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MRI基础知识 --- Patient support病床技术知识(二)

病床在以下情况可以自动运动:

1.      激光定位到磁体中心时

2.      扫描过程中需要自动移动床板

3.      控制面板波动波轮

 

有自动运动自然意味着病床是一个闭环控制系统。

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同样先上干货,水平运动部分组成如下

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   Patient support的水平运动部分相比垂直运动部分明显复杂很多,但是细分的话水平运动由两部分构成:

运动系统:以水平马达为核心,控制床板定速定长度运动。

反馈系统:反馈目前床板的状态,速度,运动长度,用以形成闭环控制。

下面逐一进行讲解

 

运动系统

水平马达:直流电机,大家应该还记得上一节讲到的垂直马达是一个交流电机,而这里用到的是直流。

直流马达的特点是电流的大小决定了电机的转速,因此只要能够控制电流就可以非常方便的进行运动控制。

同时水平运动时不需要支撑整个人的重量,所以不需要交流电机那么大的功率。

私服放大器:产生直流马达控制电流的部件,比如典型的IGBT桥式整流电路,可以将数字信号通过功率放大的方式转换为模拟信号中的电流大小及方向,从而改变马达的转速和转向。

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Clutch:离合器,我们的Patient support床板可以使用控制面板进行控制,同时还可以调成手动模式推动。

使用过的老师们会发现调成自动模式的时候如果不波动控制器波轮,床板是无法用手推动的,它的控制器就是Clutch。

Clutch大家可以理解为汽车的离合器,手动模式离合器松开,床板不与马达联动,这时可以随意推动,类似汽车挂N档,自动模式时床板与马达联动,类似汽车挂D档。

参考位置开关:用来判断床板是否在初始位置。

有时机器在使用过程中因为各种情况床板没有在初始位置而重新启动设备的情况下,会发现控制面板的Stop灯亮起,床板无法自动运动。其实就是因为在系统启动的时候床板并没有在初始位置的原因。

解决的办法非常简单,只需要把床板推到最外端初始位置就可以解决。当中的原理我们后面再介绍。

反馈系统

位置编码器:用以测量床板实际移动的距离。

速度编码器:用以测量床板运动速度。

编码器均使用光电编码器。

Patient support的水平移动其实是一个双闭环PID控制系统,运动中同时调整速度和距离,内环控制运动速度,外环控制运动距离。

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    波动波轮进行病床水平运动的时候会发现波轮波动的幅度大则病床运动快,波轮幅度小则病床运动慢,就是由内环控制系统控制。

 

激光定位到磁体中心位置时首先内环保证运动速度,之后外环同时检测运动距离,所以会发现越接近中心位置移动越慢,最终停止。

一个完整的水平移动控制逻辑图如下所示

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MR技术博大精深,本期老王初步介绍了Patient support的水平运动部分,由于水平运动是一种典型的电机自动控制系统,因此涉及到大量的自动控制领域的技术,如果大家对类似机器人技术感兴趣的话,老王会深入进行讲解。

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文章名称:《MRI基础知识 --- Patient support病床技术知识(二)》
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