基于stm32的智能无影灯控制系统研究

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1、基于STM32的智能无影灯控制系统研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：刘其鑫指导教师：简毅副教授专业：机械电子工程学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一五年四月ResearchontheIntelligentShadowlessLampControlSystemBasedonSTM32AThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforMaster’sDegreeofEngineeringByLiuQixinSupervisedbyAssociateProfessorJ

2、ianYiSpecialty:MechatronicsEngineeringCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要随着电子信息技术的发展，自动化智能设备已经渗透到了各个传统行业。特别是高度依赖个人能力的医疗器械行业。无影灯是手术室必备的医疗设备，通过照明手术部位，便于实施手术的医生能够以最佳的方式观察处于切口和体腔中不同深度的物体。无影灯运动控制器的性能会直接影响无影灯光斑的控制精度，灵敏度，同时也关系到整个系统的可靠性，直接对实施手术医生视觉造成极大影

3、响，甚至关系到病人的生命健康。目前，传统的无影灯存在着控制精度低，调整不方便、占用大量手术室空间等问题，与现代手术室中存在的大量自动化设备相比已经显得格格不入。鉴于医疗电子市场广阔场景以及目前存在的应用问题和缺陷，本课题采用STM32主从结构研究和开发一款高性能嵌入式多轴无影灯运动控制系统。整个方案以STM32处理器为主控制器，采用主从式结构控制。首先，围绕着无影灯控制器的开发，论述了无影灯控制器的现状和特点，以及国内外无影灯控制器的研究现状，总结出无影灯控制器的研究意义和本文所研究的内容；其次，根据系统的需求，对无影灯控制器进行总体方案的设计，包括机械结构总体方案设计、硬件电路

4、总体方案设计、软件架构总体方案设计等；然后，对系统的各个子模块进行详细的论述和设计，包括步进电机驱动模、摇杆驱动模块、位置检测模块、总线通信模块、电路抗干扰模块、系统自检模块等；最后，对无影灯控制器的核心控制三要素，速度、位置、聚焦控制进行了详细的论述和设计，综合考虑算法的实时性与加减速曲线的冲击度、位置精确度，聚焦精度之间的平衡，采用可靠的加减速算法，脉冲补偿算法，聚焦控制算法，实现了系统的速度、位置、聚焦的精确控制。除此之外，本文还通过实验对上述所涉及的关键算法进行了验证，包括了多种加减速曲线，从中选择最合适的加减速曲线；对比采用补偿前后的位置控制精度，验证精度达到设计要求；

5、验证无影灯聚焦精度。通过以上的研究，本文所设计的运动控制器具有成本低、可靠性高、集成度高、升级维护方便等特点，克服了市场主流无影灯的缺点，能够替代传统的手术室无影灯。关键词：无影灯，运动控制，多轴聚焦，脉宽调制，基于时间加减速曲线I英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofelectronicinformationtechnology,intelligentautomationequipmenthaspenetratedintovarioustraditionalindustries.Especiallyhighlydependsonthepersonala

6、bilityofthemedicaldeviceindustry.Shadowlesslampisnecessaryforoperatingroommedicalequipment,throughsurgicallightingequipment,inordertoimplementationandoperationofdoctorstothebestwaytoobserveintheincisionandcavityindifferentdepthofobjects.Shadowlesslampmotioncontrollerperformancewilldirectlyaff

7、ecttheshadowlesslampspotcontrolprecision,sensitivity,butalsorelatedtothereliabilityofthewholesystem,directlycausegreatinfluenceontheimplementationofthesurgeon,eveninrelationtothepatient'slifeandhealth.Atpresent,thetraditionalshadowlesslamphas