乳腺x光機c臂投照架的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其涉及一種乳腺X光機C臂投照架的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng) 及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國內(nèi)市場上的乳腺X射線系統(tǒng)多為固定結(jié)構(gòu)，只能固定在室內(nèi)使用，不方便 移動。隨著人們健康概念的普及，在一些醫(yī)療設(shè)備較為落后的偏遠(yuǎn)地區(qū)，
[0003] 光機基于其臨床使用的要求，C臂投照架為可旋轉(zhuǎn)設(shè)計。目前的乳腺X光機中， C臂投照架多采用等中心旋轉(zhuǎn)方式，即乳腺的承載臺平面距離地面的距離不變，C臂投照架 在-135°~180°之間旋轉(zhuǎn)運動。乳腺X光機的C臂投照架在旋轉(zhuǎn)時通常采用勻速方式控 制，即C臂各個角度上的旋轉(zhuǎn)速度都是相同的，這樣的設(shè)計要求電機性能比較高，整個旋轉(zhuǎn) 運動的周期時間比較長，同時需要以C臂旋轉(zhuǎn)中受力最大的情況下確定電機性能和速度， 若要提高C臂旋轉(zhuǎn)速度，則需要大幅提高電機性能，這樣導(dǎo)致存在電機堵轉(zhuǎn)的風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種在不需要提高電機性能的情況下，采用 非勻速旋轉(zhuǎn)控制方式實現(xiàn)C臂投照架旋轉(zhuǎn)的乳腺X光機C臂投照架的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)及方 法。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種乳腺X光機C臂投照架的 旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，包括中央控制單元、與所述中央控制單元連接的角度反饋模塊以及電機驅(qū) 動模塊；其中：
[0006] 所述角度反饋模塊用于采集乳腺X光機C臂投照架的電機的旋轉(zhuǎn)速度和方向，并 將采集到的所述旋轉(zhuǎn)速度和方向信息發(fā)送給所述中央控制單元；
[0007] 所述中央控制單元根據(jù)接收到所述旋轉(zhuǎn)速度和方向信息，結(jié)合所述C臂投照架的 初始角度信息，獲得所述C臂投照架的當(dāng)前角度，分析得出當(dāng)前旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的扭矩及其變 化趨勢，再根據(jù)所述扭矩及其變化趨勢生成控制電機加速、減速或勻速的速度控制指令并 發(fā)送給所述電機驅(qū)動模塊；
[0008] 所述電機驅(qū)動模塊執(zhí)行接收到的所述速度控制指令，控制所述電機的旋轉(zhuǎn)速度。
[0009] 在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)中，所述角度反饋模塊包括陀螺儀。
[0010] 在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)中，所述中央控制單元包括角度感測模塊，用于感 測所述C臂投照架的初始角度。
[0011] 在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)中，所述中央控制單元在扭矩呈逐漸變小的趨勢下 生成控制電機加速的速度控制指令；
[0012] 所述中央控制單元在扭矩呈逐漸變大的趨勢下生成控制電機減速的速度控制指 令。
[0013] 在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)中，該旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)還包括與所述中央控制單元連 接的輸入模塊，用于接收用戶輸入的控制所述C臂投照架所需旋轉(zhuǎn)到的角度位置的設(shè)置信 號；
[0014] 所述中央控制單元根據(jù)所述設(shè)置信號生成控制電機啟動的驅(qū)動控制指令，并發(fā)送 至所述電機驅(qū)動模塊。
[0015] 本發(fā)明還提供一種乳腺X光機C臂投照架的旋轉(zhuǎn)控制方法，包括以下步驟：
[0016] S1、采集乳腺X光機C臂投照架的旋轉(zhuǎn)速度和方向信息；
[0017] S2、根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)速度和方向信息，結(jié)合所述C臂投照架的初始角度信息，獲得所 述C臂投照架的當(dāng)前角度，分析得出當(dāng)前旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的扭矩及其變化趨勢，再根據(jù)所述扭 矩及其變化趨勢生成控制電機加速、減速或勻速的速度控制指令；
[0018] S3、根據(jù)所述速度控制指令控制所述電機的旋轉(zhuǎn)速度。
[0019] 在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)控制方法中，所述步驟S2中，在扭矩呈逐漸變小的趨勢下， 生成控制電機加速的速度控制指令；在扭矩呈逐漸變大的趨勢下，生成控制電機減速的速 度fe制指令。
[0020] 在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)控制方法中，所述步驟S1之前還包括：感測C臂投照架的初 始角度。
[0021] 在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)控制方法中，所述步驟S1之前還包括：設(shè)置C臂投照架所需 旋轉(zhuǎn)到的角度位置；根據(jù)接收到的設(shè)置信號生成控制電機啟動的驅(qū)動控制指令，根據(jù)接收 到的所述驅(qū)動控制指令控制所述電機啟動。
[0022] 實施本發(fā)明具有以下有益效果：通過中央控制單元、角度反饋模塊和電機驅(qū)動模 塊之間的相互配合，根據(jù)C臂投照架旋轉(zhuǎn)時扭矩及其變化趨勢，采用非勻速旋轉(zhuǎn)控制方式 實現(xiàn)C臂投照架的旋轉(zhuǎn)，不需要提高電機整體性能；其中在C臂投照架扭矩變小趨勢下通過 適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速，可整體提高C臂投照架的旋轉(zhuǎn)速度，提高效率，并保持C臂投照架的順暢旋 轉(zhuǎn)，避免發(fā)生堵轉(zhuǎn)情況。
【附圖說明】
[0023] 下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：
[0024] 圖1是本發(fā)明一實施例的乳腺X光機C臂投照架的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的邏輯圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明中所述的乳腺X光機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3、圖4是本發(fā)明中乳腺X光機的C臂投照架旋轉(zhuǎn)的扭矩變化曲線圖。
【具體實施方式】
[0027] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明 本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0028] 如圖1、2所示，本發(fā)明一實施例的乳腺X光機C臂投照架的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，包括中 央控制單元1、與中央控制單元1連接的角度反饋模塊2以及電機驅(qū)動模塊3,其中：角度反 饋模塊2用于采集乳腺X光機C臂投照架10的電機的旋轉(zhuǎn)速度和方向，并將采集到的旋轉(zhuǎn) 速度和方向信息發(fā)送給中央控制單元1 ;中央控制單元1分析處理接收到旋轉(zhuǎn)速度和方向 信息，結(jié)合C臂投照架10的初始角度信息，獲得C臂投照架10的當(dāng)前角度，分析得出當(dāng)前 旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的扭矩及其變化趨勢，再根據(jù)扭矩及其變化趨勢生成控制電機加速、減速或勻 速的速度控制指令并發(fā)送給電機驅(qū)動模塊3 ;電機驅(qū)動模塊3執(zhí)行接收到的速度控制指令， 控制電機的旋轉(zhuǎn)速度。
[0029] 在本實施例中，角度反饋模塊2可包括陀螺儀。該陀螺儀可設(shè)置在C臂投照架10 的電機上，感測該電機的旋轉(zhuǎn)速度和方向。
[0030] 中央控制單元1可包括角度感測模塊，用于感測C臂投照架10的初始角度，從而 中央控制單元1可根據(jù)電機的旋轉(zhuǎn)速度和方向及C臂投照架10的初始角度，獲得C臂投 照架10的當(dāng)前角度，根據(jù)當(dāng)前角度信息分析出C臂投照架10的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的扭矩及 其變化趨勢。具體地，C臂投照架10的初始角度為C臂投照架10在旋轉(zhuǎn)前的角度，可能在 0°、1〇°等任意角度上；中央控制單元1根據(jù)角度反饋模塊2發(fā)送的旋轉(zhuǎn)速度和方向信息， 分析獲得C臂投照架10旋轉(zhuǎn)的角度，結(jié)合該獲得的旋轉(zhuǎn)角度和初始角度，根據(jù)加減算法算 出C臂投照架10的當(dāng)前角度（旋轉(zhuǎn)后的角度）。
[0031] 角度反饋模塊2可實時采集電機的旋轉(zhuǎn)速度和方向，中央控制單元1實時獲得當(dāng) 前角度，從實時更新的當(dāng)前角度可分析出C臂投照架10的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的扭矩及其變化 趨勢。其中，在扭矩呈逐漸變小的趨勢下，中央控制單元1生成控制電機加速的速度控制指 令，以使電機加速旋轉(zhuǎn)；在扭矩呈逐漸變大的趨勢下，中央控制單元1生成控制電機減速的 速度控制指令，以使電機減速旋轉(zhuǎn)，這樣在電機整體性能上不需提高（電機功率不變），通 過在適當(dāng)情況提高轉(zhuǎn)速，在提高C臂投照架10轉(zhuǎn)速同時避免堵轉(zhuǎn)情況。
[0032] 通常，在乳腺X光機上，其C臂投照架10可做圓周旋轉(zhuǎn)，C臂投照架10在旋轉(zhuǎn)過 程中由于力臂長度的變化，其扭矩也是變化的，電機做功也是變化的。如圖2所示，以C臂 投照架10在A位置（與地面相對垂直）時的角度為0°，在B位置時的角度為-90°，在C 位置時的角度為90°，C臂投照架10從D位置通過B位置旋轉(zhuǎn)到A位置的角度范圍定義 為-180°~0°，C臂投照架10從A位置通過C位置旋轉(zhuǎn)到D位置的角度范圍定義為0°~ 180。。
[0033] C臂投照架10從D位置依次通過C、A、B位置旋轉(zhuǎn)一周（回到D位置）時的扭矩變 化曲線圖可如圖3所示；反之，C臂投照架10從D位置依次通過B、A、C位置旋轉(zhuǎn)一周（回 到D位置）時的扭矩變化曲線圖可如圖4所示，其中X軸代表角度，y軸代表扭矩；波峰段 為克服重力和摩擦力做功的扭矩變化曲線段，波谷段為利用重力克服摩擦力做功的扭矩變 化曲線段。結(jié)合圖2-4可知，當(dāng)C臂投照架10從180°或-180° (D位置）旋轉(zhuǎn)到0°(A 位置）時，其旋轉(zhuǎn)角度在克服重力方向上，C臂投照架10是克服重力和摩擦力做功；當(dāng)C臂 投照架10從0° (A位置）旋轉(zhuǎn)到180°或-180° (D位置）時，其旋轉(zhuǎn)角度在利用重力方 向上，C臂投照