楼 主:zhangyong999 2003年3月21日13:43

 [讨论]关于：扫描式X光机运动控制系统
设计内容：扫描式X光机是采用X光成像系统的一种新型医疗设备，系统主要包括传感器，X光发生器，系统运动及其控制，数据采集，数据处理，图像处理等部分。其优势在于：
   1.直接得到患者清晰的X光数字图像，缩短出片时间，X光片资料存储方便，便于实现远程诊断；
   2.进行X光透视时，由于采用扫描方式，患者所受X光辐射剂量大大降低，从而减少对人的损伤。
   该系统运动机制是：被检查物固定不动，X光束和传感器分别位于被检测物的上方和下方，一起运动，对被检测区域进行扫描 ，X光束宽0.3857mm，长500mm，允许扫描区域为432mm，运动区域总长732mm，要求分别用1s，2s，4s，8s扫描完允许区域，扫描结束自动回到初始状态。对同一物体两次扫描位置误差小于0.5mm，出于安全角度，当运动路线上有障碍物阻挡,应立即停止不动.由于被检测物或立或躺,所以床体应可以旋转,旋转角度为90度(立式)，0度(水平)，-23度，这些要通过控制室的计算机来控制。系统机械传动部分为齿型带传动，属柔型传动，传动轮直径132mm。
根据系统要求及运动机制，选择制定调速方案，选择电机及控制器，设计减速比，根据确定后的调速方案，设计系统软件，硬件，画出原理及印刷电路版图。 
   设计要求：由于该系统为医疗用设备，对其安全性应周密考虑；扫描精度要求高，在允许扫描区的匀速性要好，尽量降低噪音及振动，运行可靠。

关于这个问题想请大家来讨论一下，具体要求：
1：电机的选择必须满足要求；
2：电机的控制器精度要高（精确到一个脉冲）；
3：电机转动时，必须保证扫描区的匀速性能；
4：对单片机的选择（要求处理速度要快）；
5：对上位机的编程（采用任何语言都行，主要在通讯和图象处理）
6：对网络进行编程，实现远程通讯和诊断；
7：通讯方式采用何种形式；
8：在选择所有的器件、通讯方式以及软件都必须考虑到操作方便、可靠和安全；
9：必须要符合患者所接收的X光辐射剂量要低；
10：在通讯时，必须要保证图形的完整性；
11：必须要考虑到系统的噪音及振动；

希望大家尽心地发表自己的看法！！！
希望大家提供可能的方案！！！

  
第2楼:zhangyong999 2003年3月24日09:56

 大家也可以在某方面提供意见！！

  
第3楼:zhangyong999 2003年3月24日09:59

 扫描式X光机的基本工作原理
扫描式X光机的基本工作原理
 扫描式X光机主要包过上位机和下位机组成。上位机主要是有微型计算机和工业总线，主要负责通信，给下位机发送控制指令；下位机主要由单片机、电机驱动器、电机、传感器、X光线发生器以及一些辅助设备。
扫描式X光机运动机制是：被检查物固定不动，X光束和传感器分别位于被检测物的上方和下方，一起运动，对被检测区域进行扫描。X光束宽度为 0.3857mm，长度为500mm，允许扫描区域为432mm，运动区域总长732mm，要求分别用1s、2s、4s、8s扫描完允速区，扫描结束自动回到初始状态。对于同一物体两次扫描位置误差小于0.5mm，出于安全角度，当运动路线上有障碍物阻挡，应立即停止不动。由于被检测物或立或躺，所以床体应该可以旋转,旋转角度为90度(立式)，0度(水平)，-23度，这些要通过控制室的计算机来控制。
具体工作原理是：单片机发出一系列不同频率的脉冲给电机驱动器，控制电机的启动，匀速运动和减速，并且回位。在电机匀速运行区域，X光发生器连同传感器随电机做匀速运动，同时传感器把感应到的数据信号回送给计算机，进行数据分析和处理。
这中扫描式X光机具有以下优势：
1)：在电脑显示屏，能够直接得到患者清晰的X光数字图像,缩短出片时间,X光片资料存储方便,便于实现远程诊断；
2)：进行X光透视时,大大降低患者所受X光辐射剂量；
3)：由于采用人机对话，因而它便于操作；
本设计对电机的调速方式进设计，以便保证调速的平滑性；设计了测试电路，以测试数据是否满足要求；还考虑了系统的安全性，设计出了报警电路。其难点是：
1）：扫描式X光机的进行扫描的精度问题，保证它对于同一物体两次扫描位置误差小于0.5mm，本设计采用脉冲控制使其精度到1个脉冲（即为3.455751um）；
2）：电机的启动、匀速和减速的问题，电机在启动和减速过程中，必须要防止系统运行机构产生震动（特别是减速过程），以及电机在转速不变的情况下，系统运行机构平稳性要求高。本设计利用电机分段分时加减速的方法，使电机的转速按照一定的加减速曲线（加速时，电机的转速开始变化快些，快要到额定速度时，再使电机速度变化缓慢些；减速时，刚好相反，即电机的转速开始变化缓慢，然后变化快一些）。

  
第4楼:xiao_die 2003年3月24日11:24

 电机的选择
直流电机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力等特点，在启动和调速要求高的场合下得到了广泛的使用。
    交流电机结构简单、价格便宜、制造方便、维修容易等优点，但是它的速度控制精度不高，若由单片机采用PWM（脉冲控制）控制，它的速度连不能续性可调，也就是说在本设计中，整个运动机构在运行时会产生震动。
   步进电机具有快速启动，精确步进以及能够直接接收数字量的特点，所以使其在定位场合中得到了广泛的运用，但是步进电机噪音大，因而在医疗器件中是不提倡的。
   直流伺服电机具有直流电机的一般特点，它也有自己的特点，主要是它的快速响应性好以及机械特性线度好，因而它在快速响应系统中一般作为伺服执行元件。

     根据上面所讲的，优先考虑到步进电机，但是步进电机噪音大，故在不能选用；交流电机的速度平滑性能不好，故也不选用；直流电机虽然能够用单片机控制，但是伺服直流电机的机械特性线度好，能平滑稳定地调速；而且它更具有快速性，也就是说它的机电时间常数小，因而要求的转动惯量小。