錐形轉(zhuǎn)輪的調(diào)速控制方法及裝置、以及醫(yī)療設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種錐形轉(zhuǎn)輪的調(diào)速控制方法及裝置。其中，方法包括：將錐形轉(zhuǎn)輪沿旋轉(zhuǎn)軸方向劃分為復(fù)數(shù)個(gè)子段，并計(jì)算每個(gè)子段相對(duì)于選定的參考子段的速度變化系數(shù)；建立各子段、各子段的速度變化系數(shù)以及繞在所述錐形轉(zhuǎn)輪上的懸吊繩垂下的各位置值的對(duì)應(yīng)關(guān)系；規(guī)劃使懸吊繩滿足平滑運(yùn)行要求的懸吊速度曲線；在開始運(yùn)行及運(yùn)行過程中的每個(gè)控制周期，確定與懸吊繩垂下的位置對(duì)應(yīng)的當(dāng)前子段，以及確定所述懸吊速度曲線上的當(dāng)前速度值；根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系確定所述當(dāng)前子段的速度變化系數(shù)；根據(jù)所述當(dāng)前速度值及所述當(dāng)前子段的速度變化系數(shù)，確定錐形轉(zhuǎn)輪的當(dāng)前待驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明所公開的技術(shù)方案，能夠使懸吊端的運(yùn)行速度平緩。
【專利說(shuō)明】錐形轉(zhuǎn)輪的調(diào)速控制方法及裝置、以及醫(yī)療設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及設(shè)備控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種錐形轉(zhuǎn)輪的調(diào)速控制方法及裝置，以及一種醫(yī)療設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多需要懸吊物體進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用中，如各種流水生產(chǎn)線，又如需要懸吊球管和束光器進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)的X光機(jī)等，通常都會(huì)用到彈簧平衡器。彈簧平衡器內(nèi)的轉(zhuǎn)輪上繞有懸吊繩(例如鋼絲繩)，懸吊繩的自由端，即懸吊端，用于與待懸吊的物體(簡(jiǎn)稱懸吊物體)相連。彈簧平衡器主要利用其內(nèi)部卷簧積蓄的能量使懸吊繩的拉力與所懸吊的物體的重力相互抵消，使物體處于失重狀態(tài)。這樣，彈簧平衡器內(nèi)的轉(zhuǎn)輪在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行正反轉(zhuǎn)時(shí)，其上的懸吊繩便可以帶動(dòng)懸吊的物體進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)。
[0003]在有些應(yīng)用中，彈簧平衡器內(nèi)的轉(zhuǎn)輪為縱切面呈梯形的錐形結(jié)構(gòu)，如圖1中所示的一種X光機(jī)的彈簧平衡器轉(zhuǎn)輪。在采用這種錐形結(jié)構(gòu)并且電機(jī)在勻速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果不進(jìn)行良好的控制，懸吊端的速度將不再勻速。并且，錐形斜度越大導(dǎo)致錐形兩端懸吊繩的速度差越大，因此在加速啟動(dòng)和減速停止時(shí)會(huì)造成懸吊端的頓挫感或者滑行距離過長(zhǎng)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例一方面提出了一種錐形轉(zhuǎn)輪的調(diào)速控制方法，另一方面提出了一種錐形轉(zhuǎn)輪的調(diào)速控制裝置，用以使懸吊端的運(yùn)行速度平緩。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種錐形轉(zhuǎn)輪的調(diào)速控制方法，包括:
[0006]在開始運(yùn)行及運(yùn)行過程中的每個(gè)控制周期，確定與懸吊繩垂下的位置對(duì)應(yīng)的當(dāng)前子段，以及確定所述一懸吊速度曲線上的當(dāng)前速度值，其中，所述子段沿錐形轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)軸方向劃分；
[0007]根據(jù)各子段、各子段的速度變化系數(shù)以及繞在所述錐形轉(zhuǎn)輪上的懸吊繩垂下的各位置值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定所述當(dāng)前子段的速度變化系數(shù)；
[0008]根據(jù)所述當(dāng)前速度值及所述當(dāng)前子段的速度變化系數(shù)，確定錐形轉(zhuǎn)輪的當(dāng)前待驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速。
[0009]可選地，該方法還包括:
[0010]將錐形轉(zhuǎn)輪沿旋轉(zhuǎn)軸方向劃分為復(fù)數(shù)個(gè)子段，并計(jì)算每個(gè)子段相對(duì)于選定的參考子段的速度變化系數(shù)；
[0011]建立各子段、各子段的速度變化系數(shù)以及繞在所述錐形轉(zhuǎn)輪上的懸吊繩垂下的各位置值的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0012]規(guī)劃使懸吊繩滿足平滑運(yùn)行要求的懸吊速度曲線。
[0013]可選地，該方法進(jìn)一步包括:根據(jù)所述錐形轉(zhuǎn)輪的當(dāng)前待驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速、及電機(jī)與錐形轉(zhuǎn)輪之間的傳動(dòng)比，確定電機(jī)的當(dāng)前驅(qū)動(dòng)速度。
[0014]可選地，按照每個(gè)軟件掃描周期對(duì)應(yīng)一個(gè)子段的原則劃分所述子段。[0015]可選地，按照如下公式計(jì)算每個(gè)子段相對(duì)于具有最大半徑的子段的速度變化系數(shù)
fm:
[0016]fm = om/coref = Rref/Rm，其中，m=l, 2,…，N, N為劃分的子段總數(shù)；ω ref為選定的參考子段的角速度，ωπ為第m子段的角速度，RMf為選定的參考子段的半徑，Rffl為第m子段的半徑。
[0017]可選地，所述規(guī)劃使懸吊繩平滑運(yùn)行的懸吊速度曲線包括:
[0018]規(guī)劃包括加速段、恒速段和減速段的滿速懸吊速度曲線；
[0019]其中，加速段包括加速度從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減小到零的加速度減小段；規(guī)劃所述滿速懸吊速度曲線的減速段包括減速度從零增大到恒定減速度的減速度增大段、減速度恒定段和減速度由恒定減速度減小到零的減速度減小段。
[0020]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述滿速懸吊速度曲線為:
【權(quán)利要求】
1.一種錐形轉(zhuǎn)輪的調(diào)速控制方法，包括: 在開始運(yùn)行及運(yùn)行過程中的每個(gè)控制周期，確定與懸吊繩垂下的位置對(duì)應(yīng)的當(dāng)前子段，以及確定當(dāng)前速度值，其中，所述子段沿錐形轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)軸方向劃分； 根據(jù)各子段、各子段的速度變化系數(shù)以及繞在所述錐形轉(zhuǎn)輪上的懸吊繩垂下的各位置值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定所述當(dāng)前子段的速度變化系數(shù)； 根據(jù)所述當(dāng)前速度值及所述當(dāng)前子段的速度變化系數(shù)，確定錐形轉(zhuǎn)輪的當(dāng)前待驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括: 將錐形轉(zhuǎn)輪沿旋轉(zhuǎn)軸方向劃分為復(fù)數(shù)個(gè)子段，并計(jì)算每個(gè)子段相對(duì)于選定的參考子段的速度變化系數(shù)； 建立各子段、各子段的速度變化系數(shù)以及繞在所述錐形轉(zhuǎn)輪上的懸吊繩垂下的各位置值的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 規(guī)劃使懸吊繩滿足平滑運(yùn)行要求的懸吊速度曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括:根據(jù)所述錐形轉(zhuǎn)輪的當(dāng)前待驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速、及電機(jī)與錐形轉(zhuǎn)輪之間的傳動(dòng)比，確定電機(jī)的當(dāng)前驅(qū)動(dòng)速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，按照每個(gè)軟件掃描周期對(duì)應(yīng)一個(gè)子段的原則劃分所述子段。`
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，按照如下公式計(jì)算每個(gè)子段相對(duì)于具有最大半徑的子段的速度變化系數(shù)fm: fm= ωm/ ω Mf=RMf/Rm，其中，m=l, 2，…，N，N為劃分的子段總數(shù)；ω ref為選定的參考子段的角速度，ωπ為第m子段的角速度，Rref為選定的參考子段的半徑，Rffl為第m子段的半徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述規(guī)劃使懸吊繩平滑運(yùn)行的懸吊速度曲線包括: 規(guī)劃包括加速段、恒速段和減速段的滿速懸吊速度曲線； 其中，加速段包括加速度從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減小到零的加速度減小段；規(guī)劃所述滿速懸吊速度曲線的減速段包括減速度從零增大到恒定減速度的減速度增大段、減速度恒定段和減速度由恒定減速度減小到零的減速度減小段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述規(guī)劃使懸吊平滑運(yùn)行的懸吊速度曲線進(jìn)一步包括: 規(guī)劃在加速段接收到減速停止指令時(shí)的第一分支懸吊速度曲線，所述第一分支懸吊速度曲線包括:以當(dāng)前加速度值為基點(diǎn)，減小加速度至O，再以運(yùn)行過的各加速度值依次作為減速度值減速至O ;和/或， 規(guī)劃在減速段接收到加速指令時(shí)的第二分支懸吊速度曲線，所述第二分支懸吊速度曲線包括:以當(dāng)前減速度值為基點(diǎn)，減小減速度至O，再以運(yùn)行過的各減速度值依次作為加速度值加速至恒速。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述規(guī)劃使懸吊平滑運(yùn)行的懸吊速度曲線進(jìn)一步包括: 規(guī)劃第三分支懸吊速度曲線，所述第三分支懸吊速度曲線包括:在懸吊繩到達(dá)極限位置前的設(shè)定距離內(nèi)，或到達(dá)極限位置前的設(shè)定控制周期數(shù)內(nèi)，或到達(dá)目標(biāo)位置前的設(shè)定距離內(nèi)，或到達(dá)目標(biāo)位置前的設(shè)定控制周期數(shù)內(nèi)時(shí)，減速運(yùn)行至設(shè)定低速后，以所述設(shè)定低速勻速運(yùn)行，并在達(dá)到所述極限位置或目標(biāo)位置時(shí)停止。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括:在運(yùn)行過程中的每個(gè)控制周期，根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系確定所述當(dāng)前子段對(duì)應(yīng)的懸吊繩垂下的位置值，根據(jù)所述位置值判斷懸吊繩是否達(dá)到極限位置前的設(shè)定距離內(nèi)，或達(dá)到極限位置前設(shè)定控制周期數(shù)內(nèi)，或達(dá)到目標(biāo)位置前的設(shè)定距離內(nèi)，或達(dá)到目標(biāo)位置前的設(shè)定控制周期數(shù)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在開始運(yùn)行時(shí)確定與懸吊繩垂下的位置對(duì)應(yīng)的當(dāng)前子段包括: 獲取懸吊端的絕對(duì)位置傳感器測(cè)量的懸吊繩垂下的絕對(duì)位置值，根據(jù)所述絕對(duì)位置值及所述對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定與懸吊繩垂下的位置對(duì)應(yīng)的當(dāng)前子段。
11.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述在運(yùn)行過程中的每個(gè)控制周期確定與懸吊繩垂下的位置對(duì)應(yīng)的當(dāng)前子段包括: 將開始運(yùn)行時(shí)確定的與懸吊繩垂下的位置對(duì)應(yīng)的當(dāng)前子段作為本次運(yùn)行的初始子段； 根據(jù)開始運(yùn)行后電機(jī)端的增量編碼器測(cè)量的增量值確定錐形轉(zhuǎn)輪的新增子段數(shù)； 將所述初始子段與所述新增子段數(shù)相加得到當(dāng)前子段。
12.—種錐形轉(zhuǎn)輪的調(diào)速控制裝置，包括: 一個(gè)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)各子段、各子段的速度變化系數(shù)以及繞在所述錐形轉(zhuǎn)輪上的懸吊繩垂下的各位置值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中所述子段沿錐形轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)軸方向劃分；以及存儲(chǔ)預(yù)先規(guī)劃的使懸吊繩滿足平滑運(yùn)行要求的懸吊速度曲線； 一個(gè)安裝在懸吊端的絕對(duì)位置傳感器，用于測(cè)量懸吊繩垂下的絕對(duì)位置值； 一個(gè)安裝在電機(jī)側(cè)的增量編碼器，用于在運(yùn)行過程中輸出增量值； 一個(gè)初始位置確定模塊，用于在開始運(yùn)行時(shí)，根據(jù)所述絕對(duì)位置傳感器測(cè)量到的絕對(duì)位置值及所述存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定與懸吊繩垂下的位置對(duì)應(yīng)的錐形轉(zhuǎn)輪的當(dāng)前子段； 一個(gè)運(yùn)行位置確定模塊，用于在運(yùn)行過程中的每個(gè)控制周期根據(jù)所述增量編碼器測(cè)量的增量值確定錐形轉(zhuǎn)輪的新增子段數(shù)，將所述新增子段數(shù)與開始運(yùn)行時(shí)確定的錐形轉(zhuǎn)輪的子段相加，得到與懸吊繩垂下的位置對(duì)應(yīng)的當(dāng)前子段； 一個(gè)速度變化系數(shù)確定模塊，用于根據(jù)所述存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定所述當(dāng)前子段的速度變化系數(shù)； 一個(gè)速度值確定模塊，用于在開始運(yùn)行及運(yùn)行過程中根據(jù)所述存儲(chǔ)模塊中的懸吊速度曲線確定所述懸吊速度曲線上的當(dāng)前速度值； 一個(gè)驅(qū)動(dòng)速度確定模塊，用于根據(jù)所述速度值確定模塊確定的當(dāng)前速度值及所述速度變化系數(shù)確定模塊確定的當(dāng)前子段的速度變化系數(shù)，確定錐形轉(zhuǎn)輪的當(dāng)前待驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)速度確定模塊進(jìn)一步用于根據(jù)所述錐形轉(zhuǎn)輪的當(dāng)前待驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速，及電機(jī)與錐形轉(zhuǎn)輪之間的傳動(dòng)比，確定電機(jī)的當(dāng)前驅(qū)動(dòng)速度。
14.一種醫(yī)療設(shè)備，包括上述權(quán)利要求12或13所述的錐形轉(zhuǎn)輪的調(diào)速控制裝置。
【文檔編號(hào)】A61B5/055GK103771280SQ201210394032
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月17日
【發(fā)明者】錢士坤, 王云平, 俞峰 申請(qǐng)人:上海西門子醫(yī)療器械有限公司