CN106714692B - 用于对成像***中的旋转臂配重平衡的装置 - Google Patents
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Abstract
用于平衡静态不平衡***、特别在平衡X射线和***摄影***（其具有安装到旋转臂的X射线源和检测器）中有用的装置包括弹簧机构，其使弹簧机构的激活与***摄影***的臂的旋转同步。平衡***使臂旋转所必需的转矩量减少并且通过消除对配重的需要来使***整体惯性减小以维持***的平衡。
Description
技术领域
本文描述的实施例大体上涉及成像装置，并且更具体涉及包括安装到旋转臂的X射线源和X射线检测器中的至少一个的装置。
背景技术
在许多临床应用中，成像装置并且更具体地是X射线装置（其包括安装到旋转臂的X射线源和X射线检测器）是常见的。这些***提供使X射线源和检测器旋转到不同角度来获得图像而不需要患者移动的能力。***摄影***例如典型地包括X射线源、X射线检测器、***支撑板和***压缩板。源和检测器安装到臂（例如C臂）的相对端，并且臂设置成绕***支撑板和压缩板旋转。***定位在***支撑板与***压缩板之间以在***摄影期间使***保持就位，并且在源与检测器之间设置在C臂的相对端上。在***摄影期间，C臂围绕***板旋转使得从不同角度采集***的图像。
由于构造原因并且由于部件的不同重量，可旋转C臂的质心典型地与旋转轴隔开，并且因此围绕横向旋转轴“不平衡”。在不平衡***中，必须施加相当大的转矩来使臂旋转到期望位置。然而，期望使臂旋转所需要的力的量减少来为医务人员简化设备的使用。
用于使臂旋转所需要的力的量减少的当前***包括配重平衡机构。在***摄影中使用的这些配重平衡机构仅部分平衡旋转臂的重力转矩，从而导致致动***（马达、齿轮等）的功率要求高得多。
用于平衡***的装置和方法的一个示例包括配重。配重提供反作用扭转力。虽然在使臂旋转时配重使必须施加的扭转力明显减少，但它们使***的重量和成本都明显增加。此外，配重使得很难在期望时使***摄影***到处移动。
用于平衡***的装置和方法的另一个示例包括使用气弹簧。该气弹簧用于通过齿轮组对臂进行配重平衡。这样的机构仅可部分平衡臂。据估计***的马达功率的90%用于补偿不平衡的重力载荷。另外，据估计气弹簧力可以在其使用寿命内降级多达20%并且具有非常有限的周期寿命。因此，气弹簧的使用限制了***的疲劳寿命并且增加维修需要。
因此，期望提供用于平衡包括臂的***摄影或其他成像***的备选***和方法，其中旋转所需要的扭转力减少。
发明内容
本公开的方面和优势在下列描述中阐述，或可通过该描述明显可见，或可通过本公开的实践来学习。
在一个方面，提供成像装置。该成像装置包括底座支架、可旋转地耦合于旋转部件的臂、耦合于该臂的端的成像部件和用于平衡臂的转矩的平衡***。旋转部件在枢轴点处耦合于底座支持来提供臂围绕旋转轴的旋转。成像部件限定具有质量“m”的主体。平衡包括：耦合于底座支架、具有弹簧刚度“k”的弹簧机构，和经由几何约束点的活动连接点。该活动连接点位于臂的枢轴点与主体之间并且在离枢轴点距离“d”处。几何约束点位于离枢轴点距离“h”。在臂被旋转时，弹簧机构施加的力平衡臂的重力转矩来提供f=kX，其中f是弹簧力并且x是活动连接点与几何约束点之间的距离。
在另一个方面，提供x射线装置。该X射线装置包括底座支架、具有第一端和第二端的臂、耦合于臂的第一端和第二端中的一个并且限定具有质量“m”的主体的X射线部件、经枢轴耦合于底座支架以提供臂在枢轴点处围绕旋转轴的旋转的旋转部件和用于平衡臂的转矩的平衡***。该平衡***包括弹簧机构，其在非活动连接点处耦合于底座支架并且经由几何约束点耦合于活动连接点。该活动连接点位于臂的枢轴点与质量块之间并且在离枢轴点距离“d”处。几何约束点位于离枢轴点距离“h”。装置进一步包括：延长器臂，其与臂平行配置并且安装到旋转部件用于相对于底座支架旋转；和线缆引导***，其配置成支持线缆驱动机构的移动。线缆驱动机构在第一端处耦合于弹簧机构的第二端并且在第二端处耦合于延长器臂上的活动连接点。在臂被旋转时，平衡***维持相同数量级的臂旋转角和延长器臂旋转角。此外，在臂被旋转时，弹簧机构施加的力平衡臂的重力转矩来提供f=kX，其中f是弹簧力，k是弹簧机构的弹簧刚度并且x是活动连接点与几何约束点之间的距离。
在再另一个方面中，提供***摄影***。该***摄影***包括：底座支架；臂，其耦合于旋转部件用于使具有质量“m”的主体相对于底座支架围绕旋转轴旋转；延长器臂，其与臂平行配置并且耦合于旋转部件用于相对于底座支架围绕旋转轴旋转；和平衡***。旋转部件耦合于底座支架。平衡***包括弹簧机构，其耦合于底座支架并且经由几何约束点耦合于位于延长器上在臂的旋转轴与主体之间的活动连接点。该活动连接点位于离枢轴点距离“d”。几何约束点位于离枢轴点距离“h”。在臂围绕旋转轴旋转时，平衡***使臂的旋转角与延长器臂的旋转角同步使得弹簧机构的施加力抵消臂的转矩力来静态平衡***并且提供f=kX，其中f是弹簧力，k是弹簧机构的弹簧刚度并且x是活动连接点与几何约束点之间的距离。
附图说明
针对本领域内技术人员的本公开的完全和使能公开（包括其最佳模式）在该说明书的余下部分更具体阐述，包括参考附图，其中：
图1是安装到可旋转臂的质量块的框图；
图2是用于平衡图1的***的反作用力的框图；
图3是根据本文公开的一个或多个实施例用于平衡可旋转臂的平衡***的框图；
图4是根据本文公开的一个或多个实施例用于平衡可旋转臂的平衡***的框图；
图5是根据本文公开的一个或多个实施例用于平衡可旋转臂的平衡***的框图；
图6是根据本文公开的一个或多个实施例的包括弹簧机构的平衡***和用于向可旋转臂施加反作用转矩的线缆引导***的示意图示；
图7是根据本文公开的一个或多个实施例的图6的包括弹簧机构的平衡***和用于向可旋转臂施加反作用力的线缆引导***的示意图示；
图8是根据本文公开的一个或多个实施例的包括平衡***的典型***摄影***的等距视图；
图9是根据本文公开的一个或多个实施例的、结合如本文描述的平衡***的图8的***摄影***的底座支架的透视图，其中外壳的一部分被移除来图示平衡***；以及
图10是根据本文公开的一个或多个实施例的、结合如本文描述的平衡***的备选实施例的图8的***摄影***的底座支架的透视图，其中外壳的一部分被移除来图示平衡***。
贯穿附图的若干视图，对应参考字符指示对应部件。
具体实施方式
本文描述的示范性方法和***通过提供平衡***来克服已知成像***的结构劣势，该平衡***使臂旋转所需要的转矩减少，该臂具有安装到其的X射线源或X射线检测器中的至少一个。每个示例以说明本公开而非限制本公开的方式提供。实际上，在本公开中可以做出各种修改和变化而不偏离本公开的范围或精神，这对于本领域内技术人员将是明显的。例如，图示或描述为一个实施例的部分的特征可在另一个实施例上使用来产生再另外的实施例。从而，意图是本公开涵盖这样的修改和变化，它们落在附上的权利要求和它们的等同物的范围内。尽管为了说明目的，本公开的示范性实施例大体上将在***摄影***的上下文中描述，本领域内技术人员将容易意识到本公开的实施例可适用于使用旋转臂的任何成像***，并且不限于***摄影***。
现在参考图，其中贯穿附图同一数字指示相同元件，图1提供可围绕旋转轴14或枢轴点“A”旋转的臂10，其具有长度AB并且包括具有质量“m”和质心“B”的旋转体12。在臂10从静态位置被释放时，臂在通过重力加速度“g”确定的方向上围绕旋转轴14旋转，在臂10的方向与重力加速度矢量“g”的方向相关时并且因此在旋转角是零或一百八十度时时臂到达稳定位置。在从稳定位置（如示出的，在该位置旋转角Φ=0°）释放时，臂绕轴14的运动方向向下，并且根据需要按照最小势能原理，在角度Φ=180°处稳定。在臂旋转时，在轴14上臂在指定旋转角的转矩（MA(Φ)）通过下列方程定义：
MA(Φ)= m*g*AB*sinΦ [方程1]
如上文描述的，对于质量块“B”的最小势能稳定位置是Φ=180°，其中质心在旋转轴14正下方。为了平衡***来使不平衡体维持在静态位置（其不等同于180度），必须施加反向转矩来对抗质心“B”的转矩“MA(Φ)”。
现在参考图2，为了提供反作用转矩，能够提供围绕质心B的最小势能静态静止点（即，一百八十度静止点）可旋转并且在臂10上在圆形路径上提供作用力的机构，以传递与转矩“MA(Φ)”方向相反且具有大致相同大小的转矩。在这里，反作用力是FC，并且垂直指向臂10上的活动连接点16（C）（沿臂10位于距离AC）。再次参考方程1，为了平衡转矩“MA(Φ)”，反作用转矩必须等同于臂10的向下转矩。因此：
m*g*AB*sinΦ =FC*AC [方程2]
转矩FC*AC提供静态平衡，使得正确选择的FC和AC的值导致平衡，其中***中转矩的总和ΣMA(Φ)等于零。
现在参考图3-5，所图示为框图，这些框图示出用于提供上文描述的反向转矩的平衡***20的备选实施例。在图示的实施例中，平衡***20大体上由回转接头上的串联链式机构组成。如图示的，在每个实施例中，平衡***20包括臂22，其大体上与图1和2的臂10相似。臂22配置成绕在本文也可称为回转接头的旋转轴24或枢轴点“A”转动。旋转轴24或枢轴点“A”大体上与图1和2的枢轴点14相似。在图3和4的实施例中，弹簧机构26经由目前描述的滑轮状***在非活动连接点27处连接在安装锚28与臂10之间，其中一个固定端在机架外壳或类似物上在几何约束点39处（离枢轴点24距离“h”处），并且一个移动端在活动连接点29（有效地，在机架内部可需要与臂10平行配置的延长/延长器臂，如目前描述的）处离枢轴点24距离“d”连接到臂22。在图3和4的实施例中，几何约束点39配置为线缆布线点43。固定端从枢轴沿重力方向。弹簧具有下列特性：
F=kX [方程3]
其中F=弹簧力，x=活动连接点29与几何约束点39之间的距离并且k=弹簧刚度。
***在任意角度克服重力保持平衡而在旋转接头没有额外转矩。重力转矩可以完全被配重平衡。如所示的，在图3和4的实施例中，机构20包括弹簧机构26和通过线缆引导***而布线并且连接臂10和弹簧机构26的线缆驱动机构。通过这样的机构20，能够实现f=kX。
优选出几何约束点29、活动连接点29和枢轴点24的相对位置以在任意角度Φ完全平衡重力转矩，或换句话说，正确选择h和d使得在任意角度Φ满足方程2。在选择弹簧刚度k后，为h和d选择最佳值以根据以下方程实现100%的配重平衡：
k=mglc/hd [方程4]
其中k=弹簧刚度，m=旋转体12的质量，g=重力加速度，lc=枢轴点24与旋转体12之间的距离，h=枢轴点24与几何约束点39之间的距离，并且d=枢轴点24与活动连接点29之间的距离。
如果满足方程4，势能没有改变。具有如所述的弹簧刚度k的弹簧机构26提供这样的***，其在任意角度克服重力保持平衡而在枢轴点24处没有额外转矩。重力转矩可以完全被配重平衡。
平衡***20包括在枢轴或旋转轴、并且更具体地是臂22上的活动连接点29与回转接头24之间耦合的弹簧机构26，该活动连接点29在臂22的旋转轴与质量为“m”的主体32之间提供。具有重心“B”的静态不平衡质量m绕“A”轴24可旋转，如上文所描述的，由于重力提供转矩“MA(Φ)”，该质量m当不在静态位置时在***中提供不平衡。不平衡依赖于旋转角Φ并且被引导来驱动质量“m”到Φ=180°旋转角。当质心“B”在圆形路径上绕轴24旋转时，臂22上的活动连接点29也在圆形路径上以相同角度旋转，从而弹簧机构26提供几乎等于臂的转矩“MA(Φ)”但与之方向相反的转矩。弹簧机构26经由目前描述的线缆引导***致动，并且锚定到机架外壳上的锚定点。
在图5中图示的再另一个备选实施例中，弹簧机构26可在第一端处锚定到活动连接点29并且在第二端处锚定到几何约束点39。在该具体实施例中，弹簧机构26耦合于安装锚28（在非活动连接点27处）和臂10，其中一个固定端在机架外壳或类似物上在几何约束点39处离枢轴点24距离h，并且一个移动端连接到臂22。在图5的实施例中，几何约束点39配置为弹簧附着点44并且从而配置为固定锚，并且不需要有如图3和4中的线缆引导***。贯穿图3-5，对应参考字符指示对应部件。
现在参考图6和7，所图示的为平衡***30，该平衡***30包括目前描述的弹簧机构26和线缆引导***，用于向可旋转臂22施加反作用力。再次注意贯穿附图同一数字指示相同元件。在该具体实施例中，平衡***30进一步包括延长器臂34，其与可旋转臂22平行配置并且经由回转接头并且更具体地是旋转部件25和可旋转臂22耦合于平衡体32。在图示的实施例中，弹簧机构26通过线缆引导***36而与活动连接点29分开。在实施例中，线缆引导***36包括第一轮38、第二轮40和经由几何约束点39并且更具体地是线缆布线点43从延长器臂34上的活动连接点29延伸到弹簧机构26的线缆驱动机构42。在备选实施例中，线缆引导***36并且更具体地是线缆布线点43可配置成包括单滑轮、光滑导销、光滑导环或引导线缆的其他工具，只要实现f=kx（如在图3-5中指示的）即可。在实施例中，线缆引导***36用于引导线缆使得在全程旋转上维持f=kx。
在实施例中，平衡***30并且更具体地是弹簧机构26和线缆引导***36配置成提供延长器臂34和臂22的旋转，使得延长器臂34的旋转角Φ2的大小等于臂22的旋转角Φ1。此外，弹簧机构26提供几乎等于臂的转矩“MA(Φ)”但与之方向相反的转矩，这导致具有与在上文参考图1-3描述的那些相似的性质的平衡机械。
现在参考图8，示出X射线装置50，其包括可旋转安装臂22。在这里，X射线装置50是***摄影***，其包括通过旋转部件25可旋转安装到底座支架54的臂22。X射线源58耦合于臂22的第一端52，并且X射线检测器60靠近臂22的相对端53耦合，X射线源58大致与臂22垂直延伸并且被朝X射线检测器60引导，该X射线检测器60也从臂22延伸使得检测器60接收由源58产生的辐射。***支撑板62和***压缩板64定位在X射线源58与X射线检测器60之间。
现在参考图9和10，分别采用等距前视图和背视图所图示的是图8的底座支架54的实施例。示出图9，其中移除前外壳来提供平衡***30的视图。示出图10，其中移除后外壳来提供平衡***30的备选配置的视图。如在图9中最佳图示的，前外壳被移除的底座支架54具有设置在其中的平衡***30，平衡***30包括耦合于线缆引导***36的弹簧机构26。在这里，线缆引导***36包括第一轮38和第二轮40，使线缆驱动机构42与之对齐并且耦合于延长器臂34和弹簧机构26。被平衡***30控制的延长器臂34配置成围绕与臂22相同的旋转轴14旋转。弹簧机构26经由线缆驱动机构42在非活动连接点27并且更具体地在锚定到底座支架54的壁55的安装锚28处与延长器臂34上的活动连接点29之间耦合，使得平衡***30的活动连接点29经由线缆驱动机构42随延长器臂34旋转。因为所施加的力中的差异可以降低平衡效率，平衡***30提供臂22的反向转矩来平衡***，并且因此选择弹簧机构26来提供几乎等于臂的转矩“MA(Φ)”但与之方向相反的转矩。合适的弹簧机构26包括拉伸弹簧、压缩弹簧、伸缩拉杆弹簧或对本领域内技术人员将明显的相似设备。
在实施例中，线缆引导***36并且更具体地是第一轮38和第二轮40配置成响应于对***的平衡而维持线缆驱动机构42的对齐并且准许线缆驱动机构42的移动。因此，在臂22旋转时，由于延长器臂34的经由线缆驱动机构42的旋转移动使弹簧机构26致动（压缩/拉伸）。尽管第一轮38和第二轮40示出为具有相同尺寸，配置线缆引导***36的不同方式对于本领域内技术人员将是明显的。
与图9的实施例相似，如之前所指出图10采用正视图图示被移除的底座支架54的后外壳来提供平衡***30的备选配置的视图。如在图10中最佳图示的，后外壳被移除的底座支架54具有设置在其中的平衡***30，其包括耦合于线缆引导***36和延长器臂34的弹簧机构26。如之前描述的，线缆引导***36包括第一轮38和第二轮40，使线缆驱动机构42与之对齐并且在活动连接点29处耦合于延长器臂34和弹簧机构26。与之前描述的图9的实施例相比之下，在该具体实施例中，平衡***30（其包括线缆引导***36、延长器臂34和弹簧机构26）在垂直壁构件46的第一侧44上配置并且臂22（如由虚线指示的）在垂直壁构件46的相对的第二侧48上协同配置。旋转部件25提供延长器臂34和可旋转臂22通过垂直臂构件26的协同接合。垂直臂构件46提供平衡***30和臂22的可操作分离。在实施例中，垂直臂构件46可以是底座支架54的前外壳。
被平衡***30控制的臂22配置成围绕与延长器臂34相同的旋转轴14旋转。弹簧机构26经由线缆驱动机构42在锚定到底座支架54的壁55的安装锚28与延长器臂34上的活动连接点29之间耦合，使得平衡***26的活动连接点29随延长器臂34旋转。因为所施加的力中的差异可以降低平衡效率，平衡***30提供臂22的反向转矩来平衡***，并且因此选择弹簧机构26来提供几乎等于臂的转矩（MA(Φ)）但与之方向相反的转矩。如之前关于图9的实施例示的，合适的弹簧机构26包括拉伸弹簧、压缩弹簧、拉伸拉杆弹簧或对本领域内技术人员将明显的相似设备。
与之前的实施例相似，线缆引导***36并且更具体地是第一轮38和第二轮40配置成响应于对***的平衡而维持线缆驱动机构42的对齐并且最终准许线缆驱动机构42的移动。因此，在臂22旋转时，由于延长器臂34的经由线缆驱动机构42的旋转移动使弹簧机构26致动（压缩/拉伸）。
如在图8中最佳图示的，在操作中，由具有处于零度位置的臂22的***50采集初始图像。在该位置采集图像后，实施检验的临床医生典型地使臂22旋转到九十度位置用于额外图像采集。在臂22旋转时，促使延长器臂34经由旋转部件25和线缆驱动机构42旋转。该旋转移动导致致动弹簧机构26，从而提供臂22的反作用转矩。选择反作用转矩来平衡***使得使臂22旋转所需要的力的量明显减少。此外，平衡***30消除对重的配重的需要，从而也使X射线***的总重明显减少。
因此，如本文公开并且如在图1-10中图示的，提供优于现有配重平衡***的各种技术优势和/或改进。提出的如本文公开的配重平衡机构具有使成像***致动***的功率要求降低近似80%的可能性，这可导致致动***成本明显降低。***参数可对于较少的未补偿转矩进一步优化和调整，从而马达功率降低更多。具体地，考虑到***部件中的变化（弹簧刚度，等）和组件公差，可对距离“h”、距离“d”和弹簧刚度k做出调整以对于最小未补偿转矩进行优化。提出的配重平衡机构的实现对于在已知的***摄影成像***的机架中使用是可行的。
提出的配重平衡机构使对公开的成像***的臂施加的不平衡重力载荷大大减少。机构使用弹簧（例如螺旋弹簧），其采用理论上平衡臂在任意臂角位置的静态载荷中的全部的方式来配置。因此，致动***的载荷容量可以极大减少，这使***初始承载值（ICV）减少。弹簧机构可根据常规方法以低成本制造。弹簧机构的性能相对于设计参数变化是鲁棒的。与已知齿轮/气弹簧配重平衡***相比，提出的平衡***有利地使静态配重平衡转矩减少近似80%，同时使随着重复使用的弹簧机构的退化最小化，由此提高平衡***的预期寿命。
平衡***的示范性实施例在上文详细描述。尽管参考X射线源和检测器描述平衡***，如上文描述的平衡***可以在任何不平衡***中使用，其包括其他类型的成像装置，并且特别是其中在可旋转臂的相反端上提供源和检测器的那些。其他应用对于本领域内技术人员将是明显的。因此，平衡***不限于与本文描述的所规定的***摄影***一起使用。此外，本公开不限于上文详细描述的平衡***的实施例。相反，平衡***实施例的其他变化可在权利要求的精神和范围内使用。
本书面描述使用示例来公开本公开，其包括最佳模式，并且还使本领域内技术人员能够实践本公开，包括制作和使用任何设备或***和执行任何包含的方法。本公开的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想到的其他示例。这样的其他示例如果它们包括不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则确定在权利要求的范围内。
尽管示出和描述有目前被认为是本公开的优选实施例的，在其中做出各种改变和修改而不偏离由附上的权利要求限定的本公开的范围，这对于本领域内技术人员将是明显的。
Claims (22)
1.一种成像装置，其包括：
底座支架；
臂，其可旋转地耦合于旋转部件，所述旋转部件在枢轴点处耦合于所述底座支架来提供所述臂围绕旋转轴的旋转；
成像部件，其耦合于所述臂的端并且限定具有质量“m”的主体；以及
平衡***，用于平衡所述臂的转矩，所述平衡***包括：
具有弹簧刚度“k”、耦合于所述底座支架并且经由几何约束点耦合于活动连接点的弹簧机构，所述活动连接点位于所述臂的所述枢轴点与所述主体之间并且在离所述枢轴点距离“d”处，所述几何约束点位于离所述枢轴点距离“h”；以及
线缆引导***，所述线缆引导***配置成引导线缆驱动机构的移动，所述线缆驱动机构在第一端处耦合于所述弹簧机构的第二端并且在第二端处耦合于所述活动连接点，
其中在所述臂被旋转时，由所述弹簧机构施加的力平衡所述臂的重力转矩来提供f=kX，其中f是所述弹簧的所述力并且x是所述活动连接点与所述几何约束点之间的距离。
2.如权利要求1所述的成像装置，其中所述弹簧机构提供大致等于所述臂的所述重力转矩并且与所述重力转矩方向相反的转矩。
3.如权利要求1所述的成像装置，其中在所述臂被旋转时，由所述弹簧机构施加的力平衡所述臂的所述重力转矩来提供k=mglc/hd，其中m是所述主体的质量，g是重力加速度并且lc是所述枢轴点与所述主体之间的距离。
4.如权利要求1所述的成像装置，其中所述线缆引导***进一步包括第一轮和第二轮。
5.如权利要求4所述的成像装置，其中所述几何约束点配置为所述第一轮和所述第二轮限定的线缆布线点。
6.如权利要求1所述的成像装置，其中所述几何约束点配置为所述弹簧机构耦合于所述底座支架的弹簧附着点。
7.如权利要求1所述的成像装置，其中所述弹簧机构包括螺旋弹簧。
8.如权利要求1所述的成像装置，其进一步包括与所述臂同步运动地配置的延长器臂。
9.如权利要求1所述的成像装置，其中所述平衡***设置在所述成像装置的所述底座支架内。
10.一种X射线装置，其包括：
底座支架；
臂，其具有第一端和第二端，X射线部件，其耦合于所述臂的所述第一端和第二端中的一个并且限定具有质量“m”的主体；
旋转部件，其经枢轴耦合于所述底座支架以提供所述臂在枢轴点处围绕旋转轴的旋转；以及
平衡***，用于平衡所述臂的转矩，所述平衡***包括：
弹簧机构，其在非活动连接点处耦合于所述底座支架并且经由几何约束点耦合于活动连接点，所述活动连接点位于所述臂的所述枢轴点与所述主体之间并且在离所述枢轴点距离“d”处，所述几何约束点位于离所述枢轴点距离“h”，
延长器臂，其与所述臂平行配置并且安装到所述旋转部件用于相对于所述底座支架旋转；以及
线缆引导***，其配置成引导线缆驱动机构的移动，所述线缆驱动机构在第一端处耦合于所述弹簧机构的第二端并且在第二端处耦合于所述延长器臂上的所述活动连接点，
其中在所述臂被旋转时，所述平衡***维持相同数量级的所述臂的旋转角和所述延长器臂的旋转角，并且
其中在所述臂被旋转时，由所述弹簧机构施加的力平衡所述臂的重力转矩来提供f=kX，其中f是所述弹簧的所述力，k是所述弹簧机构的弹簧刚度并且x是所述活动连接点与所述几何约束点之间的距离。
11.如权利要求10所述的X射线装置，其中在所述臂被旋转时，由所述弹簧机构施加的力平衡所述臂的转矩来提供k=mglc/hd，其中k是所述弹簧机构的弹簧刚度，g是重力加速度，并且lc是所述枢轴点与所述主体之间的距离。
12.如权利要求10所述的X射线装置，其中所述弹簧机构包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧包括拉伸弹簧和压缩弹簧中的一个。
13.如权利要求10所述的X射线装置，其中所述弹簧机构包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧包括拉伸拉杆弹簧。
14.如权利要求10所述的X射线装置，其中所述臂、所述旋转部件和所述延长器臂围绕同一个旋转轴旋转。
15.如权利要求10所述的X射线装置，其中所述平衡***设置在所述X射线装置的底座支架内。
16.如权利要求15所述的X射线装置，其中所述平衡***和所述臂配置在所述底座支架的垂直壁结构的相对侧上。
17.如权利要求10所述的X射线装置，其中所述X射线装置是***摄影***。
18.一种***摄影***，其包括：
底座支架；
臂，其耦合于旋转部件用于使具有质量“m”的主体围绕旋转轴相对于所述底座支架围绕枢轴点旋转，所述旋转部件耦合于所述底座支架；
延长器臂，其与所述臂平行配置并且耦合于所述旋转部件用于相对于所述底座支架围绕所述旋转轴旋转；以及
平衡***，其包括弹簧机构，所述弹簧机构耦合于所述底座支架并且经由几何约束点耦合于位于所述延长器臂上在所述臂的所述旋转轴与所述主体之间的活动连接点，所述活动连接点位于离所述枢轴点距离“d”，所述几何约束点位于离所述枢轴点距离“h”；
线缆引导***，所述线缆引导***配置成引导线缆驱动机构的移动，所述线缆驱动机构在第一端处耦合于所述弹簧机构的第二端并且在第二端处耦合于所述活动连接点，
其中在所述臂围绕所述旋转轴被旋转时，所述平衡***使所述臂的旋转角与所述延长器臂的旋转角同步使得所述弹簧机构的所施加的力抵消所述臂的转矩力来静态平衡所述***摄影***并且提供f=kX，其中f是所述弹簧的所述力，k是所述弹簧机构的弹簧刚度并且x是所述活动连接点与所述几何约束点之间的距离。
19.如权利要求18所述的***摄影***，其中在所述臂被旋转时，由所述弹簧机构施加的力平衡所述臂的重力转矩来提供k=mglc/hd，其中g是重力并且lc是所述枢轴点与所述主体之间的距离。
20.如权利要求18所述的***摄影***，其中所述弹簧机构包括螺旋弹簧。
21.如权利要求18所述的***摄影***，其中选择由所述平衡***施加的转矩来抵消由所述臂产生的转矩。
22.如权利要求18所述的***摄影***，其中所述平衡***设置在所述***摄影***的底座支架内。
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