一种电子骨外固定器的数字控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电子骨外固定器的数字控制系统，该系统主要包括控制端和骨外固定器两部分，同时与所述控制端相连的还有操作者部分，所述控制端与所述骨外固定器之间主要通过一根驱动线相连，所述控制端主要由控制运算电路配合HMI人机交互来实现各种控制功能。有益效果在于：本发明专利技术以安装了配合编码器的直流电机为控制对象，以PLC运动控制器为控制核心，配合触摸屏，实现对数字骨外固定器各个电动伸缩杆长度的自动调节，有效避免了骨外固定架在固定时人工调节的繁琐操作，大大提高了骨外固定架的调节使用效率，使得系统的实用性更好，智能化程度更高。能化程度更高。能化程度更高。

【技术实现步骤摘要】
一种电子骨外固定器的数字控制系统


[0001]本专利技术涉及到骨穿针外固定
，尤其涉及一种电子骨外固定器的数字控制系统。

技术介绍

[0002]在骨穿针外固定技术中，骨外固定架仍存在人工操作繁琐、操作技术要求高、人工误差无法避免、无法实现数字化调节、数字化测量以及本身结构缺陷带来的各种限制等问题。
[0003]为了解决上述问题可以利用改造的数字骨外固定器解决，实现骨外固定架的电子化改造，而在骨外固定器电子化改造的同时还需要依赖于数字化控制系统来实现操作。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种电子骨外固定器的数字控制系统。
[0005]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0006]一种电子骨外固定器的数字控制系统，该系统主要包括控制端和骨外固定器两部分，同时与所述控制端相连的还有操作者部分，所述控制端与所述骨外固定器之间主要通过一根驱动线相连，所述控制端主要由控制运算电路配合HMI人机交互来实现各种控制功能，所述骨外固定器上受控制的部件为六自由度并联电动支撑杆，所述六自由度并联电动支撑杆的动力端安装有微型直流电机，所述微型直流电机的接线端安装有编码器，所述六自由度并联电动支撑杆的活动端安装有位移传感器。
[0007]进一步的，所述控制运算电路中包含有PLC运动控制器、放大电路以及变频器，其中PLC运动控制器采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程，骨外固定控制系统中的位置闭环、急停以及实时控制程序的运算在其中进行；放大电路主要用于实现微型直流电机安装的霍尔编码器输出信号的放大，以便微型直流电机的输出信号能够被PLC运动控制器识别；变频器主要用于实现微型直流电机速度变化以及方向转换，同时变频器还可以作为微型直流电机的保护装置。
[0008]进一步的，HMI人机交互采用的是800
×
600分辨率的触摸显示屏，通过modbus通信协议，并采用偶校验的方式与PLC进行通信；操作程序界面的功能键位对应于PLC运动控制器上相应寄存器，并可在交互界面对PLC运动控制器的相应寄存器进行写入、监视功能；HMI人机交互的主要功能包括：位移量输入、启动调整、急停按钮、实时输出、界面切换、脉冲计数监视。
[0009]进一步的，驱动线包括电机电源正负线、编码器电源正负线、编码器信号输出线，六根线通过插头将输出端固定，根据设定软件得到的设定指导连接相应伸缩杆上直流电机的编码器插口。
[0010]进一步的，该系统的使用方法如下：在数字骨外固定器安装至病人身上后，位移传感器自动测量相关数据，并将数据传送到计算机系统，计算机系统计算后得到骨外固定器的调整方案，根据方案软件所提供的信息，严格按照处方信息将驱动线连接至目标电动伸缩杆的驱动插口处，并将方案数据输入控制端的触摸屏中，启动调节后等待数字骨外固定器调节完成，然后取下驱动线，此为完成一根电动伸缩杆的调节，其它电动伸缩杆的调节重复上述操作，直至完成方案信息中所有电动伸缩杆的长度调节，即完成数字骨外固定器系统的使用，后期可以自动反馈调整情况，并自动修正。
[0011]本专利技术的有益效果在于：
[0012]本专利技术以安装了配合编码器的直流电机为控制对象，以PLC运动控制器为控制核心，配合触摸屏，实现对数字骨外固定器各个电动伸缩杆长度的自动调节，有效避免了骨外固定架在固定时人工调节的繁琐操作，大大提高了骨外固定架的调节使用效率，使得系统的实用性更好，智能化程度更高。
附图说明
[0013]图1为本专利技术所述的一种电子骨外固定器的数字控制系统的结构框图；
[0014]图2为本专利技术所述的一种电子骨外固定器的数字控制系统中控制端的结构框图。
具体实施方式
[0015]一种电子骨外固定器的数字控制系统，该系统主要包括控制端和骨外固定器两部分，同时与所述控制端相连的还有操作者部分，所述控制端与所述骨外固定器之间主要通过一根驱动线相连，所述控制端主要由控制运算电路配合HMI人机交互来实现各种控制功能，所述骨外固定器上受控制的部件为六自由度并联电动支撑杆，所述六自由度并联电动支撑杆的动力端安装有微型直流电机，所述微型直流电机的接线端安装有编码器，所述六自由度并联电动支撑杆的活动端安装有位移传感器。
[0016]本实施例中，所述控制运算电路中包含有PLC运动控制器、放大电路以及变频器，其中PLC运动控制器采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程，骨外固定控制系统中的位置闭环、急停以及实时控制程序的运算在其中进行；放大电路主要用于实现微型直流电机安装的霍尔编码器输出信号的放大，以便微型直流电机的输出信号能够被PLC运动控制器识别；变频器主要用于实现微型直流电机速度变化以及方向转换，同时变频器还可以作为微型直流电机的保护装置。
[0017]本实施例中，HMI人机交互采用的是800
×
600分辨率的触摸显示屏，通过modbus通信协议，并采用偶校验的方式与PLC进行通信；操作程序界面的功能键位对应于PLC运动控制器上相应寄存器，并可在交互界面对PLC运动控制器的相应寄存器进行写入、监视功能；HMI人机交互的主要功能包括：位移量输入、启动调整、急停按钮、实时输出、界面切换、脉冲计数监视。
[0018]本实施例中，驱动线包括电机电源正负线、编码器电源正负线、编码器信号输出线，六根线通过插头将输出端固定，根据设定软件得到的设定指导连接相应伸缩杆上直流电机的编码器插口。
[0019]本实施例中，该系统的使用方法如下：在数字骨外固定器安装至病人身上后，位移传感器自动测量相关数据，并将数据传送到计算机系统，计算机系统计算后得到骨外固定器的调整方案，根据方案软件所提供的信息，严格按照处方信息将驱动线连接至目标电动伸缩杆的驱动插口处，并将方案数据输入控制端的触摸屏中，启动调节后等待数字骨外固定器调节完成，然后取下驱动线，此为完成一根电动伸缩杆的调节，其它电动伸缩杆的调节重复上述操作，直至完成方案信息中所有电动伸缩杆的长度调节，即完成数字骨外固定器系统的使用，后期可以自动反馈调整情况，并自动修正。
[0020]以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子骨外固定器的数字控制系统，其特征在于：该系统主要包括控制端和骨外固定器两部分，同时与所述控制端相连的还有操作者部分，所述控制端与所述骨外固定器之间主要通过一根驱动线相连，所述控制端主要由控制运算电路配合HMI人机交互来实现各种控制功能，所述骨外固定器上受控制的部件为六自由度并联电动支撑杆，所述六自由度并联电动支撑杆的动力端安装有微型直流电机，所述微型直流电机的接线端安装有编码器，所述六自由度并联电动支撑杆的活动端安装有位移传感器。2.根据权利要求1所述的一种电子骨外固定器的数字控制系统，其特征在于：所述控制运算电路中包含有PLC运动控制器、放大电路以及变频器，其中PLC运动控制器采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程，骨外固定控制系统中的位置闭环、急停以及实时控制程序的运算在其中进行；放大电路主要用于实现微型直流电机安装的霍尔编码器输出信号的放大，以便微型直流电机的输出信号能够被PLC运动控制器识别；变频器主要用于实现微型直流电机速度变化以及方向转换，同时变频器还可以作为微型直流电机的保护装置。3.根据权利要求1所述的一种电子骨外固定器的数字控制系统，其特征在于：HMI人机交互采用的是800

【专利技术属性】
技术研发人员：张永红，王明泉，李建军，
申请(专利权)人：山西昱一文化发展有限公司，
类型：发明
国别省市：