一种骨科手术动力监测系统及其监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种骨科手术动力监测系统及其监测方法，包括UPS，提供不间断电能，所述UPS为交流输入、交流输出，并且所述UPS上有工字型交流输入口和标准10A品字型插座；带有485输出的智能电能表，利用分压原理，实时计算瞬时电压、电流、功率和功率因数，并将计算得到的上述电能数据通过485信号进行传输；电源控制台，将交流电能转换成低压直流电能，并且交流电能和直流电能互相隔离，保证直流电能的安全。该骨科手术动力监测系统方便在骨科手术中实时监测骨科动力系统的钻枪状态。

【技术实现步骤摘要】
一种骨科手术动力监测系统及其监测方法
：本专利技术涉及骨科医用机器人领域，具体讲是一种骨科手术动力监测系统及其监测方法。
技术介绍
：目前骨科手术设备中，一般采用传感器的方式检测动力系统的钻枪状态，但是传感器需要裸露在无菌环境中，不能采用任何一种消毒措施，故而无法使用在骨科手术中。因此，在实际操作中，通常很难采集这个钻枪状态的数据，导致不能给医生提供精确的手术导航，医生不能够实时的获得钻枪运动的结果，也就是说，目前在骨科动力系统在使用过程中，医用钻枪的运动状态得不到实时监测，影响医生的实际使用情况，不能够实时监测钻枪的运动状态，不能够实时的获得钻枪运动的结果，就不能实时显示真实的磨削的情况。因此，如何可以在骨科手术中利用骨科手术设备来获取钻枪状态是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种方便在骨科手术中实时监测骨科动力系统的钻枪状态的骨科手术动力监测系统。本专利技术的技术解决方案是，提供一种骨科手术动力监测系统，包括UPS，提供不间断电能，所述UPS为交流输入、交流输出，并且所述UPS上有工字型交流输入口和标准10A品字型插座；带有485输出的智能电能表，利用分压原理，实时计算瞬时电压、电流、功率和功率因数，并将计算得到的上述电能数据通过485信号进行传输；电源控制台，将交流电能转换成低压直流电能，并且交流电能和直流电能互相隔离，保证直流电能的安全；骨科动力系统，为钻枪磨削提供动能；工控机，用于数据解析和分析；<br>485抄读器，为所述工控机和所述智能电能表提供桥接，实现所述工控机和所述智能电能表数据交换；其中，所述UPS给所述智能电能表供电，所述智能电能表给钻枪供电并通过485信号线将485信号传输给所述485抄读器，所述485抄读器将得到的485信号转换成串口信号，所述工控机实时接收并计算所述485抄读器传输的串口数据。目前骨科手术设备中，需要针对整个设备做电磁兼容，如果在检测过程中被检测设备过多，过于繁琐，势必会导致设备的电磁兼容不合格。而智能电能表出厂时，对于电磁兼容标准，是远远高于医疗设备的电磁兼容标准。所以智能电能表应用在医疗设备行业，风险是最低的。作为优选的技术方案，所述智能电能表的485输出口采用双屏蔽双绞线连接到所述485抄读器上。。作为优选的技术方案，接入到智能电能表的电能经过分压电阻处理之后，再输出到电源控制台中。本专利技术还提供一种骨科手术动力监测系统的监测方法，包括以下步骤，智能电能表给钻枪供电，实时计算钻枪瞬时电压、电流、功率和功率因数，并将计算得到的上述电能数据传输给工控机，工控机根据电压数据，判断该系统是否存在异常，若电压为220V，则判定为系统正常；然后，工控机将得到的电流、功率、功率因数带入到电能状态模型中，根据模型反馈的数据来判断骨科动力系统所处的状态，从而实现对钻枪的实时监测。作为优选的技术方案，所述模型通过以下公式获得：x：功率kWy：电流Az：功率因数a：待机状态b：空转状态c；带负载运动状态。进一步的，骨科动力系统所处的状态包括1)如果当前功率小于102w，当前的骨科动力系统没有接入到监测系统中；2)如果当前功率大于102w，小于645w，当前的骨科动力系统已经接入到监测系统中，并处于待机状态，随时可以启动；3)如果当前功率等于645w，当前的骨科功力系统正在空转；4)如果当前功率大于645w，当前的骨科动力系统正在正常工作，并且可以根据功率的大小，来判断磨削物的硬度；5)如果当前功率大于1113w，并且功率因数趋近于1，电流大于5.33A，当前的骨科动力系统出现异常情况，此时可以提醒使用者，停止骨科动力系统的工作，同时工控机给智能电能表发送信号，停止智能电能表给骨科动力系统供电。进一步的，监测系统通过当前功率来获得骨科动力系统的运动状态，并通过电流和功率因数来辅助判断当前计算得到的运动状态是否正确，其中，如果系统判断当前动力系统没有接入到系统，系统会验证当前的功率因数是否小于0.2，工作电流是否小于2.32A；如果系统判断当前动力系统处于待机状态，系统会验证当前的功率因数是否为0.2，工作电流是否为2.32A；如果系统判断当前动力系统处于空转状态，系统会验证当前的功率因数是否为0.9，工作电流是否为3.26A；如果系统判断当前动力系统处于正常工作状态，系统会验证当前的功率因数是否在0.9～0.95之间，电流在3.26A～5.33A之间。采用以上方案后与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：将智能电能表应用在骨科医用手术机器人上，解决骨科动力系统状态监测的问题，智能电能表很好的满足该监测系统的需求；并且，智能电能表可以监测电压，电流，功率，功率因数等电力特征，能够很好的反映出钻枪在不同情况下的电力特征输出；使用智能电能表来测量骨科手术机器人中钻枪是否转动，非常合理而方便；另外，在使用过程中，只需要给智能电能表供电，智能电能表给钻枪供电，就能够实时测量；同时，可以通过485信号线进行数据传输，直接传输到工控机的串口上，而工控机很方便可以读取串口数据，使用起来很方便；并且，实际连接线过程中，连接简单，维护方便，在使用过程中，某个模块发生故障，非常容易检测。附图说明：图1为本专利技术的系统示意图。具体实施方式：下面结合附图就具体实施方式对本专利技术作进一步说明：如图1所示，一种骨科手术动力监测系统，包括UPS，提供不间断电能，所述UPS为交流输入、交流输出，并且所述UPS上有工字型交流输入口和标准10A品字型插座；带有485输出的智能电能表，利用分压原理，实时计算瞬时电压、电流、功率和功率因数，并将计算得到的上述电能数据通过485信号进行传输；电源控制台，将交流电能转换成低压直流电能，并且交流电能和直流电能互相隔离，保证直流电能的安全；骨科动力系统，为钻枪磨削提供动能；工控机，用于数据解析和分析；485抄读器，为所述工控机和所述智能电能表提供桥接，实现所述工控机和所述智能电能表数据交换；其中，所述UPS给所述智能电能表供电，所述智能电能表给钻枪供电并通过485信号线将485信号传输给所述485抄读器，所述485抄读器将得到的485信号转换成串口信号，所述工控机实时接收并计算所述485抄读器传输的串口数据。具体的，将电表安装在UPS后级，使用UPS供电，保证智能电能表可以实时上电不断电。智能电能表后级连接骨科动力系统。在钻枪使用过程中，骨科动力系统所需电能大小，功率因数会发生改变，因此可以实时监测钻枪状态变化。实时监测钻枪状态变化的过程中，需要实时输出，因为智能电能表自带645协议的485输出，只需要采用带屏蔽的双绞线连接到485抄读器，连接到工控机，就可以实时采集电表数据，从而得到钻枪状态。并且，带屏蔽的双绞线采用双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种骨科手术动力监测系统，其特征在于：包括/nUPS，提供不间断电能，所述UPS为交流输入、交流输出，并且所述UPS上有工字型交流输入口和标准10A品字型插座；/n带有485输出的智能电能表，实时计算瞬时电压、电流、功率和功率因数，并将计算得到的上述电能数据通过485信号进行传输；/n电源控制台，将交流电能转换成低压直流电能，并且交流电能和直流电能互相隔离，保证直流电能的安全；/n骨科动力系统，为钻枪磨削提供动能；/n工控机，用于数据解析和分析；/n485抄读器，为所述工控机和所述智能电能表提供桥接，实现所述工控机和所述智能电能表数据交换；/n其中，所述UPS给所述智能电能表供电，所述智能电能表给钻枪供电并通过485信号线将485信号传输给所述485抄读器，所述485抄读器将得到的485信号转换成串口信号，所述工控机实时接收并计算所述485抄读器传输的串口数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种骨科手术动力监测系统，其特征在于：包括
UPS，提供不间断电能，所述UPS为交流输入、交流输出，并且所述UPS上有工字型交流输入口和标准10A品字型插座；
带有485输出的智能电能表，实时计算瞬时电压、电流、功率和功率因数，并将计算得到的上述电能数据通过485信号进行传输；
电源控制台，将交流电能转换成低压直流电能，并且交流电能和直流电能互相隔离，保证直流电能的安全；
骨科动力系统，为钻枪磨削提供动能；
工控机，用于数据解析和分析；
485抄读器，为所述工控机和所述智能电能表提供桥接，实现所述工控机和所述智能电能表数据交换；
其中，所述UPS给所述智能电能表供电，所述智能电能表给钻枪供电并通过485信号线将485信号传输给所述485抄读器，所述485抄读器将得到的485信号转换成串口信号，所述工控机实时接收并计算所述485抄读器传输的串口数据。


2.根据权利要求1所述的骨科手术动力监测系统，其特征在于：所述智能电能表的485输出口采用双屏蔽双绞线连接到所述485抄读器上。


3.根据权利要求1所述的骨科手术动力监测系统，其特征在于：接入到智能电能表的电能经过分压电阻处理之后，再输出到电源控制台中。


4.一种骨科手术动力监测系统的监测方法，其特征在于：包括以下步骤，
智能电能表给钻枪供电，实时计算钻枪瞬时电压、电流、功率和功率因数，并将计算得到的上述电能数据传输给工控机，工控机根据电压数据，判断该系统是否存在异常，若电压为220V，则判定为系统正常；然后，工控机将得到的电流、功率、功率因数带入到电能状态模型中，根据模型反馈的数据来判断骨科动力系统所处的状态，从而实现对钻枪的实时监测。


5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔天，董旭亮，杜思傲，文理为，荣健，
申请(专利权)人：杭州键嘉机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33