免滑环1上所带380V的交流交流电压对其造成干扰。此处所述适当措施可以为本领域技术人员通常采取的公知技术，再此不作详细赘述。

由于压力传感器5与弹簧4以及绝缘装置接触，其选型和安装均要考虑其强度。较佳地，该压力传感器5的选型可考虑但不限于如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器等。

以上是对本发明的描述，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和替换，均应落入本发明的权利要求确定的保护范围内。

Claims (15)

1.一种电刷检测装置，包括：滑环，其包括电力环和信号环，所述电力环和信号环上布置有环道，用作电力及通讯信号从静止部分到旋转部分的连接导体；电刷，用作电力及通讯信号的连接导体；以及，弹簧；其特征在于，还包括：

压力传感器，其负责采集压力信息，该压力信息等价于电刷与滑环之间的压力值；

固定部件，用于固定安置电刷、弹簧及压力传感器；

信号转换电路板，其上配置有用以控制、采集压力传感器的电路或电路组件；

所述弹簧连接在电刷和压力传感器之间；以及，

压力传感器信号线，其从压力传感器引出，用来将压力传感器采集的压力信号传递给信号转换电路板。

2.根据权利要求1所述的一种电刷检测装置，其特征在于，所述电力环加载三相电压，具有传导A、B、C三相电的3个环道和共地线环道共4个环道；信号环发送和接收信号采用差分信号传输方式各需2个环道共4个环道，环道之间以绝缘材料隔离。

3.根据权利要求1所述的一种电刷检测装置，其特征在于，每个环道配备1个电刷，每个电刷配置一个压力传感器，从每个压力传感器上引出一根压力传感器信号线，将其接入所述信号转换电路板，或者，将全部压力传感器信号线集结成线缆束接入所述信号转换电路板。

4.根据权利要求1所述的一种电刷检测装置，其特征在于，每个环道配备2至4个电刷，每个电刷配置一个压力传感器，从每个压力传感器上引出一根压力传感器信号线，将全部压力传感器信号线集结成线缆束接入信号转换电路板。

5.根据权利要求1所述的一种电刷检测装置，其特征在于，还包括：电力/信号传输导电板和接线端子，所述电力/信号传输导电板用于将外部电源或通讯信号传输到滑环上。

6.根据权利要求1所述的一种电刷检测装置，其特征在于，所述固定部件由铜合金制成，导电性能优良，且与电刷紧密接触。

7.根据权利要求1或6所述的一种电刷检测装置，其特征在于，所述固定部件贯穿电力/信号传输导电板并固定到该电力/信号传输导电板上，该电力/信号传输导电板上的铜箔与固定部件通过焊接接触。

8.根据权利要求1所述的一种电刷检测装置，其特征在于，所述压力传感器安置在固定部件内部，且其上部与固定部件顶面接触，下部连接弹簧的上端。

9.根据权利要求1所述的一种电刷检测装置，其特征在于，所述压力传感器信号线从压力传感器引出并穿过固定部件的顶部连接到信号转换电路板。

10.根据权利要求1所述的一种电刷检测装置，其特征在于，还包括输出到上一级控制器的信号线，其将压力传感器所采集的压力信息经所述信号转换电路板上的电路处理成电信号后传送给上一级控制器，以便进行相应的提示、报警、禁止使用控制。

11.根据权利要求10所述的一种电刷检测装置，其特征在于，所述上一级控制器通过所述信号转换电路板上的电路对压力传感器进行控制采样，完成压力数据的实时采集。

12.根据权利要求1所述的一种电刷检测装置，其特征在于，根据电刷与滑环环道之间的接触程度设置压力传感器阈值，如果检测到的压力值小于压力传感器阈值，则说明电刷的长度小于预期，电刷工作不正常。

13.根据权利要求1所述的一种电刷检测装置，其特征在于，在弹簧与压力传感器之间放置刚性较好的绝缘装置，以便有效传递压力并确保绝缘，所述压力传感器是低电压直流设备。

14.根据权利要求1所述的一种电刷检测装置，其特征在于，所述压力传感器的选型为电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器或者谐振式压力传感器。

15.一种CT扫描系统，其特征在于，包括电刷检测装置，该电刷检测装置包括：

压力传感器，其负责采集压力信息，该压力信息等价于电刷与滑环之间的压力值；

固定部件，用于固定安置电刷、弹簧及压力传感器；

电路板，其上配置有用以控制、采集压力传感器的电路或电路组件；

所述弹簧连接在电刷和压力传感器之间；以及，

压力传感器信号线，其从压力传感器引出，用来将压力传感器采集的压力信号传递给电路板。