X射线系统和用于操作X射线系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种X射线系统和用于操作X射线系统的相符的方法，所述X射线系统包括：第一结构（11,17），在所述第一结构上提供X射线源和/或X射线检测器；第二结构（14）；至少一个步进式马达（40），所述步进式马达配置成相对于第二结构（14，15）移动第一结构（11,17），步进式马达（40）包括转子轴（41），转子轴（41）与第一结构（11,17）耦合，使得当用户在第一结构（11,17）上施加外力（F）时，转子轴（41）的角位置依照所施加的外力（F）而改变；至少一个增量式旋转编码器（50），所述增量式旋转编码器与步进式马达（40）的转子轴（41）耦合并且配置成依照转子轴（41）的角位置的改变而生成编码器信号；以及控制单元（60），所述控制单元配置成基于编码器信号而确定表征转子轴（41）的角位置从转子轴（41）的参考角位置的偏离的位置偏离信号，并且根据位置偏离信号控制步进式马达（40）以旋转转子轴（41），使得步进式马达（40）支持依照所施加的外力（F）的第一结构（11,17）相对于第二结构（14）的移动。

X ray systems and methods for operating X - ray systems

The invention relates to a system and a method for X ray line operation X ray system, including the X ray system: the first structure (11,17), X ray source and / or X ray detector in the first structure; structure; second (14) at least one stepping motor (40), the stepping motor is configured with respect to the second structure (14, 15) (11,17), the first moving structure of stepping motor (40) includes a rotor shaft (41), the rotor shaft (41) and the first structure (11,17) coupling, so that when the user in the first structure (11,17) applied on the external force (F), a rotor shaft (41) in accordance with the angular position of the applied force (F) and change; at least one incremental rotary encoder (50), the incremental rotary encoder and a stepping motor (40) of the rotor shaft (41) and configured by coupling According to the rotor shaft (41) to change the angular position of the encoder signal generated; and a control unit (60), the control unit is configured to determine the characterization of the rotor shaft encoder based on signal (41) from the angular position of the rotor shaft (41) from the location of the reference angular position deviation signal, and according to the position deviation signal control stepper motor (40) to rotate the rotor shaft (41), the stepping motor (40) support in accordance with the applied force (F) of the first structure (11,17) compared with second (14) of the mobile structure.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】X射线系统和用于操作X射线系统的方法本专利技术涉及根据独立权利要求的X射线系统和用于操作X射线系统的方法。用于医学成像应用的X射线系统典型地包括X射线源、X射线检测器和其上提供X射线检测器的X射线台或壁式支架。EP2427110B1涉及用于移动X射线系统或患者支撑系统的元件和设备的马达助动的手动控制移动部件，所述部件包括马达，所述马达适配成借助于通过所得马达电流确定向马达应用的转矩来检测第二结构元件相对于第一结构元件的期望移动的手动指示。本专利技术的目的是提供一种改进的X射线系统和用于操作X射线系统的相符的方法。该目的通过根据独立权利要求的X射线系统和用于操作X射线系统的方法来实现。根据本专利技术的一个方面的X射线系统包括：第一结构，在所述第一结构上提供X射线源和/或X射线检测器；第二结构；至少一个步进式马达，所述步进式马达配置成相对于第二结构移动第一结构，步进式马达包括与第一结构和/或第二结构耦合的转子轴，从而当用户在第一结构上施加外力时，转子轴的角位置依照所施加的外力而改变；至少一个增量式旋转编码器，所述增量式旋转编码器与步进式马达的转子轴耦合并且配置成依照转子轴的角位置的改变而生成编码器信号；以及控制单元，所述控制单元配置成基于编码器信号而确定表征转子轴的角位置从转子轴的参考角位置的偏离的位置偏离信号，并且根据位置偏离信号来控制步进式马达以旋转转子轴，使得步进式马达支持依照所施加的外力的第一结构相对于第二结构的移动。用于操作X射线系统的相符的专利技术方法，所述X射线系统包括第一结构，在所述第一结构上提供X射线源和/或X射线检测器，第二结构和至少一个步进式马达，所述步进式马达包括与第一结构和/或第二结构耦合的转子轴，所述方法包括以下步骤：依照由用户在第一结构上施加的外力来改变转子轴的角位置；依照转子轴的角位置的改变，借助于增量式旋转编码器生成编码器信号，所述增量式旋转编码器与步进式马达的转子轴耦合；基于编码器信号，确定表征转子轴的角位置从转子轴的参考角位置的偏离的位置偏离信号；以及根据位置偏离信号控制步进式马达以旋转转子轴，使得步进式马达支持依照所施加的外力的第一结构相对于第二结构的移动。例如，第一结构可以包括外壳，所述外壳配置成容纳X射线源和/或在其上提供外壳的伸缩臂和/或在其上提供伸缩臂的托架。可替换地或此外，第一结构可以包括外壳或支持物，例如所谓的滤线器（bucky），所述滤线器配置成容纳X射线检测器。例如，第二结构可以包括一个或多个轨道或轨迹，在所述轨道或轨迹上可移动地安装托架。可替换地或此外，第二结构可以包括X射线台或X射线支架，特别地，壁式支架，在其上可移动地安装容纳X射线检测器的支持物或外壳。优选地，第二结构，例如轨道、轨迹、X射线台或X射线支架，可以固定在天花板上和/或底部上和/或墙壁上。关于第一和第二结构，X射线系统的可相对移动的组件的数个另外的组合是可能的。例如，容纳X射线源的外壳（第一结构）可以绕水平轴相对于所谓的鹅颈管（第二结构）旋转，在所述鹅颈管上可旋转地安装外壳。根据另一示例，鹅颈管（第一结构）可以绕竖直轴相对于伸缩管（第二结构）旋转，在所述伸缩管上可旋转地安装鹅颈管。根据又一示例，在其上提供容纳X射线检测器的支持物或外壳的托架（第一结构）可以沿竖直轴相对于壁式支架的竖直立柱（第二结构）移动。可替换地或此外，X射线检测器支持物或外壳（第一结构）可以绕水平轴相对于托架（第二结构）旋转，在所述托架上可旋转地安装支持物或外壳。在本专利技术的含义内，术语“步进式马达”优选地涉及电动马达，电动马达将转子或转子轴的完整旋转划分成多个相等的步长，从而可以命令马达轴的角位置移动和保持在这些步长之一处。区别于在向其端子应用电压时连续旋转的常见DC马达，步进式马达将一列输入脉冲（例如方波脉冲（用于全步长操作）或准正弦波信号（用于微步进操作）划分成轴位置中的精确限定的增量。每一个脉冲使轴移动通过固定角度。优选地，步进式马达具有绕中心齿轮状铁件布置的多个齿状电磁体。电磁体由外部控制电路赋能，所述外部控制电路诸如由微控制器控制的步进式驱动器。为了使马达轴转动，首先，一个电磁体被给予功率，它磁性地吸引齿轮的齿部。当齿轮的齿部对准到第一电磁体时，它们从下一电磁体略微地偏移。这意味着当下一电磁体接通并且第一个关断（这还称为换向）时，齿轮略微旋转以与下一个对准。从此重复该过程。那些旋转中的每一个称为“步长”，其中整数个步长构成完整旋转。以此方式，马达可以以精确角度转动。如果马达相被赋能但是未换向，则马达轴利用保持转矩保持其位置并且如同静态制动器那样工作。在本专利技术的含义内，术语“增量式旋转编码器”优选地涉及将轴或轮轴的相对角位置或运动转换成数字代码的电机设备。区别于提供关于轴和/或由轴驱动的部件的绝对位置的信息的所谓的绝对旋转编码器，增量式旋转编码器仅在编码器轴旋转时（即在轴的角位置改变时）提供循环输出。相应地，增量式旋转编码器的信号输入提供关于轴的运动的信息。本专利技术基于提供至少一个步进式马达的方案，通过所述步进式马达，驱动第一结构和第二结构相对于彼此的移动，所述驱动优选地经由适当的驱动装置-比如至少一个驱动轮和/或螺纹主轴和/或驱动齿轮和/或线缆控制-来进行。步进式马达的转子轴与第一和/或第二结构耦合，优选地经由驱动装置来耦合，从而当用户在第一结构上施加手动力时，于是第一结构以优选地无限小的距离相对于第二结构位移，导致转子轴从马达轴的参考角位置（例如从马达轴的停止位置或初始位置）的相符的角位移。基于与转子轴耦合的增量旋转编码器的编码器信号而确定转子轴的当前角位置从参考角位置的偏离。所确定的转子轴的当前角位置从参考角位置的偏离是应用于第一结构的手动力的度量，并且充当用于控制步进式马达以旋转转子轴的基础，从而依照外部手动力的幅度和/或方向来支持第一结构相对于第二结构的移动。例如，如果用户在x方向上在第一结构上施加手动力，则检测到转子轴的当前角位置从参考角位置的相符的偏离。然后对步进式马达赋能以在当前角位置的所检测到的偏离的方向上旋转转子轴，由此驱动第一结构在x方向上相对于第二结构移动。以此方式，通过步进式马达驱动器来支持第一结构在x方向上相对于第二结构的移动。这相应地适用于其中用户在y和/或z方向上施加手动力和/或绕旋转轴施加手动转矩或分别地在x和/或y和/或z方向上或绕x和/或y和/或z方向施加包括力或转矩分量的手动力或转矩的情况。优选的是，只要达到角位置偏离的某个阈值，就以使得步进式马达生成恒定支持转矩的方式控制步进式马达。通过提供用于检测转子轴的当前角位置的增量式旋转编码器和使用相符的编码器信号以用于确定转子轴的当前角位置从参考角位置的偏离，可以利用相比于现有技术解决方案的大幅更高的分辨率和准确度以及更简单的电子电路来确定指示第一结构的期望移动的应用在第一结构上的手动力。与步进式马达驱动器组合，能够实现依照所施加的手动力的第一结构相对于第二结构的特别精确的定位和移动。总的来说，本专利技术提供了相比于现有技术中已知的那些而言改进的X射线系统和用于操作X射线系统的方法。根据优选实施例，控制单元配置成确定位置偏离信号是否超过预定值，并且如果位置偏离信号超过预定值，根据位置偏离信号而控制步进式马达以旋转转子轴，使得步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线系统，包括‑ 第一结构（11,17；21；31），在所述第一结构上提供X射线源和/或X射线检测器，‑ 第二结构（14,15；22；32），‑ 至少一个步进式马达（40），所述步进式马达配置成相对于第二结构（14,15；22；32）移动第一结构（11,17；21；31），步进式马达（40）包括转子轴（41），转子轴（41）与第一结构（11,17；21；31）相耦合，使得当用户在第一结构（11,17；21；31）上施加外力（F）时，转子轴（41）的角位置依照所施加的外力（F）而改变，‑ 至少一个增量式旋转编码器（50），所述增量式旋转编码器与步进式马达（40）的转子轴（41）耦合并且配置成依照转子轴（41）的角位置的变化而生成编码器信号（S2）；以及‑ 控制单元（60），所述控制单元配置成基于编码器信号（S2）而确定表征转子轴（41）的角位置（S3）从转子轴（41）的参考角位置（S1）的偏离的位置偏离信号（S4），并且根据位置偏离信号（S4）控制步进式马达（40）以旋转转子轴（41），使得步进式马达（40）支持依照所施加的外力（F）的第一结构（11,17；21；31）相对于第二结构（14,15；22；32）的移动。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.01 EP 15162201.61.一种X射线系统，包括-第一结构（11,17；21；31），在所述第一结构上提供X射线源和/或X射线检测器，-第二结构（14,15；22；32），-至少一个步进式马达（40），所述步进式马达配置成相对于第二结构（14,15；22；32）移动第一结构（11,17；21；31），步进式马达（40）包括转子轴（41），转子轴（41）与第一结构（11,17；21；31）相耦合，使得当用户在第一结构（11,17；21；31）上施加外力（F）时，转子轴（41）的角位置依照所施加的外力（F）而改变，-至少一个增量式旋转编码器（50），所述增量式旋转编码器与步进式马达（40）的转子轴（41）耦合并且配置成依照转子轴（41）的角位置的变化而生成编码器信号（S2）；以及-控制单元（60），所述控制单元配置成基于编码器信号（S2）而确定表征转子轴（41）的角位置（S3）从转子轴（41）的参考角位置（S1）的偏离的位置偏离信号（S4），并且根据位置偏离信号（S4）控制步进式马达（40）以旋转转子轴（41），使得步进式马达（40）支持依照所施加的外力（F）的第一结构（11,17；21；31）相对于第二结构（14,15；22；32）的移动。2.根据权利要求1所述的X射线系统，其中控制单元配置成确定位置偏离信号是否超过预定值，并且如果位置偏离信号超过预定值，则根据位置偏离信号而控制步进式马达以旋转转子轴，使得步进式马达支持依照所施加的外力的第一结构相对于第二结构的移动。3.根据权利要求1或2所述的X射线系统，其中控制单元配置成根据位置偏离信号的符号而控制步进式马达以旋转转子轴，使得步进式马达支持依照所施加的外力的方向的第一结构相对于第二结构的移动。4.根据前述权利要求中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：V泽马内克，B格斯劳尔，T泽赫特迈尔，R冯斯泰恩，F冯斯泰恩，
申请(专利权)人：爱克发医疗保健公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE