CN106175815A - 一种床位的控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于床位控制领域，提供了一种床位的控制系统及其控制方法，可编程多轴控制驱动器通过现场总线通讯回路与垂直运动伺服驱动器通信连接；可编程多轴控制驱动器根据水平运动控制指令控制水平运动伺服系统对床位进行水平方向的移动，垂直运动伺服驱动器接收可编程多轴控制驱动器发送的垂直运动控制指令控制垂直运动伺服系统对床位进行垂直方向的移动；限位开关对床位的运动范围进行限制，当床位运动触碰限位开关时，限位开关将触碰信息发送给可编程多轴控制驱动器，可编程多轴控制驱动器控制床位停止移动。通过现场总线连接伺服驱动器和上位系统，降低了床位的控制系统现场总线的使用成本，具有高精度设备同步、可选线缆冗余和功能性安全协议的特点。
Description
技术领域
本发明属于床位控制领域，尤其涉及一种床位的控制系统及其控制方法。
背景技术
在CT扫描的临床应用中，经常需要移动病床，以在不同的位置进行多次扫描，因此需要对CT病床的位置进行控制，床位移动过程中的稳定性直接影响扫描结果，并且病床从当前位置移动到规定位置的路径上，可能与机架产生干涉，需要及时控制停止病床移动。因此需要有对病床的更安全有效的控制系统及方法。
作为当今生物医学工程领域最先进的成像技术，分子医学影像技术是应用影像学的方法对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究，多模态分子影像技术可实现不同影像设备的优势互补，使获取的影像结果更精确、更可靠。临床实践已证明，多模态分子医学影像设备在重大疾病的早诊早治、治疗方案的制定、治疗效果的验证与评估中发挥着重要作用。正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography)PET具有很高的探测灵敏度，与能够提供结构信息的X射线断层成像(X-rayComputedTomography)X-rayCT合并成单个设备PET-CT，得到了广泛的应用。
PET-CT包括轴向方向相同的PET机和CT机，因此床位相对初始位置水平方向位移更远，容易产生床板下垂变形带来的测量误差。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种床位的控制系统及其控制方法，至少可克服现有技术的部分缺陷。
本发明实施例涉及的一种床位的控制系统，包括：可编程多轴控制驱动器、垂直运动伺服驱动器、水平运动伺服系统、垂直运动伺服系统和限位开关；
所述可编程多轴控制驱动器通过现场总线通讯回路与所述垂直运动伺服驱动器通信连接；
所述可编程多轴控制驱动器根据水平运动控制指令控制所述水平运动伺服系统对床位进行水平方向的移动，所述垂直运动伺服驱动器接收所述可编程多轴控制驱动器发送的垂直运动控制指令控制所述垂直运动伺服系统对床位进行垂直方向的移动；
所述限位开关对床位的运动范围进行限制，当所述床位运动触碰所述限位开关时，所述限位开关将触碰信息发送给所述可编程多轴控制驱动器，所述可编程多轴控制驱动器控制所述床位停止移动。
本发明实施例涉及的一种床位的控制系统的控制方法，包括：所述可编程多轴控制驱动器接收用户设置的所述床位的运动数据，将所述运动数据中的垂直方向移动数据发送给所述垂直运动伺服驱动器，所述垂直运动伺服驱动器控制所述垂直运动伺服系统控制所述床位运动到垂直方向设定位置；
所述可编程多轴控制驱动器根据所述运动数据中的水平方向移动数据控制所述水平运动伺服系统控制所述床位运动到水平方向设定位置；
所述可编程多轴控制驱动器将运动数据中的辅助支撑轴移动数据发送给所述辅助支撑运动伺服驱动器，所述床位水平运动到靠近所述辅助支撑轴的设定位置时，控制所述辅助支撑运动伺服系统使所述辅助支撑轴运动到所述床位的垂直方向高度。
本发明实施例提供的一种床位的控制系统及其控制方法的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种床位的控制系统，包括可编程多轴控制驱动器和垂直运动伺服驱动器，该可编程多轴控制驱动器既完成控制数据的下发，同时还作为水平运动伺服系统的驱动器，减少了控制系统伺服驱动器的个数和体积。
通过现场总线方式(例如EtherCAT)连接伺服控制器和上位系统，进而控制检查床位的运动，为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，降低了床位的控制系统现场总线的使用成本，并且具有高精度设备同步、可选线缆冗余和功能性安全协议的特点。
在PET机和CT机之间设置有垂直于地面设置的辅助支撑轴，在床位水平运动到辅助支撑轴的位置时，可编程多轴控制驱动器控制辅助支撑轴运动到床位的垂直方向高度，减小了初始位置垂直支撑轴的作用力，避免了床位相对初始位置水平方向位移较远容易产生床板下垂变形，减少后续软件需要进行较大范围的床位位置补偿调整的数据量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的床位的控制系统的结构框图；
图2是本发明实施例提供的床位的控制系统中床位水平运动的控制方法流程图；
图3是本发明实施例提供的床位的控制系统中床位垂直运动的控制方法流程图；
图4是本发明实施例提供的一种床位的控制系统的控制方法中床位参数配置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
本发明提供的实施例一为本发明提供的一种床位的控制系统的实施例，该控制系统包括：可编程多轴控制驱动器1、垂直运动伺服驱动器2、水平运动伺服系统3、垂直运动伺服系统4和限位开关5。
可编程多轴控制驱动器1通过现场总线通讯回路与垂直运动伺服驱动器2通信连接。
可编程多轴控制驱动器1根据水平运动控制指令控制水平运动伺服系统3对床位进行水平方向的移动，垂直运动伺服驱动器2接收可编程多轴控制驱动器1发送的垂直运动控制指令控制垂直运动伺服系统4对床位进行垂直方向的移动。
限位开关5对床位的运动范围进行限制，当床位运动触碰限位开关5时，该限位开关5将触碰信息发送给可编程多轴控制驱动器1，可编程多轴控制驱动器1控制床位停止移动。
本发明实施例提供的一种床位的控制系统，包括可编程多轴控制驱动器和垂直运动伺服驱动器，该可编程多轴控制驱动器既完成控制数据的下发，同时还作为水平运动伺服系统的驱动器，减少了控制系统伺服驱动器的个数和体积，并且该可编程多轴控制驱动器通过现场总线通讯回路(例如EtherCAT)连接伺服驱动器和上位系统，进而控制检查床位的运动，为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，降低了床位的控制系统现场总线的使用成本，并且具有高精度设备同步、可选线缆冗余和功能性安全协议的特点。
如图1所示为本发明提供的一种床位的控制系统的实施例的结构框图。
优选的，本发明提供的一种床位的控制系统，还适用于PET-CT中，现有技术中对床位的控制系统基本都为CT使用的床位，由于PET-CT使用过程中床位需要运动至PET机和CT机两个结构中，床位运动至较远距离会出现支撑力不足容易产生床板下垂变形的问题，本发明提供的一种床位的控制系统还包括辅助支撑运动伺服驱动器6以及辅助支撑运动伺服系统7，该辅助支撑运动伺服驱动器6通过现场总线通讯回路与可编程多轴控制驱动器1连接。
在PET机和CT机之间设置有垂直于地面的辅助支撑轴，可编程多轴控制驱动器1将辅助支撑轴移动数据发送给辅助支撑运动伺服驱动器，在床位水平运动到靠近辅助支撑轴的位置(该位置可以根据实际需要设定)时，辅助支撑运动伺服驱动器6控制辅助支撑运动伺服系统7控制辅助支撑轴运动到床位的垂直方向高度。该垂直方向高度可以根据垂直运动控制指令获得。
进一步的，水平运动伺服系统3包括水平运动伺服电机31和水平运动编码器32，可编程多轴控制驱动器1发出信号控制水平运动伺服电机31工作，水平运动编码器32根据水平运动控制指令控制水平运动伺服电机31减速并停止在设定位置，实现对水平运动伺服电机31的精确控制。
垂直运动伺服系统4包括垂直运动伺服电机41和垂直运动编码器42，可编程多轴控制驱动器1发出信号控制垂直运动伺服电机41工作，垂直运动编码器42根据垂直运动控制指令控制垂直运动伺服电机41减速并停止在设定位置，实现对垂直运动伺服电机41的精确控制。
辅助支撑运动伺服系统6包括辅助支撑运动伺服电机61和辅助支撑运动编码器62，可编程多轴控制驱动器1发出信号控制辅助支撑运动伺服电机61工作，辅助支撑运动编码器62根据垂直运动控制指令控制辅助支撑运动伺服电机61减速并停止在设定位置，实现对辅助支撑运动伺服电机61的精确控制。
限位开关5包括水平运动限位开关、垂直运动限位开关和支撑运动限位开关，通过IO接口向可编程多轴控制驱动器1发送信号。
其中，水平运动限位开关包括水平运动前限位开关51和水平运动后限位开关52，限制床位水平方向上的运动范围。垂直运动限位开关包括垂直运动前限位开关53和垂直运动后限位开关54，限制床位垂直方向上的运动范围。支撑运动限位开关包括支撑运动前限位开关55和支撑运动后限位开关56，限制辅助支撑轴在垂直方向上的运动范围。使床位在合适的范围内移动，保证床位及系统的安全。
进一步的，本发明提供的一种床位的控制系统的实施例中，还包括零点开关8，该零点开关8包括水平运动零点开关81、垂直运动零点开关82和支撑运动零点开关83。可编程多轴控制驱动器1根据水平运动零点开关81和垂直运动零点开关82的信号控制床位在水平、垂直方向的初始位置。可编程多轴控制驱动器1根据支撑运动零点开关83的信号控制辅助支撑轴的初始位置。
优选的，本发明提供的一种床位的控制系统还包括与可编程多轴控制驱动器1通信的显示器9和操作键盘10，可编程多轴控制驱动器1根据操作键盘10接收用户选择的床位的运动范围，控制床位的运动，并通过显示器9实时显示床位的移动位置。
实施例二
本发明提供的实施例二为本发明提供的一种床位的控制系统的控制方法的实施例本发明提供的床位的控制系统及其控制方法的实施例包括：
可编程多轴控制驱动器1接收用户设置的床位的运动数据，将运动数据中的垂直方向移动数据发送给垂直运动伺服驱动器2，该垂直运动伺服驱动器2控制垂直运动伺服系统4控制床位运动到垂直方向设定位置；可编程多轴控制驱动器1根据该运动数据中的水平方向移动数据控制水平运动伺服系统3控制床位运动到水平方向设定位置。
可编程多轴控制驱动器1将运动数据中的辅助支撑轴移动数据发送给辅助支撑运动伺服驱动器6，床位水平运动到靠近辅助支撑轴的设定位置时，控制辅助支撑运动伺服系统7使辅助支撑轴运动到床位的垂直方向高度。
如图2和图3所示分别为本发明实施例提供的床位的控制系统中床位水平运动和垂直运动的控制方法流程图。
由图2可知，在本发明实施例中，床位水平运动的过程中，配置水平运动距离后，先判断垂直方向的位置是否在极限位置内，是，控制床位开始水平方向的运动，否，返回错误码。
床位水平运动过程中，实时判断是否有水平运动限位开关是否发生触碰，一旦发生触碰，控制床位停止运动。
床位水平运动过程中，实时判断是否到达辅助支撑轴的位置，一旦到达辅助支撑轴的位置，根据床位垂直方向的高度控制辅助支撑轴上升或者下降。
床位运动到水平方向指定位置时，结束该床位水平运动过程。
由图3可知，在本发明实施例中，床位垂直运动的过程中，配置垂直运动距离后，先判断水平方向的位置是否在极限位置内，是，控制床位开始垂直方向的运动，否，返回错误码。
运动过程中，实时判断垂直运动限位开关是否发生触碰，一旦发生触碰，控制床位停止运动。
床位运动到垂直方向指定位置时，结束该床位水平运动过程。
进一步，本发明提供的一种床位的控制系统的控制方法的实施例中，控制床位进行水平和/或垂直方向的运动之前，还要对床位进行参数配置，如图4所示为本发明提供的一种床位的控制系统的控制方法中床位参数配置示意图，由图4可知，对床位进行参数配置包括：配置床位水平运动时垂直轴位置的上下极限位置，配置床位垂直运动时水平轴位置的左右极限位置，配置辅助支撑轴开始运动时水平轴的位置，配置床位水平运动速度，配置床位垂直运动速度，配置辅助支撑轴运动速度。
本领域普通技术人员还可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，包括ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种床位的控制系统，其特征在于，所述系统包括：可编程多轴控制驱动器、垂直运动伺服驱动器、水平运动伺服系统、垂直运动伺服系统和限位开关；
所述可编程多轴控制驱动器通过现场总线通讯回路与所述垂直运动伺服驱动器通信连接；
所述可编程多轴控制驱动器根据水平运动控制指令控制所述水平运动伺服系统对床位进行水平方向的移动，所述垂直运动伺服驱动器接收所述可编程多轴控制驱动器发送的垂直运动控制指令控制所述垂直运动伺服系统对床位进行垂直方向的移动；
所述限位开关对床位的运动范围进行限制，当所述床位运动触碰所述限位开关时，所述限位开关将触碰信息发送给所述可编程多轴控制驱动器，所述可编程多轴控制驱动器控制所述床位停止移动。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括辅助支撑运动伺服驱动器以及辅助支撑运动伺服系统，所述辅助支撑运动伺服驱动器通过现场总线通讯回路与所述可编程多轴控制驱动器连接；
所述可编程多轴控制驱动器将辅助支撑轴移动数据发送给所述辅助支撑运动伺服驱动器，PET机和CT机之间设置有垂直于地面设置的辅助支撑轴，在所述床位水平运动到靠近所述辅助支撑轴的设定位置时，所述辅助支撑运动伺服驱动器控制所述辅助支撑运动伺服系统控制所述辅助支撑轴运动到所述床位的垂直方向高度。
3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述水平运动伺服系统包括水平运动伺服电机和水平运动编码器，所述垂直运动伺服系统包括垂直运动伺服电机和垂直运动编码器，所述辅助支撑运动伺服系统包括辅助支撑运动伺服电机和辅助支撑运动编码器；
所述可编程多轴控制驱动器发出信号控制所述水平运动伺服电机和/或所述垂直运动伺服电机和/或辅助支撑运动伺服电机工作，所述水平运动编码器和/或所述垂直运动编码器和/或所述辅助支撑运动编码器根据所述水平运动控制指令或垂直运动控制指令控制所述水平运动伺服电机和/或所述垂直运动伺服电机和/或所述辅助支撑运动伺服电机减速并停止在设定位置，实现对所述水平运动伺服电机和/或所述垂直运动伺服电机和/或所述辅助支撑运动伺服电机的精确控制。
4.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述限位开关包括水平运动限位开关、垂直运动限位开关和支撑运动限位开关，通过IO接口向所述可编程多轴控制驱动器发送信号；
优选的，所述水平运动限位开关包括水平运动前限位开关和水平运动后限位开关，限制所述床位水平方向上的运动范围；
优选的，所述垂直运动限位开关包括垂直运动前限位开关和垂直运动后限位开关，限制所述床位垂直方向上的运动范围；
优选的，所述支撑运动限位开关包括支撑运动前限位开关和支撑运动后限位开关，限制所述辅助支撑轴在垂直方向上的运动范围。
5.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述系统还包括水平运动零点开关、垂直运动零点开关和支撑运动零点开关；
优选的，所述可编程多轴控制驱动器根据所述水平运动零点开关和所述垂直运动零点开关的信号控制床位在水平、垂直方向的初始位置；
优选的，所述可编程多轴控制驱动器根据所述支撑运动零点开关的信号控制所述辅助支撑轴的初始位置。
6.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述系统还包括与所述可编程多轴控制驱动器通信的显示器和操作键盘，所述可编程多轴控制驱动器根据所述操作键盘接收用户选择的所述床位的运动范围，控制所述床位的运动，并通过所述显示器实时显示所述床位的移动位置。
7.一种如权利要求2-6中任一项所述的床位的控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
所述可编程多轴控制驱动器接收用户设置的所述床位的运动数据，将所述运动数据中的垂直方向移动数据发送给所述垂直运动伺服驱动器，所述垂直运动伺服驱动器控制所述垂直运动伺服系统控制所述床位运动到垂直方向设定位置；
所述可编程多轴控制驱动器根据所述运动数据中的水平方向移动数据控制所述水平运动伺服系统控制所述床位运动到水平方向设定位置；
所述可编程多轴控制驱动器将运动数据中的辅助支撑轴移动数据发送给所述辅助支撑运动伺服驱动器，所述床位水平运动到靠近所述辅助支撑轴的设定位置时，控制所述辅助支撑运动伺服系统使所述辅助支撑轴运动到所述床位的垂直方向高度。
8.如权利要求7所述的控制系统的控制方法，其特征在于，所述床位水平运动的过程中，配置水平运动距离后，先判断垂直方向的位置是否在极限位置内，是，控制所述床位开始水平方向的运动，否，返回错误码；
优选的，所述床位水平运动过程中，实时判断所述水平运动限位开关是否发生触碰，一旦发生触碰，控制床位停止运动；
优选的，所述床位水平运动过程中，实时判断是否到达辅助支撑轴的位置，一旦到达辅助支撑轴的位置，根据床位垂直方向的高度控制辅助支撑轴上升或者下降；
优选的，所述床位运动到水平方向指定位置时，结束该床位水平运动过程。
9.如权利要求7所述的控制系统的控制方法，其特征在于，所述床位垂直运动的过程中，配置垂直运动距离后，先判断水平方向的位置是否在极限位置内，是，控制所述床位开始垂直方向的运动，否，返回错误码；
优选的，所述床位垂直运动过程中，实时判断所述垂直运动限位开关是否发生触碰，一旦发生触碰，控制所述床位停止运动；
优选的，所述床位运动到垂直方向指定位置时，结束该床位水平运动过程。
10.如权利要求7所述的控制系统的控制方法，其特征在于，控制所述床位进行水平和/或垂直方向的运动之前，还要对所述床位进行参数配置；
对所述床位进行参数配置包括：配置床位水平运动时垂直轴位置的上下极限位置，配置床位垂直运动时水平轴位置的左右极限位置，配置辅助支撑轴开始运动时水平轴的位置，配置床位水平运动速度，配置床位垂直运动速度，配置辅助支撑轴运动速度。
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