用于往复式运动装置的抗碰撞方法和装置与制造工艺

本发明总体涉及医疗器械领域，且尤其涉及一种用于往复式运动装置的抗碰撞方法和装置。

背景技术：
在医疗器械产品中，诸如U形臂X光机、X射线诊断设备等产品都包括往复运动式运动装置，例如，电动滑车。通常X射线诊断设备包括影像链、控制台、电源和机械定位装置，其中影像链的球管、限束器和探测器都是由机械定位装置来定位，需要根据病人的检测体位调整球管以及限束器和探测器的位置和方向。例如：常用的机械定位装置有：吊架结构，双立柱结构和U形臂结构等。球管和探测器往往固定在电动滑车上，需要做一些限定行程内的运动。电动滑车由电机驱动而在针对其每种运动形式的运动路线上进行往复运动。该往复运动可以为升降运动或者水平运动等等。运动形式可以指垂直式、纵向式、横向式以及旋转运动等。X射线诊断设备在对受检者进行X射线扫描时，电动滑车需要进行往复式运动，如果诸如人的手等的障碍物碰撞到电动滑车，可能会对诸如人的手等的障碍物造成损害，因此，当诸如人的手等的障碍物碰撞到电动滑车时，电动滑车需要停止运动，这是X射线诊断设备需要具备的功能之一。为了实现上述功能，大多数抗碰撞方法是采用超声或其它无线技术。但是这样的方法很难适用于电动滑车与障碍物灵活定位的那些环境中。以U形臂为例，当臂向上运动时，有时探测器上部分在前进方向的前面，有时中间部分在前，有时球管的阳极部分在前，有时是阴极部分在前，而且形状异构，很难精确安装超声定位装置。还有的电动抗碰撞方法是在电动滑车的前面安装触发板。如果有障碍物触到了该触发板，就使电机停止，从而使电动滑车停止运动，这样可以保护障碍物的安全。如果电动滑车的前表面大而复杂，那么就不容易在其上安装触发板，从而就不适合采用此方法。在进行X射线诊断过程中，电机由电机驱动器驱动，而电机驱动器受到控制器的控制。控制器发送控制信号给电机驱动器，由电机驱动器来驱动电机运转。为了使电动滑车达到所要求的恒定速度或变化速度，电机驱动器通常根据电动滑车的阻力来提供适当的驱动力。通常的电机控制器可以设置电机的输出的最大力矩，而这个输出力矩必须要比遇到的阻力大，电机才能运转。为了保证电机在整个行程中都能运转，常规的办法是找出最大的阻力，再加上一定的余量来作为电机的最大限制力矩。当遇到障碍物，阻力增加到最大限制力矩时，电机停止运转，能起到防撞保护作用。由于电动滑车受到的阻力不是恒定的，最大的地方和最小的地方差别有时非常大，在其整个运动路线中甚至是非常不同的，当在阻力小的区间遇到障碍物时，障碍物受到的撞击力需要非常大才能达到电机的最大输出力矩，安全性能不好，因此，该方法也不是很优质的。

技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种高效的用于往复式运动装置的抗碰撞方法和装置。在本发明的一个方面，本发明的用于往复式运动装置的抗碰撞方法的技术方案包括：创建往复式运动装置的校准运动方向、校准位置、校准速度以及电机的力矩的校准模型；根据往复式运动装置的实际位置、实际速度和实际运动方向以及校准模型计算出电机的期望力矩；如果实际力矩大于所述期望力矩的阈限范围，则使电机停止运行。其中，该往复式运动装置由电机来驱动优选地，创建校准模型进一步包括：在往复式运动装置的正常工作速度范围内，选择若干校准速度；在不同的方向上，以所选择的不同的校准速度使往复式运动装置进行往复运动，并且记录往复式运动装置处于若干校准位置时电机的力矩；以校准速度为X轴、以校准位置为Y轴、以校准运动方向为Z轴并且以XYZ所建立的空间的点为电机的力矩来建立校准模型。其中，电机的力矩从电机驱动器读取。此外，计算电机的期望力矩是通过根据实际位置、实际速度以及实际方向对所述校准模型的拟合来实现的。优选地，可以基于对往复式运动装置的控制策略通过实际测试来调整所述阈限范围。在本发明的另一方面，本发明用于往复式运动装置的抗碰撞装置的技术方案包括位置感测器、速度和方向感测器、电机和驱动该电机的电机驱动器以及控制器，其中，所述速度和方向感测器用于感测往复式运动装置的速度和方向；所述位置感测器用于感测往复式运动装置的位置；所述电机用于驱动往复式运动装置进行往复式运动；所述控制器根据所感测的速度、位置、方向和电机的力矩以及校准模型来确定是否使所述电机停止运行。所述校准模型是以校准速度为X轴、以校准位置为Y轴、以校准运动方向为Z轴并且以XYZ所建立的空间的点为电机的力矩而建立的。其中，如果实际力矩大于所述期望力矩的阈限范围，则所述控制器使电机停止运行。在本发明的再一方面，本发明用于往复式运动装置的抗碰撞装置包括：用于创建往复式运动装置的校准运动方向、校准位置、校准速度以及电机的力矩的校准模型的装置；用于根据往复式运动装置的实际位置、实际速度和实际运动方向以及校准模型计算出电机的期望力矩的装置；用于如果实际力矩大于所述期望力矩的阈限范围，则使电机停止运行的装置。其中，用于创建校准模型的装置还包括：用于在往复式运动装置的正常工作速度范围内，选择若干校准速度的装置；用于在不同的方向上，以所选择的不同的校准速度使往复式运动装置进行往复运动，并且记录往复式运动装置处于若干校准位置时电机的力矩的装置；用于以校准速度为X轴、以校准位置为Y轴、以校准运动方向为Z轴并且以XYZ所建立的空间的点为电机的力矩来建立校准模型的装置。与现有技术相比，本方面用于往复式运动装置的抗碰撞方法和装置的有益效果为：由于本发明采用创建往复式运动装置的校准运动方向、校准位置、校准速度以及电机的力矩的校准模型，然后根据往复式运动装置的实际位置、实际速度和实际运动方向以及校...