專利名稱：利用轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)量和控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量和控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種用于測(cè)量一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中各種幾何、位置以及運(yùn)動(dòng)參數(shù)并利用這些參數(shù)來(lái)控制該裝置的各種功能的系統(tǒng)。
本發(fā)明的背景技術(shù)本發(fā)明能夠在希望利用各種幾何、位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)來(lái)控制裝置各種功能之處，在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)期間測(cè)量出相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，如轉(zhuǎn)盤或圓鼓繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的這些參數(shù)。本發(fā)明特別適應(yīng)于計(jì)算機(jī)層析X射線攝影(CT)掃描系統(tǒng)，因此下面將著重在這方面進(jìn)行說(shuō)明，但不應(yīng)認(rèn)為其僅局限于這種系統(tǒng)。CT掃描系統(tǒng)一般包括一個(gè)門形構(gòu)架，該構(gòu)架具有一個(gè)在一框架內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤或圓鼓。在第三代CT掃描儀中，在轉(zhuǎn)盤上安裝有一個(gè)X-射線源和X-射線探測(cè)器組，用于與一張可放置病人的工作臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。X-射線源和X-射線探測(cè)器組被設(shè)置在該轉(zhuǎn)盤上這樣一個(gè)點(diǎn)附近，該點(diǎn)限定了一個(gè)下面被稱為“幾何中心”的焦點(diǎn)，在這個(gè)焦點(diǎn)附近，當(dāng)在一個(gè)掃描期間轉(zhuǎn)盤繞該點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，射線源和探測(cè)器組能夠規(guī)定正確的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以便能準(zhǔn)確再現(xiàn)層析X射線攝影圖象。這個(gè)幾何中心理論上和所述轉(zhuǎn)盤名義上的質(zhì)心以及轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)中心相一致。在第四代CT掃描儀中，X-射線源相對(duì)于幾何中心被安裝在一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤上，同時(shí)探測(cè)器以與轉(zhuǎn)盤軸線保持角度不變的方式被設(shè)置在固定框架上。在這兩種系統(tǒng)中，X-射線源均可以提供周期性脈沖或連續(xù)波輻射。每一探測(cè)器通常為一種固體狀態(tài)或?yàn)橐粋€(gè)氣管裝置。
在第三代裝置中，探測(cè)器組被設(shè)置在橫穿轉(zhuǎn)盤與射線源徑向相對(duì)的位置處，且與射線源的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)，以便探測(cè)器組和焦點(diǎn)被設(shè)置在同一個(gè)中心掃描或轉(zhuǎn)動(dòng)平面(垂直于轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線)中。對(duì)于探測(cè)器組來(lái)說(shuō)，探測(cè)器組中每個(gè)探測(cè)器均被設(shè)置在掃描平面內(nèi)，通常位于相對(duì)于射線源距離一預(yù)定角度的位置上，這樣每一個(gè)探測(cè)器相對(duì)于焦點(diǎn)均對(duì)著一個(gè)相等的角度，從而在掃描平面中的射線源和相應(yīng)探測(cè)器之間提供了多個(gè)不同的X-射線通道。在第三代裝置中，X-射線通道匯集成一種類似扇形的形狀，且其頂點(diǎn)位于X-射線源焦點(diǎn)。在第四代機(jī)器中，探測(cè)器被安裝在門形構(gòu)架上且與每個(gè)探測(cè)器對(duì)應(yīng)的X-射線通道均類似于一個(gè)頂點(diǎn)位于每一個(gè)探測(cè)器輸入端的扇形。因此，這兩種的裝置有時(shí)都被稱作“扇形射線束”層析X射線攝影系統(tǒng)。
這些系統(tǒng)能提供多個(gè)信息或數(shù)據(jù)信號(hào)，這些信息或數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)應(yīng)于在多個(gè)投影區(qū)域中每一處，即轉(zhuǎn)盤繞處于探測(cè)器和X-射線源間的空間中的一個(gè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)期間在轉(zhuǎn)盤的精確角位置處由探測(cè)器測(cè)得的射線通量的變化。根據(jù)通常被稱為“背投影”的已知(Radon)信號(hào)的數(shù)學(xué)處理，可以形成一個(gè)可視的圖象，其表示沿轉(zhuǎn)動(dòng)平面，即經(jīng)過(guò)設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)平面中探測(cè)器和射線源間被掃描物體的一部分的掃描平面的一個(gè)二維限幅。對(duì)于螺旋掃描圖象，被掃描的物體和轉(zhuǎn)動(dòng)盤在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向上作彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，數(shù)據(jù)是可獲得的。其它類型的掃描圖象也已經(jīng)被公開了。例如，美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/831,558，名稱為“轉(zhuǎn)動(dòng)限幅CT圖像再現(xiàn)裝置和方法”，申請(qǐng)日為1997年4月9日，發(fā)明人Gregory L.Larson、Christopher C.Ruth以及Carl R.Crawford，并且已轉(zhuǎn)讓給了本受讓人，該申請(qǐng)?jiān)谶@里被作為參考文獻(xiàn)(Attorney’sDocket NO.ANA-118)引入。象這樣的圖象的精確成形關(guān)鍵取決于各種因素包括(1)轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動(dòng)要準(zhǔn)確地繞轉(zhuǎn)盤的幾何中心轉(zhuǎn)動(dòng)；(2)在一個(gè)掃描過(guò)程中，該幾何中心在掃描平面中保持固定不動(dòng)，這樣它就不會(huì)在該轉(zhuǎn)盤繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相對(duì)于被掃描的物體在該平面范圍內(nèi)橫向移動(dòng)；(3)在每一次投影觀測(cè)期間，X-射線輻射量要彼此一致，及(4)當(dāng)圖象在進(jìn)行背投影時(shí)，要在轉(zhuǎn)盤精確的角度處獲取數(shù)據(jù)以便數(shù)據(jù)與X-射線源和/或探測(cè)器相對(duì)于被掃描物體的正確位置信息產(chǎn)生聯(lián)系。本發(fā)明是為了改進(jìn)第四個(gè)因素，即在精確的角度位置上獲取數(shù)據(jù)，雖然本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到由本發(fā)明測(cè)量出的參數(shù)也可以用在改進(jìn)上面提到的其它三個(gè)因素。
一種用于測(cè)量幾個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置有關(guān)的幾何、位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)中任何一個(gè)參數(shù)的系統(tǒng)和方法在名稱為“測(cè)量具有多個(gè)間隔刻度的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的幾何、位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的裝置和方法”的美國(guó)專利No.5,432,338中公開并要求了保護(hù)，該文獻(xiàn)在這里可被作為參考文獻(xiàn)引入并被稱作’339專利。如在’339專利中所述，一種測(cè)量和控制系統(tǒng)能采用測(cè)量結(jié)果來(lái)控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上各種部件的操作。
在’339專利中所述系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)在于參數(shù)數(shù)據(jù)是由相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置固定不動(dòng)的傳感器收集的。當(dāng)位于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上的部件必須使用這些參數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)，測(cè)量和控制系統(tǒng)通常通過(guò)交換裝置，例如集流環(huán)或者無(wú)線(rf)發(fā)射裝置把這些參數(shù)數(shù)據(jù)傳送到轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上。象這樣的交換裝置增加了整個(gè)系統(tǒng)的成本，且會(huì)增加噪音和參數(shù)測(cè)量的時(shí)間滯后。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種系統(tǒng)，它可以在當(dāng)該系統(tǒng)位于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上時(shí)，采集與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)，從而避免了需要將這樣的數(shù)據(jù)傳送到轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，該觸發(fā)信號(hào)可作為與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)的函數(shù)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)能向電源提供一調(diào)制信號(hào)，從而產(chǎn)生一個(gè)電源輸出電壓起伏，其可作為與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)的函數(shù)。
本發(fā)明的其它目的部分是明顯的而部分將在后文中出現(xiàn)。因此，本發(fā)明包括這樣的過(guò)程，其包括幾個(gè)步驟以及這些步驟中的一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)于其它步驟的關(guān)系和順序，具有這種結(jié)構(gòu)、部件的組合和在下面詳細(xì)說(shuō)明中舉例說(shuō)明的各部分設(shè)置的裝置，以及將在權(quán)利要求中指定的本申請(qǐng)的范圍。
本發(fā)明的概述本發(fā)明涉及一種測(cè)量和控制系統(tǒng)，用于控制作為轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)的函數(shù)的程序。所述程序包括在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的精確角位置處采集數(shù)據(jù)以及保持一個(gè)X-射線管的電源調(diào)制波形與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的精確角位置的同步性。
這種系統(tǒng)最好包括多個(gè)相對(duì)于支承轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的部件固定不動(dòng)的間隔刻度(interval markers)，這些刻度沿著一個(gè)繞著轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的半徑已知、且最好與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的幾何中心同心的圓周彼此之間角向地間隔開。在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的邊緣上一預(yù)定角位置處設(shè)置多個(gè)用于探測(cè)所述刻度的固定傳感器，以便在所述裝置轉(zhuǎn)動(dòng)期間傳感器經(jīng)過(guò)刻度時(shí)能探測(cè)到刻度。設(shè)置測(cè)量在通過(guò)一個(gè)或多個(gè)傳感器進(jìn)行選定刻度的探測(cè)之間的一個(gè)或多個(gè)時(shí)間間隔的裝置。
在優(yōu)選實(shí)施例中，還設(shè)置這樣的裝置，其在任一時(shí)刻能確定轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的角位置，以作為被探測(cè)刻度和選定刻度的探測(cè)之間的被測(cè)量時(shí)間間隔的函數(shù)。這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例還包括用于在任一時(shí)刻測(cè)量該轉(zhuǎn)動(dòng)裝置角速度的裝置，該角速度也是被探測(cè)刻度和選定刻度的探測(cè)之間被測(cè)量時(shí)間間隔的函數(shù)。
本發(fā)明采用了至少三個(gè)傳感器，其中兩個(gè)在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上設(shè)置為在徑向相對(duì)的一對(duì)。通過(guò)每一個(gè)傳感器可以探測(cè)到固定的刻度并確定出相鄰刻度的探測(cè)之間的時(shí)間間隔。還包括對(duì)沿徑向相對(duì)的傳感器的測(cè)量值取平均值的裝置以便減輕由于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的角速度的變化所帶來(lái)的影響。本發(fā)明能貯存該平均值并在系統(tǒng)運(yùn)行中用所貯存的數(shù)值校正后面的測(cè)量值。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明本發(fā)明的上述目的和其它目的、其各種功能、以及本發(fā)明本身可以從下面的說(shuō)明并同時(shí)結(jié)合附圖更全面地理解，其中

圖1所示為一臺(tái)普通的CT掃描系統(tǒng)的示意圖；圖2所示為一個(gè)測(cè)量和控制系統(tǒng)的實(shí)施例的程序框圖；圖3所示為沿圖1中剖面線3-3所示的剖視圖；圖4給出的是在圖1和3中所示的刻度格柵(marker fence)的一部分；圖5所示為由第一傳感器、第二傳感器和起始點(diǎn)傳感器所產(chǎn)生的周期性信號(hào)；圖6所示為一張由校準(zhǔn)程序所產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值表。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明目的在于提供一種測(cè)量和控制系統(tǒng)，其用于控制作為轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)的函數(shù)的程序。結(jié)合其在一種層析X-射線攝影設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)盤上的應(yīng)用能夠更好地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，本發(fā)明特別適于控制供給到層析X射線攝影系統(tǒng)中X-射線源上的能量。象這樣一個(gè)應(yīng)用例子包括用于調(diào)制作用于層析X射線攝影設(shè)備上的能量水平的測(cè)量和控制系統(tǒng)的應(yīng)用，所述層析X射線攝影設(shè)備利用了雙能源技術(shù)，如曾被建議用于探測(cè)可塑炸藥的技術(shù)。參見，如Bernard M.Gordon等的在1996年6月27日申請(qǐng)的序號(hào)為NO.08/671,202美國(guó)專利申請(qǐng)，并且轉(zhuǎn)讓給了本受讓人(Attorney’s docket NO.ANA-94)，在這里作為參考文獻(xiàn)引入并被稱作“Gordon申請(qǐng)”。然而應(yīng)該理解該系統(tǒng)還有其它的和更廣的應(yīng)用。
圖1所示為一種普通的CT掃描系統(tǒng)100的示意圖，該系統(tǒng)包括一個(gè)借助一個(gè)支承機(jī)構(gòu)106安裝在一個(gè)支承座104上的轉(zhuǎn)動(dòng)盤102，這樣就使得轉(zhuǎn)動(dòng)盤102能夠繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線108并在垂直于該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線108的轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)盤102包括一個(gè)沿徑向相對(duì)一探測(cè)器陣列140設(shè)置的X-射線源130。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤102繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線108轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該轉(zhuǎn)盤相對(duì)支承座104確定了多個(gè)角位置。轉(zhuǎn)動(dòng)盤102相對(duì)于支承座104的一個(gè)特殊角位置被稱作起始位置(Home position)。該起始位置可以被選作，例如象轉(zhuǎn)動(dòng)盤102上的部件定位這樣的系統(tǒng)參數(shù)的函數(shù)。本發(fā)明可以確定轉(zhuǎn)動(dòng)盤102相對(duì)于所述起始位置的位置(下面也被稱為“相對(duì)轉(zhuǎn)盤位置”)，并且執(zhí)行作為相對(duì)轉(zhuǎn)盤位置的函數(shù)的系統(tǒng)控制功能(例如用于數(shù)據(jù)獲得和電源電壓調(diào)節(jié)的起動(dòng))。在本發(fā)明的其它形式中，本系統(tǒng)可以被控制成為一個(gè)轉(zhuǎn)盤的角位置、轉(zhuǎn)盤的角速度或該裝置的角加速度、或者它們的組合的函數(shù)。
通常，本發(fā)明通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)相對(duì)于可轉(zhuǎn)動(dòng)盤102固定不動(dòng)的傳感元件探測(cè)出多個(gè)相對(duì)支承座104固定的位置刻度來(lái)確定相對(duì)轉(zhuǎn)盤位置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)第一傳感器112被固定在轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的邊緣或其附近，并且一個(gè)第二傳感器114也被固定在轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的邊緣或其附近的、基本上沿徑向與第一傳感器112相對(duì)的位置處。第一傳感器112和第二傳感器114均被設(shè)置在可轉(zhuǎn)動(dòng)盤102上以便緊靠著位置刻度110，這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)盤102相對(duì)于支承座104轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這些傳感器就能探測(cè)到刻度。最好包括一個(gè)與位置刻度不同的附加傳感器/刻度對(duì)，其用于指示刻度110，且當(dāng)被第一和/或第二傳感器112和114探測(cè)到時(shí)，用于指示轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的起始位置，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)懂得可以采用其它方法來(lái)確定該起始位置。例如，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)動(dòng)盤102起始位置的位置刻度具有可通過(guò)傳感元件分辨出的獨(dú)特特性。該附加傳感器被作為起始傳感器并示意性地顯示在202處，而且附加刻度被作為起始刻度并示意性地顯示在222處。在所述的實(shí)施例中，起始傳感器202與轉(zhuǎn)動(dòng)盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)而起始刻度222則相對(duì)于支承座104固定不動(dòng)。
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明制作并用于控制在所述Gordon申請(qǐng)中披露的一種高壓電源的調(diào)制的一個(gè)測(cè)量和控制系統(tǒng)200的優(yōu)選實(shí)施例的程序框圖。測(cè)量和控制系統(tǒng)200包括一第一傳感器112、一第二傳感器114和一起始傳感器202，所有這些傳感器均能夠探測(cè)到固定不動(dòng)的位置刻度。固定不動(dòng)的位置刻度最好包括360個(gè)間隔刻度110，這些刻度被設(shè)定為零刻度到刻度359(但顯然刻度的數(shù)量可改變)并沿基本上與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線108同心的一個(gè)圓環(huán)均勻地分布；以及一個(gè)與具有360個(gè)間隔的刻度不同的起始刻度222，以便在轉(zhuǎn)動(dòng)盤102接近起始位置時(shí)能提供一個(gè)指示。該起始刻度222只能被起始傳感器202探測(cè)出，且該起始傳感器202的唯一功能就是探測(cè)起始刻度222。起始刻度222在轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的轉(zhuǎn)動(dòng)期間通過(guò)第一傳感器112指示接近零刻度的程度。因此，起始刻度222與起始傳感器202的準(zhǔn)確定位就并不重要，只要能明確地指示零刻度和第一傳感器112對(duì)準(zhǔn)就可以。
第一傳感器112和第二傳感器114能夠產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于探測(cè)固定不動(dòng)的刻度110的探測(cè)信號(hào)，而起始傳感器202能夠產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于探測(cè)起始刻度222的探測(cè)信號(hào)。這些探測(cè)信號(hào)被提供給位置測(cè)量裝置204。位置測(cè)量裝置204接收這些探測(cè)信號(hào)并且形成一個(gè)第一數(shù)據(jù)通道206和一個(gè)第二數(shù)據(jù)通道208。第一數(shù)據(jù)通道206能夠傳輸對(duì)應(yīng)于第一傳感器112的時(shí)間數(shù)據(jù)，而第二數(shù)據(jù)通道208能傳輸對(duì)應(yīng)于第二傳感器114的時(shí)間數(shù)據(jù)，如將在下面詳細(xì)描述的一樣。位置校正裝置210接收來(lái)自第一數(shù)據(jù)通道206和第二數(shù)據(jù)通道208的數(shù)據(jù)并將它們合成以產(chǎn)生一個(gè)校正數(shù)據(jù)通道212。對(duì)于第一和第二數(shù)據(jù)通道206和208的合成細(xì)節(jié)將在下面作更詳細(xì)地說(shuō)明。
調(diào)制波形發(fā)生器214和數(shù)據(jù)采集計(jì)時(shí)器216均接收來(lái)自校正數(shù)據(jù)通道212的數(shù)據(jù)。調(diào)制波形發(fā)生器214根據(jù)轉(zhuǎn)盤102的轉(zhuǎn)動(dòng)利用于自校正數(shù)據(jù)通道212的信息來(lái)確定發(fā)生器(該發(fā)生器用于對(duì)高壓電源220到一個(gè)X-射線電子管的電壓輸出進(jìn)行調(diào)制)的調(diào)制波形輸出的正確相位。調(diào)制函數(shù)可以是任何與刻度的探測(cè)同步的函數(shù)，并且最好是從包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)的正弦、PWM[sin(x)+sin(3x)/6]、PWM任意波形以及模擬任意波形組中選擇。數(shù)據(jù)采集計(jì)時(shí)器216使用于自選擇數(shù)據(jù)通道212的信息來(lái)產(chǎn)生出一種與轉(zhuǎn)盤102轉(zhuǎn)動(dòng)同步的集合觸發(fā)脈沖(collection window pulse)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，間隔刻度110是通過(guò)在固定在支承座104上的一剛性格柵(fence)中的矩形窄縫來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖1、3和4給出了這種格柵302的一個(gè)實(shí)施例，其中格柵302為與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線108同軸的圓筒，該圓筒的一端固定安裝在支承座104上且該圓筒的筒壁與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線108平行延伸。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到可采用格柵的其它定位方法，例如將轉(zhuǎn)動(dòng)盤102周邊外側(cè)的一個(gè)圓盤設(shè)置在與轉(zhuǎn)動(dòng)盤102相同的平面上，或者設(shè)置在一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的平面平行的平面上。通常，第一和第二傳感器中的每一個(gè)都包括一個(gè)發(fā)射器304和一個(gè)接收器306。第一和第二傳感器的每一個(gè)都通過(guò)將發(fā)射器304設(shè)置在格柵302的一側(cè)并將一接收器306設(shè)置在格柵302的相對(duì)側(cè)來(lái)探測(cè)所述矩形窄縫。當(dāng)傳感器穿過(guò)一窄縫時(shí)，從發(fā)射器發(fā)出的射線會(huì)通過(guò)該窄縫并被接收器探測(cè)到。在窄縫之間的格柵阻擋了從發(fā)射器通往接收器的射線通道。第一傳感器112和第二傳感器114最好安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的邊緣處，以便傳感器在轉(zhuǎn)盤的整個(gè)360度轉(zhuǎn)動(dòng)期間能緊靠著格柵。格柵還可設(shè)置一個(gè)表示起始刻度222的窄縫，且軸向與間隔刻度110隔開，雖然如下文所述，最好將起始刻度簡(jiǎn)單地限定為傳感器202的接收器。圖4所示為包含有窄縫的圓筒的一部分，其被展平以顯示窄縫的位置，還顯示了傳感器202的傳感器接收器(用作刻度222)的優(yōu)選位置。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤102位于起始位置時(shí)，從轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的幾何中心延伸的一半徑穿過(guò)代表零刻度的窄縫中央(下文稱為“零點(diǎn)窄縫”)，例如，可參見圖3中的110A所示。這個(gè)半徑在下文中被稱作起始半徑。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一傳感器112被安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)盤102上起始半徑前0.25度的位置處，并且起始傳感器202被安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)盤102上起始半徑前1.05度的位置處。在轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的正常轉(zhuǎn)動(dòng)期間，第一傳感器112先于起始半徑通過(guò)零點(diǎn)窄縫110A，并且起始傳感器202先于第一傳感器112通過(guò)零點(diǎn)窄縫。
圖3所示為沿著圖1中剖面線3-3剖開的剖面圖。在圖3中，第一傳感器112和第二傳感器114被安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)盤的邊緣處，這樣第一傳感器沿徑向與第二傳感器相對(duì)。通常，每一個(gè)第一傳感器112和第二傳感器114的發(fā)射器304均起到一種參考信號(hào)發(fā)射器的作用，并且格柵302起到一個(gè)位于相對(duì)應(yīng)的傳感器的發(fā)射器和接收器間的間歇屏障的作用。每一傳感器112和114的發(fā)射器304最好能沿一條直線沿傳感器的相應(yīng)接收器的方向連續(xù)發(fā)射一種信號(hào)，所述直線基本上與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線108垂直，并且當(dāng)傳感器相對(duì)于格柵302移動(dòng)時(shí)，格柵302交替地通過(guò)和阻擋來(lái)自傳感器的接收器的信號(hào)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)射器例如通過(guò)一個(gè)發(fā)光二極管將光線發(fā)射到接收器上，雖然本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到發(fā)射器/接收器對(duì)可以通過(guò)其它傳送介質(zhì)和以其它方式進(jìn)行傳送，例如通過(guò)將發(fā)射器和接收器設(shè)置在格柵的同一側(cè)，并且在光線擊中一個(gè)刻度時(shí)把來(lái)自發(fā)射器的光線反射到接收器上，或者采用電磁頻譜的其它部分，例如紅外線、紫外線、聲波或者電磁場(chǎng)。而且，傳感器的接收器將它接收的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，例如借助于一個(gè)光電晶體管，其中一個(gè)低壓間斷信號(hào)(相對(duì)于一個(gè)參考電壓)對(duì)應(yīng)于一個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)盤位置，在該位置處格柵302能阻擋光線傳送到傳感器的接收器上，且一個(gè)高壓間斷信號(hào)(相對(duì)于一個(gè)參考電壓)對(duì)應(yīng)于一個(gè)格柵302使光線傳送到傳感器的接收器上的相對(duì)轉(zhuǎn)盤位置。因此，傳感器的接收器產(chǎn)生一種能隨轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的角度位置改變的間斷信號(hào)。
起始傳感器202的操作是這樣的在轉(zhuǎn)盤的起始位置處，傳感器提供了在該條件下的合適指示。起始刻度222最好構(gòu)成傳感器的發(fā)射器或接收器，并將該刻度固定在支承座104上，而其它部分安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)盤102上。起始傳感器202(包括刻度222)是這樣定位的當(dāng)發(fā)射器和接收器在起始位置處對(duì)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)能提供最大靈敏度。因此，與第一和第二傳感器相比，起始刻度222(如發(fā)射器)是相對(duì)于支承座104固定不動(dòng)的且起始傳感器202(如接收器)是相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)盤102固定不動(dòng)的。舉例來(lái)說(shuō)，發(fā)射器和接收器是這樣安裝的從發(fā)射器到接收器(起始位置處)的光路平行于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線108，且發(fā)射器和接收器均被設(shè)置在與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線距離基本相等的位置處。通過(guò)這樣的設(shè)置，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤102接近起始位置時(shí)，起始傳感器202的發(fā)射器和接收器位于相同的角度和半徑位置上。起始傳感器202的接收器將從發(fā)射器接收到的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。起始傳感器202的發(fā)射器和接收器構(gòu)成一個(gè)高度定向的交換偶，這樣來(lái)自發(fā)射器的電信號(hào)僅對(duì)于只有轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的幾分之一度產(chǎn)生一個(gè)可探測(cè)的強(qiáng)信號(hào)峰值。
當(dāng)轉(zhuǎn)盤102以一穩(wěn)定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一傳感器112、第二傳感器114和起始傳感器202產(chǎn)生如圖5所示的周期性信號(hào)，該信號(hào)包括起始傳感器脈沖序列502，第一傳感器脈沖序列504以及第二傳感器脈沖序列506。從第一傳感器脈沖序列504中任一脈沖的前沿到第一傳感器脈沖序列504中相鄰脈沖的前沿的時(shí)間量代表轉(zhuǎn)動(dòng)盤102轉(zhuǎn)動(dòng)一度。同樣，從第二傳感器脈沖序列506中任一脈沖的前沿到第二傳感器脈沖序列506中相鄰脈沖的前沿的時(shí)間量代表轉(zhuǎn)動(dòng)盤102轉(zhuǎn)動(dòng)一度。從起始脈沖序列502中任一脈沖的前沿到起始脈沖序列502中相鄰脈沖的前沿的時(shí)間量代表轉(zhuǎn)動(dòng)盤102轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)完整的360度。因此，對(duì)于每一個(gè)從起始脈沖序列502來(lái)的脈沖來(lái)說(shuō)，都有360個(gè)來(lái)自第一脈沖序列504的脈沖和360個(gè)來(lái)自第二脈沖序列506的脈沖。對(duì)應(yīng)于零點(diǎn)窄縫的第一脈沖序列504中的脈沖(下文稱為第一零點(diǎn)脈沖)是在從來(lái)自零點(diǎn)脈沖序列502中一個(gè)脈沖發(fā)生后的第一個(gè)脈沖，而對(duì)應(yīng)于零點(diǎn)窄縫的第二脈沖序列506中的脈沖(下文稱為第二零點(diǎn)脈沖)是在從來(lái)自零點(diǎn)脈沖序列502中一個(gè)脈沖發(fā)生后的第181個(gè)脈沖。由于起始傳感器202和第一傳感器112在轉(zhuǎn)動(dòng)盤102上相對(duì)設(shè)置，所以從起始脈沖序列502的一個(gè)脈沖到其后下一個(gè)在第一傳感器脈沖序列504中發(fā)生的脈沖的時(shí)間量大約與轉(zhuǎn)動(dòng)盤102轉(zhuǎn)動(dòng)了0.8度相對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明通過(guò)測(cè)量出從一個(gè)起始脈沖的發(fā)生到對(duì)應(yīng)于間隔刻度110的360次間隔脈沖中每一個(gè)脈沖發(fā)生之間的時(shí)間量來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)盤的角度位置。本發(fā)明通過(guò)測(cè)量出從一個(gè)對(duì)應(yīng)于零點(diǎn)窄縫的脈沖到其后下一個(gè)對(duì)應(yīng)一零點(diǎn)窄縫發(fā)生的脈沖之間的時(shí)間量來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的轉(zhuǎn)動(dòng)周期。被轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的轉(zhuǎn)動(dòng)周期相除的每一個(gè)間隔脈沖發(fā)生的時(shí)間提供一個(gè)位置值，該值等于轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的角度位置，且與轉(zhuǎn)盤102的轉(zhuǎn)動(dòng)周期無(wú)關(guān)。如果只用單獨(dú)一個(gè)傳感器來(lái)產(chǎn)生間隔信號(hào)，那么該位置值會(huì)受到轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的角速度變化的影響。本發(fā)明采用兩個(gè)傳感器，一第一傳感器112和一第二傳感器114，以便通過(guò)結(jié)合由第一傳感器112和第二傳感器114確定的每一間隔刻度的位置來(lái)減少因轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的角速度改變所帶來(lái)的影響，從而能為每一間隔刻度產(chǎn)生一個(gè)校準(zhǔn)角位置。因此，對(duì)于每個(gè)間隔刻度所得到的校準(zhǔn)角度位置均與刻度定位誤差和角速度變動(dòng)無(wú)關(guān)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，采用下面的校準(zhǔn)程序產(chǎn)生每個(gè)間隔刻度所需的校準(zhǔn)位置數(shù)值1.將轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定在每分鐘90轉(zhuǎn)(下文稱作RPM)。
2.記錄第一脈沖序列504中每一間隔脈沖相對(duì)于零點(diǎn)脈沖發(fā)生的時(shí)間。
3.記錄第二脈沖序列506中每一間隔脈沖相對(duì)于零點(diǎn)脈沖發(fā)生的時(shí)間。
4.通過(guò)從第二脈沖序列506中脈沖發(fā)生的每一時(shí)間減去在第二脈沖序列506中第180次脈沖的時(shí)間從而使得從第二脈沖序列506記錄的信息與從第一脈沖序列504記錄下的信息一致。
5.求得來(lái)自第一和第二脈沖序列的相應(yīng)間隔脈沖發(fā)生時(shí)間的平均值以便產(chǎn)生一系列校準(zhǔn)位置數(shù)值。
6.校正每一校準(zhǔn)位置數(shù)值以補(bǔ)償上述第一和第二傳感器與實(shí)際起始位置之間0.25度的偏置，從而產(chǎn)生出實(shí)際的位置數(shù)值。
該實(shí)際的位置數(shù)值將轉(zhuǎn)動(dòng)盤102相對(duì)于起始位置的360個(gè)整數(shù)角位置中每一角位置均限定為全部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間的幾分之一。本發(fā)明使用了一個(gè)數(shù)字計(jì)數(shù)器來(lái)確定在校準(zhǔn)程序中提到的各種時(shí)間段。在優(yōu)選實(shí)施例中，該數(shù)字計(jì)數(shù)器由一臺(tái)通用微型計(jì)算機(jī)，例如一臺(tái)西門子80C517執(zhí)行。該計(jì)數(shù)器在微型計(jì)算機(jī)上可作為專用的計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器設(shè)備，或者它可作為一種由所述微型計(jì)算機(jī)執(zhí)行的軟件或操作系統(tǒng)程序。結(jié)合實(shí)際的位置數(shù)值，利用同樣的計(jì)時(shí)器來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的角位置。通常，數(shù)字計(jì)數(shù)器是由一已知頻率的穩(wěn)定準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)源計(jì)時(shí)，接著，重新設(shè)定數(shù)字計(jì)數(shù)器并在對(duì)一個(gè)事件進(jìn)行測(cè)量的開始時(shí)計(jì)數(shù)，然后在測(cè)量事件結(jié)束時(shí)停止計(jì)數(shù)。乘以計(jì)時(shí)源的周期所得的計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)據(jù)提供了測(cè)量事件的整個(gè)時(shí)間。圖6所示為由上述校準(zhǔn)程序產(chǎn)生出的一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值表。在該實(shí)施例中，本發(fā)明確定了轉(zhuǎn)盤一轉(zhuǎn)的讀數(shù)為計(jì)時(shí)源的368,640轉(zhuǎn)。為了確定這個(gè)讀數(shù)，本發(fā)明重新設(shè)定該計(jì)數(shù)器，在計(jì)數(shù)器接收到一個(gè)第一零點(diǎn)脈沖的情況下便開始計(jì)數(shù)，隨后通過(guò)其后下一次產(chǎn)生的第一零點(diǎn)脈沖停止計(jì)數(shù)。本發(fā)明再次重新設(shè)定計(jì)數(shù)器并且在接收到下一個(gè)第一零點(diǎn)脈沖的情況下開始計(jì)數(shù)。本發(fā)明在計(jì)數(shù)器輸出端為本發(fā)明從第一脈沖序列504接收到的每一個(gè)脈沖記錄下當(dāng)前讀數(shù)。同樣，本發(fā)明在計(jì)數(shù)器輸出端為本發(fā)明從第二脈沖序列506接收到的每一個(gè)脈沖記錄下當(dāng)前讀數(shù)。然而，由于第二傳感器114沿徑向與第一傳感器112相對(duì)，所以來(lái)自第二脈沖序列506的第181次脈沖對(duì)應(yīng)于來(lái)自第一脈沖序列504的第一次脈沖。本發(fā)明通過(guò)從第二脈沖序列506中記錄下的所有其它讀數(shù)中減去從第二脈沖序列506的第180次脈沖中記錄下的讀數(shù)而使得由第二脈沖序列506所得的讀數(shù)與從第一脈沖序列504所得的讀數(shù)一致。在圖6中，當(dāng)本發(fā)明在零點(diǎn)脈沖之后收到來(lái)自第一脈沖序列504的第一脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器的輸出為1,021。當(dāng)本發(fā)明接收到來(lái)自與第一脈沖序列504中第一脈沖對(duì)應(yīng)的第二脈沖序列506的脈沖時(shí)(例如，在校準(zhǔn)之后)，計(jì)數(shù)器的輸出為1,025。本發(fā)明對(duì)這兩個(gè)讀數(shù)取平均值從而得出一個(gè)對(duì)應(yīng)于第一度標(biāo)記的平均讀數(shù)1,023。由于第一傳感器112偏離了起始半徑0.25度，因此本發(fā)明將對(duì)應(yīng)于0.25度的讀數(shù)加到平均讀數(shù)上從而得出一個(gè)真實(shí)的位置值。對(duì)應(yīng)于0.25度的讀數(shù)為0.25*368,640*=256]]>因此，在這個(gè)例子中，在從起始脈沖序列502發(fā)出一個(gè)脈沖后，對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)起始位置一度的轉(zhuǎn)動(dòng)盤的角位置計(jì)數(shù)器的讀數(shù)為1,279。同樣，本發(fā)明計(jì)算出對(duì)應(yīng)于間隔刻度110上360個(gè)角位置中每個(gè)角位置的真實(shí)位置值。
在操作中，本發(fā)明一旦接收到一第一零點(diǎn)脈沖就重新設(shè)定并起動(dòng)計(jì)數(shù)器。對(duì)于它從第一傳感器112中接收到的每一脈沖，本發(fā)明均采用對(duì)應(yīng)的真實(shí)位置數(shù)值來(lái)確定對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的真實(shí)角位置的計(jì)時(shí)器讀數(shù)。參照?qǐng)D6中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，當(dāng)本發(fā)明接收到緊隨從起始脈沖序列502發(fā)生的一個(gè)脈沖的來(lái)自第一傳感器112的第一脈沖時(shí)，計(jì)時(shí)器的讀數(shù)大約為1021(轉(zhuǎn)盤102角速度的改變可能引起這個(gè)讀數(shù)改變)。由于第一次脈沖的真實(shí)讀數(shù)值為1,279，所以當(dāng)計(jì)時(shí)器到達(dá)讀數(shù)1,279時(shí)，本發(fā)明將起動(dòng)系統(tǒng)功能和程序，這需要在轉(zhuǎn)盤經(jīng)過(guò)起始位置1度時(shí)進(jìn)行。
給定兩個(gè)相鄰的角度位置，本發(fā)明可計(jì)算出瞬時(shí)角速度ω為ω=ΔθΔt]]>其中Δθ是角度的改變量(在這個(gè)例子中是1度)，Δt是從轉(zhuǎn)盤102的一個(gè)角位置到下一個(gè)角度位置所需的時(shí)間。給出一個(gè)角度位置和瞬時(shí)角速度ω，本發(fā)明采用線性插入法來(lái)確定位于那些由間隔刻度110所指示的位置之間的轉(zhuǎn)盤102的角位置。例如，采用圖6的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤102從1度轉(zhuǎn)動(dòng)到2度時(shí)，角速度應(yīng)這樣計(jì)算出
其中Δt是在計(jì)數(shù)器的讀數(shù)中測(cè)量出來(lái)。假設(shè)角速度是恒定的，那么對(duì)應(yīng)于2和3度之間的一個(gè)位置的讀數(shù)是可以預(yù)測(cè)的。例如，轉(zhuǎn)盤在2.5度處上的讀數(shù)將會(huì)是2301+[121022*]=2812]]>本發(fā)明在正確的角位置處起動(dòng)了由X-射線探測(cè)器完成的數(shù)據(jù)采集，并且它使得驅(qū)動(dòng)供給X-射線源的高壓電源的調(diào)制波形與轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的角位置同步。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可以用于起動(dòng)其它必須與轉(zhuǎn)動(dòng)盤102的角位置協(xié)調(diào)的系統(tǒng)功能和程序。本發(fā)明還可用于對(duì)多個(gè)系統(tǒng)功能產(chǎn)生起動(dòng)信號(hào)，這些功能可以或不可以根據(jù)其它觸發(fā)信號(hào)或由這些信號(hào)引起的系統(tǒng)功能對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。
在不脫離本發(fā)明思想和實(shí)質(zhì)特征的情況下，可以以其它特定的形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明的實(shí)施例是用于說(shuō)明而不是限定性的，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由權(quán)利要求書而不是由上面說(shuō)明書給出的，因此所有在與權(quán)利要求等同的內(nèi)容和范圍之內(nèi)作出的改進(jìn)均應(yīng)視為落入其保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于將系統(tǒng)功能控制成轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)的函數(shù)的測(cè)量和控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)與一個(gè)相對(duì)于支承裝置安裝的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置一起使用，該轉(zhuǎn)動(dòng)裝置繞著一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線旋轉(zhuǎn)，從而限定了(a)一個(gè)垂直于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)平面及(b)一個(gè)位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)的幾何中心，該系統(tǒng)包括A.N個(gè)間隔刻度，N為一個(gè)整數(shù)，所述刻度相對(duì)于所述支承裝置固定并分布成沿一基本上與所述幾何中心同心的具有已知曲率半徑的圓弧彼此角向地間隔開；B.相對(duì)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置固定不動(dòng)的探測(cè)裝置，用于在所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置繞著所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)探測(cè)繞所述幾何中心的至少兩個(gè)不同的角度探測(cè)位置處的所述刻度；C.用于在每個(gè)所述角度探測(cè)位置處測(cè)量作為所述刻度探測(cè)的函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)所述參數(shù)和測(cè)量從最后刻度在每一個(gè)所述角度探測(cè)位置處被探測(cè)到的測(cè)定時(shí)間的裝置；D.用于將所述系統(tǒng)功能中的至少一個(gè)控制成所述轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)的函數(shù)的裝置。
2.一種如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)是從由所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的角位置、所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的角速度和所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的角加速度組成的一組參數(shù)中選擇。
3.一種如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述間隔刻度包括N個(gè)窄縫，它們位于一個(gè)沿所述圓弧設(shè)置的大體上是剛性的格柵中，所述探測(cè)裝置包括發(fā)射裝置和接收裝置，其設(shè)置方式為所述發(fā)射裝置把一個(gè)發(fā)射信號(hào)射向所述接收裝置且所述剛性格柵將所述發(fā)射裝置和所述接收裝置分隔開，其中當(dāng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置繞著所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述發(fā)射信號(hào)交替通過(guò)所述格柵中的所述窄縫和被所述格柵擋住。
4.一種如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)裝置包括一個(gè)位于第一探測(cè)位置處的第一傳感器、一個(gè)位于一沿徑向與所述第一探測(cè)位置相對(duì)的第二探測(cè)位置處的第二傳感器、以及一個(gè)位于基本上與所述第一傳感器相鄰以便提供所述第一探測(cè)位置的獨(dú)立示數(shù)的第三傳感器。
5.一種如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)包括角位置，且所述用于測(cè)量的所述包括一個(gè)計(jì)數(shù)器元件，該計(jì)數(shù)器元件用于第j個(gè)間隔刻度，所有j均為從1到N之間的數(shù)；A.測(cè)量出一個(gè)初始第j個(gè)時(shí)間量，該時(shí)間量是從所述第一探測(cè)器探測(cè)到一個(gè)參考間隔刻度時(shí)至所述第一探測(cè)器探測(cè)到所述第j個(gè)間隔刻度時(shí)所需的時(shí)間；B.測(cè)量出一個(gè)第二第j個(gè)時(shí)間量，該時(shí)間量是從所述第二探測(cè)器探測(cè)到所述參考間隔刻度時(shí)至所述第二探測(cè)器探測(cè)到所述第j個(gè)間隔刻度時(shí)所需的時(shí)間；C.將所述初始第j個(gè)時(shí)間量和所述第二第j個(gè)時(shí)間量取平均值以產(chǎn)生出一個(gè)限定一個(gè)校準(zhǔn)間隔位置的平均第j個(gè)時(shí)間量，從而減輕所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的角速度改變所帶來(lái)的影響。
6.一種如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述窄縫基本上為矩形。
7.一種如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射裝置包括發(fā)光裝置，并且所述接收裝置包括用于接收光并產(chǎn)生一個(gè)探測(cè)信號(hào)的裝置，該探測(cè)信號(hào)為所述接收光的至少一個(gè)特征的函數(shù)。
8.一種如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述特征包括光強(qiáng)度。
9.一種如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)光裝置包括一個(gè)發(fā)光二極管，所述接收裝置包括一個(gè)光電晶體管。
10.一種如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射裝置包括用于發(fā)射一種電磁信號(hào)的裝置，所述接收裝置包括用于產(chǎn)生一個(gè)探測(cè)信號(hào)的裝置，該探測(cè)信號(hào)是所述被接收電磁信號(hào)的一個(gè)特征的函數(shù)。
11.一種如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射裝置包括聲波發(fā)射裝置，所述接收裝置包括用于接收聲波且產(chǎn)生一個(gè)探測(cè)信號(hào)的裝置，該探測(cè)信號(hào)是所述被接收聲波的至少一個(gè)特征的函數(shù)的。
12.一種如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)功能包括一個(gè)經(jīng)過(guò)調(diào)整的電壓輸出，且所述用于控制的裝置包括一個(gè)調(diào)制元件，其用于通過(guò)一個(gè)調(diào)制函數(shù)來(lái)調(diào)制所述經(jīng)調(diào)整的電壓輸出。
13.一種如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)制函數(shù)是從由PWM正弦、PWM[sin(x)+sin(3x)/6]、PWM任意波形及模擬任意波形組成的一組函數(shù)中選擇。
14.一種用于將系統(tǒng)功能控制成轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)的函數(shù)的測(cè)量和控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)與一個(gè)相對(duì)于支承裝置安裝的轉(zhuǎn)動(dòng)掃描裝置一起使用，該轉(zhuǎn)動(dòng)掃描裝置繞著一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而限定了(a)一個(gè)垂直于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)平面及(b)一個(gè)位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)的幾何中心，所述掃描裝置具有固定安裝在所述掃描裝置的一周邊上的輻射源，及固定安裝在所述掃描裝置的所述周邊上、沿徑向與所述輻射源相對(duì)設(shè)置的一探測(cè)器陣列，所述控制系統(tǒng)包括A.N個(gè)間隔刻度，N為一個(gè)整數(shù)，所述刻度相對(duì)于所述支承裝置固定并分布成沿一基本上與所述幾何中心同心的具有已知曲率半徑的圓弧彼此角向地間隔開；B.相對(duì)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置固定不動(dòng)的探測(cè)裝置，用于在所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置繞著所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)探測(cè)繞所述幾何中心的至少兩個(gè)不同的角度探測(cè)位置處的所述刻度；C.用于在每個(gè)所述角度探測(cè)位置處測(cè)量作為所述刻度探測(cè)的函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)所述參數(shù)和測(cè)量自從最后刻度在每一個(gè)所述角度探測(cè)位置處被探測(cè)到的測(cè)定時(shí)間的裝置；D.用于將所述系統(tǒng)功能中的至少一個(gè)控制成所述轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)的函數(shù)的裝置。
全文摘要
一種測(cè)量和控制系統(tǒng),用于將控制系統(tǒng)(200)功能控制成轉(zhuǎn)動(dòng)裝置(102)的轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)的函數(shù)且其包括多個(gè)間隔刻度(110),它們分布在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置邊緣并相對(duì)于裝置的支承座(104)固定不動(dòng)。該測(cè)量和控制系統(tǒng)(200)還包括安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置邊緣且相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置固定以便緊挨著間隔刻度的多個(gè)傳感器(112,114,202)。合并從安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上不同位置所得的測(cè)量值以便減少因裝置角速度的改變所帶來(lái)的影響。通過(guò)線性插入法用所測(cè)得的轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)裝置在那些由傳感器測(cè)定的位置之間的角位置。
文檔編號(hào)G01D5/26GK1273631SQ98809906
公開日2000年11月15日 申請(qǐng)日期1998年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月10日
發(fā)明者杰弗里·A·萊格, 杰勒德·P·賴?yán)? 漢斯·J·威登 申請(qǐng)人:模擬技術(shù)有限公司