CN109381216B - 患者移动床板的运动控制装置及方法、计算机程序 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种患者移动床板的运动控制装置及方法以及计算机程序，该方法包括：赋予增量编码器起始位置值，以使患者移动床板从起始位置开始运动时增量编码器的初始值为该起始位置值。其中，该起始位置值是按照预存的误差曲线，将绝对值编码器在起始位置处读出的位置绝对值进行误差校正后得到的。该误差曲线是位置绝对值相对于对应的位移增量值的差值随位置变化的曲线，其中包括依次连续的起始位移段、中间位移段和结束位移段；在起始位移段和结束位移段，上述差值大于0；在中间位移段；上述差值小于或等于0。

Description

患者移动床板的运动控制装置及方法、计算机程序

技术领域

本发明涉及医疗检测领域，尤其涉及一种患者移动床板的运动控制装置及方法、以及用于执行该方法的计算机程序。

背景技术

在磁共振、计算机断层扫描等医疗检测系统中，通常通过患者床承载患者，患者床上设有能够进出扫描腔的移动床板，用于将患者定位至待扫描位置或者在扫描过程中根据需要进行移动。为了得到高质量的扫描图像，有必要对患者移动床板进行精确的运动控制。现有技术中，可以通过基于编码器的驱动电机来驱动患者移动床板在起点和终点之间进行移动，并通过另外一种编码器的位置反馈作为参考位置来进行位置校准，例如，为了具有较高的运动控制精度，可以基于绝对值编码器来驱动患者移动床板，并采用增量值编码器来进行位置校准。

增量编码器仅能够反馈位移增量，因此在患者移动床板在任一起点启动时，增量编码器重新上电时都需要根据当前位置对其预先设置初始值，以便于后续能够准确地获取患者移动床板的绝对位置，由于绝对值编码器能够直接输出位置值，因此，现有技术中，该位置初始值可以设定为对绝对值编码器的当前的读出值补偿预设的误差值之后的值。

然而，在实际中，绝对值编码器的读出值在患者移动床板的不同的运动位置处，相对于对应的增量编码器反馈的位置值具有不同的差异，这些差异形成误差曲线，在进行位置校准时，一般进行两点校正，即使得绝对值编码器和增量编码器在移动床板行程的两个端点处输出的位置值相等，使得形成的误差曲线为在两端重合、中部凹陷的弓形形状。并且，当患者移动床板在不同的起点启动时，该误差曲线是不同的，例如，当患者移动床板从不同的起点运动到一个相同的特定位置时，绝对值编码器在该特定位置处的读出值可能不同，使得其相对于对应的增量编码器的误差也不同。

由于对应于不同的启动位置具有不同的误差曲线，使得绝对值编码器在同一位置处具有多个不同大小的误差，因此，在通过绝对值编码器的读出值对增量编码器进行校准时，需要设置较大的容错率以尽量容忍所有的这些误差，造成校准精度和运动控制精度都较低，可能影响图像质量，甚至造成漏检真正的系统错误；而如果减小容错率，又有可能由于误差超出容错范围造成不必要的系统报警，影响扫描流程的正常进行。

因此，如何能提升对患者移动床板的精确的运动控制，并提升位置校准精度，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种新的提升运动控制精度和位置校准精度的患者移动床板的运动控制方法。

本发明的示例性实施例提供了一种患者移动床板的运动控制方法，该患者移动床板连接有移动驱动装置和位置校准装置，移动驱动装置用于驱动患者移动床板进行直线运动，移动驱动装置包括输出位置绝对值的绝对值编码器，位置校准装置包括输出位移增量值的增量编码器。所述患者移动床板的运动控制方法包括：

赋予增量编码器起始位置值，以使患者移动床板从起始位置开始运动时增量编码器的初始值为该起始位置值。其中，该起始位置值是按照预存的误差曲线，将绝对值编码器在起始位置处读出的位置绝对值进行误差校正后得到的。该误差曲线是位置绝对值相对于对应的位移增量值的差值随位置变化的曲线，其中包括依次连续的起始位移段、中间位移段和结束位移段；在起始位移段和结束位移段，上述差值大于0；在中间位移段；上述差值小于或等于0。

本发明的示例性实施例还提供了一种计算机程序，当该计算机程序运行于一医疗检测系统中时，使医疗检测系统执行上述方法。

本发明的示例性实施例还提供了一种患者移动床板的运动控制装置，包括起始值设定模块和误差曲线存储模块。所述误差曲线存储模块用于存储上述误差曲线。起始值设定模块用于：赋予增量编码器起始位置值，以使患者移动床板从起始位置开始运动时增量编码器的初始值为该起始位置值，该起始位置值是按照该误差曲线，将绝对值编码器在起始位置处读出的位置绝对值进行误差校正后得到的。

通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。

附图说明

通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1示出了本发明一个实施例的患者移动床板及其移动驱动装置和位置校准装置的连接结构示意图；

图2为本发明一个实施例的患者移动床板的运动控制方法的流程图；

图3示出了本发明一个实施例的误差曲线；

图4为本发明一个实施例的患者移动床板的运动控制装置的框图。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

图1示出了本发明一个实施例的患者移动床板100及其移动驱动装置110和位置校准装置120的连接结构示意图。该患者移动床板100可以为设置在患者承载床(图中未示出)上的床板，在对患者进行医疗检测时，患者承载在患者移动床板100的表面，患者移动床板100的下方一般设有用于支撑该床板的支撑基座，该支撑基座上可以设置升降机构、驱动机构等，来实现患者移动床板100在水平或竖直方向的运动。

如图1所示，具体地，该患者移动床板100连接有移动驱动装置110和位置校准装置120，其中，移动驱动装置110用于驱动患者移动床板100进行直线运动，移动驱动装置110包括能够输出位移增量值的增量编码器。位置校准装置120包括能够输出位置绝对值的绝对值编码器。例如，当患者移动床板100从初始位置相对于患者承载床的静止部件(例如支撑基座)运动至一特定位置时，绝对值编码器的读出值直接表示该特定位置，而增量编码器的读出值表示从该初始位置到该特定位置的位移增量。

图2为本发明一个实施例的患者移动床板的运动控制方法的流程图，图3示出了本发明一个实施例的误差曲线。该患者移动床板的运动控制方法可以利用图3中的误差曲线对图1所示的患者移动床板100进行精确地运动控制。

如图2所示，该方法包括步骤S23：赋予增量编码器起始位置值，以使患者移动床板100从起始位置(即患者移动床板100从零速开始运动时所在的位置，或者，增量编码器重新上电时患者移动床板100所处的位置)开始运动时增量编码器的初始值为该起始位置值。这里，患者移动床板100的起始位置可以是其行程范围内的任一位置，例如行程范围内的起点、终点或者起点到终点之间的中间位置。

上述起始位置值是按照预存的误差曲线，将该绝对值编码器在起始位置处读出的位置绝对值进行误差校正后得到的。

如图3所示，上述误差曲线是位置绝对值相对于对应的位移增量值的差值随位置变化(具体地，是由增量编码器的读出值所描述的位置的变化)的曲线，其具体地可以包括依次连续的起始位移段31、中间位移段33和结束位移段35；在起始位移段31和结束位移段35处，位置绝对值的误差值大于0，即位置绝对值大于对应的位移增量值；在中间位移段33处，位置绝对值的误差值小于或等于0，即位置绝对值小于或等于对应的位移增量值。

本实施例中，可以按照该误差曲线对该绝对值编码器在该起始位置处读出的位置绝对值进行误差补偿，以实现上述对位置绝对值的误差校正。例如，当误差值大于0时，该补偿可以通过将实际读出值减去该误差实现，当误差小于0时，该补偿可以通过将实际读出值加上该误差的绝对值来实现，当然，也可以通过其它合适的运算来通过上述误差曲线中所描述的误差值来对绝对值编码器的实际读出值进行补偿，以使增量编码器获得更准确的起始位置值。

进一步地，在上述误差曲线中，随着患者移动床板100的位移变大，在起始位移段31处，位置绝对值与对应的位移增量值之间的差值从第一最大值逐渐减小，在中间位移段33处，位置绝对值与对应的位移增量值之间的差值从零逐渐增加到第二最大值后再逐渐减小，在结束位移段35处，位置绝对值与对应的位移增量值之间的差值从零逐渐增大到第三最大值。

更具体地，如图3所示，该误差曲线包括直线线段部分和弧形曲线部分，其中，直线线段部分表示患者移动床板100的位置(具体地，是由增量编码器的读出值所描述的位置)，直线线段部分的两个端点分别代表该患者移动床板100的行程范围的起点和终点，该起始位移段31的起点即为行程范围的起点，结束位移段35的终点即为该行程范围的终点。该弧形曲线部分表示该位置绝对值相对于对应的位移增量值的误差，即上述差值，该弧形曲线部分和直线线段部分在该中间位移段33的两端相交形成弓形结构。

可选地，本发明的实施例还可以包括确定该位置绝对值相对于位移增量值的误差曲线的步骤，其包括：

第一步骤：多次驱动患者移动床板100从一个起始位置分别移动至多个预设位置，并在每个预设位置处记录绝对值编码器输出的位置绝对值；

第二步骤：驱动患者移动床板100从该起始位置按照预设的位移增量运动并经过上述多个预设位置，并在该多个预设位置处分别读取增量编码器输出的位移增量值；

第三步骤：计算位置绝对值在每个预设位置处与位移增量值的差值；并形成在第二步骤中读取的位移增量值与该差值的映射关系；

第四步骤：多次循环第一步骤至第三步骤获取多组映射关系，其中，该多次循环中的该起始位置各不相同；

第五步骤：根据上述多组映射关系形成对应的多个关系曲线；

第六步骤：从该多个关系曲线中选取具有最高校准精度的关系曲线作为上述误差曲线。

具体地，在第五步骤中，可以通过对每组映射关系进行插值处理以形成对应的关系曲线。

在第六步骤中，可以计算每组映射关系或者相应的关系曲线的所有差值的均方根或者差值的峰值(具有最大绝对值的差值)，并选择具有最小的差值均方根或者最小的差值峰值的关系曲线作为上述误差曲线。

本发明的实施例还可提供一种计算机程序，当该计算机程序运行于一医疗检测系统中时，使该医疗检测系统执行上述任一实施方式的运动控制方法。该医疗检测系统可以为，例如计算机断层扫描检测系统。

图4示出了本发明一个实施例提供的患者移动床板100的运动控制装置的框图，如图4所示，该装置可以设置在医疗检测系统中，并用于执行图2所示的患者移动床板的运动控制方法。该患者移动床板的运动控制装置的工作原理与上述与患者移动床板的运动控制方法的描述类似。具体地，该患者移动床板的运动控制装置包括起始值设定模块41和误差曲线存储模块43；

误差曲线存储模块43用于存储上述误差曲线.起始值设定模块41用于：赋予增量编码器起始位置值，以使患者移动床板100从起始位置开始运动时增量编码器的初始值为该起始位置值，其中，该起始位置值是按照该误差曲线，将绝对值编码器在起始位置处读出的位置绝对值进行误差校正后得到的。

上述误差校正可以为，例如，按照该误差曲线对绝对值编码器在起始位置处读出的位置绝对值进行误差补偿。

本发明通过选择上述误差曲线进行存储并根据该误差曲线对增量编码器进行任一起始位置处的初始化，一方面，误差曲线在正负范围内都有浮动，误差值的绝对值较小，相对现有技术，只要设置较小的容错率，即可覆盖最大误差，既能提升对位置编码器的校准精度，又避免误差超出容错范围造成的报警。另一方面，本发明通过将对应于不同启动位置的误差曲线，归一化为上述这样的误差曲线，无论患者移动床板100是从哪个启动位置重新启动的，都将通过对增量编码器的初始化，将该启动位置默认为误差曲线所对应的启动位置，由于该误差曲线具有与每个启动位置处的误差曲线相似的轨迹形状，并且误差绝对值在较小范围移动，使得位置校准精度较高，能够精确地控制移动床板移动。

在一个具体的例如需要精确控制的疾病治疗应用中，如果采用现有技术的初始化方式，则可能出现在同一位置时增量编码器掉电前的读出值和重新上电时的读出值不一致，还可能引起两个位置之间的差值超过了门限，造成误报警，影响医生对疾病的判断和治疗；而采用本发明归一化的方式后，在同一位置处绝对值编码器对增量编码器初始化时赋予的起始位置值与该增量编码器掉电前的位置值基本一致。

上面已经描述了一些示例性实施例，然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种患者移动床板的运动控制方法，所述患者移动床板连接有移动驱动装置和位置校准装置，所述移动驱动装置用于驱动所述患者移动床板进行直线运动，所述移动驱动装置包括输出位移增量值的增量编码器，所述位置校准装置包括输出位置绝对值的绝对值编码器；所述患者移动床板的运动控制方法包括：

赋予所述增量编码器起始位置值，以使所述患者移动床板从起始位置开始运动时所述增量编码器的初始值为所述起始位置值；

其中，所述起始位置值是按照预存的误差曲线，将所述绝对值编码器在所述起始位置处读出的位置绝对值进行误差校正后得到的；所述误差曲线是位置绝对值相对于对应的位移增量值的差值随位置变化的曲线，所述误差曲线中包括依次连续的起始位移段、中间位移段和结束位移段；在所述起始位移段和结束位移段，所述差值大于0；在所述中间位移段，所述差值小于或等于0。

2.如权利要求1所述的患者移动床板的运动控制方法，其特征在于，随着患者移动床板的位移变大，在所述起始位移段，所述差值从第一最大值逐渐减小，在所述中间位移段，所述差值从零逐渐增加到第二最大值后再逐渐减小，在所述结束位移段，所述差值从零逐渐增大到第三最大值。

3.如权利要求2所述的患者移动床板的运动控制方法，其特征在于，所述误差曲线包括直线线段部分和弧形曲线部分，其中，直线线段部分表示患者移动床板的位置，直线线段部分的两个端点分别代表所述患者移动床板的行程范围的起点和终点，所述起始位移段的起点即为所述行程范围的起点，所述结束位移段的终点即为所述行程范围的终点，所述弧形曲线部分表示所述差值，所述弧形曲线部分和直线线段部分在所述中间位移段的两端相交形成弓形结构。

4.如权利要求1所述的患者移动床板的运动控制方法，其特征在于，还包括确定所述位置绝对值相对于位移增量值的误差曲线的步骤，其包括：

第一步骤：多次驱动所述患者移动床板从一个起始位置分别移动至多个预设位置，并在每个预设位置处记录所述绝对值编码器输出的位置绝对值；

第二步骤：驱动所述患者移动床板从所述起始位置按照预设的位移增量运动并经过所述多个预设位置，并在所述多个预设位置处分别读取增量编码器输出的位移增量值；

第三步骤：计算所述位置绝对值在每个预设位置处与所述位移增量值的差值，并形成在第二步骤中读取的位移增量值与所述差值的映射关系；

第四步骤：多次循环第一步骤至第三步骤获取多组映射关系，其中，所述多次循环中的起始位置各不相同；

第五步骤：根据所述多组映射关系形成对应的多个关系曲线；

第六步骤：从所述多个关系曲线中选取具有最高校准精度的关系曲线作为所述误差曲线。

5.如权利要求4所述的患者移动床板的运动控制方法，其特征在于，所述第五步骤中，通过对每组映射关系进行插值处理以形成对应的关系曲线。

6.如权利要求4所述的患者移动床板的运动控制方法，其特征在于，在第七步骤中，计算每组映射关系或者相应的关系曲线的所有差值的均方根或者差值的峰值，并选择具有最小的差值均方根或者最小的差值峰值的关系曲线作为所述误差曲线。

7.如权利要求1所述的患者移动床板的运动控制方法，其特征在于，按照预存的误差曲线将所述绝对值编码器在所述起始位置处读出的位置绝对值进行误差校正包括：

按照所述误差曲线对所述绝对值编码器在所述起始位置处读出的位置绝对值进行误差补偿。

8.一种用于存储计算机程序的介质，当所述计算机程序运行于一医疗检测系统中时，使所述医疗检测系统执行如权利要求1至7中任意一项所述的患者移动床板的运动控制方法。

9.一种患者移动床板的运动控制装置，所述患者移动床板连接有移动驱动装置和位置校准装置，所述移动驱动装置用于驱动所述患者移动床板进行直线运动，所述移动驱动装置包括输出位移增量值的增量编码器，所述位置校准装置包括输出位置绝对值的绝对值编码器；

所述患者移动床板的运动控制装置包括起始值设定模块和误差曲线存储模块；

所述误差曲线存储模块用于存储误差曲线，所述误差曲线是位置绝对值相对于对应的位移增量值的差值随位置变化的曲线，所述误差曲线中包括依次连续的起始位移段、中间位移段和结束位移段；在所述起始位移段和结束位移段，所述差值大于0；在所述中间位移段，所述差值小于或等于0；

所述起始值设定模块用于：赋予所述增量编码器起始位置值，以使所述患者移动床板从起始位置开始运动时所述增量编码器的初始值为所述起始位置值，所述起始位置值是按照所述误差曲线，将所述绝对值编码器在所述起始位置处读出的位置绝对值进行误差校正后得到的。

10.如权利要求9所述的患者移动床板的运动控制装置，其特征在于，随着患者移动床板的位移变大，在所述起始位移段，所述差值从第一最大值逐渐减小，在所述中间位移段，所述差值从零逐渐增加到第二最大值后再逐渐减小，在所述结束位移段，所述差值从零逐渐增大到第三最大值。

11.如权利要求10所述的患者移动床板的运动控制装置，其特征在于，所述误差曲线包括直线线段部分和弧形曲线部分，其中，直线线段部分表示患者移动床板的位置，直线线段部分的两个端点分别代表所述患者移动床板的行程范围的起点和终点，所述起始位移段的起点即为所述行程范围的起点，所述结束位移段的终点即为所述行程范围的终点，所述弧形曲线部分表示所述差值，所述弧形曲线部分和直线线段部分在所述中间位移段的两端相交形成弓形结构。