CN105832361B - X光机上的电动助力器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种X光机上的电动助力器及其控制方法，其中电动助力器包括驱动装置、测力装置和处理装置；所述测力装置包括安装板和力采集器；所述安装板上安装所述X光机的运动部件，还安装所述力采集器；所述处理装置接收力采集器采集的力，并根据该力产生对应的控制信号发送至所述驱动装置；所述驱动装置根据接收的控制信号驱动所述安装板运动。本发明的X光机上的电动助力器及其控制方法，通过测力装置采集到操作者输出的力，通过处理装置根据采集的力输出对应的控制信号控制驱动装置驱动安装有运动部件的安装板运动，可以轻便快捷控制X光机的运动部件，提升病人流通率，降低操作者的体力输出，减轻操作者的工作压力。

Description

X光机上的电动助力器及其控制方法

技术领域

本发明涉及到X光机领域，特别是涉及到一种X光机上的电动助力器及其控制方法。

背景技术

X光机体位调节是医学诊断用X光机操作工作流的重要环节之一。X光机操作者需要调整X光机的运动部件以适应患者身高、检测部位，以期获得最佳的X射线摄影效果。方便快捷地调整X光机的运动部件对长期处于高负荷工作状态的X光机操作者异常重要。通常，X光机操作者需要纯人力推拉或者通过电动装置缓慢移动笨重的X光机运动部件，增加操作者工作的体力输出。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种减轻操作者工作体力输出的X光机上的电动助力器及其控制方法。

为了实现上述发明目的，本发明首先提出一种X光机上的电动助力器，包括驱动装置、测力装置和处理装置；

所述测力装置包括安装板和力采集器；所述安装板的一面用于安装所述X光机的运动部件，另一面上还安装所述力采集器；

所述处理装置接收力采集器采集的力，并根据该力产生对应的控制信号发送至所述驱动装置；

所述驱动装置根据接收的控制信号驱动所述安装板运动。

进一步地，所述力采集器包括推拉力传感器、传动活动板、承力板和承力柱；所述安装板上设置有安装块；

所述传动活动板层叠设置于安装板，传动活动板远离安装板的一面固定安装所述承力柱；所述推拉力传感器上设置有对应承力柱的安装孔；

所述推拉力传感器通过安装孔套接于所述承力柱，且与所述安装板有间隙地安装于安装块上；所述承力板与所述承力柱固定连接。

进一步地，所述推拉力传感器包括采集X轴方向拉/压力的第一推拉力传感器，以及采集垂直于X轴方向的Y轴方向拉/压力的第二推拉力传感器。

进一步地，所述第一推拉力传感器上的安装孔为第一腰型孔，当对应的承力柱受到Y轴方向的力时，对应的承力柱沿第一腰型孔滑动而未对第一推拉力传感器做功；

所述第二推拉力传感器的安装孔为第二腰型孔，当对应的承力柱受到X轴方向的力时，对应的承力柱沿第二腰型孔滑动而未对第二推拉力传感器做功。

进一步地，所述第一推拉力传感器包括一个，第二推拉力传感器包括两个；

两个所述第二推拉力传感器对称设置第一推拉力传感器的两侧。

进一步地，所述X光机上的电动助力器还包括信号放大电路和模数转换电路；

每个所述推拉力传感器对应连接一个信号放大电路；

所述模数转换电路接收信号放大电路的模拟信号，并将模拟信号转换成数字信号发送给处理装置。

进一步地，所述驱动装置包括驱动电机，该驱动电机为伺服电机。

本发明还提供一种X光机上的电动助力器的控制方法，所述X光机上的电动助力器如上述任一项的电动助力器，其控制方法包括：

处理装置接收测力装置获取的外部作用于电动助力器上的X轴、Y轴和Z轴方向上的力；

将X轴、Y轴和Z轴方向上的力分别与X轴、Y轴和Z轴方向上指定的阈值进行比较；

根据比较结果，控制驱动装置驱动运动部件沿X轴、Y轴和Z轴方向运动的速度和距离。

进一步地，所述将X轴、Y轴和Z轴方向上的力分别与X轴、Y轴和Z轴方向上指定的阈值进行比较的步骤，包括：

将X轴、Y轴和Z轴方向上的力分别与X轴、Y轴和Z轴方向上指定的阈值进行相减比较。

本发明的X光机上的电动助力器及其控制方法，通过测力装置采集到操作者输出的力，通过处理装置根据采集的力输出对应的控制信号控制驱动装置驱动安装有运动部件的安装板运动，可以轻便快捷控制X光机的运动部件，提升病人流通率，降低操作者的体力输出，减轻操作者的工作压力。

附图说明

图1为本发明一实施例的X光机上的电动助力器的结构示意框图；

图2为本发明一实施例的测力装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例的X光机上的电动助力器的控制方法的流程示意图；

图4为本发明一具体实施例的X光机上的电动助力器的控制方法的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1和图2，本发明实施例提供一种X光机上的电动助力器，包括驱动装置10、测力装置20和处理装置30；上述测力装置20包括安装板21和力采集器；所述安装板21的上安装有安装所述X光机的运动部件，还安装所述力采集器，在一具体实施例中，安装板21的一面安装运动部件，另一面安装力采集器；上述处理装置30接收力采集器采集的力，并根据该力产生对应的控制信号发送至所述驱动装置10；上述驱动装置10根据接收的控制信号驱动所述安装板21运动。

上述驱动装置10即为提供助力的装置，其可以输出大小变化、方向变化的驱动力，其驱动力一般由驱动电机11、电动推杆或气缸等设备提供。

上述测力装置20即为测量力的装置，当操作者输出力作用到力采集器上时，力采集器将该力采集并转换成电信号，然后输出。上述力采集器可以采集X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上的力。而安装板21则为一个承载结构，将力采集器和运动部件安装在同一安装板21上，操作者可以提供准确的力控制运动部件，比如，操作者输出力给力采集器，力采集器将采集的力输送给处理装置30，然后控制驱动装置10，操作者可以根据运动部件的位置实施准确的输出相应的力给力采集器。

上述处理装置30即为一个单片机或控制器设备，其安装或嵌入软件程序，对力采集器输送的信号进行分析，比如，当力采集器输出的代表X轴方向的力大于阈值时，处理装置30会根据具体大于阈值的值进行计算，然后发出对应控制驱动装置10工作的控制信号，一般采集器输出的代表X轴方向的力大于阈值越大，处理装置30会控制驱动装置10驱动运动部件再对应的X轴方向上运动的速度越快，反之则越慢。

本实施例中，上述力采集器包括推拉力传感器22、传动活动板23、承力板24和承力柱25；所述安装板21上设置有安装块26；所述传动活动板23层叠设置于安装板21，传动活动板23远离安装板21的一面固定安装所述承力柱25；所述推拉力传感器22上设置有对应承力柱25的安装孔220；所述推拉力传感器22通过安装孔220套接于所述承力柱25，且与所述安装板21有间隙地安装于安装块26上；所述承力板24与所述承力柱25固定连接。

上述力采集器的工作过程为：操作者输出力作用在承力板24上，承力板24将力传递地给承力柱25，承力柱25将力传递给对应的推拉力传感器22，推拉力传感器22采集操作者输出的力。上述传动活动板23的作用是提供承力柱25的固定安装，以及使各承力柱25之间整体移动。上述承力柱25的两端一般会设置螺孔，而传动活动板23和承力板24上设置有对应的通孔，然后通过对应的螺孔将其与承力柱25固定连接。在其它实施例中，上述承力柱25和传动活动板23也可以是一体成型结构。

本实施例中，上述推拉力传感器22包括采集X轴方向拉/压力的第一推拉力传感器221，以及采集垂直于X轴方向的Y轴方向拉/压力的第二推拉力传感器222。即力采集器设置有专门采集X轴方向上的力的第一推拉力传感器221和专门采集Y轴方向上的力的第二推拉力传感器222。第一推拉力传感器221和第二推拉力传感器222可以分别采集到X轴和Y轴方向上的力，而运动部件主要在同一平面内运动，所以设置第一推拉力传感器221和第二推拉力传感器222即可满足X光机助力器的基本使用。

本实施例中，上述第一推拉力传感器221上的安装孔220为第一腰型孔，当对应的承力柱25受到Y轴方向的力时，对应的承力柱25沿第一腰型孔滑动而未对第一推拉力传感器221做功；上述第二推拉力传感器222的安装孔220为第二腰型孔，当对应的承力柱25受到X轴方向的力时，对应的承力柱25沿第二腰型孔滑动而未对第二推拉力传感器222做功。

上述第一腰型孔和第二腰型孔的设置，使第一推拉力传感器221只采集X轴方向的力，第二推拉力传感器222只采集Y轴方向的力，当承力板24带动各承力柱25沿Y轴方向移动时，对应第一推拉力传感器221的承力柱25沿第一腰型孔滑动，而不会作用于第一推拉力传感器221；同理，当承力板24带动各承力柱25沿X轴方向移动时，对应第二推拉力传感器222的承力柱25沿第二腰型孔滑动，而不会作用于第二推拉力传感器222。虽然运动部件一般只在同一平面内运动，但有时也需要在Z轴方向运动，所以此种设计，当第一推拉力传感器221和第二推拉力传感器222同时采集到力时，那么说明运动部件需要在Z轴方向运动，然后通过预设的算法综合第一推拉力传感器221和第二推拉力传感器222采集的数据计算出Z轴方向的力，然后通过驱动装置10驱动运动部件在Z轴方向上运动。

本实施例中，上述第一推拉力传感器221包括一个，第二推拉力传感器222包括两个；两个所述第二推拉力传感器222对称设置第一推拉力传感器221的两侧，一般三者之间成等腰三角形设置。上述各传感器的设置，可以均匀地采集到操作者的输出力，从而准确的控制驱动装置10驱动运动部件的移动。

本实施例中，上述X光机上的电动助力器还包括信号放大电路40和模数转换电路60；每个所述推拉力传感器22对应连接一个信号放大电路40；上述模数转换电路60接收信号放大电路40的模拟信号，并将模拟信号转换成数字信号发送给处理装置30。

上述信号放大电路40将电信号放大，方便分析；上述模数转换电路60，将各传感器采集的电流信号或电压信号等模拟信号转换成数字信号，使处理装置30可以直接进行数据处理分析。本实施例中，一般还设置有电流转换电路50，将放大后的电信号转换成电流，然后在进行模数转换。

本实施例中，上述驱动装置10包括驱动电机11，该驱动电机11为伺服电机。驱动装置10一般包括多个驱动电机11，每一个驱动电机11对应设置一个机械臂12，不同的驱动电机11驱动对应的机械臂12沿指定的方向移动，然后将运动部件移动到指定的位置。驱动电机11为伺服电机，控制准确，反应灵敏。

在一具体实施例中，操作者输出力作用在力采集器的承力板24上，承力板24将力传递地给承力柱25，承力柱25降低传递给对应的推拉力传感器22，推拉力传感器22采集操作者输出的力；其中，当输出力为X轴方向的力时，对应第二推拉力传感器222的承力柱25沿第二腰型孔滑动，当输出力为Y轴方向的力时，对应第一推拉力传感器221的承力柱25沿第一腰型孔滑动，当输出力为Z轴方向时，承力板24和传动活动板23会作用于第一推拉力传感器221和第二推拉力传感器222，并通过处理装置30进行数据处理得出Z轴方向的力。处理装置30根据各方向的力与预设的阈值进行比较，根据比较值控制驱动装置10驱动安装板21带动运动部件运动。

本实施例的X光机上的电动助力器，通过测力装置20采集到操作者输出的力，通过处理装置30根据采集的力输出对应的控制信号控制驱动装置10驱动安装有运动部件的安装板21运动，可以轻便快捷控制X光机的运动部件，提升病人流通率，降低操作者的体力输出，减轻操作者的工作压力。

参照图3，本发明实施例还提供一种上述X光机上的电动助力器的控制方法，其控制方法包括步骤：

S1、处理装置30接收测力装置20获取的外部作用于电动助力器上的X轴、Y轴和Z轴方向上的力；

S2、将X轴、Y轴和Z轴方向上的力分别与X轴、Y轴和Z轴方向上指定的阈值进行比较；

S3、根据比较结果，控制驱动装置10驱动运动部件沿X轴、Y轴和Z轴方向运动的速度和距离。

如上述步骤S1所述，上述处理装置30即为一个单片机或控制器设备，其安装或嵌入软件程序，对力采集器输送的信号进行分析；上述测力装置20即为测量力的装置，当操作者输出力作用到力采集器上时，力采集器将该力采集并转换成电信号，然后输出。

如上述步骤S2所述，上述阈值即为各方向上的基准值，测力装置20采集的力值均要与对应的基准值进行比较，以便于处置装置生成对应的控制信号。本实施例中，将X轴、Y轴和Z轴方向上的力分别与X轴、Y轴和Z轴方向上指定的阈值进行相减比较，比较方法简单，效果好。

如上述步骤S3所述，上述比较结果会形成一个参数值，然后被带入到预设的函数中，计算出对应的值并生成控制信号控制驱动装置10，驱动装置10带动运动部件运动。

参照图4，在一具体实施例中，X光机处于就绪状态后，处理装置30通过测力装置20采集到操作者的输出力，然后判定是否满足X轴、Y轴、Z轴方向推拉力本地数据的采集条件，即采集到的各方向的力是否大于预设的阈值，如果不满足继续等待，如果满足则采集静止状态下X轴、Y轴、Z轴方向推拉力本底数据A，同时进入X轴、Y轴、Z轴方向推拉力新数据B进入到采集准备就绪状态。当操作者准备就绪时，采集X轴、Y轴、Z轴方向推拉力新数据B。对推拉力新数据B、本底推拉力A进行减法操作，获得X轴、Y轴、Z轴方向推拉力变化量F。根据X轴、Y轴、Z轴方向各自推拉力变化量，结合各方向负载惯量，计算出各方向驱动电机11的目标转速和方向，并控制驱动电机11按照此目标运行，从而使得运动部件沿着操作者施加推拉力的方向进行加/减速运动，达到目标速度后，则再次返回就绪状态。

本实施例的X光机上的电动助力器的控制方法，通过测力装置20采集到操作者输出的力，通过处理装置30根据采集的力输出对应的控制信号控制驱动装置10驱动安装有运动部件的安装板21运动，可以轻便快捷控制X光机的运动部件，提升病人流通率，降低操作者的体力输出，减轻操作者的工作压力。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种X光机上的电动助力器，其特征在于，包括驱动装置、测力装置和处理装置；

所述测力装置包括安装板和力采集器；所述安装板上安装所述X光机的运动部件，还安装所述力采集器，所述力采集器包括推拉力传感器、传动活动板、承力板和承力柱；所述安装板上设置有安装块；

所述传动活动板层叠设置于安装板，传动活动板远离安装板的一面固定安装所述承力柱；所述推拉力传感器上设置有对应承力柱的安装孔；

所述推拉力传感器通过安装孔套接于所述承力柱，且与所述安装板有间隙地安装于安装块上；所述承力板与所述承力柱固定连接；

所述处理装置接收力采集器采集的力，并根据该力产生对应的控制信号发送至所述驱动装置；

所述驱动装置根据接收的控制信号驱动所述安装板运动。

2.根据权利要求1所述的X光机上的电动助力器，其特征在于，所述推拉力传感器包括采集X轴方向拉/压力的第一推拉力传感器，以及采集垂直于X轴方向的Y轴方向拉/压力的第二推拉力传感器。

3.根据权利要求2所述的X光机上的电动助力器，其特征在于，所述第一推拉力传感器上的安装孔为第一腰型孔，当对应的承力柱受到Y轴方向的力时，对应的承力柱沿第一腰型孔滑动而未对第一推拉力传感器做功；

所述第二推拉力传感器的安装孔为第二腰型孔，当对应的承力柱受到X轴方向的力时，对应的承力柱沿第二腰型孔滑动而未对第二推拉力传感器做功。

4.根据权利要求2或3所述的X光机上的电动助力器，其特征在于，所述第一推拉力传感器包括一个，第二推拉力传感器包括两个；

两个所述第二推拉力传感器对称设置第一推拉力传感器的两侧。

5.根据权利要求4所述的X光机上的电动助力器，其特征在于，还包括信号放大电路和模数转换电路；

每个所述推拉力传感器对应连接一个信号放大电路；

所述模数转换电路接收信号放大电路的模拟信号，并将模拟信号转换成数字信号发送给处理装置。

6.根据权利要求1所述的X光机上的电动助力器，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机，该驱动电机为伺服电机。

7.一种X光机上的电动助力器的控制方法，其特征在于，所述X光机上的电动助力器如上述权利要求1-6中任一项所述的电动助力器，其控制方法包括：

处理装置接收测力装置获取的外部作用于电动助力器上的X轴、Y轴和Z轴方向上的力；

将X轴、Y轴和Z轴方向上的力分别与X轴、Y轴和Z轴方向上指定的阈值进行比较；

根据比较结果，控制驱动装置驱动运动部件沿X轴、Y轴和Z轴方向运动的速度和距离。

8.根据权利要求7所述的X光机上的电动助力器的控制方法，其特征在于，所述将X轴、Y轴和Z轴方向上的力分别与X轴、Y轴和Z轴方向上指定的阈值进行比较的步骤，包括：

将X轴、Y轴和Z轴方向上的力分别与X轴、Y轴和Z轴方向上指定的阈值进行相减比较。