CN111736523B - 一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统及方法涉及零点位置补偿控制领域，解决了扫描电机零点位置偏移的问题，控制系统包括：手动指令输入装置，用于输入扫描电机位移指令得到输入数据；隔离传输模块，用于隔离传输输入数据；主控制器，用于接收输入数据并判断是否为正确输入数据，若为正确输入数据则进行解析得到扫描电机位移信息并发送；协助处理器，用于接收并处理扫描电机位移信息获得扫描电机目标坐标位置信息；驱动板，用于接收扫描电机目标坐标位置信息和获取扫描电机当前位置的坐标信息，据此进行计算解析实现驱动扫描电机运动。本发明能够调整扫描电机零点位置、补偿零点位置的偏移、降低二氧化碳激光治疗机的治疗风险。

Description

一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及零点位置补偿控制技术领域，具体涉及一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统及方法。

背景技术

二氧化碳激光治疗机用于治疗耳鼻喉等领域，通常采用手具进行治疗，例如申请号为CN201721170781.4名称为《一种激光扫描系统手具》所公开的手具，进行治疗时时常出现输出光束零点位置偏移，输出光束相对于理想出光的中心位置存在偏差，尤其是带有适配器的二氧化碳激光治疗机，它能将治疗机发射的二氧化碳激光进行调焦及精密万向微移，然后导入患者病变部位进行手术，操作人员通过调节适配器上的调焦系统及移动手柄，可根据病变需求进行光斑尺寸调节及控制光束位置移动，由于适配器所输出的治疗光束扫描面积较小(小于常规皮肤治疗光束的扫描面积)，且通常用于手术切割，因此适配器本身对出光位置要求极其严格，一旦输出光斑位置相对于固定出光端的位置有所偏移，就可能会造成对周围组织的伤害。因此，理想情况下要求扫描电机零点位置保持稳定不变，这样输出光斑将一直位于固定出光端的中心，然而，扫描电机零点位置通常会受到传感器的误差而漂移，或者是由于某些器件长时间的物理应力变化和连接器件等因素都将导致扫描电机零点位置的偏移，因此，现有技术有待完善，需求能调整扫描电机零点位置、补偿零点位置的偏移的控制系统和控制方法来降低二氧化碳激光治疗机的治疗风险。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统及方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统，包括：

手动指令输入装置，用于输入扫描电机位移指令得到输入数据并发送输入数据；

隔离传输模块，用于隔离传输手动指令输入装置的输入数据；

主控制器，用于接收输入数据并判断是否为正确输入数据，若为正确输入数据则主控制器将正确输入数据进行解析得到扫描电机位移信息并发送扫描电机位移信息，否则主控制器重新接收输入数据；

协助处理器，用于接收并处理扫描电机位移信息获得扫描电机目标坐标位置信息；

驱动板，用于接收扫描电机目标坐标位置信息和获取扫描电机当前位置的坐标信息，据此进行计算解析得到扫描电机驱动信息，根据扫描电机驱动信息驱动扫描电机运动。

一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统的控制方法，包括如下步骤：

S1、操作人员在手动指令输入装置上输入扫描电机位移指令，手动指令输入装置得到输入数据，输入数据通过隔离传输模块传输；

S2、主控制器接收输入数据并判断输入数据是否为正确输入数据，若为正确输入数据则主控制器将正确输入数据进行解析得到扫描电机位移信息并发送扫描电机位移信息，否则主控制器重新接收输入数据；

S3、协助处理器接收并处理扫描电机位移信息获得扫描电机目标坐标位置信息，将扫描电机目标坐标位置信息发送至驱动板；

S4、驱动板接收扫描电机目标坐标位置信息和获取扫描电机当前位置的坐标信息，根据扫描电机目标坐标位置信息和扫描电机当前位置的坐标信息进行计算解析得到扫描电机驱动信息，根据扫描电机驱动信息驱动扫描电机运动；

S5、待扫描电机运动后，操作人员观察扫描电机零点位置是否存在偏差，若存在偏差则重新执行S1至S4；若不存在偏差则扫描电机零点补偿完成。

本发明的有益效果是：

本发明的一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统，通过肉眼观察到指示光偏移出光固定端的中心位置，在手动指令输入装置上增加电子零点补偿调节，通过主控制器、协助处理器、驱动板等控制扫描电机移动，调整了扫描电机零点位置、补偿了零点位置的偏移、降低二氧化碳激光治疗机的治疗风险，提高二氧化碳激光治疗机的稳定性。通过设置隔离传输模块进一步提高整机性能稳定性及可靠性。通过手动指令输入装置就能够来修正零点位置，这样一旦出现扫描电机零点位置偏差，操作人员可自行调节这一问题，且治疗机下次开机后，无需再次调整扫描电机零点位置，扫描电机零点位置补偿的控制方法简单且可靠。

附图说明

图1为本发明一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统的结构图。

图2为本发明一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统的控制方法流程图。

图中：1、手动指令输入装置，2、隔离传输模块，3、主控制器，4、协助处理器，5、驱动板，6、位置传感器，7、扫描电机，8、液晶屏，9、温度开关，10、风扇。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明一种可实现扫描电机7零点位置补偿的控制系统，如图1所示，包括手动指令输入装置1、隔离传输模块2、主控制器3、协助处理器4和驱动板5。

手动指令输入装置1、隔离传输模块2、主控制器3、协助处理器4、驱动板5顺次连接。手动指令输入装置1用于输入扫描电机位移指令，手动指令输入装置1上输入扫描电机位移指令得到输入数据。扫描电机位移指令包括扫描电机向左移动指令、扫描电机向右移动指令、扫描电机向上移动指令和扫描电机向下移动指令。手动指令输入装置1的输入数据通过隔离传输模块2传输至主控制器3。隔离传输模块2用于隔离传输所述手动指令输入装置1的输入数据，隔离传输模块2能够隔离静电和外部干扰信号，避免静电和外部干扰信号影响输入数据的传输。主控制器3用于接收输入数据，用于判断输入数据是否为正确输入数据，具体为：主控制器3通校验输入数据的帧头、数据和校验字节是否存在错误，若帧头、数据和校验字节均正确，则判断输入数据为正确输入数据，若任意一项错误否则判断输入数据为错误输入数据。若主控制器3判断输入数据为正确输入数据，则主控制器3将正确输入数据进行解析得到扫描电机位移信息，并向协助处理器4发送扫描电机位移信息；若为错误输入数据，则主控制器3重新请求数据，主控制器3重新接收输入数据，具体为：主控制器3发送重新发送信号，通过隔离传输模块2发送至手动指令输入装置1，手动指令输入装置1接收重新发送信号并重新发送输入数据。协助处理器4用于接收主控制器3发送的扫描电机位移信息并对扫描电机位移信息处理得到扫描电机目标坐标位置信息，并将扫描电机目标坐标位置信息发送至驱动板5。驱动板5获取位置传感器6探测的扫描电机7当前位置的坐标信息即获得扫描电机7当前位置信息，驱动板5连接扫描电机7和位置传感器6，位置传感器6探测扫描电机7的位置信息，驱动板5接收协助处理器4发送的扫描电机目标坐标位置信息，驱动板5根据扫描电机目标坐标位置信息和扫描电机7当前位置的坐标信息进行计算解析得到扫描电机驱动信息，驱动板5根据扫描电机驱动信息驱动扫描电机7运动，计算解析具体过程为：用于根据扫描电机目标坐标位置信息和扫描电机7当前位置的坐标信息计算出扫描电机7当前位置与目标坐标之间的距离、对计算的距离进行解析获得扫描电机电流曲线、根据该扫描电机电流曲线驱动扫描电机7运动。也就是说，驱动板5以电流形式进行扫描电机7移动动作预定，根据扫描电机电流曲线扫描电机7能够实现对应动指令输入装置输入的扫描电机位移指令的移动方向和在该移动方向上的移动距离。扫描电机位移指令包括向左移动指令、向右移动指令、向上移动指令和向下移动指令，一一对应扫描电机向左移动某一距离、扫描电机向右移动、扫描电机向上移动和扫描电机向下移动，左右移动为在X轴上移动，上下移动为在Y轴上移动。

上述协助处理器4的功能还包括：协助处理器4接收到扫描电机位移信息后，先判断扫描电机位移信息是否为有效扫描电机位移信息，若为有效扫描电机位移信息则处理扫描电机位移信息，并向驱动板5发送扫描电机目标坐标位置信息；若为无效扫描电机位移信息，协助处理器4重新请求数据，具体为协助处理器4向主控制器3发送重新接收请求信号，主控制器3接收并重新发送扫描电机位移信息。

上述协助处理器4对于扫描电机位移信息的处理具体为：通过放大算法放大扫描电机位移信息(比如扫描电机位移信息乘10)，根据手具腔体的物理偏差量采用畸变算法对放大的扫描电机位移信息进行畸变矫正，即根据扫描电机7的电机座非正交情况采用畸变算法对放大的扫描电机位移信息进行在XY轴修订投影，畸变矫正后获得扫描电机目标坐标位置信息。畸变算法为XY轴畸变算法，扫描电机7振镜如不正交，则扫描图形不为矩形，通常变为平行四边形，而加入XY轴畸变算法则从软件上修正了这一问题，对不同手具腔体的物理偏差导致的电机座非正交进行了软件补偿。

上述驱动板5还具有如下功能：驱动板5上载有电流监控芯片，通过电流监控芯片驱动板5能够检测到扫描电机7的电流，并判断电流是否位于正常范围内，若超出正常范围，则扫描电机7电流失控，驱动板5电流监控芯片将扫描电机7电流失控信号发送至主控制器3，主控制器3发送停止信号至协助处理器4，协处理器将暂停驱动板5工作。驱动板5具有ID认证功能，在驱动板5的存储器上开设一个地址空间，用于存储ID序列号。ID序列号通过在主控制器3内部算法生成出，主控制器3将生成的ID序列号经由协处理器写入驱动板5地址空间，每次打开控制系统，协处理器读取驱动板5地址空间的ID序列号，并将该序列号发送至主控制器3，主控制器3验证该序列号是否为主控制器3将生成的ID序列号，验证接收的该序列号是否正确，以此验证该驱动板5是否为原厂配备。本发明的控制系统，通过在主控制器3和驱动板5增加了ID序列号认证功能，增加了系统的安全性及可靠性。

上述驱动板5连接激光器，激光器能够发出治疗光和指示光，指示光与治疗光从扫描电机7中同轴出射，驱动板5能够控制激光器输出指示光和输出治疗光，指示光和治疗光能够同时输出；在治疗光不输出时指示光能够输出。手动指令输入装置1能够输入扫描电机7进入调制状态的指令，通过隔离传输模块2、主控制器3、协助处理器4和驱动板5能够实现扫描电机7指示灯闪烁，例如指示灯闪烁两次。

本发明的控制系统用于二氧化碳激光治疗机，手动指令输入装置1和驱动板5位于二氧化碳激光治疗机上，为二氧化碳激光治疗机的原有结构，扫描电机7和位置传感器6位于二氧化碳激光治疗机手具上；隔离传输模块2、主控制器3和协助处理器4也位于二氧化碳激光治疗机上。

本发明的控制系统还包括液晶屏8，主控制器3连接液晶屏8。液晶屏8为二氧化碳激光治疗机上的液晶屏8。主控制器3能控制液晶屏8的显示内容。主控制器3连续N次判断输入数据为错误输入数据时，主控制器3控制液晶屏8进行通讯错误的相关显示，通过液晶屏8及时反馈给操作人员，N为大于等于2的整数。协助处理器4连续多次(例如10次)判断扫描电机位移信息为无效扫描电机位移信息时，协助处理器4发送通讯错误信息至主控制器3，主控制器3接收并据此控制液晶屏8进行通讯错误的相关显示。

主控制器3上载有板载蜂鸣器。当主控制器3判断输入数据为正确输入数据时，控制板载蜂鸣器进行输入数据相关的声音提示，同时主控制器3发送扫描电机位移信息，同时主控制器3控制液晶屏8显示与输入数据相关的内容。上述主控制器3上载有板载蜂鸣器，板载蜂鸣器会在扫描电机7无报警信号的情况下，进行输入数据相关的声音提示，若扫描电机7存在报警信号，则报警信号通过驱动板5发送至主控制器3，主控制器3的板载蜂鸣器进行报警，当板载蜂鸣器需要同时提示报警信号和输入数据相关的声音提示时，优先进行选择报警信号的提示。

本发明的控制系统还包括风扇10，风扇10连接主控制器3，位于二氧化碳激光治疗机上，为二氧化碳激光治疗机的原有部件。主控制器3连接扫描电机7的温度开关9，温度开关9采用温度传感器，温度传感器探测扫描电机7的温度数据并发送至主控制器3，主控制器3判断温度数据是否超过阈值，超过阈值对应温度开关9处于触发态，主控制器3控制风扇10开启为扫描电机7散热，保证扫描电机7处于最佳的运行状态；不超过阈值对应温度开关9处于非触发态，主控制器3控制风扇10关闭风扇10，以达到节能的目的。

手动指令输入装置1为触摸屏或按键式手柄。手动指令输入装置1采用触摸屏时，隔离传输模块2采用串口，进行串口通信。手动指令输入装置1采用按键式手柄时，隔离传输模块2采用光耦模块。下面以手动指令输入装置1采用手柄进行详述：

控制系统还包括消抖模块，消抖模块用于接收隔离传输模块传输的输入数据，并将接收到的输入数据进行消抖处理，得到消抖后的输入数据并将消抖后的输入数据发送至主控制器。通过按动手柄上的按键输入扫描电机位移指令，手柄上具有对应扫描电机向左移动指令的按键、对应扫描电机向右移动指令的按键、对应扫描电机向上移动指令的按键和对应扫描电机向下移动指令的按键。消抖模块用于接收隔离传输模块2传输的输入数据，并将接收到的按键信息进行消抖处理，得到消抖后的输入数据(即有效按键)并将消抖后的输入数据发送至主控制器3，主控制器3接收消抖后的输入数据，判断消抖后的输入数据是否为正确输入数据，若为正确输入数据，则主控制器3将正确输入数据进行解析得到扫描电机位移信息；若为错误输入数据(通常消抖模块输出的消抖后的输入数据受到外界突如其来的干扰，则被判断为错误数据)，主控制器3重新请求数据。手柄上存在至少一个多功能按键，对多功能按键不同的按键时常对应不同的功能，包括短按和长按两种模式，按下达到0.3秒但不超过2秒为短按模式，按下不抬起的时长超过2秒时即为长按模式，消抖模块对于短按模式按键的输入数据和长按模式按键的输入数据采用不同时长的延时判断消抖(以便去除群脉冲和其他干扰信号的误触发)。只要手柄上的按键被按动，手柄均通过隔离传输模块2发送输入数据至主控制器3，手柄通过拉低IO口方式通知主控制器3有按键事件到来。本发明设置消抖模块、不同按键模式采用不同时长的延时判断消抖、设置隔离传输模块2均能提高整机性能稳定性及可靠性。

基于本发明一种可实现扫描电机7零点位置补偿的控制系统，操作人员通过肉眼观察到指示光不在固定出光端的中心位置，便能够判定扫描电机7零点位置发生偏差，则进行扫描电机7零点位置补偿操作，如图2，控制方法包括如下步骤：

S1、操作人员在手动指令输入装置1上输入扫描电机位移指令，手动指令输入装置1得到输入数据。手动指令输入装置1的输入数据通过隔离传输模块2传输至主控制器3。

S2、主控制器3接收输入数据并判断输入数据是否为正确输入数据，若为正确输入数据则主控制器3将正确输入数据进行解析得到扫描电机位移信息并发送扫描电机位移信息，否则主控制器3重新接收输入数据。

具体为：主控制器3接收读取手动指令输入装置1的输入数据，读取数据后首先进行校验，校验是否为正确输入数据，若是错误输入数据，主控制器3重新接收输入数据，若重新接收输入数据多次例如10次仍未接到正确输入数据，则主控制器3控制液晶屏8进行通讯错误的相关显示，通过液晶屏8及时反馈给操作人员。若为正确输入数据，主控制器3向协助处理器4发送扫描电机位移信息。

S3、协助处理器4接收扫描电机位移信息，并处理扫描电机位移信息获得扫描电机目标坐标位置信息，将扫描电机目标坐标位置信息发送至驱动板5。

具体为：S3.1、协助处理器4接收主控制器3发送的扫描电机位移信息；S3.2、协助处理器4判断扫描电机位移信息是否为有效扫描电机位移信息，若为有效控扫描电机位移信息则协助处理器4解析扫描电机位移信息得到扫描电机目标坐标位置信息，协助处理器4向驱动板5发送扫描电机目标坐标位置信息，进行S4；若为无效扫描电机目标坐标位置信息，协助处理器4向主控制器3发送重新接收请求信号，进行S3.3；S3.3、主控制器3接收重新接收请求信号并重新发送扫描电机目标坐标位置信息，返回S3.1。

S4、驱动板5接收扫描电机目标坐标位置信息和获取扫描电机7当前位置的坐标信息，根据扫描电机目标坐标位置信息和扫描电机7当前位置的坐标信息进行计算解析得到扫描电机驱动信息，根据扫描电机驱动信息驱动扫描电机7运动；

S5、待扫描电机7运动后，操作人员观察扫描电机7零点位置是否存在偏差，若存在偏差则重新执行S1至S4；若不存在偏差则扫描电机7零点补偿完成。

操作人员通过肉眼观察到指示光不在手具固定出光端的中心位置，操作人员根据观察到的指示光偏离中心点的位置，在手柄上按动上、下、左或右键，实现扫描电机7的移动，直至扫描电机7零点位置不存在偏差，即零点归正，扫描电机7零点补偿操作完成。

本发明提出的一种可实现扫描电机7零点位置补偿的控制系统，通过肉眼观察到指示光偏移出光固定端的中心位置，在手动指令输入装置1上增加电子零点补偿调节，通过主控制器3、协助处理器4、驱动板5等控制扫描电机7移动，调整了扫描电机7零点位置、补偿了零点位置的偏移、降低二氧化碳激光治疗机的治疗风险，提高二氧化碳激光治疗机的稳定性。通过设置隔离传输模块2进一步提高整机性能稳定性及可靠性。通过调节手动指令输入装置1就能够来修正零点位置，这样一旦出现扫描电机7零点位置偏差，操作人员可自行调节这一问题，且治疗机下次开机后，无需再次调整扫描电机7零点位置，扫描电机7零点位置补偿的控制方法简单且可靠。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统，用于二氧化碳激光治疗机，其特征在于，包括：

手动指令输入装置，用于输入扫描电机位移指令得到输入数据并发送输入数据；

隔离传输模块，用于隔离传输手动指令输入装置的输入数据；

主控制器，用于接收输入数据并判断是否为正确输入数据，若为正确输入数据则主控制器将正确输入数据进行解析得到扫描电机位移信息并发送扫描电机位移信息，否则主控制器重新接收输入数据；

协助处理器，用于接收并处理扫描电机位移信息获得扫描电机目标坐标位置信息；

驱动板，用于接收扫描电机目标坐标位置信息和获取扫描电机当前位置的坐标信息，据此进行计算解析得到扫描电机驱动信息，根据扫描电机驱动信息驱动扫描电机运动；驱动板连接激光器，激光器能够发出治疗光和指示光，指示光与治疗光从扫描电机中同轴出射，驱动板能够控制激光器输出指示光和输出治疗光，指示光和治疗光能够同时输出，在治疗光不输出时指示光能够输出；

所述驱动板用于根据扫描电机目标坐标位置信息和扫描电机当前位置的坐标信息计算出扫描电机当前位置与目标坐标之间的距离、对该距离进行解析获得扫描电机电流曲线、根据该扫描电机电流曲线驱动扫描电机运动；

所述主控制器通校验输入数据的帧头、数据和校验字节是否存在错误，若帧头、数据和校验字节均正确，则判断输入数据为正确输入数据，否则判断输入数据为错误输入数据；

所述协助处理器用于接收扫描电机位移信息，并将扫描电机位移信息进行放大算法和畸变算法处理获得扫描电机的目标坐标位置信息；

所述驱动板能够检测扫描电机的电流，并判断电流是否位于正常范围内，当电流超出正常范围，驱动板将扫描电机电流失控信号发送至主控制器，主控制器发送停止信号至协助处理器，协处理器控制驱动板停止工作；

所述驱动板的存储器上开设用于存储ID序列号的地址空间，地址空间内的ID序列号通过在主控制器生成、经由协处理器写入驱动板地址空间，协处理器能够读取驱动板地址空间的ID序列号并发送至主控制器，主控制器接收并验证是否正确。

2.如权利要求1所述的一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括消抖模块，所述消抖模块用于接收隔离传输模块传输的输入数据，并将接收到的输入数据进行消抖处理，得到消抖后的输入数据并将消抖后的输入数据发送至主控制器。

3.如权利要求1所述的一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括液晶屏，主控制器连接液晶屏，主控制器能控制液晶屏的显示内容。

4.如权利要求3所述的一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统，其特征在于，所述主控制器连续N次判断输入数据的结果为错误输入数据时，主控制器控制液晶屏进行通讯错误的相关显示，N为大于等于10的整数。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的一种可实现扫描电机零点位置补偿的控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、操作人员在手动指令输入装置上输入扫描电机位移指令，手动指令输入装置得到输入数据，输入数据通过隔离传输模块传输；

S2、主控制器接收输入数据并判断输入数据是否为正确输入数据，若为正确输入数据则主控制器将正确输入数据进行解析得到扫描电机位移信息并发送扫描电机位移信息，否则主控制器重新接收输入数据；

S3、协助处理器接收并处理扫描电机位移信息获得扫描电机目标坐标位置信息，将扫描电机目标坐标位置信息发送至驱动板；

S4、驱动板接收扫描电机目标坐标位置信息和获取扫描电机当前位置的坐标信息，根据扫描电机目标坐标位置信息和扫描电机当前位置的坐标信息进行计算解析得到扫描电机驱动信息，根据扫描电机驱动信息驱动扫描电机运动；

S5、待扫描电机运动后，操作人员观察扫描电机零点位置是否存在偏差，若存在偏差则重新执行S1至S4；若不存在偏差则扫描电机零点补偿完成。

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