DE102020105759A1

DE102020105759A1 - Sensorsystem für einen Aktuator, Aktuator und Verfahren zur Bewegung eines Aktuatorteils

Info

Publication number: DE102020105759A1
Application number: DE102020105759.8A
Authority: DE
Inventors: Conor SLATER
Original assignee: Ewellix AB
Current assignee: Ewellix AB
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2021-09-09
Also published as: US20210275119A1; CN113358897A; US11896413B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem (1) für einen Aktuator (50), insbesondere eine Hubsäule, einen Aktuator (50) mit einem solchen Sensorsystem (1), ein mobiles Röntgensystem (60) mit einem solchen Aktuator (50) sowie ein Verfahren (100) zum Bewegen eines Aktuatorteils (3) eines Aktuators (50), das relativ zu einer Aktuatorbasis (12, 13) beweglich gelagert ist. Dabei ist ein Kraftsensor (2) zum Erfassen einer Gesamtkraft (F_l), die auf das Aktuatorteil (3) wirkt, eingerichtet. Ein Beschleunigungssensor (4) ist zum Erfassen einer Beschleunigung (a) des Aktuatorteils (3) eingerichtet. Erfindungsgemäß weist das Sensorsystem (1) eine Verarbeitungsvorrichtung (5) auf, die dazu eingerichtet ist, einen Antrieb (6) des Aktuators (50) zur Bewegung des Aktuatorteils (3) auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft (F_l) und der erfassten Beschleunigung (a) zu steuern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem für einen Aktuator, insbesondere eine Hubsäule, einen Aktuator mit einem solchen Sensorsystem, ein mobiles Röntgensystem mit einem solchen Aktuator sowie ein Verfahren zum Bewegen eines Aktuatorteils eines Aktuators, das relativ zu einer Aktuatorbasis beweglich gelagert ist.
Das Bewegen von schweren Lasten erfordert üblicherweise einen hohen Kraftaufwand vom Benutzer. Um solche Bewegungen zu erleichtern, ist es bekannt, Aktuatoren zu verwenden, welche die Bewegung mithilfe von Gegengewichten oder Federsystemen unterstützen. Solche Lösungen reduzieren zwar das effektive, vom Benutzer verspürte Gewicht der Last, nicht jedoch die mit der hohen Masse der Last verbundene Trägheit. Um schnelle Bewegungen auszuführen bzw. die Last zu beschleunigen, ist daher nach wie vor ein hoher Kraftaufwand notwendig.
Dieser Nachteil kann durch motorangetriebene Aktuatoren ausgeräumt werden. Ein Benutzer kann die Last dabei durch entsprechende Ansteuerung des Motors komfortabel bewegen, zum Beispiel indem er entsprechende Tasten oder einen Joystick betätigt. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Präzision einer motorgesteuerten Aktuatorbewegung durch die Geschwindigkeit, mit der diese Bewegung durchgeführt werden soll, begrenzt ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Aktuatorunterstützung bei der Bewegung einer Last weiter zu verbessern, insbesondere eine hohe Präzision bei der Positionierung der Last auch bei hoher Bewegungsgeschwindigkeit zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Sensorsystem für einen Aktuator, insbesondere eine Hubsäule, einen Aktuator mit einem solchen Sensorsystem, ein mobiles Röntgensystem mit einem solchen Aktuator sowie ein Verfahren zum Bewegen eines Aktuatorteils eines Aktuators, das relativ zu einer Aktuatorbasis beweglich gelagert ist, gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Ein Sensorsystem für einen Aktuator, insbesondere eine Hubsäule, gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist einen Kraftsensor und einen Beschleunigungssensor auf. Der Kraftsensor ist zum Erfassen einer Gesamtkraft, die auf ein relativ zu einer Aktuatorbasis beweglich gelagertes Aktuatorteil wirkt, eingerichtet. Der Beschleunigungssensor ist zum Erfassen einer Beschleunigung des Aktuatorteils eingerichtet. Erfindungsgemäß weist das Sensorsystem des Weiteren eine Verarbeitungsvorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, einen Antrieb des Aktuators zur Bewegung des Aktuatorteils auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft und der erfassten Beschleunigung zu steuern.
Ein Aktuatorteil im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Aktuatorkomponente, die gegenüber der Aktuatorbasis, d. h. einer anderen Aktuatorkomponente, beweglich gelagert bzw. bewegbar, insbesondere relativ zur Aktuatorbasis verschiebbar, ist. Ein Beispiel für ein solches Aktuatorteil ist ein Stempel oder Kolben, der beispielsweise motorisch gegenüber einer als Gehäuse, insbesondere Zylinder, ausgebildeten Aktuatorbasis translatorisch bewegbar ist. Ein anderes Beispiel ist ein beispielsweise schlittenartiges Segment einer Hubsäule, das etwa durch Betätigung eines Seilzugs gegen ein als Aktuatorbasis ausgebildetes säulenartiges Segment der Hubsäule verschiebbar ist.
Das Aktuatorteil ist vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Last zu tragen, z. B. einen Röntgenkopf eines Röntgensystems.
Eine Gesamtkraft im Sinne der Erfindung ist insbesondere die Summe aller auf das Aktuatorteil wirkenden Kräfte, insbesondere während einer Bewegung des Aktuatorteils relativ zur Aktuatorbasis. Die Gesamtkraft kann sich bei einer von einem Benutzer geführten Bewegung des Aktuatorteils z. B. aus einer auf das Aktuatorteil durch den Benutzer zur Führung ausgeübten Kraft, der mit der sich durch die ergebende Beschleunigung korrespondierenden (Trägheits-)Kraft sowie der Gewichtskraft des Aktuatorteils und/oder einer damit verbundenen Last zusammensetzen. Die Gesamtkraft kann, insbesondere bei einer Bewegung des Aktuatorteils, zeitlich variabel sein.
Ein Aspekt der Erfindung basiert auf dem Ansatz, die durch eine Beschleunigung bewirkte Kraft auf ein gegenüber einer Basis bewegliches Teil eines Aktuators mit einer gemessenen Gesamtkraft, die auf das Aktuatorteil wirkt, in Beziehung zu setzen. Auf Grundlage der gemessenen Beschleunigung und der gemessenen Gesamtkraft kann dann ein Antrieb, z. B. ein Motor, des Aktuators zur Bewegung des Aktuatorteils gesteuert werden.
Dabei ergibt sich aus der Beschleunigung bzw. der damit korrespondieren (Trägheits-)Kraft und der Gesamtkraft vorzugsweise eine auf das Aktuatorteil, z. B. durch einen Benutzer bei einer geführten Bewegung des beweglichen Teils, aktiv ausgeübte Kraft oder zumindest ein Maß für diese Kraft. Der Antrieb kann daher auf Grundlage der Beschleunigung und der Gesamtkraft derart gesteuert werden, dass die vom Benutzer geführte Bewegung des Aktuatorteils unterstützt wird. Dies erlaubt es dem Benutzer, auch schwere, mit dem Aktuatorteil verbundene Lasten präzise und schnell zu positionieren. Dem Benutzer wird insbesondere eine intuitive Bewegung solcher schweren Lasten ermöglicht. Dabei ist es insbesondere nicht notwendig, dass der Benutzer eine spezielle Steuervorrichtung, z. B. in Form eines Hand- oder Haltegriffs, bedient, um eine Bewegung des Aktuatorteils zu verursachen oder um eine von ihm geführte Bewegung des Aktuatorteils zu unterstützen. Die Erfindung ermöglicht somit eine steuervorrichtungsfreie Unterstützung bei der Bewegung von Lasten.
Zum Erfassen der Beschleunigung des Aktuatorteils ist vorzugsweise ein Beschleunigungssensor, z. B. in Form eines Mikrosystems (MEMS) auf einem integrierten Schaltkreis (IC), und zum Erfassen der auf das Aktuatorteil wirkenden Gesamtkraft ein Kraftsensor, z. B. in Form einer Wägezelle, vorgesehen. Mithilfe einer Verarbeitungsvorrichtung, die zum Beispiel durch eine mit entsprechenden Datenerfassungs- und Verarbeitungselektronikbauteilen bestückten Leiterplatte (PCB) oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) realisiert sein kann, kann z. B. ein Maß für die auf das Aktuatorteil ausgeübte Kraft ermittelt und entsprechende Steuerungsbefehle zur Steuerung des Antriebs erzeugt werden.
Beispielsweise kann die Verarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, die von einem Benutzer zur geführten Bewegung eines Röntgenkopfs, insbesondere eines Röntgenkollimators, der von einer Hubsäule getragen wird und mithilfe der Hubsäule beweglich gegenüber einem fahrbaren Unterbau, z. B. einem Wagen, gelagert ist, auf den Röntgenkopf ausgeübte Kraft präzise zu ermitteln und der Steuerung eines motorischen Antriebs der Hubsäule zugrunde zu legen. Der Benutzer kann den Röntgenkopf mit seinen Händen so ohne großen Kraftaufwand auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigen und trotzdem präzise positionieren. Es müssen dabei keine speziellen Griffe oder Berührungspunkte vorgesehen sein. Stattdessen kann der Benutzer an jedem Punkt des Röntgenkopfs Kraft zur Bewegung auf den Röntgenkopf ausüben, die mit dem Kraftsensor registriert und bei der Steuerung des Antriebs berücksichtigt werden kann.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und deren Weiterbildungen beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet, auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft und der erfassten Beschleunigung ein Maß für eine auf das Aktuatorteil, insbesondere von einem Benutzer zur Bewegung des Aktuatorteils, vorzugsweise durch eine Handbewegung des Benutzers, ausgeübte Kraft zu ermitteln und der Steuerung des Antriebs zugrunde zu legen. Die Verarbeitungsvorrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, das Aktuatorteil auf Grundlage des ermittelten Maßes mithilfe des Antriebs einer Handbewegung des Benutzers nachzuführen, d. h. den Antrieb zu veranlassen, das Aktuatorteil der Handbewegung nachzuführen. Dies erlaubt eine zuverlässige Entlastung des Benutzers bei der Bewegung des Aktuatorteils bzw. einer damit verbundenen Last.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet, den Antrieb auf Grundlage eines gespeicherten Kalibrierungswerts zu steuern. Zu diesem Zweck kann das Sensorsystem, insbesondere die Verarbeitungsvorrichtung, einen Speicher aufweisen, in dem der Kalibrierungswert gespeichert ist bzw. werden kann. Das Zugrundelegen eines gespeicherten Kalibrierungswerts erlaubt das Steuern des Antriebs in Abhängigkeit einer durch einen Benutzer ausgeübten Kraft auf das Aktuatorteil ohne Kenntnis der Masse des Aktuatorteils bzw. der damit verbundenen Last.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform korrespondiert der gespeicherte Kalibrierungswert mit einer auf das Aktuatorteil wirkenden Gesamtkraft bei ruhendem Aktuatorteil, d. h. bei Stillstand des Aktuatorteils. Der Kalibrierungswert kann insbesondere der Gewichtskraft des Aktuatorteils und/oder einer damit verbundenen Last entsprechen. Dadurch kann der Einfluss der Gewichtskraft des Aktuatorteils auf die bei Bewegung des Aktuatorteils erfasste Gesamtkraft ermittelt und bei der Steuerung des Antriebs berücksichtigt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftsensor dazu eingerichtet, die auf das Aktuatorteil wirkende Gesamtkraft bei ruhendem Aktuatorteil in einem Kalibrierungsmodus zu erfassen. Vorzugsweise ist das Sensorsystem dazu in einem Kalibrierungsmodus betreibbar bzw. in den Kalibrierungsmodus versetzbar. Dabei ist die Verarbeitungsvorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, die bei ruhendem Aktuatorteil erfasste Gesamtkraft als Kalibrierungswert zu speichern. Dies ermöglicht ein präzises Erfassen der Gewichtskraft des Aktuatorteils bzw. der damit verbundenen Last.
Vorzugsweise ist das Sensorsystem oder der Aktuator dabei dazu eingerichtet, dem Benutzer den Kalibrierungsmodus zu signalisieren. Beispielsweise kann die Verarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, im Kalibrierungsmodus ein entsprechendes optisches oder akustisches Signal auszugeben bzw. dessen Ausgabe zu veranlassen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Benutzer während dem Erfassen des Kalibrierungswerts keine Kraft auf das Aktuatorteil ausübt.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass das Sensorsystem oder der Aktuator dazu eingerichtet ist, die Bewegung des Aktuatorteils relativ zur Aktuatorbasis im Kalibrierungsmodus zu blockieren. Beispielsweise kann die Verarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, das Aktuatorteil im Kalibrierungsmodus mithilfe eines Rastmechanismus, der zur Vereinfachung der Positionierung des Aktuatorteils relativ zur Aktuatorbasis vorgesehen ist, zu blockieren. Dadurch kann eine versehentliche Bewegung des Aktuatorteils durch den Benutzer während der Kalibrierung verhindert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet, die mithilfe des Kraftsensors erfasste Gesamtkraft mit einer auf das Aktuatorteil wirkenden Gesamtkraft bei ruhendem Aktuatorteil, d. h. bei Stillstand des Aktuatorteils, zu normieren. Dabei ist die Verarbeitungsvorrichtung in bevorzugter Weise dazu eingerichtet, die erfasste Gesamtkraft mithilfe des gespeicherten Kalibrierungswerts zu normieren. Dadurch kann die auf das ruhende Aktuatorteil wirkende Gesamtkraft schnell und zuverlässig bereitgestellt werden.
Zudem ist die Verarbeitungsvorrichtung dabei vorzugsweise dazu eingerichtet, die auf das Aktuatorteil ausgeübte Kraft oder zumindest ein Maß dafür auf Grundlage der derart normierten Gesamtkraft zu ermitteln. Entsprechend kann die ausgeübte Kraft oder das Maß dafür auch ohne Kenntnis der Masse des Aktuatorteils bzw. der damit verbundenen Last ermittelt werden. Dies ermöglicht es zum Beispiel, Aktuatoren, insbesondere Hubsäulen, leicht auch noch nachträglich mit dem Sensorsystem auszustatten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet, den Antrieb auf Grundlage eines Quotienten aus einer, insbesondere durch einen Benutzer, vorzugsweise zur Bewegung des Aktuatorteils, auf das Aktuatorteil ausgeübten Kraft und einer bei ruhendem Aktuatorteil wirkenden Gesamtkraft zu steuern. Die Verarbeitungsvorrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, diesen Quotienten auf Grundlage der normierten Gesamtkraft, die bei der Bewegung des Aktuatorteils auf Basis der vom Kraftsensor erfassten Gesamtkraft zu ermitteln. Der Quotient kann dabei ein Maß für die zum Beispiel von einem Benutzer, insbesondere durch seine Handbewegung, zur Bewegung des Aktuatorteils auf das Aktuatorteil ausgeübte Kraft bilden. Der Antrieb kann das Aktuatorteil so schnell und präzise der Handbewegung des Benutzers nachführen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftsensor als Wägezelle ausgebildet. Eine derartige Wägezelle kann besonders kompakt ausgebildet sein und daher leicht in den Aktuator, insbesondere an unterschiedlichen Stellen, integriert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftsensor dazu eingerichtet, die Gesamtkraft durch Detektion einer Seilspannung eines Seils zu erfassen, von dem das Aktuatorteil getragen wird. Zu diesem Zweck kann der Kraftsensor auf einer Seite mit dem Seil und auf einer gegenüberliegenden Seite mit dem Aktuatorteil verbunden sein. Eine Änderung der Seilspannung aus einem Ruhezustand heraus, zum Beispiel aus dem Kalibrierungsmodus, erlaubt zuverlässig das Ermitteln eines Maßes für eine durch einen Benutzer auf das Aktuatorteil ausgeübte Kraft.
Mit anderen Worten kann die Verarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, eine Abweichung der Seilspannung von einem Kalibrierungswert zu überwachen und insbesondere die Abweichung der Seilspannung vom Kalibrierungswert zusammen mit der erfassten Beschleunigung der Steuerung des Antriebs zugrunde zu legen. Die Detektion der Seilspannung kann technisch besonders leicht und in kompakter Weise realisiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftsensor dazu eingerichtet, die Gesamtkraft durch Detektion eines Gewichts, das auf einer das Aktuatorteil tragenden Spindel lastet, zu erfassen. Dadurch ist es möglich, den Kraftsensor besonders geschützt innerhalb des Aktuators, zum Beispiel innerhalb eines Säulenelements einer Hubsäule, anzuordnen.
Ein Aktuator, insbesondere eine Hubsäule, gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist eine Aktuatorbasis, ein relativ zur Aktuatorbasis beweglich gelagertes Aktuatorteil, einen Antrieb zur Bewegung des Aktuatorteils und ein Sensorsystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf. Das Aktuatorteil ist dabei vorzugsweise als Schlitten ausgebildet, der zum Beispiel entlang einer Seitenfläche der Aktuatorbasis bewegbar ist. Zudem ist das Aktuatorteil in bevorzugter Weise dazu eingerichtet, eine Last wie zum Beispiel einen Röntgenkopf zu tragen. Das Aktuatorteil kann zu diesem Zweck ein Befestigungsmittel aufweisen, etwa Gewindebohrungen zum Verschrauben der Last, einen Rastmechanismus zum Einhängen der Last und/oder dergleichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Beschleunigungssensor und die Verarbeitungsvorrichtung am und/oder im Aktuatorteil angeordnet. Der Aktuator, insbesondere die Aktuatorbasis, kann dadurch besonders kompakt ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich ist auch der Kraftsensor am und/oder im Aktuatorteil angeordnet. Dies ermöglicht eine unmittelbare und daher weniger fehleranfällige Erfassung der auf das Aktuatorteil wirkenden Gesamtkraft.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftsensor in einer Ausnehmung des Aktuatorteils angeordnet. Der Kraftsensor kann insbesondere in einer aus dem Aktuatorteil und einer Seitenfläche der Aktuatorbasis gebildeten Tasche aufgenommen sein. Der Kraftsensor kann dadurch besonders zuverlässig vor äußeren Einflüssen, welche das Erfassen der Gesamtkraft beeinträchtigen könnten, geschützt werden.
Ein mobiles Röntgensystem gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist einen fahrbaren Unterbau, einen auf den fahrbaren Unterbau montierten Aktuator gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und einen Röntgenkopf, der an das relativ zur Aktuatorbasis beweglich gelagerte Aktuatorteil montiert ist, auf.
Bei einem Verfahren zum Bewegen eines Aktuatorteils eines Aktuators, insbesondere einer Hubsäule, das relativ zu einer Aktuatorbasis beweglich gelagert ist, gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird (i) eine auf das Aktuatorteil wirkende Gesamtkraft und (ii) eine Beschleunigung des Aktuatorteils erfasst. Erfindungsgemäß wird (iii) ein Antrieb des Aktuators zur Bewegung des Aktuatorteils auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft und der erfassten Beschleunigung, insbesondere auf Grundlage eines Maßes für eine auf das Aktuatorteil ausgeübte Kraft, gesteuert. Das Maß für die auf das Aktuatorteil ausgeübte Kraft kann dabei auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft und der erfassten Beschleunigung ermittelt werden.
Die bisher gegebene Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen abhängigen Ansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem Sensorsystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, dem Aktuator gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, dem Röntgensystem gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung und dem Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung kombinierbar.
Die voranstehend beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden im Zusammenhang mit den Figuren in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung näher erläutert. In den Figuren werden durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechende Elemente der Erfindung verwendet. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale der Ausführungsbeispiele auch explizit isoliert betrachtet und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.
Es zeigen, zumindest teilweise schematisch:

1A ein Beispiel eines Sensorsystems für einen Aktuator;
1B ein Freikörperbild mit den auf eine Last einwirkenden Kräften;
2 ein erstes Beispiel eines Aktuators mit einem Sensorsystem in einer Schnittansicht;
3 ein zweites Beispiel eines Aktuators mit einem Sensorsystem in einer Schnittansicht;
4 ein Beispiel eines mobilen Röntgensystems; und
5 ein Beispiel eines Verfahrens zum Bewegen eines Aktuatorteils.

1A zeigt ein Beispiel eines Sensorsystems 1 für einen Aktuator, insbesondere eine Hubsäule. Das Sensorsystem 1 weist einen Kraftsensor 2 auf, der dazu eingerichtet ist, eine Gesamtkraft F_l zu messen, die auf ein relativ zu einer Aktuatorbasis des Aktuators, z. B. eines (nicht gezeigten) Gehäuses, beweglich gelagertes Aktuatorteil 3 des Aktuators wirkt. Das Sensorsystem 1 weist zudem einen Beschleunigungssensor 4 auf, der dazu eingerichtet ist, eine auf das Aktuatorteil 3 wirkende Beschleunigung a zu erfassen. Eine Verarbeitungseinrichtung 5 des Sensorsystems 1 ist dazu eingerichtet, auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft F_l und der erfassten Beschleunigung a einen Antrieb 6 des Aktuators zur Bewegung des Aktuatorteils 3 zu steuern.
Im gezeigten Beispiel ist der Antrieb 6 dazu eingerichtet, eine Mutter 9 über ein Getriebe 11 in Rotation zu versetzen. Die Mutter 9 weist vorzugsweise ein Innengewinde auf, welches mit einem Außengewinde 10a einer Spindel 10 in Eingriff steht. Mithilfe der Mutter 9 und der Spindel 10 kann daher eine Rotationsbewegung einer Welle des Antriebs 6 in eine Translationsbewegung des Aktuatorteils 3 umgewandelt werden.
Der Kraftsensor 2, der Beschleunigungssensor 4 und der Antrieb 6 sind, wie in 1 angedeutet, mit der Verarbeitungsvorrichtung 5 signal- bzw. datenverbunden. Zumindest ein Teil der Verbindungen, insbesondere zwischen der Verarbeitungsvorrichtung 5 und dem Antrieb 6, kann dabei auch drahtlos ausgebildet sein, etwa um die Bewegung des Aktuatorteils 3 relativ zum Antrieb 6 nicht zu beeinträchtigen.
Zur Bewegung einer Last 25, die mit dem Aktuatorteil 3 zum Beispiel über ein Befestigungsmittel 7 verbunden ist, etwa mit Gewindebohrungen 7a des Befestigungsmittels 7 verschraubt, kann der Benutzer eine Kraft F_h auf die Last 25 und damit auch auf das Aktuatorteil 3 ausüben. Diese zum Beispiel mit der Hand des Benutzers ausgeübte Kraft F_h kann vom Kraftsensor 2 als Bestandteil der Gesamtkraft F_l erfasst werden.
Dazu zeigt 1B ein Freikörperbild mit den auf eine Last mit der Masse M einwirkenden Kräften. In die Gesamtkraft F_l geht auch eine nicht-konstante (Trägheits-)Kraft F_t = M·a ein, die mit der Beschleunigung a, welche durch die auf die Last 25 bzw. das Aktuatorteil 3 ausgeübte Kraft bewirkt wird, korrespondiert. Wie in 1A und 1B dargestellt wirkt diese Kraft der auf die Last 25 ausgeübten Kraft F_h entgegen. Für die Gesamtkraft F_l ergibt sich entsprechend: $F_{l} = M \cdot a - F_{h} .$
Daher ist es erst durch die Messung der Beschleunigung a mithilfe des Beschleunigungssensors 4 möglich, mit der Verarbeitungsvorrichtung 5 die durch den Benutzer auf die Last 25 bzw. das Aktuatorteil 3 ausgeübte Kraft F_h oder zumindest ein Maß dafür zu ermitteln. Dabei ist es vorzugsweise unerheblich, ob sich die Last 25 bereits in Bewegung befindet, z. B. weil der Aktuator als Ganzes bewegt wird - etwa, wenn der Aktuator auf einer beweglichen Plattform wie etwa einem Wagen oder Fahrzeug montiert ist.
Das Maß für die Kraft F_h kann der Steuerung des Antriebs 6 zugrunde gelegt werden. Dadurch wird eine Unterstützung der von einem Benutzer verursachten Bewegung der Last 25 durch den Antrieb 6 möglich.
Um die Unterstützung durch den Antrieb 6 unabhängig von der Masse M der zu bewegenden Last 25 zu ermöglichen, berücksichtigt die Verarbeitungsvorrichtung 5 bei der Steuerung des Antriebs 6 vorzugsweise einen Kalibrierungswert, der zum Beispiel in einem Speicher 8 des Sensorsystems 1, insbesondere der Verarbeitungsvorrichtung 5, gespeichert ist.
Der Kalibrierungswert korrespondiert in bevorzugter Weise mit einer in einem Kalibrierungsmodus des Sensorsystems 1 vom Kraftsensor 2 erfassten Gesamtkraft F_lo in welcher sich das Aktuatorteil 3 in Ruhe befindet, d. h. stillsteht. Da somit im Kalibrierungsmodus keine Kraft F_h auf die Last 25 bzw. das Aktuatorteil 3 ausgeübt wird und keine Beschleunigung des Aktuatorteils 3 vorliegt, entspricht die vom Kraftsensor 2 erfasste Gesamtkraft F_l0 = M·a₀ der Gewichtskraft, wobei a₀ die Erdbeschleunigung ist.
Die Verarbeitungsvorrichtung 5 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die mit dem Kraftsensor 2 gemessene Kraft F_l mit der bei ruhenden Aktuatorteil 3 erfassten Gesamtkraft F_l0 zu normieren, sodass sich als Maß für die bei Bewegung des Aktuatorteils 3 ausgeübte Kraft F_h ein Quotient ergibt: $\frac{F_{h}}{F_{l 0}} = \frac{M \cdot a}{F_{l 0}} - \frac{F_{l}}{F_{l 0}}$
bzw. $\frac{F_{h}}{F_{l 0}} = \frac{a}{a_{0}} - \frac{F_{l}}{F_{l 0}} .$
Der Quotient $\frac{F_{h}}{F_{l 0}}$
kann bei Messung der Beschleunigung a und der auf das Aktuatorteil 3 wirkenden Gesamtkraft F_l unter Zurückgreifen auf den im Speicher 8 gespeicherten Kalibrierungswert F_l0 sowie die Erdbeschleunigung a₀ schnell, d. h. im Wesentlichen in Echtzeit, berechnet und daher der Steuerung des Antriebs 6 zugrunde gelegt werden, um ein Nachführen des Aktuatorteils 3 bzw. der damit verbundenen Last 25 zu erreichen.
2 zeigt ein Beispiel eines Aktuators 50 mit einem Sensorsystem 1 in einer Schnittansicht. Das Sensorsystem 1 weist einen Kraftsensor 2, einen Beschleunigungssensor 4 und eine Verarbeitungsvorrichtung 5 auf. Der Aktuator 50 ist hierbei als Hubsäule ausgebildet, die ein erstes Basisteil 12, ein zweites Basisteil 13 und ein Aktuatorteil 3 aufweist. Dabei ist das zweite Basisteil 13 säulenartig ausgebildet und gegenüber dem ersten, ebenfalls säulenartig ausgebildeten Basisteil 12 beweglich gelagert, insbesondere teleskopartig verschiebbar. Das Aktuatorteil 3 ist gegenüber dem zweiten säulenartigen Basisteil 13 beweglich gelagert, insbesondere entlang einer Seitenfläche 14 des zweiten Basisteils 13 verschiebbar. Das Aktuatorteil 3 kann zu diesem Zweck als Schlitten ausgebildet sein, der zwischen zwei Führungsschienen 23, von denen in 2 nur eine sichtbar ist, läuft. Die Führungsschienen 23 verlaufen dabei in einer Längsrichtung des Aktuators 50, d. h. parallel zu einer Längsachse 22.
Zur Bewegung der Komponenten des Aktuators 50 relativ zueinander ist ein Antrieb 6 in Form eines Motors vorgesehen. Der Antrieb 6 ist an einer ersten Abschlussplatte 18 des ersten Basisteils 12, welche ein oberes Ende des ersten Basisteils 12 definiert, angeordnet.
Die Komponenten des Sensorsystems 1 sind im gezeigten Beispiel in das Aktuatorteil 3 integriert, d. h. am bzw. im Aktuatorteil 3 angeordnet. Der Kraftsensor 2 ist dabei dazu eingerichtet, eine auf das Aktuatorteil 3 wirkende Gesamtkraft zu erfassen, während der Beschleunigungssensor 4 dazu eingerichtet ist, eine Beschleunigung des Aktuatorteils 3 zu erfassen. Auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft und der erfassten Beschleunigung kann die Verarbeitungsvorrichtung 5 den Antrieb 6 derart steuern, dass eine durch einen Benutzer ausgeführte Bewegung des Aktuatorteils 3 relativ zu den Basisteilen 12, 13 unterstützt wird.
Das Aktuatorteil 3 kann dazu über einen Seilzug 15 mit dem ersten Basisteil 12 verbunden sein. Das Aktuatorteil 3 wird dabei vorzugsweise von einem Seil 16 des Seilzugs 15 getragen, wobei es an einem außenliegenden Ende des Seils 16 befestigt sein kann. Das Aktuatorteil 3 weist zur Befestigung des Seils 16 im gezeigten Beispiel eine Ausnehmung 20 auf, in der das Seil 16 abschnittsweise verlaufen kann. Der Kraftsensor 2 ist beispielsweise an einem inneren Ende der Ausnehmung 20 angeordnet, insbesondere mit dem Seil 16 verbunden. Dadurch kann der Kraftsensor 2 die auf das Aktuatorteil 3 wirkende Gesamtkraft anhand der Detektion einer Seilspannung des Seils 16 erfassen.
Das Seil 16 ist über eine Umlenkrolle 17, die am zweiten Basisteil 13 montiert ist, geführt und mit einem basisteilseitigen Ende am ersten Basisteil 12, insbesondere an der ersten Abschlussplatte 18, befestigt. Bei einer Bewegung des zweiten Basisteils 13 relativ zum ersten Basisteil 12 bewirkt der Seilzug 15 daher auch eine Bewegung des Aktuatorteils 3 relativ zum zweiten Basisteil 13.
Zur Bewegung des zweiten Basisteils 13 relativ zum ersten Basisteil 12 ist an der ersten Abschlussplatte 18 angeordneten, Antrieb 6, der insbesondere im Bereich der ersten Abschlussplatte 18 am ersten Basisteil 12 befestigt sein kann, zum Beispiel über ein Getriebe mit einer Mutter 9 gekoppelt. Ein Innengewinde der Mutter 9 steht dabei mit einem Außengewinde einer Spindel 10 in Eingriff, sodass eine durch den Antrieb 6 angetriebene Rotation der Mutter 9 eine Translation der Spindel 10 bewirkt. Die Spindel 10 ist an einem dem ersten Basisteil 12, insbesondere der ersten Abschlussplatte 18, abgewandten oberen Ende des zweiten Basisteils 13 befestigt, insbesondere an einer zweiten Abschlussplatte 24 des zweiten Basisteils 13, sodass bei einer Translation der Spindel 10 auch das zweite Basisteil 13 relativ zum ersten Basisteil 12 bewegt wird. Gleichzeitig wird über den Seilzug 15 auch eine Bewegung des Aktuatorteils 3 relativ zum zweiten Basisteil 13 bewirkt.
Um den Aktuator 50 in einem ausgefahrenen Zustand stützen zu können, ist in bevorzugter Weise ein Gewichtskompensationsmittel 19 vorgesehen, das zum Beispiel als Gasfeder ausgebildet sein kann. Ein Zylinder 19a der Gasfeder ist dabei mit dem zweiten Basisteil 13 verbunden, während ein Kolben 19b der Gasfeder mit dem ersten Basisteil 12 verbunden ist. Die Gewichtskraft einer mit dem Aktuatorteil 3 verbundenen Last (nicht gezeigt), welche über die Umlenkrolle 17 auch auf das zweite Basisteil 13 wirkt, kann dadurch abgefangen werden. Dies ermöglicht eine Gewichtskompensation des zweiten Basisteils 13 und des Aktuatorteils 3 bzw. der daran gekoppelte Last, sodass beispielsweise ein kleinerer Antrieb 6 eingesetzt werden kann.
Anders als im in 2 gezeigten Beispiel kann der Antrieb 6 auch an einem Boden 21 des ersten Basisteils 12, der ein unteres Ende des ersten Basisteils 12 definiert, angeordnet sein.
Die Mutter 9 kann dabei hülsenartig ausgebildet sein und sich in Längsrichtung des Aktuators 50, d. h. parallel zur Längsachse 22, im Wesentlichen durch das gesamte erste Basisteil 12 erstrecken, um auch bei vollständig ausgefahrenem zweiten Basisteil 13 mit der Spindel 10 wechselwirken zu können. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Anordnung von Mutter 9 und Spindel 10 zu vertauschen, sodass die Spindel 10 durch den Antrieb 6 in Rotation versetzt wird und eine Translation der Mutter 9 bewirkt. Die beschriebenen Wirkweisen ändern sich dadurch nicht.
Ebenfalls anders als im 2 gezeigten Beispiel kann anstelle einer Befestigung des innenliegenden Endes des Seils 16 an der ersten Abschlussplatte 18 auch ein weiterer Antrieb vorgesehen sein, mit dem das Aktuatorteil 3 gegebenenfalls unabhängig von der Bewegung des zweiten Basisteils 13 relativ zum ersten Basisteil 12 bewegt werden kann.
Der weitere, in 2 nicht gezeigte, Antrieb kann z. B. zum Antrieb einer Seiltrommel eingerichtet sein, auf der das Seil 16 auf- bzw. abwickelbar ist. Durch entsprechende Steuerung des weiteren Antriebs kann so eine Verkürzung bzw. eine Verlängerung des Seils 16 und damit eine Verschiebung des Aktuatorteils 3 entlang der Seitenfläche 14 bewirkt werden.
3 zeigt ein zweites Beispiel eines Aktuators 50 mit einem Sensorsystem 1 in einer Schnittansicht, wobei auch die von einem Aktuatorteil 3 getragene Last 25 schematisch dargestellt ist. Sowohl der Aktuator 50 als auch das Sensorsystem 1 entsprechen dem in 2 gezeigten Aktuator bzw. Sensorsystem weitestgehend. So weist insbesondere das Sensorsystem 1 ebenfalls einen Kraftsensor 2 zum Erfassen einer auf ein Aktuatorteil 3 wirkenden Gesamtkraft sowie einen Beschleunigungssensor 4 zum Erfassen einer Beschleunigung des Aktuatorteils 3 auf. Eine Verarbeitungsvorrichtung 5 ist zum Steuern eines Antriebs 6, mit dem das schlittenartige und von Führungsschienen 23 geführte Aktuatorteil 3 entlang einer Seitenfläche 14 eines zweiten Basisteils 13 bewegbar ist, auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft und der erfassten Beschleunigung eingerichtet. Das zweite Basisteil 13 ist dabei ebenfalls relativ zu einem ersten Basisteil 12 beweglich, insbesondere teleskopisch verschiebbar, gelagert.
Wie im in 2 gezeigten Beispiel ist der Kraftsensor 2 am bzw. im Aktuatorteil 3 angeordnet. Prinzipiell ist es aber auch möglich, den Kraftsensor 2 an anderer Stelle anzuordnen, solange der Kraftsensor 2 dort die gesamte auf das Aktuatorteil 3 einwirkende Gesamtkraft erfassen kann. Beispielsweise kann der Kraftsensor 2 an einem oberen, dem ersten Basisteil gegenüberliegenden Ende des zweiten Basisteils 13, insbesondere an einer zweiten Abschlussplatte 24 des zweiten Basisteils 13, welche ein oberes Ende des zweiten Basisteils 13 definiert, angeordnet sein, wenn kein Gewichtskompensationsmittel 19 vorgesehen ist, d. h. kein Teil der Gesamtkraft kompensiert wird. Der Kraftsensor 2 könnte dabei vorzugsweise auf einer Seite mit dem zweiten Basisteil 13 und auf einer gegenüberliegenden Seite mit einer Spindel 10, welche eine durch den Antrieb 6 angetriebene Rotation einer Mutter 9 in eine Translation umwandelt und dadurch die Bewegung des zweiten Basisteils 13 relativ zum ersten Basisteil 12 bewirkt, verbunden sein bzw. werden.
In diesem, in 3 nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ohne Gewichtskompensationsmittel 19 liegt der Kraftsensor 2 dadurch geschützt im Inneren des zweiten Basisteils 13 und kann die auf das Aktuatorteil 3 wirkende Gesamtkraft durch die Detektion eines auf der Spindel 10 lastenden Gewichts der Last 25 erfassen. Die Last 25, zum Beispiel ein Röntgenkopf, ist am Aktuatorteil 3 befestigt. Durch die Umlenkrolle 17 eines Seilzugs 15 überträgt sich das Gewicht der Last 25 dabei auf das zweite Basisteil 13, wo es dann detektiert werden könnte.
4 zeigt ein Beispiel eines mobilen Röntgensystems 60 mit einem als Hubsäule 50 ausgebildeten Aktuator 50, der ein Basisteil 12, ein relativ zum Basisteil 12 beweglich gelagertes Aktuatorteil 3, einen Antrieb 6 zum Bewegen des Aktuatorteils 3 und ein Sensorsystem 1 mit einem Kraftsensor 2, einem Beschleunigungssensor 4 und einer Verarbeitungsvorrichtung 5 aufweist. Das Röntgensystem 60 weist einen fahrbaren Unterbau 61 auf, der im vorliegenden Beispiel als drei- oder vierrädriger Wagen ausgebildet ist. Das Röntgensystem 60 weist zudem einen Röntgenkopf 62 zum Erzeugen von Röntgenstrahlung auf. Der Röntgenkopf 62 ist, vorzugsweise mithilfe eines Linearaktuators 63, an das Aktuatorteil 3 montiert und kann dadurch, zum Beispiel relativ zu einem Patienten, positioniert werden.
Der Kraftsensor 2 ist dazu eingerichtet, eine auf den mit dem Aktuatorteil 3 verbundenen Röntgenkopf 62 wirkende Gesamtkraft zu erfassen, etwa wenn der Röntgenkopf 62 zur Positionierung von einem Benutzer mit der Hand geführt wird. Der Beschleunigungssensor 4 ist dazu eingerichtet, die Beschleunigung des Röntgenkopfs 62, zum Beispiel bei einer solchen Bewegung, zu erfassen. Die Verarbeitungsvorrichtung 5 ist dazu eingerichtet, den Antrieb 6 zur Bewegung des Aktuatorteils 3 und damit auch des Röntgenkopfs 62 relativ zum Basisteil 12 zu steuern, und zwar auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft und der erfassten Beschleunigung. Eine vom Benutzer geführte Bewegung des Röntgenkopfs 62 kann somit durch den Antrieb 6 unterstützt werden. Dies verringert den zur Bewegung notwendigen Kraftaufwand durch den Benutzer signifikant und erlaubt eine intuitive und schnelle Positionierung des Röntgenkopfs 62 ungeachtet dessen hohen Gewichts.
5 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens 100 zur Bewegung eines Aktuatorteils eines Aktuators relativ zu einem Basisteil des Aktuators.
In einem Verfahrensschritt S1 wird das Sensorsystem in einem Kalibrierungsmodus betrieben. Dabei wird eine auf das Aktuatorteil wirkende Gesamtkraft bei ruhendem Aktuatorteil erfasst, d. h. während sich das Aktuatorteil nicht bewegt bzw. sich im Stillstand befindet. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise ein Kraftsensor vorgesehen, der zum Beispiel derart angeordnet sein kann, dass er das Aktuatorteil, gegebenenfalls auch indirekt, abstützt oder trägt. Im Kalibrierungsmodus, bei unbewegtem Aktuatorteil, erfasst der Kraftsensor dadurch im Wesentlichen die Gewichtskraft des Aktuatorteils bzw. einer daran befestigten Last.
Die mit dem Kraftsensor erfasste Gesamtkraft bei ruhendem Aktuatorteil wird im Rahmen des Verfahrensschritt S1 vorzugsweise in einem Speicher als Kalibrierungswert gespeichert. Anschließend kann der Kalibrierungsmodus beendet werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt S2 wird die auf das Aktuatorteil wirkende Gesamtkraft erfasst, wenn sich das Sensorsystem nicht mehr im Kalibrierungsmodus befindet, d. h. beispielsweise wenn das Aktuatorteil durch einen Benutzer bewegt wird. Die Gesamtkraft kann sich dann aus mehreren Kräften zusammensetzen, zum Beispiel aus der Gewichtskraft des Aktuators, der durch eine Beschleunigung bewirkten (Trägheits-)Kraft sowie einer von dem Benutzer zur Bewegung auf das Aktuatorteil ausgeübten Kraft. Gegenüber dem Kalibrierungsmodus ändert sich die bei Bewegung des Aktuatorteils vom Kraftssensor erfasste Gesamtkraft entsprechend.
In einem weiteren Verfahrensschritt S3 wird eine Beschleunigung des Aktuatorteils erfasst, die zum Beispiel von dem Benutzer durch die Bewegung des Aktuatorteils bewirkt wird. Zu diesem Zweck kann ein Beschleunigungssensor vorgesehen sein.
In einem weiteren Verfahrensschritt S4 wird ein Maß für die, zum Beispiel durch den Benutzer, auf das Aktuatorteil ausgeübte Kraft ermittelt, und zwar auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft und der erfassten Beschleunigung. Dabei kann die erfasste Gesamtkraft mit dem gespeicherten Kalibrierungswert normiert werden. Vorzugsweise wird auch die erfasste Beschleunigung mit einem Normierungswert, insbesondere der Erdbeschleunigung, normiert. Der Normierungswert kann auch, d. h. gemeinsam mit dem Kalibrierungswert, im Speicher gespeichert sein.
In bevorzugter Weise wird ein Quotient aus der auf das Aktuatorteil ausgeübten Kraft und dem Kalibrierungswert als Maß für die auf das Aktuatorteil ausgeübte Kraft ermittelt.
In einem weiteren Verfahrensschritt S5 wird ein Antrieb, der zur Bewegung des Aktuatorteils relativ zum Basisteil eingerichtet ist, auf Grundlage des ermittelten Maßes für die auf das Aktuatorteil ausgeübte Kraft gesteuert. Dadurch lässt sich das Aktuatorteil zuverlässig und präzise einer von den Benutzer ausgeführten Bewegung nachführen.
Bezugszeichenliste

1: Sensorsystem
2: Kraftsensor
3: Aktuatorteil
4: Beschleunigungssensor
5: Verarbeitungsvorrichtung
6: Antrieb
7: Befestigungsmittel
7a: Gewindebohrung
8: Speicher
9: Mutter
10: Spindel
10a: Außengewinde
11: Getriebe
12: erstes Basisteil
13: zweites Basisteil
14: Seitenfläche
15: Seilzug
16: Seil
17: Umlenkrolle
18: erste Abschlussplatte
19: Gewichtskompensationsmittel
19a: Zylinder
19b: Kolben
20: Ausnehmung
21: Boden
22: Längsachse
23: Führungsschiene
24: zweite Abschlussplatte
25: Last
50: Aktuator
60: Röntgensystem
61: Unterbau
62: Röntgenkopf
63: Linearaktuator
100: Verfahren
S1-S5: Verfahrensschritte
Fl: Gesamtkraft
a: Beschleunigung
Fh: ausgeübte Kraft
M: Masse

Claims

Sensorsystem (1) für einen Aktuator (50), insbesondere eine Hubsäule, mit einem Kraftsensor (2), der zum Erfassen einer Gesamtkraft (F_l), die auf ein relativ zu einer Aktuatorbasis (12, 13) beweglich gelagertes Aktuatorteil (3) wirkt, eingerichtet ist, und einem Beschleunigungssensor (4), der zum Erfassen einer Beschleunigung (a) des Aktuatorteils (3) eingerichtet ist, gekennzeichnet durch eine Verarbeitungsvorrichtung (5), die dazu eingerichtet ist, einen Antrieb (6) des Aktuators (50) zur Bewegung des Aktuatorteils (3) auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft (F_l) und der erfassten Beschleunigung (a) zu steuern.
Sensorsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtung (5) dazu eingerichtet ist, auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft (F_l) und der erfassten Beschleunigung (a) ein Maß für eine auf das Aktuatorteil (3) von einem Benutzer zur Bewegung des Aktuatorteils (3) ausgeübte Kraft (F_h) zu ermitteln und der Steuerung des Antriebs (6) zugrunde zu legen.
Sensorsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtung (5) dazu eingerichtet ist, den Antrieb (6) auf Grundlage eines gespeicherten Kalibrierungswerts zu steuern.
Sensorsystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gespeicherte Kalibrierungswert mit einer auf das Aktuatorteil (3) wirkenden Gesamtkraft (F_l0) bei ruhendem Aktuatorteil (3) korrespondiert.
Sensorsystem (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (2) dazu eingerichtet ist, die auf das Aktuatorteil (3) wirkende Gesamtkraft (F_l0) bei ruhendem Aktuatorteil (3) in einem Kalibrierungsmodus zu erfassen (S1) .
Sensorsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtung (5) dazu eingerichtet ist, die mithilfe des Kraftsensors (2) erfasste Gesamtkraft (F_l) mit einer auf das Aktuatorteil (3) wirkenden Gesamtkraft (F_l0) bei ruhendem Aktuatorteil (3) zu normieren.
Sensorsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtung (5) dazu eingerichtet ist, den Antrieb (6) auf Grundlage eines Quotienten aus einer durch einen Benutzer zur Bewegung auf das Aktuatorteil (3) ausgeübten Kraft (F_h) und einer bei ruhendem Aktuatorteil (3) wirkenden Gesamtkraft (F_l0) zu steuern.
Sensorsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (2) als Wägezelle ausgebildet ist.
Sensorsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (2) dazu eingerichtet ist, die Gesamtkraft (F_l) durch Detektion einer Seilspannung eines Seils (16) zu erfassen, von dem das Aktuatorteil (3) getragen wird.
Sensorsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (2) dazu eingerichtet ist, die Gesamtkraft (F_l) durch Detektion eines Gewichts, das auf einer das Aktuatorteil (3) tragende Spindel (10) lastet, zu erfassen.
Aktuator (50), insbesondere Hubsäule, mit einer Aktuatorbasis (12, 13), einem relativ zur Aktuatorbasis (12, 13) beweglich gelagerten Aktuatorteil (3), einem Antrieb (6) zur Bewegung des Aktuatorteils (3) und einem Sensorsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Aktuator (50) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (4) und die Verarbeitungsvorrichtung (5) am und/oder im Aktuatorteil (3) angeordnet sind.
Aktuator (50) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (2) in einer Ausnehmung (20) des Aktuatorteils (3) angeordnet ist.
Mobiles Röntgensystem (60) mit einem fahrbaren Unterbau (61), einem auf den fahrbaren Unterbau (61) montierten Aktuator (50) nach einem der Ansprüche 11 bis 13 und einem Röntgenkopf (62), der an das relativ zur Aktuatorbasis (12, 13) beweglich gelagerte Aktuatorteil (3) montiert ist.
Verfahren (100) zum Bewegen eines Aktuatorteils (3) eines Aktuators (50), insbesondere einer Hubsäule, das relativ zu einer Aktuatorbasis (12, 13) beweglich gelagert ist, wobei eine auf das Aktuatorteil (3) wirkende Gesamtkraft (F_l) (S2) und eine Beschleunigung (a) des Aktuatorteils (3) (S3) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (6) des Aktuators (50) zur Bewegung des Aktuatorteils (3) auf Grundlage der erfassten Gesamtkraft (F_l) und der erfassten Beschleunigung (a) gesteuert (S5) wird.