锥形转轮的调速控制方法及装置、以及医疗设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种锥形转轮的调速控制方法及装置。其中，方法包括：将锥形转轮沿旋转轴方向划分为复数个子段，并计算每个子段相对于选定的参考子段的速度变化系数；建立各子段、各子段的速度变化系数以及绕在所述锥形转轮上的悬吊绳垂下的各位置值的对应关系；规划使悬吊绳满足平滑运行要求的悬吊速度曲线；在开始运行及运行过程中的每个控制周期，确定与悬吊绳垂下的位置对应的当前子段，以及确定所述悬吊速度曲线上的当前速度值；根据所述对应关系确定所述当前子段的速度变化系数；根据所述当前速度值及所述当前子段的速度变化系数，确定锥形转轮的当前待驱动转速。本发明所公开的技术方案，能够使悬吊端的运行速度平缓。
【专利说明】锥形转轮的调速控制方法及装置、以及医疗设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及设备控制【技术领域】，特别是一种锥形转轮的调速控制方法及装置，以及一种医疗设备。
【背景技术】
[0002]在许多需要悬吊物体进行升降运动的应用中，如各种流水生产线，又如需要悬吊球管和束光器进行升降运动的X光机等，通常都会用到弹簧平衡器。弹簧平衡器内的转轮上绕有悬吊绳(例如钢丝绳)，悬吊绳的自由端，即悬吊端，用于与待悬吊的物体(简称悬吊物体)相连。弹簧平衡器主要利用其内部卷簧积蓄的能量使悬吊绳的拉力与所悬吊的物体的重力相互抵消，使物体处于失重状态。这样，弹簧平衡器内的转轮在电机的驱动下进行正反转时，其上的悬吊绳便可以带动悬吊的物体进行升降运动。
[0003]在有些应用中，弹簧平衡器内的转轮为纵切面呈梯形的锥形结构，如图1中所示的一种X光机的弹簧平衡器转轮。在采用这种锥形结构并且电机在匀速运转时，如果不进行良好的控制，悬吊端的速度将不再匀速。并且，锥形斜度越大导致锥形两端悬吊绳的速度差越大，因此在加速启动和减速停止时会造成悬吊端的顿挫感或者滑行距离过长等。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的实施例一方面提出了一种锥形转轮的调速控制方法，另一方面提出了一种锥形转轮的调速控制装置，用以使悬吊端的运行速度平缓。
[0005]根据本发明的一个实施例，提供了一种锥形转轮的调速控制方法，包括:
[0006]在开始运行及运行过程中的每个控制周期，确定与悬吊绳垂下的位置对应的当前子段，以及确定所述一悬吊速度曲线上的当前速度值，其中，所述子段沿锥形转轮的旋转轴方向划分；
[0007]根据各子段、各子段的速度变化系数以及绕在所述锥形转轮上的悬吊绳垂下的各位置值的对应关系，确定所述当前子段的速度变化系数；
[0008]根据所述当前速度值及所述当前子段的速度变化系数，确定锥形转轮的当前待驱动转速。
[0009]可选地，该方法还包括:
[0010]将锥形转轮沿旋转轴方向划分为复数个子段，并计算每个子段相对于选定的参考子段的速度变化系数；
[0011]建立各子段、各子段的速度变化系数以及绕在所述锥形转轮上的悬吊绳垂下的各位置值的对应关系；
[0012]规划使悬吊绳满足平滑运行要求的悬吊速度曲线。
[0013]可选地，该方法进一步包括:根据所述锥形转轮的当前待驱动转速、及电机与锥形转轮之间的传动比，确定电机的当前驱动速度。
[0014]可选地，按照每个软件扫描周期对应一个子段的原则划分所述子段。[0015]可选地，按照如下公式计算每个子段相对于具有最大半径的子段的速度变化系数
fm:
[0016]fm = om/coref = Rref/Rm，其中，m=l, 2,…，N, N为划分的子段总数；ω ref为选定的参考子段的角速度，ωπ为第m子段的角速度，RMf为选定的参考子段的半径，Rffl为第m子段的半径。
[0017]可选地，所述规划使悬吊绳平滑运行的悬吊速度曲线包括:
[0018]规划包括加速段、恒速段和减速段的满速悬吊速度曲线；
[0019]其中，加速段包括加速度从零增大到恒定加速度的加速度增大段、加速度恒定段和加速度由恒定加速度减小到零的加速度减小段；规划所述满速悬吊速度曲线的减速段包括减速度从零增大到恒定减速度的减速度增大段、减速度恒定段和减速度由恒定减速度减小到零的减速度减小段。
[0020]根据一种实施方式，所述满速悬吊速度曲线为:
【权利要求】
1.一种锥形转轮的调速控制方法，包括: 在开始运行及运行过程中的每个控制周期，确定与悬吊绳垂下的位置对应的当前子段，以及确定当前速度值，其中，所述子段沿锥形转轮的旋转轴方向划分； 根据各子段、各子段的速度变化系数以及绕在所述锥形转轮上的悬吊绳垂下的各位置值的对应关系，确定所述当前子段的速度变化系数； 根据所述当前速度值及所述当前子段的速度变化系数，确定锥形转轮的当前待驱动转速。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括: 将锥形转轮沿旋转轴方向划分为复数个子段，并计算每个子段相对于选定的参考子段的速度变化系数； 建立各子段、各子段的速度变化系数以及绕在所述锥形转轮上的悬吊绳垂下的各位置值的对应关系； 规划使悬吊绳满足平滑运行要求的悬吊速度曲线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括:根据所述锥形转轮的当前待驱动转速、及电机与锥形转轮之间的传动比，确定电机的当前驱动速度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照每个软件扫描周期对应一个子段的原则划分所述子段。`
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照如下公式计算每个子段相对于具有最大半径的子段的速度变化系数fm: fm= ωm/ ω Mf=RMf/Rm，其中，m=l, 2，…，N，N为划分的子段总数；ω ref为选定的参考子段的角速度，ωπ为第m子段的角速度，Rref为选定的参考子段的半径，Rffl为第m子段的半径。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述规划使悬吊绳平滑运行的悬吊速度曲线包括: 规划包括加速段、恒速段和减速段的满速悬吊速度曲线； 其中，加速段包括加速度从零增大到恒定加速度的加速度增大段、加速度恒定段和加速度由恒定加速度减小到零的加速度减小段；规划所述满速悬吊速度曲线的减速段包括减速度从零增大到恒定减速度的减速度增大段、减速度恒定段和减速度由恒定减速度减小到零的减速度减小段。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述规划使悬吊平滑运行的悬吊速度曲线进一步包括: 规划在加速段接收到减速停止指令时的第一分支悬吊速度曲线，所述第一分支悬吊速度曲线包括:以当前加速度值为基点，减小加速度至O，再以运行过的各加速度值依次作为减速度值减速至O ;和/或， 规划在减速段接收到加速指令时的第二分支悬吊速度曲线，所述第二分支悬吊速度曲线包括:以当前减速度值为基点，减小减速度至O，再以运行过的各减速度值依次作为加速度值加速至恒速。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述规划使悬吊平滑运行的悬吊速度曲线进一步包括: 规划第三分支悬吊速度曲线，所述第三分支悬吊速度曲线包括:在悬吊绳到达极限位置前的设定距离内，或到达极限位置前的设定控制周期数内，或到达目标位置前的设定距离内，或到达目标位置前的设定控制周期数内时，减速运行至设定低速后，以所述设定低速匀速运行，并在达到所述极限位置或目标位置时停止。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括:在运行过程中的每个控制周期，根据所述对应关系确定所述当前子段对应的悬吊绳垂下的位置值，根据所述位置值判断悬吊绳是否达到极限位置前的设定距离内，或达到极限位置前设定控制周期数内，或达到目标位置前的设定距离内，或达到目标位置前的设定控制周期数内。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在开始运行时确定与悬吊绳垂下的位置对应的当前子段包括: 获取悬吊端的绝对位置传感器测量的悬吊绳垂下的绝对位置值，根据所述绝对位置值及所述对应关系，确定与悬吊绳垂下的位置对应的当前子段。
11.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在运行过程中的每个控制周期确定与悬吊绳垂下的位置对应的当前子段包括: 将开始运行时确定的与悬吊绳垂下的位置对应的当前子段作为本次运行的初始子段； 根据开始运行后电机端的增量编码器测量的增量值确定锥形转轮的新增子段数； 将所述初始子段与所述新增子段数相加得到当前子段。
12.—种锥形转轮的调速控制装置，包括: 一个存储模块，用于存储各子段、各子段的速度变化系数以及绕在所述锥形转轮上的悬吊绳垂下的各位置值的对应关系，其中所述子段沿锥形转轮的旋转轴方向划分；以及存储预先规划的使悬吊绳满足平滑运行要求的悬吊速度曲线； 一个安装在悬吊端的绝对位置传感器，用于测量悬吊绳垂下的绝对位置值； 一个安装在电机侧的增量编码器，用于在运行过程中输出增量值； 一个初始位置确定模块，用于在开始运行时，根据所述绝对位置传感器测量到的绝对位置值及所述存储模块中存储的对应关系，确定与悬吊绳垂下的位置对应的锥形转轮的当前子段； 一个运行位置确定模块，用于在运行过程中的每个控制周期根据所述增量编码器测量的增量值确定锥形转轮的新增子段数，将所述新增子段数与开始运行时确定的锥形转轮的子段相加，得到与悬吊绳垂下的位置对应的当前子段； 一个速度变化系数确定模块，用于根据所述存储模块中存储的对应关系确定所述当前子段的速度变化系数； 一个速度值确定模块，用于在开始运行及运行过程中根据所述存储模块中的悬吊速度曲线确定所述悬吊速度曲线上的当前速度值； 一个驱动速度确定模块，用于根据所述速度值确定模块确定的当前速度值及所述速度变化系数确定模块确定的当前子段的速度变化系数，确定锥形转轮的当前待驱动转速。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述驱动速度确定模块进一步用于根据所述锥形转轮的当前待驱动转速，及电机与锥形转轮之间的传动比，确定电机的当前驱动速度。
14.一种医疗设备，包括上述权利要求12或13所述的锥形转轮的调速控制装置。
【文档编号】A61B5/055GK103771280SQ201210394032
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月17日 优先权日:2012年10月17日
【发明者】钱士坤, 王云平, 俞峰 申请人:上海西门子医疗器械有限公司