一種掃描床升降同步控制方法、設備及系統的製作方法
2023-05-10 02:19:36 3
一種掃描床升降同步控制方法、設備及系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種掃描床升降同步控制方法、設備和系統，應用於掃描床升降裝置，每個升降支柱由一個驅動電機來驅動其升降；包括步驟：檢測每個升降支柱的升降位置信號；檢測驅動升降支柱的驅動電機的轉速信號；將每個升降支柱的升降位置信號與目標位置值進行比較，獲得各個支柱對應的位置偏移值；目標位置值為已知量；將位置偏移值轉換為速度偏移值，將速度偏移值和目標速度值進行相加得到補償速度值，由各個補償速度值和對應的轉速信號來確定每個驅動電機對應的給定轉速值，由給定轉速值確定給各個驅動電機的脈衝信號的時間長度；目標速度值為已知量。既考慮各個升降支柱的位置補償，又考慮多個升降支柱之間速度偏差，同步速度誤差波動。
【專利說明】一種掃描床升降同步控制方法、設備及系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及醫療器械【技術領域】，特別涉及一種掃描床升降同步控制方法、設備及 系統。
【背景技術】
[0002] 在醫療影像診斷領域中，將患者在不同設備下的掃描圖像進行融合可以提升掃描 圖像的診斷價值，例如，PET/CT、PET/MRI等設備。
[0003] 由於掃描需要跨越多個掃描設備，這樣給掃描床掃描範圍提出了增大的要求，因 此，掃描床需要支撐裝置來改變位置，擴大掃描範圍。
[0004] 目前掃描床的升降裝置一般以單驅動源驅動電機或者電動推桿等進行驅動"Z"型 結構，或者"馬扎"結構。
[0005] 如果採用目前的掃描床升降裝置，需要電機功率增大，對電機選型產生困難，並且 採用單驅動源升降裝置容易增加水平床板在垂直方向上的型變量，這樣對圖像融合重建產 生不良影響。
[0006] 為了解決這個問題，現有技術中出現了採用雙支撐柱（兩個升降支柱）或者多支 撐柱（多於兩個升降支柱）的升降裝置。
[0007] 由於雙支撐柱或多支撐柱這種結構的支撐懸臂更短更加穩定，可以分別控制各個 推桿減小床板型變量差異提升掃描圖像的質量，而且由於電機負載減少，從而電機功率選 型更加簡單。
[0008] 但是，現有技術中的控制方法還不能準確地控制各個支撐柱的速度和位置，使其 保持嚴格的同步。
[0009] 因此，本領域技術人員需要提供一種掃描床升降同步控制系統及控制方法，可以 使掃描床的各個支撐柱保持嚴格地同步。
【發明內容】
[0010] 本發明要解決的技術問題是提供一種掃描床升降同步控制控制方法、設備及系 統，能夠準確控制掃描床的升降保持同步。
[0011] 本發明實施例提供一種掃描床升降同步控制方法，應用於掃描床升降裝置，所述 升降裝置包括兩個或兩個以上的升降支柱，每個所述升降支柱由一個驅動電機來驅動其升 降；包括以下步驟：
[0012] 檢測每個升降支柱的升降位置信號；
[0013] 檢測驅動升降支柱的驅動電機的轉速信號；
[0014] 將每個升降支柱的所述升降位置信號與目標位置值進行比較，獲得各個支柱對應 的位置偏移值；所述目標位置值為已知量；
[0015] 將所述位置偏移值轉換為速度偏移值，將所述速度偏移值和目標速度值進行相加 得到補償速度值，由各個所述補償速度值和對應的轉速信號來確定每個驅動電機對應的給 定轉速值，由所述給定轉速值確定給各個驅動電機的脈衝信號的時間長度；所述目標速度 值為已知量。
[0016] 優選地，在所述將所述升降位置信號與目標位置值進行比較之前，還包括：
[0017] 將各個升降支柱的所述升降位置信號減去對應的各個升降支柱的初始位置偏差 值，以使各個升降支柱的初始位置歸零。
[0018] 優選地，在將所述位置偏移值轉換為速度偏移值之前，還包括：對所述位置偏移值 進行動態調整，具體為：
[0019] 由位置命令值預測所述升降支柱的升降運動軌跡，根據所述升降運動軌跡來決定 是增大、減小或保持當前的位置偏移值。
[0020] 優選地，在所述由給定轉速值確定給各個驅動電機的脈衝信號的時間長度之前， 還包括：
[0021] 對所述給定速度值進行修正，具體為：
[0022] 判斷各個轉速信號相互之間的差值是否在預定差值範圍內，如果否，則對所述給 定速度值進行修正，控制所述各個轉速信號相互之間的差值在預定差值範圍內。
[0023] 本發明實施例還提供一種掃描床升降同步控制設備，掃描床包括兩個或兩個以上 的升降支柱，每個所述升降支柱由一個驅動電機來驅動其升降；包括：電機轉速檢測單元、 升降位置檢測單元、位置同步單元和速度同步單元；
[0024] 每個所述升降支柱對應一個所述電機轉速檢測單元和升降位置檢測單元；
[0025] 每個所述升降位置檢測單元，用於檢測對應的每個升降支柱的升降位置信號，將 所述升降位置信號發送給所述位置同步單元；
[0026] 每個所述電機轉速檢測單元，用於檢測驅動升降支柱的驅動電機的轉速信號，將 所述轉速信號發送給所述速度同步單元；
[0027] 所述位置同步單元，用於將每個升降支柱的所述升降位置信號與目標位置值進行 比較，獲得各個支柱對應的位置偏移值並發送給所述速度同步單元；所述目標位置值為已 知量；
[0028] 所述速度同步單元，用於將所述位置偏移值轉換為速度偏移值，將所述速度偏移 值和目標速度值進行相加得到補償速度值，將各個所述補償速度值和對應的轉速信號來確 定給定轉速值，由所述給定轉速值確定給各個驅動電機的脈衝信號的時間長度；所述目標 速度值為已知量。
[0029] 優選地，還包括初始位置歸零單元，用於在將所述升降位置信號與目標位置值進 行比較之前，將各個升降支柱的所述升降位置信號減去對應的各個升降支柱的初始位置偏 差值，以使各個升降支柱的初始位置歸零。
[0030] 優選地，還包括位置偏移值調整單元，用於在將所述位置偏移值轉換為速度偏移 值之前，對所述位置偏移值進行動態調整，具體為：
[0031] 由位置命令值預測所述升降支柱的升降運動軌跡，根據所述升降運動軌跡來決定 是增大還是減小當前的位置偏移值。
[0032] 優選地，還包括給定速度值修正單元，用於對所述給定速度值進行修正，具體為：
[0033] 判斷各個轉速信號相互之間的差值是否在預定差值範圍內，如果否，則對所述給 定速度值進行修正，控制所述各個轉速信號相互之間的差值在預定差值範圍內。
[0034] 本發明實施例還提供一種掃描床升降同步控制系統，掃描床包括兩個或兩個以上 的升降支柱；包括：控制器、驅動電機編碼器、絕對值編碼器和驅動電機；
[0035] 每個所述升降支柱由一個驅動電機來驅動其升降；
[0036] 所述驅動電機編碼器的個數與所述驅動電機的個數相同，所述絕對值編碼器的個 數與所述驅動電機的個數相同；
[0037] 所述絕對值編碼器，用於檢測對應的每個升降支柱的升降位置信號，將所述升降 位置信號發送給所述控制器；
[0038] 所述驅動電機編碼器，用於檢測驅動升降支柱的驅動電機的轉速信號，將所述轉 速信號發送給所述控制器；
[0039] 所述控制器，用於將每個升降支柱的所述升降位置信號與目標位置值進行比較， 獲得各個支柱對應的位置偏移值；所述目標位置值為已知量；將所述位置偏移值轉換為速 度偏移值，將所述速度偏移值和目標速度值進行相加得到補償速度值，將各個所述補償速 度值和對應的轉速信號來確定給定轉速值，由所述給定轉速值確定給各個驅動電機的脈衝 信號的時間長度；所述目標速度值為已知量。
[0040] 優選地，所述控制器，還用於在將所述升降位置信號與目標位置值進行比較之前， 將各個升降支柱的所述升降位置信號減去對應的各個升降支柱的初始位置偏差值，以使各 個升降支柱的初始位置歸零。
[0041] 優選地，所述控制器，還用於在將所述位置偏移值轉換為速度偏移值之前，對所述 目標偏移值進行動態調整，具體為：
[0042] 由位置命令值預測所述升降支柱的升降運動軌跡，根據所述升降運動軌跡來決定 是增大還是減小當前的位置偏移值。
[0043] 優選地，所述控制器，還用於對所述給定速度值進行修正，具體為：
[0044] 判斷各個轉速信號相互之間的差值是否在預定差值範圍內，如果否，則對所述給 定速度值進行修正，控制所述各個轉速信號相互之間的差值在預定差值範圍內。
[0045] 與現有技術相比，本發明具有以下優點：
[0046] 本實施例提供的掃描床升降同步控制方法，同時進行位置檢測和速度檢測，對於 位置和速度均進行閉合控制，這樣既考慮了各個升降支柱的位置補償，又考慮了多個升降 支柱之間的速度偏差，這樣可以減小同步速度誤差的波動。本發明中將位置補償中的位置 偏移值轉換為速度偏移值增加到目標速度值上，從而減小同步速度誤差的波動。因此，本方 法既實現了位置的同步性又減小了同步速度誤差的波動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0047] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0048] 圖1是本發明提供的升降床的示意圖；
[0049] 圖2是本發明提供的掃描床升降同步控制方法實施例一流程圖；
[0050] 圖3是本發明提供的掃描床升降同步控制方法實施例二流程圖；
[0051] 圖4是本發明提供的掃描床升降同步控制方法實施例三流程圖；
[0052] 圖5是本發明提供的升降運動軌跡與位置偏移值的曲線圖；
[0053] 圖6是本發明提供的掃描床升降同步控制方法實施例四流程圖；
[0054] 圖7是本發明提供的掃描床升降同步控制設備實施例一示意圖；
[0055] 圖8是本發明提供的掃描床升降同步控制設備實施例二示意圖；
[0056] 圖9是本發明提供的掃描床升降同步控制系統實施例一示意圖。
【具體實施方式】
[0057] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0058] 為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明 的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0059] 參見圖1，該圖為本發明提供的升降床的示意圖。
[0060] 需要說明的是，本發明提供的升降床區別於現有技術中的，主要是升降裝置不同， 本發明中的升降裝置是多升降支柱，可以為兩個升降支柱，也可以為多個升降支柱。
[0061] 為了說明的方便，本發明中以兩個升降支柱為例進行說明，如圖1所示，包括第一 升降支柱和第二升降支柱，第一升降支柱和第二升降支柱在驅動電機的驅動下可以上下升 降，從而帶動水平床板的升降。
[0062] 可以理解的是，兩個以上升降支柱的工作原理和控制方法與此相同。
[0063] 從圖1中可以看出，左邊的第一升降支柱承受的重力小於右邊的第二升降支柱承 受的重力，由於兩個升降支柱承受的重力不同，承受重力大的第二升降支柱時間久了就會 運動的比較慢，因此會造成在實際升降過程中兩個升降支柱出現不同步，時間久了，誤差累 計就會加大，這樣將導致兩個升降支柱的誤差更大，因此，需要控制兩個升降支柱保持同 止 /J/ 〇
[0064] 本發明中對位置和速度均進行檢測，施行位置閉環控制和速度閉環控制。下面結 合附圖來詳細介紹本發明的實現方案。
[0065] 方法實施例一：
[0066] 參見圖2,該圖為本發明提供的掃描床升降同步控制方法實施例一流程圖。
[0067] 本實施例提供的掃描床升降同步控制方法，應用於掃描床升降裝置（兩個升降支 柱時如圖1所示），所述升降裝置包括兩個或兩個以上的升降支柱，每個所述升降支柱由一 個驅動電機來驅動其升降；包括以下步驟：
[0068] S201 :檢測每個升降支柱的升降位置信號；
[0069] 需要說明的是，每個升降支柱對應檢測一個升降位置信號，顧名思義，升降位置信 號代表的是每個升降支柱的實際位置值。因為每個升降支柱是由一個驅動電機進行驅動 的，每個升降支柱的位置會出現偏差，其對應的升降位置信號並不是相同的。
[0070] S202 :檢測驅動升降支柱的驅動電機的轉速信號；
[0071] 升降位置信號對應的是每個升降支柱的位置，而轉速信號對應的是每個升降支柱 升降的速度。
[0072] S203:將每個升降支柱的所述升降位置信號與目標位置值進行比較，獲得各個支 柱對應的位置偏移值；所述目標位置值為已知量；
[0073] 需要說明的是，所有升降支柱對應的是同一個目標位置值，即對於每個升降支柱 來說，其升降位置信號均是與同一個目標位置值進行比較，因為目的是想將所有的升降支 柱保持在同一個目標位置值上，這樣所有升降支柱水平位置的高度才是一致的。
[0074] S204 :將所述位置偏移值轉換為速度偏移值，將所述速度偏移值和目標速度值進 行相加得到補償速度值，由各個所述補償速度值和對應的轉速信號來確定每個驅動電機對 應的給定轉速值，由所述給定轉速值確定給各個驅動電機的脈衝信號的時間長度；所述目 標速度值為已知量。
[0075] 對於每個升降支柱來說，其實際位置值（升降位置信號）與目標位置值的差值便 是位置偏移值，但是對於升降支柱如何消除該位置偏移值，最終需要控制驅動電機的轉速 來實現。因此，首先需要將位置偏移值轉換為速度偏移值。
[0076] 為了消除誤差需要將速度加快，因此，需要將速度偏移值和目標速度值進行相加 才能得到補償速度值。可以理解的是，補償速度值便是最終需要控制驅動電機實現的轉速。 因為，目前驅動電機不是停止不轉動的，因此，需要根據目前檢測的轉速信號與補償速度值 進行比較來確定對當前的轉速信號進行怎樣的調節，可以理解的是，驅動電機轉速的控制 是由脈衝信號來控制的，因此，最終體現為控制輸出的驅動電機的脈衝信號的時間長度。
[0077] 本實施例提供的掃描床升降同步控制方法，同時進行位置檢測和速度檢測，對於 位置和速度均進行閉合控制，這樣既考慮了各個升降支柱的位置補償，又考慮了多個升降 支柱之間的速度偏差，這樣可以減小同步速度誤差的波動。本發明中將位置補償中的位置 偏移值轉換為速度偏移值增加到目標速度值上，從而減小同步速度誤差的波動。因此，本方 法既實現了位置的同步性又減小了同步速度誤差的波動。
[0078] 方法實施例二：
[0079] 參見圖3,該圖為本發明提供的掃描床升降同步控制方法實施例二流程圖。
[0080] 本實施例與方法實施例一的區別是，增加了位置清零步驟。
[0081] 即，在所述將所述升降位置信號與目標位置值進行比較之前，還包括：
[0082] S303:將各個升降支柱的所述升降位置信號減去對應的各個升降支柱的初始位置 偏差值，以使各個升降支柱的初始位置歸零。
[0083] 可以理解的是，S301-S302 分別與 S201-S202 相同，S304-S305 分別與 S203-S204 相同，在此不再贅述。
[0084] 需要說明的是，由於各個升降支柱可能對應的初始位置不是零點，因此，需要在獲 得位置偏移值之前，需要將各個升降支柱的初始位置歸零，例如，升降位置信號一般是絕對 值編碼器檢測得到的，但是初始時，可能各個升降支柱對應的升降位置信號並不是零，即絕 對值編碼器對應的讀數是不一樣的，例如，以兩個升降支柱為例進行說明。第一升降支柱初 始位置時對應的絕對值編碼讀數為8 (初始位置偏差值），第二升降支柱初始位置時對應的 絕對值編碼讀數為10 (初始位置偏差值），可以理解的是，理想情況下，升降支柱初始位置 時，對應的絕對值編碼器的讀數應該為0。
[0085] 因此，需要將升降位置信號減去該初始位置時對應的數值，即一個減去8,另一個 減去10,這樣才能保證升降支柱在初始位置時，對應的絕對值編碼器讀數為0。在將升降位 置信號與目標位置值比較之前，進行歸零後才比較，這樣，將升降位置信號與目標位置值進 行比較才準確。
[0086] 對於初始位置偏差值可以預先獲取，下面簡單介紹各個升降支柱的初始位置偏置 值的一種獲取方式。
[0087] 可以通過微動開關或者光電開關作為零位開關。
[0088] 控制各個升降支柱同步運動至零位開關，當其中某個升降支柱觸發零位開關後減 速停止，等待其餘各軸都觸發零位開關後停止。檢測各個升降支柱零位開關下降沿後各個 軸分別停止運動。
[0089] 將此時各個升降支柱對應的升降位置信號作為初始位置偏差值，這樣以便於完成 各個升降支柱的初始位置歸零。
[0090] 方法實施例三：
[0091] 參見圖4,該圖為本發明提供的掃描床升降同步控制方法實施例三流程圖。
[0092] 本實施例與方法實施例二的區別是通過預測的升降運動軌跡來進行位置補償，這 樣可以減小位置變化率從而減小速度誤差的波動。
[0093] 可以理解的是，S401-S403 分別與 S301-S303 相同，S405-S406 分別與 S304-S305 相同，在此不再贅述。
[0094] S卩，在將所述位置偏移值轉換為速度偏移值之前，還包括：
[0095] S404 :對所述位置偏移值進行動態調整，具體為：
[0096] 由位置命令值預測所述升降支柱的升降運動軌跡，根據所述升降運動軌跡來決定 是增大、減小或保持當前的位置偏移值。
[0097] 可以理解的是，根據位置命令值可以預測出各個升降支柱的升降運動軌跡，因為 本發明提供的是閉環控制，位置命令值在不同的時間段是不同的值，這樣可以根據位置命 令值預測出升降運動軌跡。具體可以參見圖5所示，該圖為本發明提供的升降運動軌跡與 位置偏移值的曲線圖。
[0098] 其中，橫軸對應的是時間，縱軸對應的是升降支柱的位置。
[0099] 其中，S表示預測的升降運動軌跡。
[0100] S1表不第一升降支柱對應的位置偏移值；
[0101] S2表示第二升降支柱對應的位置偏移值。
[0102] 從圖5中可以看出，S1與S之間的位置差值在不同時刻是不同的，並不是一直保 持不變的，因此，可以根據運行軌跡（變化趨勢）來對位置偏移值進行調整。例如，這個時 刻對應的位置偏移值為5,下一時刻對應的位置偏移值為3,如果一直保持5不變，那麼與實 際情況不符合，並且位置偏移值越大，對應的速度偏移值也越大，速度偏移值越大對速度波 動產生的影響越大，因此，希望位置偏移值越小越好，這樣可以使速度波動減小。
[0103] 方法實施例四：
[0104] 參見圖6,該圖為本發明提供的掃描床升降同步控制方法實施例四流程圖。
[0105] 本實施例與方法實施例三的區別是：
[0106] 通過判斷各個升降支柱的轉速信號之間的差值來對給定速度值進行修正，控制各 個升降支柱的轉速信號之間的差值在預定範圍內。
[0107] 即在所述由給定轉速值確定給各個驅動電機的脈衝信號的時間長度之前，增加了 以下步驟：
[0108] S607 :對所述給定速度值進行修正，具體為：
[0109] 判斷各個轉速信號相互之間的差值是否在預定差值範圍內，如果否，則對所述給 定速度值進行修正，控制所述各個轉速信號相互之間的差值在預定差值範圍內。
[0110] 需要說明的是，對於兩個升降支柱為例，為了降低兩個升降支柱之間的轉速差值， 可以將轉速快的升降支柱對應的驅動電機的轉速調低，使其與轉速慢的驅動電機之間的轉 速差在預定差值範圍內。因為轉速快了驅動電機控制比較困難，轉速慢時控制比較容易實 現。
[0111] 對於多個升降支柱時，可以將先計算多個升降支柱對應的轉速的平均值，然後根 據平均值對各個升降支柱進行轉速的調節，具體可以根據升降支柱的轉速與平均值之間的 差值來調節。
[0112] 因為，對於各個升降支柱，理想的情況是每個升降支柱的運行速度和所達到的位 置是保持一致的，不希望出現運行速度差值出現很大的情況，即已經出現了很大的不同步， 這樣會造成設備損壞，因此，需要避免出現兩個驅動電機轉速差值很大的情況，這樣也可以 保證運行的安全性。
[0113] 另外，本發明實施例中還進行了安全性的設計，例如，對於升降位置超差進行保 護，如何發現實際升降位置與目標位置值出現的偏差超過了預定值，則進行報錯處理。例 如，升降支柱的運行方向與目標位置規定的方向相反時，進行運行錯誤報警，例如，目標位 置方向是升，而檢測的實際運行方向是降。
[0114] 基於以上實施例提供的掃描床升降同步控制方法，本發明實施例還提供了一種掃 描床升降同步控制設備，下面結合附圖來詳細介紹。
[0115] 設備實施例一：
[0116] 參見圖7,該圖為本發明提供的掃描床升降同步控制設備實施例一示意圖。
[0117] 本實施例提供的掃描床升降同步控制設備，掃描床包括兩個或兩個以上的升降支 柱，每個所述升降支柱由一個驅動電機來驅動其升降；包括：電機轉速檢測單元100、升降 位置檢測單元200、位置同步單元300和速度同步單元400 ;
[0118] 每個所述升降支柱對應一個所述電機轉速檢測單元100和升降位置檢測單元 200 ；
[0119] 每個所述升降位置檢測單元200,用於檢測對應的每個升降支柱的升降位置信號， 將所述升降位置信號發送給所述位置同步單元300 ;
[0120] 需要說明的是，每個升降支柱對應檢測一個升降位置信號，顧名思義，升降位置信 號代表的是每個升降支柱的實際位置值。因為每個升降支柱是由一個驅動電機進行驅動 的，每個升降支柱的位置會出現偏差，其對應的升降位置信號並不是相同的。
[0121] 每個所述電機轉速檢測單元100,用於檢測驅動升降支柱的驅動電機的轉速信號， 將所述轉速信號發送給所述速度同步單元400 ;
[0122] 升降位置信號對應的是每個升降支柱的位置，而轉速信號對應的是每個升降支柱 升降的速度。
[0123] 所述位置同步單元300,用於將每個升降支柱的所述升降位置信號與目標位置值 進行比較，獲得各個支柱對應的位置偏移值並發送給所述速度同步單元400 ;所述目標位 置值為已知量；
[0124] 需要說明的是，所有升降支柱對應的是同一個目標位置值，即對於每個升降支柱 來說，其升降位置信號均是與同一個目標位置值進行比較，因為目的是想將所有的升降支 柱保持在同一個目標位置值上，這樣所有升降支柱水平位置的高度才是一致的。
[0125] 所述速度同步單元400,用於將所述位置偏移值轉換為速度偏移值，將所述速度偏 移值和目標速度值進行相加得到補償速度值，將各個所述補償速度值和對應的轉速信號來 確定給定轉速值，由所述給定轉速值確定給各個驅動電機的脈衝信號的時間長度；所述目 標速度值為已知量。
[0126] 需要說明的是，所述升降支柱可以為多個，也可以為兩個，本實施例對應圖7中是 以兩個升降支柱為例進行描述的。
[0127] 可以理解的是，不論升降支柱有多少個，位置同步單元300和速度同步單元400均 是一個。
[0128] 對於每個升降支柱來說，其實際位置值（升降位置信號）與目標位置值的差值便 是位置偏移值，但是對於升降支柱如何消除該位置偏移值，最終需要控制驅動電機的轉速 來實現。因此，首先需要將位置偏移值轉換為速度偏移值。
[0129] 為了消除誤差需要將速度加快，因此，需要將速度偏移值和目標速度值進行相加 才能得到補償速度值。可以理解的是，補償速度值便是最終需要控制驅動電機實現的轉速。 因為，目前驅動電機不是停止不轉動的，因此，需要根據目前檢測的轉速信號與補償速度值 進行比較來確定對當前的轉速信號進行怎樣的調節，可以理解的是，驅動電機轉速的控制 是由脈衝信號來控制的，因此，最終體現為控制輸出的驅動電機的脈衝信號的時間長度。
[0130] 本實施例提供的掃描床升降同步控制設備，同時進行位置檢測和速度檢測，對於 位置和速度均進行閉合控制，這樣既考慮了各個升降支柱的位置補償，又考慮了多個升降 支柱之間的速度偏差，這樣可以減小同步速度誤差的波動。本發明中將位置補償中的位置 偏移值轉換為速度偏移值增加到目標速度值上，從而減小同步速度誤差的波動。因此，既實 現了各個升降支柱的位置同步性又減小了同步速度誤差的波動。
[0131] 設備實施例二：
[0132] 參見圖8,該圖為本發明提供的掃描床升降同步控制設備實施例二示意圖。
[0133] 本實施例提供的掃描床升降同步控制設備，與設備實施例一的區別是增加了：初 始位置歸零單元500、位置偏移值調整單元600和給定速度值修正單元700 ;
[0134] 初始位置歸零單元500,用於在將所述升降位置信號與目標位置值進行比較之前， 將各個升降支柱的所述升降位置信號減去對應的各個升降支柱的初始位置偏差值，以使各 個升降支柱的初始位置歸零。
[0135] 需要說明的是，由於各個升降支柱可能對應的初始位置不是零點，因此，需要在獲 得位置偏移值之前，需要將各個升降支柱的初始位置歸零，例如，升降位置信號一般是絕對 值編碼器檢測得到的，但是初始時，可能各個升降支柱對應的升降位置信號並不是零，即絕 對值編碼器對應的讀數是不一樣的，例如，以兩個升降支柱為例進行說明。第一升降支柱初 始位置時對應的絕對值編碼讀數為8 (初始位置偏差值），第二升降支柱初始位置時對應的 絕對值編碼讀數為10 (初始位置偏差值），可以理解的是，理想情況下，升降支柱初始位置 時，對應的絕對值編碼器的讀數應該為0。
[0136] 因此，需要將升降位置信號減去該初始位置時對應的數值，即一個減去8,另一個 減去10,這樣才能保證升降支柱在初始位置時，對應的絕對值編碼器讀數為0。在將升降位 置信號與目標位置值比較之前，進行歸零後才比較，這樣，將升降位置信號與目標位置值進 行比較才準確。
[0137] 位置偏移值調整單元600,用於在將所述位置偏移值轉換為速度偏移值之前，對所 述位置偏移值進行動態調整，具體為：
[0138] 由位置命令值預測所述升降支柱的升降運動軌跡，根據所述升降運動軌跡來決定 是增大還是減小當前的位置偏移值。
[0139] 從圖5中可以看出，S1與S之間的位置差值在不同時刻是不同的，並不是一直保 持不變的，因此，可以根據運行軌跡（變化趨勢）來對位置偏移值進行調整。例如，這個時 刻對應的位置偏移值為5,下一時刻對應的位置偏移值為3,如果一直保持5不變，那麼與實 際情況不符合，並且位置偏移值越大，對應的速度偏移值也越大，速度偏移值越大對速度波 動產生的影響越大，因此，希望位置偏移值越小越好，這樣可以使速度波動減小。
[0140] 給定速度值修正單元700,用於對所述給定速度值進行修正，具體為：
[0141] 判斷各個轉速信號相互之間的差值是否在預定差值範圍內，如果否，則對所述給 定速度值進行修正，控制所述各個轉速信號相互之間的差值在預定差值範圍內。
[0142] 因為，對於各個升降支柱，理想的情況是每個升降支柱的運行速度和所達到的位 置是保持一致的，不希望出現運行速度差值出現很大的情況，即已經出現了很大的不同步， 這樣會造成設備損壞，因此，需要避免出現兩個驅動電機轉速差值很大的情況，這樣也可以 保證運行的安全性。
[0143] 基於以上實施例提供的一種掃描床升降同步控制方法和設備，本發明實施例還提 供了一種掃描床升降同步控制系統，下面結合附圖來詳細介紹其組成部分。
[0144] 系統實施例一：
[0145] 參見圖9,該圖為本發明提供的掃描床升降同步控制系統實施例一示意圖。
[0146] 本實施例提供的掃描床升降同步控制系統，掃描床包括兩個或兩個以上的升降支 柱；包括：控制器1000、驅動電機編碼器1001、絕對值編碼器1002和驅動電機1003 ;
[0147] 每個所述升降支柱由一個驅動電機1003來驅動其升降；
[0148] 需要說明的是，所述驅動電機可以為伺服驅動電機。
[0149] 驅動電機的個數可以為2個，也可以為多於2個，例如3個或4個，這取決於升降 支柱的個數，驅動電機的個數與升降支柱的個數相同，一個驅動電機驅動一個升降支柱。
[0150] 本實施例提供的圖7中以兩個升降支柱為例進行介紹。
[0151] 所述驅動電機編碼器1001的個數與所述驅動電機1003的個數相同，所述絕對值 編碼器1002的個數與所述驅動電機1003的個數相同；
[0152] 所述絕對值編碼器1002,用於檢測對應的每個升降支柱的升降位置信號，將所述 升降位置信號發送給所述控制器1000 ;
[0153] 需要說明的是，每個升降支柱對應檢測一個升降位置信號，顧名思義，升降位置信 號代表的是每個升降支柱的實際位置值。因為每個升降支柱是由一個驅動電機進行驅動 的，每個升降支柱的位置會出現偏差，其對應的升降位置信號並不是相同的。
[0154] 所述驅動電機編碼器1001，用於檢測驅動升降支柱的驅動電機1003的轉速信號， 將所述轉速信號發送給所述控制器1000 ;
[0155] 升降位置信號對應的是每個升降支柱的位置，而轉速信號對應的是每個升降支柱 升降的速度。
[0156] 所述控制器1000,用於將每個升降支柱的所述升降位置信號與目標位置值進行比 較，獲得各個支柱對應的位置偏移值；所述目標位置值為已知量；將所述位置偏移值轉換 為速度偏移值，將所述速度偏移值和目標速度值進行相加得到補償速度值，將各個所述補 償速度值和對應的轉速信號來確定給定轉速值，由所述給定轉速值確定給各個驅動電機的 脈衝信號的時間長度；所述目標速度值為已知量。
[0157] 需要說明的是，本實施例中的控制器1000可以由FPGA來實現。由於FPGA硬體資 源豐富，可以實現多個驅動電機的控制。
[0158] 需要說明的是，所有升降支柱對應的是同一個目標位置值，即對於每個升降支柱 來說，其升降位置信號均是與同一個目標位置值進行比較，因為目的是想將所有的升降支 柱保持在同一個目標位置值上，這樣所有升降支柱水平位置的高度才是一致的。
[0159] 對於每個升降支柱來說，其實際位置值（升降位置信號）與目標位置值的差值便 是位置偏移值，但是對於升降支柱如何消除該位置偏移值，最終需要控制驅動電機的轉速 來實現。因此，首先需要將位置偏移值轉換為速度偏移值。
[0160] 為了消除誤差需要將速度加快，因此，需要將速度偏移值和目標速度值進行相加 才能得到補償速度值。可以理解的是，補償速度值便是最終需要控制驅動電機實現的轉速。 因為，目前驅動電機不是停止不轉動的，因此，需要根據目前檢測的轉速信號與補償速度值 進行比較來確定對當前的轉速信號進行怎樣的調節，可以理解的是，驅動電機轉速的控制 是由脈衝信號來控制的，因此，最終體現為控制輸出的驅動電機的脈衝信號的時間長度。
[0161] 本實施例提供的掃描床升降同步控制系統，控制器1000同時進行位置檢測和速 度檢測，對於位置和速度均進行閉合控制，這樣既考慮了各個升降支柱的位置補償，又考慮 了多個升降支柱之間的速度偏差，這樣可以減小同步速度誤差的波動。本發明中將位置補 償中的位置偏移值轉換為速度偏移值增加到目標速度值上，從而減小同步速度誤差的波 動。因此，該系統實現了位置的同步性又減小了同步速度誤差的波動。
[0162] 系統實施例二：
[0163] 本實施例提供的掃描床升降控制系統中的控制器，還用於在將所述升降位置信號 與目標位置值進行比較之前，將各個升降支柱的所述升降位置信號減去對應的各個升降支 柱的初始位置偏差值，以使各個升降支柱的初始位置歸零。
[0164] 需要說明的是，由於各個升降支柱可能對應的初始位置不是零點，因此，需要在獲 得位置偏移值之前，需要將各個升降支柱的初始位置歸零，例如，升降位置信號一般是絕對 值編碼器檢測得到的，但是初始時，可能各個升降支柱對應的升降位置信號並不是零，即絕 對值編碼器對應的讀數是不一樣的，例如，以兩個升降支柱為例進行說明。第一升降支柱初 始位置時對應的絕對值編碼讀數為8 (初始位置偏差值），第二升降支柱初始位置時對應的 絕對值編碼讀數為10 (初始位置偏差值），可以理解的是，理想情況下，升降支柱初始位置 時，對應的絕對值編碼器的讀數應該為0。
[0165] 因此，需要將升降位置信號減去該初始位置時對應的數值，即一個減去8,另一個 減去10,這樣才能保證升降支柱在初始位置時，對應的絕對值編碼器讀數為0。在將升降位 置信號與目標位置值比較之前，進行歸零後才比較，這樣，將升降位置信號與目標位置值進 行比較才準確。
[0166] 另外，本實施例中的控制器，還用於在將所述位置偏移值轉換為速度偏移值之前， 對所述目標偏移值進行動態調整，具體為：
[0167] 由位置命令值預測所述升降支柱的升降運動軌跡，根據所述升降運動軌跡來決定 是增大還是減小當前的位置偏移值。
[0168] 可以理解的是，根據位置命令值可以預測出各個升降支柱的升降運動軌跡，因為 本發明提供的是閉環控制，位置命令值在不同的時間段是不同的值，這樣可以根據位置命 令值預測出升降運動軌跡。
[0169] 另外，本實施例中的控制器，還用於對所述給定速度值進行修正，
[0170] 判斷各個轉速信號相互之間的差值是否在預定差值範圍內，如果否，則對所述給 定速度值進行修正，控制所述各個轉速信號相互之間的差值在預定差值範圍內。
[0171] 因為，對於各個升降支柱，理想的情況是每個升降支柱的運行速度和所達到的位 置是保持一致的，不希望出現運行速度差值出現很大的情況，即已經出現了很大的不同步， 這樣會造成設備損壞，因此，需要避免出現兩個驅動電機轉速差值很大的情況，這樣也可以 保證運行的安全性。
[0172] 對於多個升降支柱時，可以將先計算多個升降支柱對應的轉速的平均值，然後根 據平均值對各個升降支柱進行轉速的調節，具體可以根據升降支柱的轉速與平均值之間的 差值來調節。
[0173] 另外，本發明實施例中還進行了安全性的設計，例如，對於升降位置超差進行保 護，如何發現實際升降位置與目標位置值出現的偏差超過了預定值，則進行報錯處理。例 如，升降支柱的運行方向與目標位置規定的方向相反時，進行運行錯誤報警，例如，目標位 置方向是升，而檢測的實際運行方向是降。
[0174] 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。雖 然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人 員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明 技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離 本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同 變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
【權利要求】
1. 一種掃描床升降同步控制方法，其特徵在於，應用於掃描床升降裝置，所述升降裝置 包括兩個或兩個以上的升降支柱，每個所述升降支柱由一個驅動電機來驅動其升降；包括 以下步驟： 檢測每個升降支柱的升降位置信號； 檢測驅動升降支柱的驅動電機的轉速信號； 將每個升降支柱的所述升降位置信號與目標位置值進行比較，獲得各個支柱對應的位 置偏移值；所述目標位置值為已知量； 將所述位置偏移值轉換為速度偏移值，將所述速度偏移值和目標速度值進行相加得到 補償速度值，由各個所述補償速度值和對應的轉速信號來確定每個驅動電機對應的給定轉 速值，由所述給定轉速值確定給各個驅動電機的脈衝信號的時間長度；所述目標速度值為 已知量。
2. 根據權利要求1所述的掃描床升降同步控制方法，其特徵在於，在所述將所述升降 位置信號與目標位置值進行比較之前，還包括： 將各個升降支柱的所述升降位置信號減去對應的各個升降支柱的初始位置偏差值，以 使各個升降支柱的初始位置歸零。
3. 根據權利要求1或2所述的掃描床升降同步控制方法，其特徵在於，在將所述位置偏 移值轉換為速度偏移值之前，還包括：對所述位置偏移值進行動態調整，具體為： 由位置命令值預測所述升降支柱的升降運動軌跡，根據所述升降運動軌跡來決定是增 大、減小或保持當前的位置偏移值。
4. 根據權利要求3所述的掃描床升降同步控制方法，其特徵在於，在所述由給定轉速 值確定給各個驅動電機的脈衝信號的時間長度之前，還包括： 對所述給定速度值進行修正，具體為： 判斷各個轉速信號相互之間的差值是否在預定差值範圍內，如果否，則對所述給定速 度值進行修正，控制所述各個轉速信號相互之間的差值在預定差值範圍內。
5. -種掃描床升降同步控制設備，其特徵在於，掃描床包括兩個或兩個以上的升降支 柱，每個所述升降支柱由一個驅動電機來驅動其升降；包括：電機轉速檢測單元、升降位置 檢測單元、位置同步單元和速度同步單元； 每個所述升降支柱對應一個所述電機轉速檢測單元和升降位置檢測單元； 每個所述升降位置檢測單元，用於檢測對應的每個升降支柱的升降位置信號，將所述 升降位置信號發送給所述位置同步單元； 每個所述電機轉速檢測單元，用於檢測驅動升降支柱的驅動電機的轉速信號，將所述 轉速信號發送給所述速度同步單元； 所述位置同步單元，用於將每個升降支柱的所述升降位置信號與目標位置值進行比 較，獲得各個支柱對應的位置偏移值並發送給所述速度同步單元；所述目標位置值為已知 量； 所述速度同步單元，用於將所述位置偏移值轉換為速度偏移值，將所述速度偏移值和 目標速度值進行相加得到補償速度值，將各個所述補償速度值和對應的轉速信號來確定給 定轉速值，由所述給定轉速值確定給各個驅動電機的脈衝信號的時間長度；所述目標速度 值為已知量。
6. 根據權利要求5所述的掃描床升降同步控制設備，其特徵在於，還包括初始位置歸 零單元，用於在將所述升降位置信號與目標位置值進行比較之前，將各個升降支柱的所述 升降位置信號減去對應的各個升降支柱的初始位置偏差值，以使各個升降支柱的初始位置 歸零。
7. 根據權利要求5或6所述的掃描升降同步控制設備，其特徵在於，還包括位置偏移值 調整單元，用於在將所述位置偏移值轉換為速度偏移值之前，對所述位置偏移值進行動態 調整，具體為： 由位置命令值預測所述升降支柱的升降運動軌跡，根據所述升降運動軌跡來決定是增 大還是減小當前的位置偏移值。
8. 根據權利要求7所述的掃描床升降同步控制設備，其特徵在於，還包括給定速度值 修正單元，用於對所述給定速度值進行修正，具體為： 判斷各個轉速信號相互之間的差值是否在預定差值範圍內，如果否，則對所述給定速 度值進行修正，控制所述各個轉速信號相互之間的差值在預定差值範圍內。
9. 一種掃描床升降同步控制系統，其特徵在於，掃描床包括兩個或兩個以上的升降支 柱；包括：控制器、驅動電機編碼器、絕對值編碼器和驅動電機； 每個所述升降支柱由一個驅動電機來驅動其升降； 所述驅動電機編碼器的個數與所述驅動電機的個數相同，所述絕對值編碼器的個數與 所述驅動電機的個數相同； 所述絕對值編碼器，用於檢測對應的每個升降支柱的升降位置信號，將所述升降位置 信號發送給所述控制器； 所述驅動電機編碼器，用於檢測驅動升降支柱的驅動電機的轉速信號，將所述轉速信 號發送給所述控制器； 所述控制器，用於將每個升降支柱的所述升降位置信號與目標位置值進行比較，獲得 各個支柱對應的位置偏移值；所述目標位置值為已知量；將所述位置偏移值轉換為速度偏 移值，將所述速度偏移值和目標速度值進行相加得到補償速度值，將各個所述補償速度值 和對應的轉速信號來確定給定轉速值，由所述給定轉速值確定給各個驅動電機的脈衝信號 的時間長度；所述目標速度值為已知量。
10. 根據權利要求9所述的掃描床升降同步控制系統，其特徵在於，所述控制器，還用 於在將所述升降位置信號與目標位置值進行比較之前，將各個升降支柱的所述升降位置信 號減去對應的各個升降支柱的初始位置偏差值，以使各個升降支柱的初始位置歸零。
11. 根據權利要求9或10所述的掃描床升降同步控制系統，其特徵在於，所述控制器， 還用於在將所述位置偏移值轉換為速度偏移值之前，對所述目標偏移值進行動態調整，具 體為： 由位置命令值預測所述升降支柱的升降運動軌跡，根據所述升降運動軌跡來決定是增 大還是減小當前的位置偏移值。
12. 根據權利要求11所述的掃描床升降同步控制系統，其特徵在於，所述控制器，還用 於對所述給定速度值進行修正，具體為： 判斷各個轉速信號相互之間的差值是否在預定差值範圍內，如果否，則對所述給定速 度值進行修正，控制所述各個轉速信號相互之間的差值在預定差值範圍內。
【文檔編號】A61B5/055GK104085821SQ201410313014
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】賀亮, 孫健, 馬國良, 於曉龍, 楊龍 申請人:瀋陽東軟醫療系統有限公司