JPH0785163B2

JPH0785163B2 - Ｘ線速写装置の駆動制御装置

Info

Publication number: JPH0785163B2
Application number: JP22587186A
Authority: JP
Inventors: 嘉一井桁; 博司高野; 敬信畠山
Original assignee: 株式会社日立メデイコ
Priority date: 1986-09-26
Filing date: 1986-09-26
Publication date: 1995-09-13
Anticipated expiration: 2010-09-13
Also published as: JPS6381335A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、カセッテレス式のＸ線透視撮影台に装備され
たＸ線速写装置においてフィルム保持器の搬送、停止を
制御する駆動制御装置に関し、特にフィルム保持器の停
止位置決めが高精度に行なえるＸ線速写装置の駆動制御
装置に関する。

従来の技術カセッテレス式のＸ線透視撮影台は、第３図に示すよう
に、支持台１によってテーブル支持枠２及びＸ線管装置
３が支持され、上記テーブル支持枠２には、被検体４を
寝載する天板５がその縦横方向に移動可能に設けられて
いる。そして、上記天板５を間に挟んでＸ線管装置３と
対向する側には、映像系装置が設けられている。この映
像系装置は、Ｘ線像をフィルム等の画像記録媒体に記録
するカセッテレス式のＸ線速写装置６と、上記Ｘ線像を
可視光像に変換するイメージインテンシファイヤ７と、
この出力蛍光像を撮影するＸ線テレビカメラ８とから成
っている。ここで、上記Ｘ線速写装置６は、図示省略の
供給マガジン内に多数枚収納された未撮影フィルムを上
記供給マガジンから一枚ずつ取り出してフィルム保持器
９に挿入し、操作者のスイッチ操作により上記フィルム
保持器９を待機位置Ｆから撮影位置Ｒまで搬送し、被検
体４に対するＸ線撮影終了後、該フィルム保持器９を再
び待機位置Ｆへ戻し、撮影済フィルムをフィルム保持器
９から取り出して図示省略の収納マガジンへ収納する一
連の動作を行なうものである。

そして、上記フィルム保持器９の搬送を行なう速写駆動
機構は、第４図に示すように、駆動源として直流のサー
ボモータ10を有し、その出力軸11にはプーリ12が取り付
けられ、このプーリ12とこれに対向して設けられた他の
プーリ13との間には搬送ベルト14が掛け回され、この搬
送ベルト14の一箇所には連結具15が設けられており、こ
の連結具15にフィルム保持器９が取り付けられている。
なお、上記サーボモータ10には、該サーボモータ10の回
転に応じてパルス信号を発生するエンコーダ16が取り付
けられている。

さらに、このような速写駆動機構におけるフィルム保持
器９の搬送、停止を制御する従来の駆動制御装置は、第
５図に示すように、位置偏差を増幅する第一の増幅器17
と、速度偏差を増幅する第二の増幅器18と、駆動回路19
と、サーボモータ10と、フィルム保持器９を含んだ負荷
20と、位置検出器21と、速度検出器22と、第一の比較器
23と、第二の比較器24とを有し、フィードバック制御方
式を用いたサーボ機構とされていた。なお、第５図にお
いて、符号Tfはフィルム保持器９の受ける摩擦力などの
外乱である。

次に、このような従来の駆動制御装置の動作を説明す
る。まず、フィルム保持器９を第４図に示す待機位置Ｆ
から撮影位置Ｒまで搬送して停止するとし、その停止の
目標位置θｒを入力する。すると、サーボモータ10が駆
動して上記フィルム保持器９は、所定の搬送経路を移動
し始める。このとき、第４図に示すエンコーダ16から出
力されるパルス信号が位置検出器21へ入力して上記フィ
ルム保持器９の現在位置θ₀が検出され、さらにこの現
在位置θ₀の値は速度検出器22へ入力し前回の位置との
差から現在速度v₀が検出される。次に、上記フィルム保
持器９の現在位置θ₀は、第一の比較器23へ入力し、目
標位置θｒと比較演算され、位置偏差Δθが求められ
る。この位置偏差Δθに対し第一の増幅器17で位置利得
を乗算し、速度指令値ｖとする。次に、この速度指令値
ｖは、第二の比較器24へ入力し、上記速度検出器22で求
めた現在速度v₀と比較演算され、速度偏差Δｖが求めら
れる。この速度偏差Δｖに対し第二の増幅器18で速度利
得を乗算し、モータ駆動信号Ｄとする。このモータ駆動
信号Ｄは、駆動回路19を介してサーボモータ10へ入力さ
れ、そのモータ駆動信号Ｄの大きさに比例してサーボモ
ータ10を駆動する。この結果、負荷20としてのフィルム
保持器９が第４図において撮影位置Ｒへ向けて移動して
行く。そして、このようにフィルム保持器９の現在位置
θ₀を負帰還しながら、目標位置θｒと現在位置θ₀との
位置偏差Δθを求めてゆき、この位置偏差Δθがゼロに
なるまで以上の動作を繰り返す。これにより、上記フィ
ルム保持器９は、撮影位置Ｒに位置決めして停止され
る。また、撮影位置Ｒから待機位置Ｆへ搬送して停止す
るときも全く同様の動作となる。そして、これは一般的
に行なわれている比例制御の位置制御系である。ここ
で、第５図に示すサーボ機構のうち破線で囲んで目標位
置θｒの入力、位置偏差Δθの演算、速度偏差Δｖの演
算及びモータ駆動信号Ｄの出力のサーボ処理は、マイク
ロコンピュータを用いてプログラム上で演算処理するソ
フトウェアサーボとされている。

このソフトウェアサーボのサンプリング時間毎のサーボ
処理の手順を示すと、第６図に示すフローチャートのよ
うになる。

しかし、このような従来のＸ線速写装置の駆動制御装置
は、比例制御の位置制御系であり、フィルム保持器９が
目標位置θｒに近づくと位置偏差Δθが小さくなり、こ
のように小さい位置偏差Δθを第一の増幅器17で増幅し
てもその結果の速度指令値ｖはあまり大きくならないの
で、速度偏差Δｖも小さくなり、これを第二の増幅器18
で増幅して得られるモータ駆動信号Ｄも大きくならない
ものであった。従って、フィルム保持器９が目標位置θ
ｒに近づいた状態では、サーボモータ10の出力は小さい
ものであった。

しかるに、第４図に示すように、フィルム保持器９は、
ガイド部材25,25の間をコロまたはローラ等により移動
するので、すべり摩擦やガタが多く、これらの摩擦力や
ガタ等が第５図において外乱Tfとして作用するものであ
った。すると、この外乱Tfの作用により、上記のように
低下したサーボモータ11の出力はその外乱Tf分で消費さ
れてしまい、負荷20としてのフィルム保持器９を目標位
置θｒまで動かせないことがあった。従って、フィルム
保持器９の停止位置精度が悪くなるものであった。この
ことから、フィルムに撮影されるべきＸ線像が一枚一枚
のフィルム上で位置ずれを起こしたり、待機位置Ｆでの
フィルム保持器９と供給マガジン或いは収納マガジンと
の間で、フィルムの受け渡しがうまくいかない等の問題
点があった。

そこで、本発明はこのような問題点を解決することがで
きるＸ線速写装置の駆動制御装置を提供することを目的
とする。

問題点を解決するための手段上記の問題点を解決する本発明の手段は、待機位置と撮
影位置との間で搬送、停止されるフィルム保持器の目標
位置と現在位置とを比較して位置偏差を求める手段を有
すると共に、速度指令値と現在速度とを比較して速度偏
差を求める手段を有し、上記フィルム保持器の位置決め
制御を行なうＸ線速写装置の駆動制御装置において、上
記の速度偏差を比例増幅する手段と並列に該速度偏差を
積分する手段を設け、且つこれらの前段階に上記フィル
ム保持器の搬送、停止の状態を判別する手段を設け、こ
の判別手段の状態判別によりフィルム保持器の位置制御
を、搬送中は比例制御とし、停止時には比例積分制御に
切り換えるようにしたＸ線速写装置の駆動制御装置によ
ってなされる。

実施例以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明のよるＸ線速写装置の駆動制御装置の実
施例を示す制御ブロック図である。この駆動制御装置
は、第３図に示すと同様に構成されたカセッテレス式の
Ｘ線透視撮影台に装備されたＸ線速写装置６において、
第４図に示すと同様に構成された速写駆動機構における
フィルム保持器９の搬送、停止の位置決め制御を行なう
もので、第一の増幅器17と、第二の増幅器18と、駆動回
路19と、サーボモータ10と、フィルム保持器９を含んだ
負荷20と、位置検出器21と、速度検出器22と、第一の比
較器23と、第二の比較器24とを有し、フィードバック制
御方式を用いたサーボ機構とされている。

上記位置検出器21は、第４図に示すフィルム保持器９の
搬送、停止の現在位置θ₀を検出するもので、第４図に
示すサーボモータ10の回転に応じてパルス信号を発生す
るエンコーダ16の出力信号をカウントするカウンタ回路
からなる。速度検出器22は、上記フィルム保持器９の搬
送の現在速度v₀を検出するもので、上記位置検出器21か
らの現在位置θ₀の値を入力すると共に前回の位置との
差を求め、サンプリング時間で除算して微分処理をする
ようになっている。第一の比較器23は、フィルム保持器
９の搬送、停止の目標位置と現在位置とを比較して位置
偏差Δθを求める手段となるもので、第４図に示すフィ
ルム保持器９の待機位置Ｆから撮影位置Ｒまで搬送して
停止する際の目標位置θｒを入力すると共に、上記位置
検出器21で求めた現在位置θ₀を入力し、両者の差を演
算して位置偏差Δθを出力するようになっている。第一
の増幅器17は、上記フィルム保持器９に対する速度指令
値ｖを生成するもので、上記出力された位置偏差Δθに
対し位置利得を乗算して比例増幅するようになってい
る。第二の比較器24は、フィルム保持器９に対する速度
指令値と現在速度とを比較して速度偏差Δｖを求める手
段となるもので、上記第一の増幅器17からの速度指令値
ｖを入力すると共に、上記速度検出器22で求めた現在速
度v₀を入力し、両者の差を演算して速度偏差Δｖを出力
するようになっている。第二の増幅器18は、サーボモー
タ10に対するモータ駆動信号Ｄを生成するもので、上記
出力された速度偏差Δｖに対し速度利得を乗算して比例
増幅するようになっている。駆動回路19は、上記生成さ
れたモータ駆動信号Ｄを入力してサーボモータ10を実際
に駆動させるものである。なお、第１図において、符号
Tfはフィルム保持器９の受ける摩擦力などの外乱であ
る。

ここで、本発明においては、上記第二の比較器24から出
力される速度偏差Δｖを比例増幅する手段としての第二
の増幅器18と並列に積分器26が設けられると共に、これ
らの前段階に状態判別器27が設けられている。上記積分
器26は、前記第二の比較器24から出力される速度偏差Δ
ｖを入力して積分する手段となるもので、サンプリング
時間毎に演算される速度偏差Δｖを順次加算してゆくこ
とにより、小さい速度偏差Δｖであっても大きな値にし
て出力するものである。また、状態判別器27は、前記フ
ィルム保持器９が搬送中であるか停止時であるかを判別
する手段となるもので、サンプリング時間毎にそのどち
らの状態にあるかを状態判定フラグを設けて判別するよ
うになっている。そして、上記フィルム保持器９が待機
位置Ｆと撮影位置Ｒとの間を搬送中のときは、速度偏差
Δｖを第二の増幅器18のみで比例増幅して比例制御の位
置制御とし、撮影位置Ｒまたは待機位置Ｆに停止すると
きは、上記速度偏差Δｖを積分器26で積分補償演算して
比例積分制御の位置制御に切り換えるものである。

このように、状態判別器27によるフィルム保持器９の状
態判別によって位置制御系を比例制御と比例積分制御と
に切り換えるのは、より位置精度を向上させるために常
に積分器26で積分補償演算を行なって比例積分制御を実
行すると、第１図において破線で囲んでソフトウェアサ
ーボにおいて、標準的な８ビットのマイクロコンピュー
タにおけるマイクロプロセッサの処理能力の限界から、
並列して行なう他のサーボ処理やエラー発生時の処理な
どに支障を来すことがあるからである。これに対して、
サーボ処理のサンプリング間隔を長くすることにより、
他の処理等に支障を来すのを防ぐことはできるが、この
場合は制御性能が低下することとなる。そこで、演算処
理の時間に余裕のあるフィルム保持器９の停止時のみに
積分器26を用いて積分補償演算して比例積分制御を実行
することにより、標準的な８ビットのマイクロコンピュ
ータを使用したソフトウェアサーボの機構においても位
置精度の高い制御を行なうものである。

次に、このように構成された本発明の駆動制御装置の動
作を、第１図に示すサーボ機構のうち破線で囲んだソフ
トウェアサーボの処理手順を示す第２図のフローチャー
トを参照しながら説明する。まず、フィルム保持器９を
第４図に示す待機位置Ｆから撮影位置Ｒまで搬送して停
止するとし、その停止の目標位置θｒを入力する。する
と、サーボモータ10が駆動して上記フィルム保持器９
は、所定の搬送経路を移動し始める。このとき、第４図
に示すエンコーダ16からは、上記サーボモータ10の回転
に応じてパルス信号が出力される。そして、このパルス
信号は位置検出器21へ入力してカウントされ、フィルム
保持器９の現在位置θ₀を求める（ステップ）。さら
に、この現在位置θ₀の値は速度検出器22へ入力し、１
サンプリング時間前の現在位置の値との差を求めると共
にそのサンプリング時間で除算して、フィルム保持器９
の現在速度v₀を求める（ステップ）。次に、上記求め
た現在位置θ₀は、第一の比較器23へ入力する。この第
一の比較器23には上記の目標位置θｒも入力しており、
両者間で比較演算して、位置偏差Δθ（＝θｒ−θ₀）
を求める（ステップ）。次に、この位置偏差Δθは、
第一の増幅器17へ入力し、この第一の増幅器17で位置利
得が乗算され、フィルム保持器９に対する速度指令値ｖ
が生成される。次に、この生成される速度指令値ｖは、
第二の比較器24へ入力する。この第二の比較器24には上
記の現在速度v₀も入力しており、両者間で比較演算して
速度偏差Δｖ（＝ｖ−v₀）を求める（ステップ）。

次に、この状態で、状態判別器27は搬送中か否かを判断
する（ステップ）。いまは、フィルム保持器９は、待
機位置Ｆから撮影位置Ｒに向けて移動している途中であ
るので、ステップは“YES"側へ進む。このとき、上記
状態判別器27は、例えば状態判定フラグ“1"で識別し、
第二の比較器24から出力される速度偏差Δｖを第二の増
幅器18のみに入力させる。すると、この第二の増幅器18
は、上記速度偏差Δｖに対し速度利得を乗算して比例増
幅し、モータ駆動信号Ｄを生成して出力する（ステップ
）。そして、このモータ駆動信号Ｄは、駆動回路19を
介してサーボモータ10へ入力され、そのモータ駆動信号
Ｄの大きさに比例してサーボモータ10を駆動する。この
結果、負荷20としてのフィルム保持器９が第４図におい
て撮影位置Ｒへ向けて移動して行く。そして、このよう
なフィルム保持器９の現在位置θ₀を負帰還しながら、
目標位置θｒと現在位置θ₀との位置偏差Δθを求めて
ゆき、この位置偏差Δθがゼロになるまで以上の動作を
繰り返す。

次に、このようにしてステップ〜を繰り返してゆ
き、フィルム保持器９が撮影位置Ｒに到達して停止する
ときは、ステップは“NO"側へ進む。このとき、上記
状態判別器27は、例えば状態判定フラグ“0"で識別し、
第二の比較器24から出力される速度偏差Δｖを第二の増
幅器18へ入力して比例増幅すると共に、積分器26へも入
力させる。すると、この積分器26は、サンプリング時間
毎に演算される速度偏差Δｖを順次加算して積分し（ス
テップ）、小さい速度偏差Δｖであっても大きな値に
して出力する。次に、この速度偏差Δｖの積分値を、第
二の増幅器18で比例増幅した出力値に加算する（ステッ
プ）。そして、この加算結果をモータ駆動信号Ｄとし
て出力する（ステップ）。次に、このモータ駆動信号
Ｄは、駆動回路19を介してサーボモータ10へ入力され、
そのモータ駆動信号Ｄの大きさに比例してサーボモータ
10を駆動し目標位置θｒに合致したところで停止する。
このとき、上記積分器26による積分補償演算により、モ
ータ駆動信号Ｄは従来より大きくなり、サーボモータ10
はより感度のよい応答をして、外乱Tfの影響を受けるこ
となくフィルム保持器９を位置決めできる。

なお、上記フィルム保持器９を撮影位置Ｒから待機位置
Ｆへ向けて搬送、停止するときも全く同様の動作とな
る。

発明の効果本発明は以上のように構成されたので状態判別器27の状
態判別によりフィルム保持器９の位置制御を、該フィル
ム保持器９の搬送中は比例制御とし、停止時には比例積
分制御に切り換えることができる。そして、比例積分制
御においては、速度偏差Δｖの積分値を求めると共にそ
の比例増幅値に加算してモータ駆動信号Ｄを生成するの
で、その値を従来よりも大きくすることができる。従っ
て、フィルム保持器９が目標位置θｒに近づいた状態で
もサーボモータ10の出力は大きく、より感度のよい応答
をして、摩擦力などの外乱Tfの影響を受けることなく、
上記フィルム保持器９を目標位置θｒまで到達させるこ
とができる。すなわち、フィルム保持器９の停止位置決
めを高精度に行なうことができる。このことから、フィ
ルムに撮影されるべきＸ線像が個々のフィルム上で位置
ずれを起こすことはなくなり、また待機位置Ｆでのフィ
ルム保持器９とフィルムマガジンとの間でフィルムの受
け渡しがスムーズに行なえる。

また、状態判別器27による状態判別により、フィルム保
持器９の停止時にのみ比例積分制御を実行するので、標
準的な８ビットのマイクロコンピュータを使用してのソ
フトウェアサーボにおいても、その制御性能を向上する
ことができる。従って、よりビット数が大きく演算能力
の大きいマイクロコンピュータを使用することを要さ
ず、経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＸ線速写装置の駆動制御装置の実
施例を示す制御ブロック図、第２図は第１図のうち破線
で囲んだソフトウェアサーボの処理手順を示すフローチ
ャート、第３図はカセッテレス式のＸ線透視撮影台を示
す概略図、第４図はそのＸ線速写装置におけるフィルム
保持器の搬送を行なう速写駆動機構を示す説明図、第５
図は従来のＸ線速写装置の駆動制御装置を示す制御ブロ
ック図、第６図は第５図のうち破線で囲んだソフトウェ
アサーボの処理手順を示すフローチャートである。６……Ｘ線速写装置、９……フィルム保持器、10……サ
ーボモータ、17……第一の増幅器、18……第二の増幅器
（速度偏差を比例増幅する手段）、19……駆動回路、20
……負荷、21……位置検出器、22……速度検出器、23…
…第一の比較器（目標位置と現在位置とを比較して位置
偏差を求める手段）、24……第二の比較器（速度指令値
と現在速度とを比較して速度偏差を求める手段）、26…
…積分器（速度偏差を積分する手段）、27……状態判別
器（フィルム保持器の搬送、停止の状態を判別する手
段）、θｒ……目標位置、θ₀……現在位置、Δθ……
位置偏差、ｖ……速度指令値、v₀……現在速度、Δｖ…
…速度偏差、Ｄ……モータ駆動信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】待機位置と撮影位置との間で搬送、停止さ
れるフィルム保持器の目標位置と現在位置とを比較して
位置偏差を求める手段を有すると共に、速度指令値と現
在速度とを比較して速度偏差を求める手段を有し、上記
フィルム保持器の位置決め制御を行なうＸ線速写装置の
駆動制御装置において、上記の速度偏差を比例増幅する
手段と並列に該速度偏差を積分する手段を設け、且つこ
れらの前段階に上記フィルム保持器の搬送、停止の状態
を判別する手段を設け、この判別手段の状態判別により
フィルム保持器の位置制御を、搬送中は比例制御とし、
停止時には比例積分制御に切り換えるようにしたことを
特徴とするＸ線速写装置の駆動制御装置。