一种扫描床升降同步控制方法、设备及系统的制作方法

一种扫描床升降同步控制方法、设备及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种扫描床升降同步控制方法、设备和系统，应用于扫描床升降装置，每个升降支柱由一个驱动电机来驱动其升降；包括步骤：检测每个升降支柱的升降位置信号；检测驱动升降支柱的驱动电机的转速信号；将每个升降支柱的升降位置信号与目标位置值进行比较，获得各个支柱对应的位置偏移值；目标位置值为已知量；将位置偏移值转换为速度偏移值，将速度偏移值和目标速度值进行相加得到补偿速度值，由各个补偿速度值和对应的转速信号来确定每个驱动电机对应的给定转速值，由给定转速值确定给各个驱动电机的脉冲信号的时间长度；目标速度值为已知量。既考虑各个升降支柱的位置补偿，又考虑多个升降支柱之间速度偏差，同步速度误差波动。
【专利说明】一种扫描床升降同步控制方法、设备及系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗器械【技术领域】，特别涉及一种扫描床升降同步控制方法、设备及 系统。

【背景技术】
[0002] 在医疗影像诊断领域中，将患者在不同设备下的扫描图像进行融合可以提升扫描 图像的诊断价值，例如，PET/CT、PET/MRI等设备。
[0003] 由于扫描需要跨越多个扫描设备，这样给扫描床扫描范围提出了增大的要求，因 此，扫描床需要支撑装置来改变位置，扩大扫描范围。
[0004] 目前扫描床的升降装置一般以单驱动源驱动电机或者电动推杆等进行驱动"Z"型 结构，或者"马扎"结构。
[0005] 如果采用目前的扫描床升降装置，需要电机功率增大，对电机选型产生困难，并且 采用单驱动源升降装置容易增加水平床板在垂直方向上的型变量，这样对图像融合重建产 生不良影响。
[0006] 为了解决这个问题，现有技术中出现了采用双支撑柱（两个升降支柱）或者多支 撑柱（多于两个升降支柱）的升降装置。
[0007] 由于双支撑柱或多支撑柱这种结构的支撑悬臂更短更加稳定，可以分别控制各个 推杆减小床板型变量差异提升扫描图像的质量，而且由于电机负载减少，从而电机功率选 型更加简单。
[0008] 但是，现有技术中的控制方法还不能准确地控制各个支撑柱的速度和位置，使其 保持严格的同步。
[0009] 因此，本领域技术人员需要提供一种扫描床升降同步控制系统及控制方法，可以 使扫描床的各个支撑柱保持严格地同步。


【发明内容】

[0010] 本发明要解决的技术问题是提供一种扫描床升降同步控制控制方法、设备及系 统，能够准确控制扫描床的升降保持同步。
[0011] 本发明实施例提供一种扫描床升降同步控制方法，应用于扫描床升降装置，所述 升降装置包括两个或两个以上的升降支柱，每个所述升降支柱由一个驱动电机来驱动其升 降；包括以下步骤：
[0012] 检测每个升降支柱的升降位置信号；
[0013] 检测驱动升降支柱的驱动电机的转速信号；
[0014] 将每个升降支柱的所述升降位置信号与目标位置值进行比较，获得各个支柱对应 的位置偏移值；所述目标位置值为已知量；
[0015] 将所述位置偏移值转换为速度偏移值，将所述速度偏移值和目标速度值进行相加 得到补偿速度值，由各个所述补偿速度值和对应的转速信号来确定每个驱动电机对应的给 定转速值，由所述给定转速值确定给各个驱动电机的脉冲信号的时间长度；所述目标速度 值为已知量。
[0016] 优选地，在所述将所述升降位置信号与目标位置值进行比较之前，还包括：
[0017] 将各个升降支柱的所述升降位置信号减去对应的各个升降支柱的初始位置偏差 值，以使各个升降支柱的初始位置归零。
[0018] 优选地，在将所述位置偏移值转换为速度偏移值之前，还包括：对所述位置偏移值 进行动态调整，具体为：
[0019] 由位置命令值预测所述升降支柱的升降运动轨迹，根据所述升降运动轨迹来决定 是增大、减小或保持当前的位置偏移值。
[0020] 优选地，在所述由给定转速值确定给各个驱动电机的脉冲信号的时间长度之前， 还包括：
[0021] 对所述给定速度值进行修正，具体为：
[0022] 判断各个转速信号相互之间的差值是否在预定差值范围内，如果否，则对所述给 定速度值进行修正，控制所述各个转速信号相互之间的差值在预定差值范围内。
[0023] 本发明实施例还提供一种扫描床升降同步控制设备，扫描床包括两个或两个以上 的升降支柱，每个所述升降支柱由一个驱动电机来驱动其升降；包括：电机转速检测单元、 升降位置检测单元、位置同步单元和速度同步单元；
[0024] 每个所述升降支柱对应一个所述电机转速检测单元和升降位置检测单元；
[0025] 每个所述升降位置检测单元，用于检测对应的每个升降支柱的升降位置信号，将 所述升降位置信号发送给所述位置同步单元；
[0026] 每个所述电机转速检测单元，用于检测驱动升降支柱的驱动电机的转速信号，将 所述转速信号发送给所述速度同步单元；
[0027] 所述位置同步单元，用于将每个升降支柱的所述升降位置信号与目标位置值进行 比较，获得各个支柱对应的位置偏移值并发送给所述速度同步单元；所述目标位置值为已 知量；
[0028] 所述速度同步单元，用于将所述位置偏移值转换为速度偏移值，将所述速度偏移 值和目标速度值进行相加得到补偿速度值，将各个所述补偿速度值和对应的转速信号来确 定给定转速值，由所述给定转速值确定给各个驱动电机的脉冲信号的时间长度；所述目标 速度值为已知量。
[0029] 优选地，还包括初始位置归零单元，用于在将所述升降位置信号与目标位置值进 行比较之前，将各个升降支柱的所述升降位置信号减去对应的各个升降支柱的初始位置偏 差值，以使各个升降支柱的初始位置归零。
[0030] 优选地，还包括位置偏移值调整单元，用于在将所述位置偏移值转换为速度偏移 值之前，对所述位置偏移值进行动态调整，具体为：
[0031] 由位置命令值预测所述升降支柱的升降运动轨迹，根据所述升降运动轨迹来决定 是增大还是减小当前的位置偏移值。
[0032] 优选地，还包括给定速度值修正单元，用于对所述给定速度值进行修正，具体为：
[0033] 判断各个转速信号相互之间的差值是否在预定差值范围内，如果否，则对所述给 定速度值进行修正，控制所述各个转速信号相互之间的差值在预定差值范围内。
[0034] 本发明实施例还提供一种扫描床升降同步控制系统，扫描床包括两个或两个以上 的升降支柱；包括：控制器、驱动电机编码器、绝对值编码器和驱动电机；
[0035] 每个所述升降支柱由一个驱动电机来驱动其升降；
[0036] 所述驱动电机编码器的个数与所述驱动电机的个数相同，所述绝对值编码器的个 数与所述驱动电机的个数相同；
[0037] 所述绝对值编码器，用于检测对应的每个升降支柱的升降位置信号，将所述升降 位置信号发送给所述控制器；
[0038] 所述驱动电机编码器，用于检测驱动升降支柱的驱动电机的转速信号，将所述转 速信号发送给所述控制器；
[0039] 所述控制器，用于将每个升降支柱的所述升降位置信号与目标位置值进行比较， 获得各个支柱对应的位置偏移值；所述目标位置值为已知量；将所述位置偏移值转换为速 度偏移值，将所述速度偏移值和目标速度值进行相加得到补偿速度值，将各个所述补偿速 度值和对应的转速信号来确定给定转速值，由所述给定转速值确定给各个驱动电机的脉冲 信号的时间长度；所述目标速度值为已知量。
[0040] 优选地，所述控制器，还用于在将所述升降位置信号与目标位置值进行比较之前， 将各个升降支柱的所述升降位置信号减去对应的各个升降支柱的初始位置偏差值，以使各 个升降支柱的初始位置归零。
[0041] 优选地，所述控制器，还用于在将所述位置偏移值转换为速度偏移值之前，对所述 目标偏移值进行动态调整，具体为：
[0042] 由位置命令值预测所述升降支柱的升降运动轨迹，根据所述升降运动轨迹来决定 是增大还是减小当前的位置偏移值。
[0043] 优选地，所述控制器，还用于对所述给定速度值进行修正，具体为：
[0044] 判断各个转速信号相互之间的差值是否在预定差值范围内，如果否，则对所述给 定速度值进行修正，控制所述各个转速信号相互之间的差值在预定差值范围内。
[0045] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0046] 本实施例提供的扫描床升降同步控制方法，同时进行位置检测和速度检测，对于 位置和速度均进行闭合控制，这样既考虑了各个升降支柱的位置补偿，又考虑了多个升降 支柱之间的速度偏差，这样可以减小同步速度误差的波动。本发明中将位置补偿中的位置 偏移值转换为速度偏移值增加到目标速度值上，从而减小同步速度误差的波动。因此，本方 法既实现了位置的同步性又减小了同步速度误差的波动。

【专利附图】

【附图说明】
[0047] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0048] 图1是本发明提供的升降床的示意图；
[0049] 图2是本发明提供的扫描床升降同步控制方法实施例一流程图；
[0050] 图3是本发明提供的扫描床升降同步控制方法实施例二流程图；
[0051] 图4是本发明提供的扫描床升降同步控制方法实施例三流程图；
[0052] 图5是本发明提供的升降运动轨迹与位置偏移值的曲线图；
[0053] 图6是本发明提供的扫描床升降同步控制方法实施例四流程图；
[0054] 图7是本发明提供的扫描床升降同步控制设备实施例一示意图；
[0055] 图8是本发明提供的扫描床升降同步控制设备实施例二示意图；
[0056] 图9是本发明提供的扫描床升降同步控制系统实施例一示意图。

【具体实施方式】
[0057] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0058] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的【具体实施方式】做详细的说明。
[0059] 参见图1，该图为本发明提供的升降床的示意图。
[0060] 需要说明的是，本发明提供的升降床区别于现有技术中的，主要是升降装置不同， 本发明中的升降装置是多升降支柱，可以为两个升降支柱，也可以为多个升降支柱。
[0061] 为了说明的方便，本发明中以两个升降支柱为例进行说明，如图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驱动电机的驱动下可以上下升 降，从而带动水平床板的升降。
[0062] 可以理解的是，两个以上升降支柱的工作原理和控制方法与此相同。
[0063] 从图1中可以看出，左边的第一升降支柱承受的重力小于右边的第二升降支柱承 受的重力，由于两个升降支柱承受的重力不同，承受重力大的第二升降支柱时间久了就会 运动的比较慢，因此会造成在实际升降过程中两个升降支柱出现不同步，时间久了，误差累 计就会加大，这样将导致两个升降支柱的误差更大，因此，需要控制两个升降支柱保持同 止 /J/ 〇
[0064] 本发明中对位置和速度均进行检测，施行位置闭环控制和速度闭环控制。下面结 合附图来详细介绍本发明的实现方案。
[0065] 方法实施例一：
[0066] 参见图2,该图为本发明提供的扫描床升降同步控制方法实施例一流程图。
[0067] 本实施例提供的扫描床升降同步控制方法，应用于扫描床升降装置（两个升降支 柱时如图1所示），所述升降装置包括两个或两个以上的升降支柱，每个所述升降支柱由一 个驱动电机来驱动其升降；包括以下步骤：
[0068] S201 :检测每个升降支柱的升降位置信号；
[0069] 需要说明的是，每个升降支柱对应检测一个升降位置信号，顾名思义，升降位置信 号代表的是每个升降支柱的实际位置值。因为每个升降支柱是由一个驱动电机进行驱动 的，每个升降支柱的位置会出现偏差，其对应的升降位置信号并不是相同的。
[0070] S202 :检测驱动升降支柱的驱动电机的转速信号；
[0071] 升降位置信号对应的是每个升降支柱的位置，而转速信号对应的是每个升降支柱 升降的速度。
[0072] S203:将每个升降支柱的所述升降位置信号与目标位置值进行比较，获得各个支 柱对应的位置偏移值；所述目标位置值为已知量；
[0073] 需要说明的是，所有升降支柱对应的是同一个目标位置值，即对于每个升降支柱 来说，其升降位置信号均是与同一个目标位置值进行比较，因为目的是想将所有的升降支 柱保持在同一个目标位置值上，这样所有升降支柱水平位置的高度才是一致的。
[0074] S204 :将所述位置偏移值转换为速度偏移值，将所述速度偏移值和目标速度值进 行相加得到补偿速度值，由各个所述补偿速度值和对应的转速信号来确定每个驱动电机对 应的给定转速值，由所述给定转速值确定给各个驱动电机的脉冲信号的时间长度；所述目 标速度值为已知量。
[0075] 对于每个升降支柱来说，其实际位置值（升降位置信号）与目标位置值的差值便 是位置偏移值，但是对于升降支柱如何消除该位置偏移值，最终需要控制驱动电机的转速 来实现。因此，首先需要将位置偏移值转换为速度偏移值。
[0076] 为了消除误差需要将速度加快，因此，需要将速度偏移值和目标速度值进行相加 才能得到补偿速度值。可以理解的是，补偿速度值便是最终需要控制驱动电机实现的转速。 因为，目前驱动电机不是停止不转动的，因此，需要根据目前检测的转速信号与补偿速度值 进行比较来确定对当前的转速信号进行怎样的调节，可以理解的是，驱动电机转速的控制 是由脉冲信号来控制的，因此，最终体现为控制输出的驱动电机的脉冲信号的时间长度。
[0077] 本实施例提供的扫描床升降同步控制方法，同时进行位置检测和速度检测，对于 位置和速度均进行闭合控制，这样既考虑了各个升降支柱的位置补偿，又考虑了多个升降 支柱之间的速度偏差，这样可以减小同步速度误差的波动。本发明中将位置补偿中的位置 偏移值转换为速度偏移值增加到目标速度值上，从而减小同步速度误差的波动。因此，本方 法既实现了位置的同步性又减小了同步速度误差的波动。
[0078] 方法实施例二：
[0079] 参见图3,该图为本发明提供的扫描床升降同步控制方法实施例二流程图。
[0080] 本实施例与方法实施例一的区别是，增加了位置清零步骤。
[0081] 即，在所述将所述升降位置信号与目标位置值进行比较之前，还包括：
[0082] S303:将各个升降支柱的所述升降位置信号减去对应的各个升降支柱的初始位置 偏差值，以使各个升降支柱的初始位置归零。
[0083] 可以理解的是，S301-S302 分别与 S201-S202 相同，S304-S305 分别与 S203-S204 相同，在此不再赘述。
[0084] 需要说明的是，由于各个升降支柱可能对应的初始位置不是零点，因此，需要在获 得位置偏移值之前，需要将各个升降支柱的初始位置归零，例如，升降位置信号一般是绝对 值编码器检测得到的，但是初始时，可能各个升降支柱对应的升降位置信号并不是零，即绝 对值编码器对应的读数是不一样的，例如，以两个升降支柱为例进行说明。第一升降支柱初 始位置时对应的绝对值编码读数为8 (初始位置偏差值），第二升降支柱初始位置时对应的 绝对值编码读数为10 (初始位置偏差值），可以理解的是，理想情况下，升降支柱初始位置 时，对应的绝对值编码器的读数应该为0。
[0085] 因此，需要将升降位置信号减去该初始位置时对应的数值，即一个减去8,另一个 减去10,这样才能保证升降支柱在初始位置时，对应的绝对值编码器读数为0。在将升降位 置信号与目标位置值比较之前，进行归零后才比较，这样，将升降位置信号与目标位置值进 行比较才准确。
[0086] 对于初始位置偏差值可以预先获取，下面简单介绍各个升降支柱的初始位置偏置 值的一种获取方式。
[0087] 可以通过微动开关或者光电开关作为零位开关。
[0088] 控制各个升降支柱同步运动至零位开关，当其中某个升降支柱触发零位开关后减 速停止，等待其余各轴都触发零位开关后停止。检测各个升降支柱零位开关下降沿后各个 轴分别停止运动。
[0089] 将此时各个升降支柱对应的升降位置信号作为初始位置偏差值，这样以便于完成 各个升降支柱的初始位置归零。
[0090] 方法实施例三：
[0091] 参见图4,该图为本发明提供的扫描床升降同步控制方法实施例三流程图。
[0092] 本实施例与方法实施例二的区别是通过预测的升降运动轨迹来进行位置补偿，这 样可以减小位置变化率从而减小速度误差的波动。
[0093] 可以理解的是，S401-S403 分别与 S301-S303 相同，S405-S406 分别与 S304-S305 相同，在此不再赘述。
[0094] S卩，在将所述位置偏移值转换为速度偏移值之前，还包括：
[0095] S404 :对所述位置偏移值进行动态调整，具体为：
[0096] 由位置命令值预测所述升降支柱的升降运动轨迹，根据所述升降运动轨迹来决定 是增大、减小或保持当前的位置偏移值。
[0097] 可以理解的是，根据位置命令值可以预测出各个升降支柱的升降运动轨迹，因为 本发明提供的是闭环控制，位置命令值在不同的时间段是不同的值，这样可以根据位置命 令值预测出升降运动轨迹。具体可以参见图5所示，该图为本发明提供的升降运动轨迹与 位置偏移值的曲线图。
[0098] 其中，横轴对应的是时间，纵轴对应的是升降支柱的位置。
[0099] 其中，S表示预测的升降运动轨迹。
[0100] S1表不第一升降支柱对应的位置偏移值；
[0101] S2表示第二升降支柱对应的位置偏移值。
[0102] 从图5中可以看出，S1与S之间的位置差值在不同时刻是不同的，并不是一直保 持不变的，因此，可以根据运行轨迹（变化趋势）来对位置偏移值进行调整。例如，这个时 刻对应的位置偏移值为5,下一时刻对应的位置偏移值为3,如果一直保持5不变，那么与实 际情况不符合，并且位置偏移值越大，对应的速度偏移值也越大，速度偏移值越大对速度波 动产生的影响越大，因此，希望位置偏移值越小越好，这样可以使速度波动减小。
[0103] 方法实施例四：
[0104] 参见图6,该图为本发明提供的扫描床升降同步控制方法实施例四流程图。
[0105] 本实施例与方法实施例三的区别是：
[0106] 通过判断各个升降支柱的转速信号之间的差值来对给定速度值进行修正，控制各 个升降支柱的转速信号之间的差值在预定范围内。
[0107] 即在所述由给定转速值确定给各个驱动电机的脉冲信号的时间长度之前，增加了 以下步骤：
[0108] S607 :对所述给定速度值进行修正，具体为：
[0109] 判断各个转速信号相互之间的差值是否在预定差值范围内，如果否，则对所述给 定速度值进行修正，控制所述各个转速信号相互之间的差值在预定差值范围内。
[0110] 需要说明的是，对于两个升降支柱为例，为了降低两个升降支柱之间的转速差值， 可以将转速快的升降支柱对应的驱动电机的转速调低，使其与转速慢的驱动电机之间的转 速差在预定差值范围内。因为转速快了驱动电机控制比较困难，转速慢时控制比较容易实 现。
[0111] 对于多个升降支柱时，可以将先计算多个升降支柱对应的转速的平均值，然后根 据平均值对各个升降支柱进行转速的调节，具体可以根据升降支柱的转速与平均值之间的 差值来调节。
[0112] 因为，对于各个升降支柱，理想的情况是每个升降支柱的运行速度和所达到的位 置是保持一致的，不希望出现运行速度差值出现很大的情况，即已经出现了很大的不同步， 这样会造成设备损坏，因此，需要避免出现两个驱动电机转速差值很大的情况，这样也可以 保证运行的安全性。
[0113] 另外，本发明实施例中还进行了安全性的设计，例如，对于升降位置超差进行保 护，如何发现实际升降位置与目标位置值出现的偏差超过了预定值，则进行报错处理。例 如，升降支柱的运行方向与目标位置规定的方向相反时，进行运行错误报警，例如，目标位 置方向是升，而检测的实际运行方向是降。
[0114] 基于以上实施例提供的扫描床升降同步控制方法，本发明实施例还提供了一种扫 描床升降同步控制设备，下面结合附图来详细介绍。
[0115] 设备实施例一：
[0116] 参见图7,该图为本发明提供的扫描床升降同步控制设备实施例一示意图。
[0117] 本实施例提供的扫描床升降同步控制设备，扫描床包括两个或两个以上的升降支 柱，每个所述升降支柱由一个驱动电机来驱动其升降；包括：电机转速检测单元100、升降 位置检测单元200、位置同步单元300和速度同步单元400 ;
[0118] 每个所述升降支柱对应一个所述电机转速检测单元100和升降位置检测单元 200 ；
[0119] 每个所述升降位置检测单元200,用于检测对应的每个升降支柱的升降位置信号， 将所述升降位置信号发送给所述位置同步单元300 ;
[0120] 需要说明的是，每个升降支柱对应检测一个升降位置信号，顾名思义，升降位置信 号代表的是每个升降支柱的实际位置值。因为每个升降支柱是由一个驱动电机进行驱动 的，每个升降支柱的位置会出现偏差，其对应的升降位置信号并不是相同的。
[0121] 每个所述电机转速检测单元100,用于检测驱动升降支柱的驱动电机的转速信号， 将所述转速信号发送给所述速度同步单元400 ;
[0122] 升降位置信号对应的是每个升降支柱的位置，而转速信号对应的是每个升降支柱 升降的速度。
[0123] 所述位置同步单元300,用于将每个升降支柱的所述升降位置信号与目标位置值 进行比较，获得各个支柱对应的位置偏移值并发送给所述速度同步单元400 ;所述目标位 置值为已知量；
[0124] 需要说明的是，所有升降支柱对应的是同一个目标位置值，即对于每个升降支柱 来说，其升降位置信号均是与同一个目标位置值进行比较，因为目的是想将所有的升降支 柱保持在同一个目标位置值上，这样所有升降支柱水平位置的高度才是一致的。
[0125] 所述速度同步单元400,用于将所述位置偏移值转换为速度偏移值，将所述速度偏 移值和目标速度值进行相加得到补偿速度值，将各个所述补偿速度值和对应的转速信号来 确定给定转速值，由所述给定转速值确定给各个驱动电机的脉冲信号的时间长度；所述目 标速度值为已知量。
[0126] 需要说明的是，所述升降支柱可以为多个，也可以为两个，本实施例对应图7中是 以两个升降支柱为例进行描述的。
[0127] 可以理解的是，不论升降支柱有多少个，位置同步单元300和速度同步单元400均 是一个。
[0128] 对于每个升降支柱来说，其实际位置值（升降位置信号）与目标位置值的差值便 是位置偏移值，但是对于升降支柱如何消除该位置偏移值，最终需要控制驱动电机的转速 来实现。因此，首先需要将位置偏移值转换为速度偏移值。
[0129] 为了消除误差需要将速度加快，因此，需要将速度偏移值和目标速度值进行相加 才能得到补偿速度值。可以理解的是，补偿速度值便是最终需要控制驱动电机实现的转速。 因为，目前驱动电机不是停止不转动的，因此，需要根据目前检测的转速信号与补偿速度值 进行比较来确定对当前的转速信号进行怎样的调节，可以理解的是，驱动电机转速的控制 是由脉冲信号来控制的，因此，最终体现为控制输出的驱动电机的脉冲信号的时间长度。
[0130] 本实施例提供的扫描床升降同步控制设备，同时进行位置检测和速度检测，对于 位置和速度均进行闭合控制，这样既考虑了各个升降支柱的位置补偿，又考虑了多个升降 支柱之间的速度偏差，这样可以减小同步速度误差的波动。本发明中将位置补偿中的位置 偏移值转换为速度偏移值增加到目标速度值上，从而减小同步速度误差的波动。因此，既实 现了各个升降支柱的位置同步性又减小了同步速度误差的波动。
[0131] 设备实施例二：
[0132] 参见图8,该图为本发明提供的扫描床升降同步控制设备实施例二示意图。
[0133] 本实施例提供的扫描床升降同步控制设备，与设备实施例一的区别是增加了：初 始位置归零单元500、位置偏移值调整单元600和给定速度值修正单元700 ;
[0134] 初始位置归零单元500,用于在将所述升降位置信号与目标位置值进行比较之前， 将各个升降支柱的所述升降位置信号减去对应的各个升降支柱的初始位置偏差值，以使各 个升降支柱的初始位置归零。
[0135] 需要说明的是，由于各个升降支柱可能对应的初始位置不是零点，因此，需要在获 得位置偏移值之前，需要将各个升降支柱的初始位置归零，例如，升降位置信号一般是绝对 值编码器检测得到的，但是初始时，可能各个升降支柱对应的升降位置信号并不是零，即绝 对值编码器对应的读数是不一样的，例如，以两个升降支柱为例进行说明。第一升降支柱初 始位置时对应的绝对值编码读数为8 (初始位置偏差值），第二升降支柱初始位置时对应的 绝对值编码读数为10 (初始位置偏差值），可以理解的是，理想情况下，升降支柱初始位置 时，对应的绝对值编码器的读数应该为0。
[0136] 因此，需要将升降位置信号减去该初始位置时对应的数值，即一个减去8,另一个 减去10,这样才能保证升降支柱在初始位置时，对应的绝对值编码器读数为0。在将升降位 置信号与目标位置值比较之前，进行归零后才比较，这样，将升降位置信号与目标位置值进 行比较才准确。
[0137] 位置偏移值调整单元600,用于在将所述位置偏移值转换为速度偏移值之前，对所 述位置偏移值进行动态调整，具体为：
[0138] 由位置命令值预测所述升降支柱的升降运动轨迹，根据所述升降运动轨迹来决定 是增大还是减小当前的位置偏移值。
[0139] 从图5中可以看出，S1与S之间的位置差值在不同时刻是不同的，并不是一直保 持不变的，因此，可以根据运行轨迹（变化趋势）来对位置偏移值进行调整。例如，这个时 刻对应的位置偏移值为5,下一时刻对应的位置偏移值为3,如果一直保持5不变，那么与实 际情况不符合，并且位置偏移值越大，对应的速度偏移值也越大，速度偏移值越大对速度波 动产生的影响越大，因此，希望位置偏移值越小越好，这样可以使速度波动减小。
[0140] 给定速度值修正单元700,用于对所述给定速度值进行修正，具体为：
[0141] 判断各个转速信号相互之间的差值是否在预定差值范围内，如果否，则对所述给 定速度值进行修正，控制所述各个转速信号相互之间的差值在预定差值范围内。
[0142] 因为，对于各个升降支柱，理想的情况是每个升降支柱的运行速度和所达到的位 置是保持一致的，不希望出现运行速度差值出现很大的情况，即已经出现了很大的不同步， 这样会造成设备损坏，因此，需要避免出现两个驱动电机转速差值很大的情况，这样也可以 保证运行的安全性。
[0143] 基于以上实施例提供的一种扫描床升降同步控制方法和设备，本发明实施例还提 供了一种扫描床升降同步控制系统，下面结合附图来详细介绍其组成部分。
[0144] 系统实施例一：
[0145] 参见图9,该图为本发明提供的扫描床升降同步控制系统实施例一示意图。
[0146] 本实施例提供的扫描床升降同步控制系统，扫描床包括两个或两个以上的升降支 柱；包括：控制器1000、驱动电机编码器1001、绝对值编码器1002和驱动电机1003 ;
[0147] 每个所述升降支柱由一个驱动电机1003来驱动其升降；
[0148] 需要说明的是，所述驱动电机可以为伺服驱动电机。
[0149] 驱动电机的个数可以为2个，也可以为多于2个，例如3个或4个，这取决于升降 支柱的个数，驱动电机的个数与升降支柱的个数相同，一个驱动电机驱动一个升降支柱。
[0150] 本实施例提供的图7中以两个升降支柱为例进行介绍。
[0151] 所述驱动电机编码器1001的个数与所述驱动电机1003的个数相同，所述绝对值 编码器1002的个数与所述驱动电机1003的个数相同；
[0152] 所述绝对值编码器1002,用于检测对应的每个升降支柱的升降位置信号，将所述 升降位置信号发送给所述控制器1000 ;
[0153] 需要说明的是，每个升降支柱对应检测一个升降位置信号，顾名思义，升降位置信 号代表的是每个升降支柱的实际位置值。因为每个升降支柱是由一个驱动电机进行驱动 的，每个升降支柱的位置会出现偏差，其对应的升降位置信号并不是相同的。
[0154] 所述驱动电机编码器1001，用于检测驱动升降支柱的驱动电机1003的转速信号， 将所述转速信号发送给所述控制器1000 ;
[0155] 升降位置信号对应的是每个升降支柱的位置，而转速信号对应的是每个升降支柱 升降的速度。
[0156] 所述控制器1000,用于将每个升降支柱的所述升降位置信号与目标位置值进行比 较，获得各个支柱对应的位置偏移值；所述目标位置值为已知量；将所述位置偏移值转换 为速度偏移值，将所述速度偏移值和目标速度值进行相加得到补偿速度值，将各个所述补 偿速度值和对应的转速信号来确定给定转速值，由所述给定转速值确定给各个驱动电机的 脉冲信号的时间长度；所述目标速度值为已知量。
[0157] 需要说明的是，本实施例中的控制器1000可以由FPGA来实现。由于FPGA硬件资 源丰富，可以实现多个驱动电机的控制。
[0158] 需要说明的是，所有升降支柱对应的是同一个目标位置值，即对于每个升降支柱 来说，其升降位置信号均是与同一个目标位置值进行比较，因为目的是想将所有的升降支 柱保持在同一个目标位置值上，这样所有升降支柱水平位置的高度才是一致的。
[0159] 对于每个升降支柱来说，其实际位置值（升降位置信号）与目标位置值的差值便 是位置偏移值，但是对于升降支柱如何消除该位置偏移值，最终需要控制驱动电机的转速 来实现。因此，首先需要将位置偏移值转换为速度偏移值。
[0160] 为了消除误差需要将速度加快，因此，需要将速度偏移值和目标速度值进行相加 才能得到补偿速度值。可以理解的是，补偿速度值便是最终需要控制驱动电机实现的转速。 因为，目前驱动电机不是停止不转动的，因此，需要根据目前检测的转速信号与补偿速度值 进行比较来确定对当前的转速信号进行怎样的调节，可以理解的是，驱动电机转速的控制 是由脉冲信号来控制的，因此，最终体现为控制输出的驱动电机的脉冲信号的时间长度。
[0161] 本实施例提供的扫描床升降同步控制系统，控制器1000同时进行位置检测和速 度检测，对于位置和速度均进行闭合控制，这样既考虑了各个升降支柱的位置补偿，又考虑 了多个升降支柱之间的速度偏差，这样可以减小同步速度误差的波动。本发明中将位置补 偿中的位置偏移值转换为速度偏移值增加到目标速度值上，从而减小同步速度误差的波 动。因此，该系统实现了位置的同步性又减小了同步速度误差的波动。
[0162] 系统实施例二：
[0163] 本实施例提供的扫描床升降控制系统中的控制器，还用于在将所述升降位置信号 与目标位置值进行比较之前，将各个升降支柱的所述升降位置信号减去对应的各个升降支 柱的初始位置偏差值，以使各个升降支柱的初始位置归零。
[0164] 需要说明的是，由于各个升降支柱可能对应的初始位置不是零点，因此，需要在获 得位置偏移值之前，需要将各个升降支柱的初始位置归零，例如，升降位置信号一般是绝对 值编码器检测得到的，但是初始时，可能各个升降支柱对应的升降位置信号并不是零，即绝 对值编码器对应的读数是不一样的，例如，以两个升降支柱为例进行说明。第一升降支柱初 始位置时对应的绝对值编码读数为8 (初始位置偏差值），第二升降支柱初始位置时对应的 绝对值编码读数为10 (初始位置偏差值），可以理解的是，理想情况下，升降支柱初始位置 时，对应的绝对值编码器的读数应该为0。
[0165] 因此，需要将升降位置信号减去该初始位置时对应的数值，即一个减去8,另一个 减去10,这样才能保证升降支柱在初始位置时，对应的绝对值编码器读数为0。在将升降位 置信号与目标位置值比较之前，进行归零后才比较，这样，将升降位置信号与目标位置值进 行比较才准确。
[0166] 另外，本实施例中的控制器，还用于在将所述位置偏移值转换为速度偏移值之前， 对所述目标偏移值进行动态调整，具体为：
[0167] 由位置命令值预测所述升降支柱的升降运动轨迹，根据所述升降运动轨迹来决定 是增大还是减小当前的位置偏移值。
[0168] 可以理解的是，根据位置命令值可以预测出各个升降支柱的升降运动轨迹，因为 本发明提供的是闭环控制，位置命令值在不同的时间段是不同的值，这样可以根据位置命 令值预测出升降运动轨迹。
[0169] 另外，本实施例中的控制器，还用于对所述给定速度值进行修正，
[0170] 判断各个转速信号相互之间的差值是否在预定差值范围内，如果否，则对所述给 定速度值进行修正，控制所述各个转速信号相互之间的差值在预定差值范围内。
[0171] 因为，对于各个升降支柱，理想的情况是每个升降支柱的运行速度和所达到的位 置是保持一致的，不希望出现运行速度差值出现很大的情况，即已经出现了很大的不同步， 这样会造成设备损坏，因此，需要避免出现两个驱动电机转速差值很大的情况，这样也可以 保证运行的安全性。
[0172] 对于多个升降支柱时，可以将先计算多个升降支柱对应的转速的平均值，然后根 据平均值对各个升降支柱进行转速的调节，具体可以根据升降支柱的转速与平均值之间的 差值来调节。
[0173] 另外，本发明实施例中还进行了安全性的设计，例如，对于升降位置超差进行保 护，如何发现实际升降位置与目标位置值出现的偏差超过了预定值，则进行报错处理。例 如，升降支柱的运行方向与目标位置规定的方向相反时，进行运行错误报警，例如，目标位 置方向是升，而检测的实际运行方向是降。
[0174] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明 技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离 本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同 变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1. 一种扫描床升降同步控制方法，其特征在于，应用于扫描床升降装置，所述升降装置 包括两个或两个以上的升降支柱，每个所述升降支柱由一个驱动电机来驱动其升降；包括 以下步骤： 检测每个升降支柱的升降位置信号； 检测驱动升降支柱的驱动电机的转速信号； 将每个升降支柱的所述升降位置信号与目标位置值进行比较，获得各个支柱对应的位 置偏移值；所述目标位置值为已知量； 将所述位置偏移值转换为速度偏移值，将所述速度偏移值和目标速度值进行相加得到 补偿速度值，由各个所述补偿速度值和对应的转速信号来确定每个驱动电机对应的给定转 速值，由所述给定转速值确定给各个驱动电机的脉冲信号的时间长度；所述目标速度值为 已知量。
2. 根据权利要求1所述的扫描床升降同步控制方法，其特征在于，在所述将所述升降 位置信号与目标位置值进行比较之前，还包括： 将各个升降支柱的所述升降位置信号减去对应的各个升降支柱的初始位置偏差值，以 使各个升降支柱的初始位置归零。
3. 根据权利要求1或2所述的扫描床升降同步控制方法，其特征在于，在将所述位置偏 移值转换为速度偏移值之前，还包括：对所述位置偏移值进行动态调整，具体为： 由位置命令值预测所述升降支柱的升降运动轨迹，根据所述升降运动轨迹来决定是增 大、减小或保持当前的位置偏移值。
4. 根据权利要求3所述的扫描床升降同步控制方法，其特征在于，在所述由给定转速 值确定给各个驱动电机的脉冲信号的时间长度之前，还包括： 对所述给定速度值进行修正，具体为： 判断各个转速信号相互之间的差值是否在预定差值范围内，如果否，则对所述给定速 度值进行修正，控制所述各个转速信号相互之间的差值在预定差值范围内。
5. -种扫描床升降同步控制设备，其特征在于，扫描床包括两个或两个以上的升降支 柱，每个所述升降支柱由一个驱动电机来驱动其升降；包括：电机转速检测单元、升降位置 检测单元、位置同步单元和速度同步单元； 每个所述升降支柱对应一个所述电机转速检测单元和升降位置检测单元； 每个所述升降位置检测单元，用于检测对应的每个升降支柱的升降位置信号，将所述 升降位置信号发送给所述位置同步单元； 每个所述电机转速检测单元，用于检测驱动升降支柱的驱动电机的转速信号，将所述 转速信号发送给所述速度同步单元； 所述位置同步单元，用于将每个升降支柱的所述升降位置信号与目标位置值进行比 较，获得各个支柱对应的位置偏移值并发送给所述速度同步单元；所述目标位置值为已知 量； 所述速度同步单元，用于将所述位置偏移值转换为速度偏移值，将所述速度偏移值和 目标速度值进行相加得到补偿速度值，将各个所述补偿速度值和对应的转速信号来确定给 定转速值，由所述给定转速值确定给各个驱动电机的脉冲信号的时间长度；所述目标速度 值为已知量。
6. 根据权利要求5所述的扫描床升降同步控制设备，其特征在于，还包括初始位置归 零单元，用于在将所述升降位置信号与目标位置值进行比较之前，将各个升降支柱的所述 升降位置信号减去对应的各个升降支柱的初始位置偏差值，以使各个升降支柱的初始位置 归零。
7. 根据权利要求5或6所述的扫描升降同步控制设备，其特征在于，还包括位置偏移值 调整单元，用于在将所述位置偏移值转换为速度偏移值之前，对所述位置偏移值进行动态 调整，具体为： 由位置命令值预测所述升降支柱的升降运动轨迹，根据所述升降运动轨迹来决定是增 大还是减小当前的位置偏移值。
8. 根据权利要求7所述的扫描床升降同步控制设备，其特征在于，还包括给定速度值 修正单元，用于对所述给定速度值进行修正，具体为： 判断各个转速信号相互之间的差值是否在预定差值范围内，如果否，则对所述给定速 度值进行修正，控制所述各个转速信号相互之间的差值在预定差值范围内。
9. 一种扫描床升降同步控制系统，其特征在于，扫描床包括两个或两个以上的升降支 柱；包括：控制器、驱动电机编码器、绝对值编码器和驱动电机； 每个所述升降支柱由一个驱动电机来驱动其升降； 所述驱动电机编码器的个数与所述驱动电机的个数相同，所述绝对值编码器的个数与 所述驱动电机的个数相同； 所述绝对值编码器，用于检测对应的每个升降支柱的升降位置信号，将所述升降位置 信号发送给所述控制器； 所述驱动电机编码器，用于检测驱动升降支柱的驱动电机的转速信号，将所述转速信 号发送给所述控制器； 所述控制器，用于将每个升降支柱的所述升降位置信号与目标位置值进行比较，获得 各个支柱对应的位置偏移值；所述目标位置值为已知量；将所述位置偏移值转换为速度偏 移值，将所述速度偏移值和目标速度值进行相加得到补偿速度值，将各个所述补偿速度值 和对应的转速信号来确定给定转速值，由所述给定转速值确定给各个驱动电机的脉冲信号 的时间长度；所述目标速度值为已知量。
10. 根据权利要求9所述的扫描床升降同步控制系统，其特征在于，所述控制器，还用 于在将所述升降位置信号与目标位置值进行比较之前，将各个升降支柱的所述升降位置信 号减去对应的各个升降支柱的初始位置偏差值，以使各个升降支柱的初始位置归零。
11. 根据权利要求9或10所述的扫描床升降同步控制系统，其特征在于，所述控制器， 还用于在将所述位置偏移值转换为速度偏移值之前，对所述目标偏移值进行动态调整，具 体为： 由位置命令值预测所述升降支柱的升降运动轨迹，根据所述升降运动轨迹来决定是增 大还是减小当前的位置偏移值。
12. 根据权利要求11所述的扫描床升降同步控制系统，其特征在于，所述控制器，还用 于对所述给定速度值进行修正，具体为： 判断各个转速信号相互之间的差值是否在预定差值范围内，如果否，则对所述给定速 度值进行修正，控制所述各个转速信号相互之间的差值在预定差值范围内。
【文档编号】A61B5/055GK104085821SQ201410313014
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】贺亮, 孙健, 马国良, 於晓龙, 杨龙 申请人:沈阳东软医疗系统有限公司