专利名称：一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种倾斜架的驱动装置，尤其是一种大型医疗成像设备中倾斜架的倾斜驱动装置。
背景技术：
随着医疗成像设备技术的发展和完善，倾斜驱动逐渐成为医疗成像设备中必不可少的功能。如CT设备中的机架、XR设备中的管球和病床等为了实现对患者的不同角度、不同部位诊断需求，需要在一定范围内进行不同角度倾斜运动。图1是现有CT倾斜架的倾斜驱动装置结构图。如图1所示，可倾斜的倾斜架10是通过倾斜轴承15可倾斜的固定于CT基架17上，支撑患者的病床18可沿着C-D线的箭头方向水平移动，在病床18进入倾斜架10内部时，为了拍摄对患者的不同角度和不同部位的截面图，连接于倾斜架10的驱动电机14驱动倾斜架10沿着A-B线的箭头方向倾斜。倾斜轴承15通过同步带连接角度检测器12，角度检测器12 —般是通过电位器构成。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成，当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。在同步带的带动下电位器随着倾斜轴承15的转动，并输出不同的电阻值或电压值。控制模块16通过线缆接收上述电位器输出的电阻值或电压值，以此判断倾斜架10的倾斜角度，并对驱动电机14进行控制进一步调整倾斜架的倾斜角度。图2为现有的倾斜驱动装置的结构框图。如图2所示，在角度检测器12输出的模拟角度信号在控制模块16中首先通过信号处理器13将接收到的模拟信号转换为系统可处理的数字信号并传送给驱动控制器11，由驱动控制器11根据接收到的数字信号对驱动电机14进行进一步驱动。上述角度检测器12也可以采用成本较高的绝对值编码器。不管是采用电位器或绝对值编码器，都需要设计相应的机械同步传动装置，将倾斜架10的倾斜运动转化为电位计或绝对值编码器的转动。这种结构需要精密的装配工艺，增加了系统的复杂度、且寿命有限。如何能够以较低的成本、简易的机械设计，较高的可靠性实现倾斜角度的反馈及倾斜驱动成了当务之急。
发明内容为了克服上述现有技术中的缺陷，本实用新型提供的一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置中包括:可倾斜的倾斜架；连接于上述倾斜架、对倾斜架进行倾斜驱动的驱动电机；固定设置在倾斜架上、对倾斜架的倾斜角度进行检测的角度检测器；设置在角度检测器的输出端、根据角度检测器检测的倾斜角度信号对驱动电机进行控制的控制模块，其中，上述角度检测器为双轴加速度计。上述一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置中，上述控制模块包括:对检测器输出的角度信号进行模数转换的信号处理器及设置在信号处理器的输出端，并根据上述信号处理器转换的角度信号对驱动电机进行控制的驱动控制器。[0007]上述一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置中，上述驱动控制器还包括，连接于信号处理器的输出端和驱动控制器的输入端，并对信号处理器处理的角度信号进行实时存储的存储器。上述一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置中，上述信号处理器包括:对输入的模拟角度信号进行调理的调理电路和设置于调理电路输出端的模数转换电路。上述一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置中，上述信号调理电路为四通道运算放大器。上述一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置中，上述模数转换电路为双通道转换电路。上述一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置中，上述信号调理电路为轨到轨输入/输出信号处理电路。上述一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置中，上述存储器是非易失性的闪存。本实用新型采用MEMS (微电子机械系统)加速度计来实现倾斜角度的检测及反馈。采用MEMS加速度计可以大幅度降低机械设计难度，省去了倾斜架的倾斜运动转换到电位器或绝对值编码器的机械传动机构，机械设计灵活、便捷，且实现成本低，设计可靠性高。
图1为现有医疗成像设备中倾斜驱动装置结构图；图2为现有倾斜驱动装置结构框图；图3为本实用新型的医疗成像设备中倾斜驱动装置结构图；图4为本实用新型的倾斜驱动装置结构框图；图5为本实用新型的倾斜驱动装置电路设计图；图6为单轴倾斜检测实例图；图7为单轴倾斜检测中输出加速度与倾斜角度关系图；图8为双轴倾斜检测实例图；图9为双轴倾斜检测中输出加速度与倾斜角度关系图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的倾斜驱动装置的结构及原理进行详细说明。图3为本实用新型的医疗成像设备中的斜驱动装置的结构图。如图三所示，可倾斜的倾斜架10是通过倾斜轴承2可倾斜固定于CT基架17上，支撑患者的病床18沿着C-D线的箭头方向水平移动，在病床18移动进入到倾斜架10内部时，为了拍摄对患者的不同角度、不同部位的截面图，连接于倾斜架10的驱动电机24在控制模块26的控制下驱动倾斜架10沿着A-B线的箭头方向倾斜。角度检测器22固定连接在倾斜架10上，并通过线缆连接于控制器模块26。控制模块26通过线缆接收角度检测器22输出的角度信号，判断倾斜架10的倾斜角度，并对驱动电机24进行控制。图4为本发明的倾斜驱动装置结构框图；如图4所示，在角度检测器22输出的模拟角度信号在控制模块26中首先通过信号处理器23将接收到的模拟角度信号转换为系统可处理的数字角度信号，并传送给后端的驱动控制器21，由驱动控制器21根据转换后的数字角度信号对驱动电机24进行控制。在信号处理器23的输出端和驱动控制器21的输入端上可设有对信号处理器23处理的倾斜角度信号进行实时存储的存储器29。上述存储器29是非易失性的闪存，其作用是对信号处理器23处理的角度信号进行实时存储。在实际操作过程中，如遇断电等情况时，存储器29可及时存储倾斜架的角度信号，以便系统重新通电以后驱动控制器21读取存储器29中存储的角度信号，并进行后续驱动。上述角度检测器22采用双轴加速度计。双轴加速度计的原理是在相互垂直的X轴和Y轴上，X轴加速度与倾斜角度的正弦值成比例，而Y轴加速度与倾斜角的余弦值成比例，倾斜过程中随着一个轴的灵敏度下降，另一个轴的灵敏度会上升，从而保证检测灵敏度在全倾斜角度范围内的连续性。即使第三个轴上存在倾斜，也可以根据X轴和Y轴的相对变化率，来检测倾斜角度，保证测出精确值。图5为本发明的倾斜驱动装置电路设计图；如图5所示倾斜驱动装置电路中集成信号调理电路231。X或Y轴方向的加速度会在检测期间Xtjut或Ytjut输出端上产生相应的输出电压，X轴和Y轴相互垂直。信号调理电路231为四通道运算放大器会对双轴加速度计22输出进行缓冲、衰减和电平转换，使输出处于适当的电平，从而驱动模数转换电路232的输入。选择轨到轨输入/输出信号处理电路的原因是它具有低失调电压(最大值为65 μ V)、低偏置电流(最大值为ΙρΑ)、低噪声(8 nV/ VHi)且尺寸小等特性。模数转换电路232可通过片内控制寄存器配置为单通道或双通道工作模式。在这里模数转换电路232配置为双通道模式，以允许用户监控双轴加速度计12的两个输出，因此提供了一种更为准确和完善的解决方案。在整个温度范围内，根据如图5所示的电路中，倾斜角度可在90°范围内维持1°的精度。该电路凭借这一精度、性能和范围提供一种低成本、低功耗、小尺寸的校准相关解决方案。双轴加速度计22的最小额定工作温度范围为40°C至+105°C。以下结合图6和图7对加速度计的单轴倾斜计算进行说明。图6为单轴倾斜检测实例图；图7为单轴倾斜检测中输出加速度与倾斜角度关系图。如图6所示，根据三角恒等式，X轴上的重力矢量投影会产生输出加速度，大小等于加速度计X轴和水平面之间夹角的正弦值。水平面通常是与重力矢量正交的平面。当重力为理想值Ig时，输出加速度Ax,QUT[g]为:Ax；0UT[g] =IgX sin θ根据上述方法得出的输出加速度，利用反正弦函数可以将加速度转换成倾斜角Θ OΘ =SirT1 (Ax, 0UT [g] / g)在使用单轴解决方案时,灵敏度会随水平面和X轴之间的夹角增大而降低。当该角度接近±90°时，灵敏度会趋于O。这点可以从图7中看出，其中绘出了输出加速度(单位以g表示)与倾斜角之间的关系图。接近±90°时，倾斜角出现很大变化时，输出加速度只会产生很小变化。在实际操作中，加速度计可能会因为振动、冲击或其它突然加速而输出大于±lg的信号。以下结合图8和图9对加速度计的双轴倾斜计算进行说明。图8为双轴倾斜检测实例图；图9为双轴倾斜检测中输出加速度与倾斜角度关系图。[0037]如果操作数Ax，ott/Ay，ott为正值，反正切函数会返回第一象限中的值；如果操作数为负值，则反正切函数会返回第四象限中的值。第二象限内的操作数为负值，因此在计算该象限内的角度时应将结果加上180°。第三象限内的操作数为正值，因此在计算该象限内的角度时应从结果中减去180°。而该角度所处的确切象限则可以通过各轴上测得的加速度符号来确定。既然系统中增加了一个轴，也就需要重新审视倾斜角的计算方法。简单的方法就是照旧计算X轴，再以类似方式计算Y轴，不过要使用角度的余弦。
权利要求1.一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置，包括:可倾斜的倾斜架；连接于上述倾斜架、对倾斜架进行倾斜驱动的驱动电机；固定设置在倾斜架上、对倾斜架的倾斜角度进行检测的角度检测器；设置在角度检测器的输出端、根据角度检测器检测的倾斜角度信号对驱动电机进行控制的控制模块，其特征在于，上述角度检测器为双轴加速度计。
2.如权利要求1所述的一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置，其特征在于，上述控制模块包括:对检测器输出的角度信号进行模数转换的信号处理器及设置在信号处理器的输出端，并根据上述信号处理器转换的角度信号对驱动电机进行控制的驱动控制器。
3.如权利要求2所述的一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置，其特征在于，上述驱动控制器还包括:连接于信号处理器的输出端和驱动控制器的输入端，并对信号处理器处理的角度信号进行实时存储的存储器。
4.如权利要求2所述的一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置，其特征在于，上述信号处理器包括:对输入的模拟角度信号进行调理的调理电路和设置于调理电路输出端的模数转换电路。
5.如权利要求4所述的一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置，其特征在于，上述信号调理电路为四通道运算放大电路。
6.如权利要求5所述的一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置，其特征在于，上述模数转换电路为双通道模数转换电路。
7.如权利要求4所述的一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置，其特征在于，上述信号调理电路为轨到轨输入/输出信号处理电路。
8.如权利要求3所述的一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置，器特征在于，上述存储器是非易失性的闪存。
专利摘要本实用新型提供一种大型医疗成像设备中的倾斜架的驱动装置。根据本实用新型的一种医疗成像设备的倾斜架驱动装置中包括可倾斜的倾斜架；连接于上述倾斜架，对倾斜架进行倾斜驱动的驱动电机；固定设置在倾斜架上，对倾斜架的倾斜角度进行检测的角度检测器；设置在角度检测器的输出端，根据角度检测器检测的倾斜角度信息对驱动电机进行控制的控制模块，其中，上述角度检测器为双轴加速度计。本实用新型的倾斜架驱动装置具有设计简单、可靠性较高等特点。
文档编号A61B6/04GK203059719SQ20122070125
公开日2013年7月17日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者郝为强 申请人:上海联影医疗科技有限公司