[发明专利]一种脊椎畸形矫正器及控制方法

摘要

本发明属于医用器械技术领域，公开了一种脊椎畸形矫正器及控制方法，脊椎畸形矫正器设置有：腰部紧固带；腰部紧固带前方焊接有半圆柱托腮柱；半圆柱托腮柱中间通过螺纹连接托腮柱高度旋钮；半圆柱托腮柱顶部焊接有托腮板；腰部紧固带后方焊接有两根背部矫形柱；背部矫形柱中部通过螺纹连接背部矫形柱高度调节旋钮；两根背部矫形柱上方均设置有紧固带。此脊椎畸形矫正器设置有半圆柱托腮柱，可以在患者胸前托住腮部，配合背部矫形柱，让患者上半身保持伸直；并且紧固带可以将背部矫形柱紧紧禁锢在患者背部，辅助进行脊椎畸形矫正工作。

主权项

1.一种脊椎畸形矫正器的控制方法，其特征在于，所述脊椎畸形矫正器的控制方法包括：通过托腮柱高度旋钮控制模块控制托腮板的高度；通过背部矫形柱高度调节旋钮控制模块控制背部矫形柱的高度；通过控制模块分别控制托腮柱高度旋钮控制模块集成的第一电机、背部矫形柱高度调节旋钮控制模块集成的第二电机，执行托腮柱高度旋钮控制模块、背部矫形柱高度调节旋钮控制模块的控制指令；通过计算机对托腮柱高度旋钮控制模块、背部矫形柱高度调节旋钮控制模块进行控制指令；控制模块包括：与FPGA控制模块互逆连接，至少集成一组功率驱动和位置及电流采集电路，用于第一电机或第二电机的功率驱动，以及将电机位置及电流的实时信号采集并反馈给FPGA控制模块的多路功率驱动及信号采集模块；与多路功率驱动及信号采集模块互逆连接，至少设置一组第一电机或第二电机/编码器，用于第一电机或第二电机转子位置的实时检测的第一电机或第二电机/编码器组；所述FPGA控制模块，包括Nios II微处理器、CAN控制器IP核、多路第一电机或第二电机控制IP核、定时器IP核、EPCS IP核、JTAG UART；所述多路第一电机或第二电机控制IP核通过片内Avalon总线分别连通Nios II微处理器、CAN控制器IP核、定时器IP核、EPCS IP核、JTAG UART；所述多路第一电机或第二电机控制IP核连接多路功率驱动和位置及电流采集电路；所述CAN控制器IP核，一端通过CAN通信接口电路连接计算机，另一端通过片内Avalon总线连接Nios II微处理器，用于实现Nios II微处理器与计算机之间的串行通讯；所述Nios II微处理器，用于与计算机的数据交互，将计算机的控制指令信息解析，根据解析结果对每路第一电机或第二电机控制IP核的配置信息、运行信息进行设定，并将多轴第一电机或第二电机控制器的状态信息反馈给计算机；所述第一电机或第二电机控制IP核，包括Avalon总线接口模块、速度剖面产生模块、细分电流计算模块、电流调节器、PWM输出模块、AD接口控制模块、电流调理模块、位置反馈处理模块和时序规划模块；用于实现第一电机或第二电机的电流细分驱动控制和轨迹运动控制功能；所述Avalon总线接口模块，用于与Nios II微处理器的数据交互，接收Nios II微处理器过来的配置信息和运行信息，并将状态信息反馈给Nios II微处理器；所述速度剖面产生模块用于根据配置信息和运行信息进行梯形速度剖面参数的运算，实时计算出每一个步进脉冲的控制周期，并生成步进脉冲信号CP和转向信号Dir；所述细分电流计算模块用于根据步进脉冲信号CP和转向信号Dir计算第一电机或第二电机两相绕组电流的给定值Ia*和Ib*；所述AD接口控制模块用于控制外部的双通道AD转换器完成模数转换，以读取外部AD转换器的电流采样结果；所述电流调理模块用于根据电流采样结果计算出第一电机或第二电机两相绕组电流的反馈值Ia和Ib；所述电流调节器用于根据两相绕组电流的给定值Ia*和Ib*和反馈值Ia和Ib分别进行电流PI闭环运算，以生成相应绕组电流控制所需的脉冲占空比信号Duty；所述PWM输出模块用于根据脉冲占空比信号Duty和转向信号Dir，以生成相应绕组电流控制所需的PWM信号；所述FPGA控制模块还通过导线连接FPGA配置电路；FPGA配置电路包括串行FLASH存储器；串行FLASH存储器的FCLK、FnCS、FMOSI、FMIS接口连接外部处理器；通过上述接口将配置信息写至串行FLASH存储器；接口CLK、SDA连接外部处理；通过上述接口设置引导信息；nConfig、DI、DCLK、nCS、DO通过导线连接FPGA；所述串行FLASH存储器的数据写入为：外部处理器通过FCLK、FnCS、FMOSI、FMIS完成配置信息写入。