[發(fā)明專利]移動CT同步掃描控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310399962.4
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103746616A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁永;周哲;張寅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
• 主分類號: H02P5/00
• 分類號: H02P5/00
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武;沈祖鋒

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種移動CT同步掃描控制系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】

目前的CT螺旋掃描同步控制系統(tǒng)中，多采用機(jī)械傳動鏈方式，這樣內(nèi)部件的數(shù)量的增加，不僅增加了成本壓力，而且也違背了移動CT便攜式設(shè)計(jì)的初衷，同時移動CT水平移動采用的步進(jìn)電機(jī)固有的丟步問題又降低了螺旋同步的精度。

移動CT掃描儀有多種成像模式，其中一種為螺旋掃描。在這種模式下，搭載X射線球管、探測器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等影像鏈主要部件的旋轉(zhuǎn)機(jī)架通過直驅(qū)電機(jī)帶動，進(jìn)行連續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時旋轉(zhuǎn)機(jī)架進(jìn)行水平移動。這兩種運(yùn)動具有一定的位置對應(yīng)關(guān)系，以達(dá)到均勻的投影數(shù)據(jù)采集。實(shí)際上，無論是上述直驅(qū)電機(jī)還是交流電機(jī)，在運(yùn)動過程中都很難保證絕對的勻速運(yùn)動，速度存在波動是難以避免的。因此，在實(shí)施過程中需要采用一種同步控制技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)均勻采樣的目的。申請?zhí)枮?01110273871.7的專利申請?zhí)岢隽酥鲝耐娇刂撇呗詠韺?shí)現(xiàn)雙電機(jī)同步控制的方案，但主從同步控制方式固有的缺陷是當(dāng)從電機(jī)受到干擾影響時，主電機(jī)不能感知并且跟隨從電機(jī)的變化，同步精度差，有一定的局限性。

目前大型固定CT掃描儀在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)機(jī)架和水平移動床是兩個分開獨(dú)立的組成部分，旋轉(zhuǎn)機(jī)架和掃描床負(fù)載相差懸殊，這種結(jié)構(gòu)所采用的主從同步控制方法，一旦從電機(jī)受到擾動時，主電機(jī)不能及時跟蹤從電機(jī)的變化，同步精度差，局限性很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

有鑒于此，本發(fā)明提供一種移動CT同步掃描控制系統(tǒng)，包括主控器、旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊、旋轉(zhuǎn)機(jī)架水平電機(jī)控制模塊以及同步控制模塊，其中，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊及所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架水平電機(jī)控制模塊均包括各自的驅(qū)動器、電機(jī)及編碼器。所述主控器用于向同步控制模塊發(fā)送運(yùn)行命令信息；所述同步控制模塊用于接收主控器發(fā)送的運(yùn)行命令信息，將該命令信息轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊、旋轉(zhuǎn)機(jī)架水平電機(jī)控制模塊中各驅(qū)動器當(dāng)前時刻的控制量，并將該控制量分別發(fā)送給旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊及旋轉(zhuǎn)機(jī)架水平電機(jī)控制模塊各自的驅(qū)動器；所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊及旋轉(zhuǎn)機(jī)架水平電機(jī)控制模塊的驅(qū)動器用于分別根據(jù)所述控制量對各自電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動；所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊及旋轉(zhuǎn)機(jī)架水平電機(jī)控制模塊的編碼器用于分別收集上述各電機(jī)實(shí)際的位置、速度信息，并將所述實(shí)際的位置、速度信息反饋給同步控制模塊；所述同步控制模塊還用于根據(jù)上述各電機(jī)實(shí)際的位置、速度信息及同步誤差傳遞函數(shù)計(jì)算上述雙電機(jī)的同步誤差，然后根據(jù)所述同步誤差計(jì)算出補(bǔ)償量，實(shí)時補(bǔ)償給旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊和旋轉(zhuǎn)機(jī)架水平電機(jī)控制模塊，以實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)的精確同步。

所述控制量包括：旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制模塊及旋轉(zhuǎn)機(jī)架水平電機(jī)控制模塊各電機(jī)的位置、速度信息。

所述同步誤差傳遞函數(shù)定義為：

ϵc=11+βαϵ0=11+GCcϵ0=Gcϵ0]]>

其中，Gc為同步誤差傳遞函數(shù)：

α＝(1+G_pyG_y)(1+G_pxG_x)