CN111543998A - 一种电动检查床及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动检查床及其控制系统，其包括病床、控制电路、电机以及传动机构，所述传动机构与所述病床连接，所述控制电路与电机连接，所述控制电路控制电机驱动行星减速器，利用电磁离合器实现病床运动的暂停控制，同时利用同步齿轮和齿形传动皮带传动至病床主齿轮，由病床主齿轮带动床板齿条进行前进、后退的运动，不需要丝杠，结构简单。同时利用光电编码器将行程转换成脉冲信号，实现对行程的反馈，并通过激光定位灯使病人定位到磁场中心位置时，病床运动自动停止，无需手动操作，并利用光耦开关限位对病床的行程进行限位停止控制，从而使得满足核磁共振对病人检查床的产品技术要求的同时，降低开发成本，利于维护，方便了用户。

Description

一种电动检查床及其控制系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种电动检查床及其控制系统。

背景技术

核磁共振设备的电动病床由电动装置驱动，来实现运动及定位，以方便用户操作和使用。

目前电动病床的控制过程一般通过双电机控制，采用伺服放大器驱动伺服电机带动丝杠杆的传动方式，通过丝杠从磁体内部在X轴和Y轴进行力矩传递，以带动床板移动。但其存在如下缺点：机械传动方式复杂，使得生产成本高，不利于维护，并且开发设计难，不利于产品推广和维护。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种电动检查床及其控制系统，以解决现有技术中电动病床的生产成本高、维护难的技术问题。

本发明所采用的技术方案如下：

一种电动检查床，其配备于核磁共振设备，所述电动检查床包括病床，其电动检查床还包括装配于所述病床床板两侧的左支架和右支架，所述右支架底部设置有电机和传动机构，所述电机与所述传动机构连接，所述传动机构与所述病床连接，所述电机控制所述传动机构带动所述病床同步直线移动。

可选地，所述传动机构包括第一传动机构，所述第一传动机构包括使病床床板移动的导轨，所述导轨上设置有齿条和与所述齿条转动连接的病床主齿轮。

可选地，所述传动机构还包括第二传动机构，所述第二传动机构包括一对同步齿轮及绷在所述同步齿轮上的齿形传动皮带，所述电机带动所述同步齿轮转动，经所述齿形传动皮带传动至所述病床主齿轮，以使所述齿条带动所述病床床板实现前进和后退运动。

可选地，所述电动检查床还包括光电编码器，所述光电编码器用于反馈所述病床床板的移动行程，所述光电编码器位于所述同步齿轮的一端，所述传动机构还包括编码器齿轮，所述编码器齿轮安装于光电编码器轴上，经所述同步齿轮同轴传动带动所述编码器齿轮转动后带动所述光电编码器转动，从而将移动行程转化成脉冲信号。

可选地，所述传动机构还包括减速器及电磁离合器，所述电机、减速器及电磁离合器顺次同轴连接，所述电磁离合器与所述同步齿轮之间同轴安装有法兰盘及摩擦片，所述电磁离合器通过与所述法兰盘上的摩擦片吸合后使所述电机、减速器及电磁离合与两所述同步齿轮之间形成同轴连接，通过所述电机与两同步齿轮连接，以使所述电机带动两同步齿轮。

可选地，所述电动检查床还包括对病床床板的移动行程进行限位控制的光耦开关及对病床床板定位到核磁共振设备预定位置的定位灯。

本发明还提供一种电动检查床的控制系统，所述控制系统包括电源电路、病床控制板以及电动检查床，所述电源电路与所述病床控制板连接，所述病床控制板与所述电动检查床连接，所述病床控制板根据病床床板反馈的移动行程控制电动检查床的直线移动；其中，所述电动检查床为上述所述的电动检查床。

可选地，所述电源电路包括第一电源电路、第二电源电路以及第三电源电路，所述第一电源电路与所述电动检查床的电磁离合器连接，所述第二电源电路分别与所述第三电源电路和病床控制板连接，所述第二电源电路包括第二电源滤波器和第二插座，所述第二电源滤波器与所述第二插座插接高电源电压，所述第三电源电路包括第三电源滤波器、电源指示灯、第三插座以及电源开关，所述电源指示灯和所述电源开关串联连接，所述第三电源滤波器、第三插座以及第二插座共插接低电源电压。

可选地，所述病床控制板包括微处理芯片以及与所述微处理芯片分别连接的第二芯片、第三芯片、第四芯片、通讯芯片以及稳压电路，所述稳压电路的一端接地，所述稳压电路的另一端分别与固态继电器及电磁离合器连接，为所述固态继电器及电磁离合器提供不同电源电压；所述第三芯片与两个光耦开关连接，所述第二芯片与光电编码器连接。

可选地，所述控制系统还包括电机驱动器，所述电机驱动器的一端与电机连接，所述电机驱动器的另一端与所述第四芯片连接。

可选地，所述控制系统还包括第一显示屏以及第二显示屏，所述第一显示屏与第二显示屏分别与所述病床控制板连接。

有益效果：

(1)控制电路部分成本较低，且便于产品的开发和后期维护。

(2)病床具备7段运动速度供选择，病床运动速度可及时设置并调用。

(3)机械部分采用通用的无磁材料制成，无需定制，便于生产加工及产品维护。

(4)适配性好，由于左右铝支架固定安装在磁体本体上，便于核磁共振成像系统产品的整体外观、外壳的设计。

附图说明

图1为本发明提供的一种电动检查床一角度的剖面示意图。

图2为本发明的电动检查床中机械传动装置的一角度的剖面示意图。

图3为本发明的电动检查床另一角度的仰视示意图。

图4为本发明的电动检查床又一角度的仰视示意图。

图5为本发明提供的控制系统的电路图。

图中：

电动检查床200；病床100；病床床板37；导轨支架33；左支架32；右支架36；机械传动装置35；电机(步进电机)18；光耦开关38；前进限位光耦开关3；后退限位光耦开关8；机械限位块39；光耦遮光片27；前进遮光片2；后退遮光片7；齿条6；病床主齿轮5；左导轨40；左导轮1；右导轨50；右导轮10；同步齿轮4、12；齿形传动皮带11；光电编码器14；编码器齿轮13；减速器17；电磁离合器16；法兰盘和摩擦片15；步进电机驱动器9；定位灯60；第一显示屏22；第二显示屏23。

具体实施方式

本发明提供一种电动检查床及其控制系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明所提供的一种电动检查床及其控制系统，用成本较低的ARM微处理器作为主控芯片，合外围电路并采用显示触摸屏，通过操作触摸屏实现7段调速控制，进一步控制步进电机带动病床齿条进行运动，利用光电编码器将行程转换成脉冲信号，实现对行程的反馈，利用激光定位灯到磁体中心的距离作为设定值，使病人定位到磁场中心位置时，病床运动自动停止；同时利用光耦开关限位对病床的行程进行限位停止控制。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。

图1示例了本发明提供的一种电动检查床一角度的剖面示意图。图2示例了本发明的电动检查床中机械传动装置的一角度的剖面示意图。图3和图4为本发明的电动检查床不同角度的仰视示意图。如图1-图4所示，所述电动检查床200包括病床100，所述病床100上设置有病床床板37，在所述病床床板37底部设置有导轨支架33，在所述导轨支架33的两侧装配有左支架32和右支架36，所述右支架36底部设置有机械传动装置35，所述机械传动装置35包括电机18和传动机构(图未标示)，所述电机18与所述传动机构连接，所述传动机构与所述病床100连接，所述电机18控制所述传动机构带动所述病床床板37同步直线移动。具体地，通过控制电路控制电机18的工作状态，使得传动机构同步运动并带动病床床板37进行前进或后退运动。所述电机18的工作状态包括待机状态、休眠状态、唤醒状态以及运动状态。

在安装时，该机械传动装置35安装在病床支架底部，在本发明实施例中安装于右支架36底部，其安装位置靠近核磁共振磁体底部，既远离了磁体磁场，又保证了传动力矩的最大化。所述病床部件选用铝材、玻璃钢型材、环氧板制品制造，利用无磁不锈钢螺钉进行组合安装，从而达到对磁体磁场无影响的效果，同时达到磁体磁场对病床对应的控制系统无影响的效果。所述电机18为步进电机18。

请继续参阅图2，所述电动检查床200还包括对病床床板37的移动行程进行限位控制的光耦开关38，所述光耦开关38包括前进限位光耦开关3和后退限位光耦开关8，所述前进限位光耦开关3一侧设置有前进遮光片2，所述后退限位光耦开关8的一侧设置有后退遮光片7，这样，一旦病床床板37的前进遮光片2或后退遮光片7运动到对应的光耦开关38，通过触发高低电平使得步进电机18控制病床床板37停止前进运动或后退运动。

所述电动检查床200还包括对病床床板37定位到核磁共振设备预定位置的定位灯(图未标示)。其中，所述定位灯采用的是激光定位灯。所述预定位置指的是病床床板37前进或后退移动的指定距离。在本发明实施例中，所述激光定位灯射出的激光十字光标照射在病床床板37上，以激光十字光标照射点为起点，该起点运动至核磁共振设备的磁体中心位置根据磁体直径的大小来设定。在本发明的一个实施方式中，其预定位置优选718mm，所述病床床板37前进或后退最大距离2300mm。

请继续参阅图2-图4，所述传动机构包括第一传动机构(图未标示)，所述第一传动机构包括使病床床板37移动的导轨(图未标示)，所述导轨上设置有齿条6和与所述齿条6转动连接的病床主齿轮5。对应的，所述导轨分为左导轨40和右导轨50，所述左导轨40上设置有左导轮1，所述右导轨50上设置有右导轮10，该左右导轮采用若干个无磁包胶轴承，轴承采用竖式及横式错列固定安装于所述病床床板37两侧，用于病床床板37的辅助运动。

所述传动机构还包括第二传动机构(图未标示)，所述第二传动机构包括一对同步齿轮4和12及绷在所述同步轮4和12上的齿形传动皮带11，所述电机18带动所述同步齿轮12转动，经所述齿形传动皮带11传动至同步齿轮4带动所述病床主齿轮5转动，以使固定安装于病床床板37的齿条6带动所述病床床板37一起实现前进和后退运动。

所述电动检查床200还包括光电编码器14，所述光电编码器14是一种传感器，所述光电编码器14用于反馈所述病床床板37的移动行程，所述光电编码器14位于所述同步齿轮12的一端，所述传动机构还包括编码器齿轮13，所述编码器齿轮13安装于所述光电编码器14的轴上，所述编码器齿轮13与所述同步齿轮12属于同轴齿轮，经所述同步齿轮12同轴传动带动所述编码器齿轮13转动，带动所述光电编码器14转动。即所述同步齿轮12带动齿形传动皮带11的同时，同轴带动同步齿轮轴的一端齿轮，使编码器齿轮13转动，将移动行程转化成脉冲信号。

所述传动机构还包括减速器17及电磁离合器16，所述电机18、减速器17及电磁离合器16顺次固定安装，并且所述电机18、减速器17及电磁离合器16同轴连接传动，所述电磁离合器16所述同步齿轮之间同轴安装有法兰盘和摩擦片15，其固定安装，并且同轴连接传动。所述电磁离合器16通过与所述法兰盘和所述摩擦片15的同轴吸合，使所述电机18、减速器17及电磁离合器16与两所述同步齿轮4和12之间形成同轴连接，将所述电机18与所述同步齿轮4或12连接，以使所述电机18带动所述同步齿轮，进而带动同步齿轮轴一端安装的齿轮，并带动编码器齿轮13转动，并使光电编码器14转动输出脉冲信号。

将所述电机18与所述同步齿轮4或12连接，以使所述电机18带动所述同步齿轮12传动，从而进一步带动齿形传动皮带11，传动至所述同步齿轮4。

在本发明实施例中，所述减速器17采用5:1行星减速器，其中5:1用于表示将步进电机18转动5圈的转矩，经过该减速器后变成1圈的转矩。也就是说，步进电机18驱动减速器17，利用电磁离合器16实现同轴的吸合与断开达到病床床板37运动的暂停控制，同时利用同步齿轮12和齿形传动皮带11传动至同步齿轮4，进而带动同轴安装的病床主齿轮5，由病床主齿轮5带动病床床板37上的齿条6进行前进、后退的运动，实现带动所述病床床板37的整体运动。其中所述左导轮1及左导轮10为固定安装于病床床板37，用于辅助病床床板37整体运动，所述左导轮1及左导轮10也同时为电磁离合器16断开同轴连接时，人工推动病床床板37运动时省力。

请继续参阅2，所述电动检测床还包括机械限位块39，所述机械限位块39位于所述病床床板37上且位于所述后退限位光耦开关7一侧，其用于当光电开关失效后，病床床板37继续前进，病床床板37所设置的机械限位与病床100上的机械限位块39相对应完成机械限位功能，起到进一步的限位作用。

基于上述电动检查床，本发明提供了一种电动检查床的控制系统，如图5所示。图5示例了控制系统的电路图。所述控制系统包括电源电路、病床控制板以及电动检查床200相关的元件，所述电源电路与所述病床控制板连接，所述病床控制板与所述电动检查床200连接，所述病床控制板根据病床床板37反馈的移动行程控制电动检查床200的直线移动；其中，所述电动检查床为上述所述的电动检查床200。

如图5所示，所述电源电路包括第一电源电路V1、第二电源电路V2以及第三电源电路V3，所述第一电源电路V1与所述电动检查床200的电磁离合器连接，所述第一电源电路包括常闭脚踏开关K3、常闭急停开关K5和第一插座C1，所述常闭脚踏开关K3与常闭急停开关K5并联设置，通过所述常闭脚踏开关K3和所述第一插座C1为所述电磁离合器16提供高电源电压。所述第二电源电路V2分别与所述第三电源电路V3和病床控制板连接，所述第二电源电路V2包括第二电源滤波器F2和第二插座C2，所述第二电源滤波器F2与所述第二插座C2插接于高电源电压，本实施例中，高电源电压为29V，所述第三电源电路V3包括第三电源滤波器F3、电源指示灯D、第三插座C3以及第一电源带自锁常开按钮开关K1，所述电源指示灯D和所述第一电源带自锁常开按钮开关K1串联连接，所述第三电源滤波器F3、第三插座C3以及第二插座C3共插接于低电源电压,本实施例中，低电源电压为9V。同样，所述第二插座C2与所述第一电源带自锁常开按钮开关K1串联连接，当所述第一电源带自锁常开按钮开关K1闭合时，通过所述第二插座C2提供低电源电压。需要说明的是，本实施例中的插座采用航空插座，均提供不同电源电压。下述出现的插座亦同。

请继续参阅图5，在实际应用中，所述病床控制板、步进电机驱动器等元件及电路集成于病床控制盒，所述病床控制盒体安装于病床铝支架下方。所述电源电路为所述病床控制盒体提供两套不同的电源电压，即9V主电源电压和29V主电源电压。其电源电路实际应用过程为：低电源电压的正负极9V+、-极分别经航空插座C2接入病床控制盒并转接至航空插座C3，在第一电源带自锁常开按钮开关K1闭合后，电源指示灯D亮起，所述电源指示灯D采用发光二极管，当然，其也可采用发光电子元件替代，用于在主电源接通后的指示作用，以提示电源开关按钮已经按下并通电状态。当主电源9V+、-极经过第二电源滤波器F2后连接至病床控制板的第十二电源插座J12。

主电源29V+、-极分别经第二插座C2接入病床控制盒，29V+、-极经过第二电源滤波器F2后连接至病床控制板的第十二电源插座J12。

接着，29V的-极分成2路分支，其中1路经病床控制板内部导线连接至第一电源插座J1,并经导线连接至步进电机驱动器9的29V-极供电插座，其中第2路连接至病床控制板的第十一电源插座J11并经导线连接至第一插座C1，再经导线连接至常闭脚踏开关K3、常闭急停开关K5(用于防误触，其当系统出现特殊情况，电机18失控时起到紧急停止作用，防止病床超出行程，发生危险。)后连接至电磁离合器16的-极,所述电磁离合器16用于通电时，电磁离合器16吸合，将接通步进电机18与同步齿轮4或12的衔接，实现步进电机带动齿轮传动，并达到对病床床板37的带动作用。

29V的+极经过病床控制板的第十电源插座J10分成2路分支，其中第1路接入大功率电阻R1(其电阻为6欧姆)，再经病床控制板的第十一电源插座J11，经导线连接至第一插座C1,再经导线连接至电磁离合器16的+极，形成电磁离合器16的电源供电电路。其中第2路经导线接入固态继电器G1内部常开触点K2的1端，常开触点K2的另一端经导线连接至病床控制板的第十电源插座J10并经电路布线连接至第一电源插座J1，经导线连接至步进电机驱动器9的电源插座的29V+极供电插座。其中，所述固态继电器G1相当于电子开关作用，通过控制端的电压导通，实现两个导线触点的接通。所述固态继电器的型号为FOEK SSR-10DD。

继续参阅图5，所述病床控制板包括微处理芯片U1以及与所述微处理芯片U1分别连接的第二芯片U2、第三芯片U3、第四芯片U4、通讯芯片U5以及稳压电路U6。

需要说明的是，本发明中所述微处理芯片的型号为NXPLP2132，其为ARM处理器。

所述稳压电路U6的一端接地GND，所述稳压电路U6的另一端分别与固态继电器G1及电磁离合器16连接，为所述固态继电器G1及电磁离合器16提供不同电源电压。具体地，第十二电源插座J12插接低电源电压9V+、-极通过稳压电路U6稳压成+3.3V、+5V及GND，分别为微处理芯片U1(ARM处理器)及外围电路提供+3.3V、+5V及GND回路形成供电电路。

所述第三芯片U3分别前进限位光耦开关3和所述后退限位光耦开关8连接，其中，所述第三芯片U3与通过第五电源插座J5经过第五插座C5与和第六电源插座J6与前进限位光耦开关3连接；所述第三芯片U3通过第六电源插座J6经过第四插座C4与后退限位光耦开关8连接，所述前进限位光耦开关3与后退限位光耦开关8并列电联。

所述第二芯片U2分别与微处理芯片U1、第三芯片U3和光电编码器14连接。

所述控制系统还包括步进电机驱动器9，所述步进电机驱动器9的一端与步进电机18连接，所述步进电机驱动器9的另一端与所述第四芯片U4连接。第四芯片U4分别与所述微处理芯片U1和步进电机驱动器9连接。

所述控制系统还包括第一显示屏22以及第二显示屏23，所述第一显示屏22与第二显示屏23分别与所述病床控制板连接。

需要说明的是，上述第二芯片的型号为74LS07，第三芯片的型号为74LS14，第四芯片的型号为74LS07。

所述控制系统还包括定位灯60，所述定位灯60通过第九插座C9、第三电源插座J3经过三极管Q1连接所述微处理芯片U1。

具体实施时，病床控制板在接通电源后，29V经电阻R1(其电阻值为6欧姆，功率为10瓦)分压后给电磁离合器16供电，电磁离合器16与法兰盘和摩擦片15吸合传动机构与病床部分衔接，由于电机有保持信号，此时病床无法人工推动，同时ARM处理器U1运行内部程序，经过通讯芯片U5分别连接至第八电源插座J8和第九电源插座J9经导线分别连接至第七插座C7和第八插座C8，再经导线分别连接至第一显示屏22和第二显示屏23，所述第一显示屏22和所述第二显示屏可以是液晶触摸显示屏，用于显示病人相关数据。在第一显示屏22和第二显示屏23亮起后，通过设置第一显示屏22和第二显示屏23上的速度等级，所述速度等级分为八级，从0-7级。在本发明的一个优选方式中，所述速度等级设置为0级。同时，根据磁体的直径大小来设置中心距离，是通过定位灯60射出的激光十字光标照射在病床床板37上，以激光十字光标照射点为起点，该起点运动至核磁共振设备的磁体中心位置根据磁体直径的大小来设定。在本发明的一个实施方式中，其预定位置优选718mm，所述病床床板37前进或后退最大距离2300mm。

基于上述控制系统，可实现定位计数功能、自动前进功能、点动前进功能、自动后退功能、电动后退功能以及人工前进功能，其具体实施过程分别如下：

定位计数功能

用户点击第一显示屏22或第二显示屏23上的触摸屏的定位按钮后，ARM处理器U1连接开关三极管Q1的基极高电平。此时，第三电源插座J3通过电压+5V经导线连接至第九插座C9连接定位灯60(即激光定位灯60)，激光定位灯60的-极经导线连接至第九插座C9的L引脚，再经导线连接至第三电源插座J3的L引脚,并经三极管Q1的集电极和发射极导通形成回路，此时定位灯亮起，其通电后射出的十字型激光光标照射到床板上，光标为运动起点至核磁共振设备的磁体中心，将从718开始倒计数。同时第一显示屏22和第二显示屏23上的触摸屏的中心距离同步显示，并且自动复位为718mm，第一显示屏22和第二显示屏23上的触摸屏可选其一操作，其显示及控制功能是同步的。

自动前进功能

用户点击第一显示屏22和第二显示屏23的触摸屏上的自动后退按钮后，第一显示屏22和第二显示屏23经导线分别连接至第七插座C7和第八插座C8，并经导线对应分别连接至第七电源插座J7和第八电源插座J8，再经通讯芯片U5向ARM处理器U1发出触发信号，ARM处理器U1中断，输出高电平至NPN型三极管Q2的基极，+5V经第九电源插座J9并经导线连接至固态继电器G1的+极的控制端，固态继电器G1的-极的控制端经导线连接至第九电源插座J9，连接至Q2的集电极，此时集电极与发射极导通,+5V为固态继电器G1提供工作电压，固态继电器G1内部的K2闭合，步进电机驱动器9的工作电源29V+接通，步进电机驱动器处于待机状态。

ARM处理器U1输出中断引脚输出正相脉冲信号至第四芯片U4提高驱动能力，所述第四芯片U4的多个输出端分别连接至第二电源插座J2的PU、DR、MF、+5V引脚，然后经导线对应连接至步进电机驱动器9的驱动引脚PU、DR、MF、+5V引脚。

经发明研究，使得驱动能力达到最优，所述ARM处理器优选采用8分频，即ARM处理器输出8个脉冲方波，经过步进电机驱动器9输出1个脉冲方波给步进电机18，其驱动电流设置为3.6A。

接着步进电机驱动器9的正相驱动信号输出连接A+和A-、B+和B-，分别经导线连接至第十插座C10并经导线连接至步进电机18，驱动步进电机18正转，步进电机轴带动减速器17、电磁离合器16、同步齿轮4、12、光电编码器14转动，经齿形传动皮带11传动至病床主齿轮5，带动病床床板37上的齿条6，使病床床板37前进运动。

与此同时，光电编码器14在转动时产生正相脉冲信号，经导线连接至第六插座C6，经导线连接至第四电源插座J4,该正相脉冲信号经第二芯片U2提高驱动电平后进入ARM处理器U1的输入中断引脚，由内部程序作减法运算并在液晶显示屏(即第一显示屏22和第二显示屏23)上倒计数，此时第一显示屏22和第二显示屏23的中心距定位显示由预定位置718mm逐渐倒计至0mm后，其中，倒计数是为了以激光定位灯60照射到病人某一部位为起点，按下前进按钮，该点运行到磁体中心即718mm，ARM处理器U1内部程序计数到0后，病床床板37将自动停止向前运动，ARM处理器U1停止向步进电机驱动器9输出正相脉冲，步进电机18即停止转动，病床床板37停止计数。

需要说明的是，经研究发现，步进电机18转动1圈，病床床板37行走31.4mm,步进电机驱动器9采用8细分，光电编码器14输出4个脉冲行走1mm。

此时若继续点击触摸屏的前进按钮，病床继续前进运动，当病床床板一端底部的光耦遮光片27，该光耦遮光片用于控制光耦的发射与接收极板之间的导通与断开，光耦遮光片27运动至光耦开关38的前进限位光耦开关3时，前进限位光耦开关3的L引脚由原来的高电平变低电平，经导线连接至第五插座C5，经导线连接至第五电源插座J5，再连接至第三芯片U3反相后，经第三芯片U3提高驱动能力后，高电平触发ARM处理器U1停止计数，停止步进电机的驱动信号输出，病床前进运动停止，以此达到病床后退限位的功能。当踩下常闭脚踏开关K3，电磁离合器16断电，病床即停止前进运动，此时可以人工推动病床床板运动。按下常闭急停按钮K5，电磁离合器16断电，病床即停止前进运动。上述常闭脚踏开关K3是串联在电磁离合器16的线圈电路中，经导线引出放置于病床旁边的地板上。

点动前进功能

第一显示屏22和第二显示屏23均设置有点动前进按钮，当用户松开该点动前进按钮，病床即停止前进。

本发明也可以提供人工前进功能：用户踩下常闭脚踏开关K3，电磁离合器16断电，此时，电磁离合器16断开同轴连接，失去电机18和减速器17的同轴阻尼作用，从而使得人工推动病床床板37前进。

自动后退功能

用户点击第一显示屏22或第二显示屏23上的触摸屏的自动后退按钮后，第一显示屏22和第二显示屏23经导线分别连接至第七插座C7和第八插座C8，并经导线对应分别连接至第七电源插座J7和第八电源插座J8，再经通讯芯片U5向ARM处理器U1发出触发信号，ARM处理器U1输出高电平至NPN型三极管Q2的基极，+5V经第九电源插座J9并经导线连接至固态继电器G1的+极控制端，固态继电器G1的-极控制端经导线连接至第九电源插座J9，连接至三极管的集电极，此时集电极与发射极导通,+5V为固态继电器G1提供工作电压，固态继电器G1内部的K2闭合，步进电机驱动器的工作电源29V+接通，步进电机驱动器处于待机状态。

ARM处理器U1输出中断引脚输出反相脉冲信号至第四芯片U4提高驱动能力，第四芯片U4的多个输出端分别连接至第二电源插座J2的PU、DR、MF、+5V引脚，经导线连接至步进电机驱动器9的驱动引脚PU、DR、MF、+5V引脚。

经发明研究，使得驱动能力达到最优，所述ARM处理器优选采用8分频，即ARM处理器输出8个脉冲方波，经过步进电机驱动器9输出1个脉冲方波给步进电机18，其驱动电流设置为3.6A。

然后当步进电机驱动器9的反相信号输出时A+和A-、B+和B-，分别经导线连接至第十插座C10并经导线连接至步进电机18，驱动步进电机18反转，步进电机轴带动减速器17、电磁离合器16、同步齿轮4、12、光电编码器14转动，经齿形传动皮带12传动至病床主齿轮5，带动病床床板37上的齿条6，使病床床板37后退运动。

与此同时，光电编码器14在转动时产生反相脉冲信号，经导线连接至第四电源插座J4,该正相脉冲信号经第二芯片U2提高驱动电平后进入ARM处理器U1的输入中断引脚，由内部程序作加法运算并计数，此时第一显示屏22和第二显示屏23的中心距定位显示逐渐增加，不会在某个数值自动停止，直到病床继续后退运动。当病床床板37另一端的光耦遮光片运动至光耦开关38的后退限位光耦开关8时，后退限位光耦开关8的L引脚由原来的高电平变低电平，经导线连接至第四插座C4，经导线连接至第六电源插座J6，再连接至第三芯片U3反相后输出高电平，经第三芯片U3提高驱动能力后，高电平触发ARM处理器U1停止计数，停止步进电机18的驱动信号输出，病床后退运动停止，以此达到病床后退限位的功能。当踩下常闭脚踏开关K3，电磁离合器16断电，病床即停止运动，此时可以人工推动病床床板运动。按下常闭急停按钮K5，电磁离合器16断电，病床即停止运动。

本发明所提供的控制系统其可实现点动后退功能：第一显示屏22和第二显示屏23均设置有点动后退按钮，当用户松开第一显示屏22或第二显示屏23的点动后退按钮，病床即停止后退。

本发明也可以提供人工前进功能：踩下常闭脚踏开关K3，电磁离合器16断电，即电磁离合器16断开同轴连接，失去电机18和减速器17的同轴阻尼作用，可以人工推动病床床板37后退。

进一步地，本发明中步进电机具有不同的工作状态：

电机处于休眠状态时具体为：当病床停止运动后且触摸屏停止操作30秒后，ARM处理器U1输出低电平至NPN型三极管Q2的基极，+5V经第九电源J9并经导线连接至固态继电器G1的+极控制端，固态继电器G1的-极控制端经导线连接至第九电源插座J9，连接至三极管Q2的集电极，此时集电极与发射极截止,+5V为固态继电器G1断开工作电压，固态继电器G1内部的K2断开，步进电机驱动器9的工作电源29V+断开，步进电机驱动器9处于断电状态。与此同时，病床控制系统、第一显示屏、第二显示屏均进入休眠状态，这样，节省耗能，延长设备使用寿命。

电机处于唤醒状态时具体为：按下唤醒自动复位常开按钮K4，第九插座C9的K引脚接地，经导线连接至第三电源插座J3连接至ARM处理器U1的中断引脚，此时将电平拉低，触发ARM处理器U1唤醒。

需要说明的是，上述第一或第二显示屏也可采用PLC一体化的触摸屏，同样可实现病床控制板和病人触摸显示屏相关功能；采用成品工业运动控制卡替代现有的病床控制板驱动步进驱动器。

同样的，采用直流无刷电机可替换上述步进电机作为主要驱动元件，并采用DSP、FPGA、STM32等可编程器件替代本案的ARM(NXP 2132)作为主控制处理器。

同样的，采用模具成型、金属铸造、3D打印等方式制造病床的铝支架，从而减少机械结构件，提高机械精度。

因此，本发明采用成本较低的ARM微处理器作为主控，配合外围电路，实现对步进电机驱动器的控制，进一步控制步进电机带动病床齿条进行运动，利用光电限位对对行程进行停止限位控制，利用光电编码器将行程转换成脉冲信号，实现对行程的反馈，继而实现降低开发成本，便于维护，并且传动结构简单的控制系统及机械传动装置，满足核磁共振对病人检查床的产品技术要求，方便用户。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电动检查床，配备于核磁共振设备，所述电动检查床包括病床，其特征在于，所述电动检查床还包括装配于病床床板两侧的左支架和右支架，所述右支架底部设置有电机和传动机构，所述电机与所述传动机构连接，所述传动机构与所述病床连接，所述电机控制所述传动机构带动所述病床同步直线移动。

2.根据权利要求1所述电动检查床，其特征在于，所述传动机构包括第一传动机构，所述第一传动机构包括使病床床板移动的导轨，所述导轨上设置有齿条和与所述齿条转动连接的病床主齿轮。

3.根据权利要求2所述电动检查床，其特征在于，所述传动机构还包括第二传动机构，所述第二传动机构包括一对同步齿轮及绷在所述同步齿轮上的齿形传动皮带，所述电机带动所述同步齿轮转动，经所述齿形传动皮带传动至所述病床主齿轮，以使所述齿条带动所述病床床板实现前进和后退运动。

4.根据权利要求3所述电动检查床，其特征在于，所述电动检查床还包括光电编码器，所述光电编码器用于反馈所述病床床板的移动行程，所述光电编码器位于一同步齿轮的一端，所述传动机构还包括编码器齿轮，所述编码器齿轮位于所述光电编码器上，所述同步齿轮同轴传动带动所述编码器齿轮转动后带动所述光电编码器转动。

5.根据权利要求4所述电动检查床，其特征在于，所述传动机构还包括减速器及电磁离合器，所述电机、减速器及电磁离合器顺次同轴连接，所述电磁离合器与所述同步齿轮之间同轴安装有法兰盘及摩擦片，所述电磁离合器通过与所述法兰盘上的摩擦片吸合后使所述电机、减速器及电磁离合与两所述同步齿轮之间形成同轴连接，通过所述电机与两同步齿轮连接，以使所述电机带动两同步齿轮。

6.根据权利要求1所述电动检查床，其特征在于，所述电动检查床还包括对病床床板的移动行程进行限位控制的光耦开关及对病床床板定位到核磁共振设备预定位置的定位灯。

7.一种电动检查床的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括电源电路、病床控制板以及电动检查床，所述电源电路与所述病床控制板连接，所述病床控制板与所述电动检查床连接，所述病床控制板根据病床床板反馈的移动行程控制电动检查床的直线移动；其中，所述电动检查床为如权利要求1-6任一项所述的电动检查床。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述电源电路包括第一电源电路、第二电源电路以及第三电源电路，所述第一电源电路与所述电动检查床的电磁离合器连接，所述第二电源电路分别与所述第三电源电路和病床控制板连接，所述第二电源电路包括第二电源滤波器和第二插座，所述第二电源滤波器与所述第二插座插接高电源电压，所述第三电源电路包括第三电源滤波器、电源指示灯、第三插座以及电源开关，所述电源指示灯和所述电源开关串联连接，所述第三电源滤波器、第三插座以及第二插座共插接低电源电压。

9.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述病床控制板包括微处理芯片以及与所述微处理芯片分别连接的第二芯片、第三芯片、第四芯片、通讯芯片以及稳压电路，所述稳压电路的一端接地，所述稳压电路的另一端分别与固态继电器及电磁离合器连接，为所述固态继电器及电磁离合器提供不同电源电压；所述第三芯片与两个光耦开关连接，所述第二芯片与光电编码器连接。

10.根据权利要求9所述电动检查床，其特征在于，所述控制系统还包括电机驱动器、第一显示屏以及第二显示屏，所述电机驱动器的一端与电机连接，所述电机驱动器的另一端与所述第四芯片连接；所述第一显示屏与第二显示屏分别与所述病床控制板连接。

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