一種醫(yī)用加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療和工業(yè)輻照應(yīng)用的電子直線加速器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種醫(yī)用 加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在中高能醫(yī)用電子直線加速器應(yīng)用中，自動(dòng)弧度治療功能是系統(tǒng)的重要和特色功 能之一。
[0003] 為了保證自動(dòng)弧度治療功能的實(shí)現(xiàn)，需要對(duì)機(jī)架旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)精確的控制，保證機(jī)架 旋轉(zhuǎn)的到位精度高，達(dá)到系統(tǒng)指標(biāo)。在治療的過(guò)程中可隨時(shí)調(diào)整機(jī)架的運(yùn)行速度，機(jī)架的旋 轉(zhuǎn)速度應(yīng)能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)可控。機(jī)架旋轉(zhuǎn)要求有剎車(chē)的功能，能夠在緊急的情況下 在極短的時(shí)間內(nèi)停止機(jī)架的運(yùn)動(dòng)。
[0004] 目前醫(yī)用加速器機(jī)架控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，機(jī)架的到位精度較差，容易受 到干擾，工作不穩(wěn)定，異常狀態(tài)下保護(hù)措施不完善，無(wú)法高質(zhì)量地完成自動(dòng)弧度治療任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種醫(yī)用加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)方法，具有可靠 性好、機(jī)架旋轉(zhuǎn)控制精度高等優(yōu)勢(shì)。
[0006] 本發(fā)明的醫(yī)用加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)方法，其采用醫(yī)用加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)實(shí)現(xiàn)醫(yī)用加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)：
[0007] 其中，所述醫(yī)用加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括：主控機(jī)、RS485串口通訊模塊、 變頻器、電機(jī)、光電編碼器、光電編碼器解析模塊、電機(jī)剎車(chē)模塊和機(jī)架旋轉(zhuǎn)精確控制模塊； 所述RS485串口通訊模塊，其包括：第一 RS485標(biāo)準(zhǔn)串口和第二RS485標(biāo)準(zhǔn)串口；所述機(jī)架 旋轉(zhuǎn)精確控制模塊，包括判斷單元、機(jī)架標(biāo)零單元、變頻單元、剎車(chē)單元、主機(jī)命令響應(yīng)單元 和V/F輸出單元；
[0008] 步驟1，V/F輸出：利用光電編碼器實(shí)時(shí)采樣機(jī)架角度信息，并將該機(jī)架角度信息 編碼后發(fā)送至光電編碼器解析模塊；利用光電編碼器解析模塊進(jìn)行光電編碼器的機(jī)架角度 信息的解析，并將其發(fā)送給V/F輸出單元和判斷單元；V/F輸出單元將光電編碼器解析模塊 獲得的機(jī)架角度信息轉(zhuǎn)換為頻率值后通過(guò)第一 RS485標(biāo)準(zhǔn)串口實(shí)時(shí)輸出給主控機(jī)；
[0009] 步驟2,主控機(jī)根據(jù)機(jī)架運(yùn)動(dòng)換算公式計(jì)算出機(jī)架的當(dāng)前角度，再判斷機(jī)架標(biāo)零單 元是否完成機(jī)架標(biāo)零操作，若已完成機(jī)架標(biāo)零操作則執(zhí)行步驟4 ;若未完成機(jī)架標(biāo)零操作， 則執(zhí)行步驟3 ;
[0010] 步驟3,主控機(jī)通過(guò)第一 RS485標(biāo)準(zhǔn)串口發(fā)送標(biāo)零指令給主機(jī)命令響應(yīng)單元，主機(jī) 命令響應(yīng)單元響應(yīng)該標(biāo)零指令并將其發(fā)送至機(jī)架標(biāo)零單元，機(jī)架標(biāo)零單元根據(jù)所述標(biāo)零指 令將機(jī)架當(dāng)前角度作為初始角度位置以實(shí)現(xiàn)機(jī)架標(biāo)零操作，即實(shí)現(xiàn)機(jī)架0°的設(shè)置工作； 然后執(zhí)行步驟4 ;
[0011] 步驟4,主控機(jī)發(fā)送旋轉(zhuǎn)指令給主機(jī)命令響應(yīng)單元，主機(jī)命令響應(yīng)單元響應(yīng)該旋轉(zhuǎn) 指令并將其發(fā)送至變頻單元，變頻單元根據(jù)該旋轉(zhuǎn)指令進(jìn)行機(jī)架的三級(jí)變速控制：
[0012] 步驟41，讀取光電編碼器解析模塊中機(jī)架角度信息的絕對(duì)編碼值，將絕對(duì)編碼值 換算成機(jī)架當(dāng)前角度值，然后判斷機(jī)架當(dāng)前角度值是否大于或等于主控機(jī)設(shè)定角度，若大 于或等于則進(jìn)入步驟42的機(jī)架正轉(zhuǎn)分支流程，小于則進(jìn)入步驟43的機(jī)架反轉(zhuǎn)分支流程；
[0013] 步驟42,在正轉(zhuǎn)分支流程中，此時(shí)機(jī)架當(dāng)前角度值逐漸減小逼近主控機(jī)設(shè)定角度， 當(dāng)機(jī)架當(dāng)前角度值減去主控機(jī)設(shè)定角度之差大于10度時(shí)，通過(guò)第二RS485串口給變頻器發(fā) 送頻率為30Hz的正轉(zhuǎn)指令從而控制電機(jī)以高速為30Hz正轉(zhuǎn)；當(dāng)機(jī)架當(dāng)前角度值減去主控 機(jī)設(shè)定角度之差小于或等于10度但大于5度時(shí)，通過(guò)第二RS485串口給變頻器發(fā)送頻率為 15Hz的正轉(zhuǎn)指令從而控制機(jī)架電機(jī)以中速為15Hz正轉(zhuǎn)；當(dāng)機(jī)架當(dāng)前角度值減去主控機(jī)設(shè) 定角度之差小于或等于5度但大于0. 1度時(shí)，通過(guò)第二RS485串口給變頻器發(fā)送頻率為5Hz 的正轉(zhuǎn)指令從而控制機(jī)架電機(jī)以低速為5Hz正轉(zhuǎn)；當(dāng)機(jī)架當(dāng)前角度值減去主控機(jī)設(shè)定角度 之差達(dá)到第一門(mén)限閾值T1= 0. Γ時(shí)，執(zhí)行步驟44 ;
[0014] 步驟43,在反轉(zhuǎn)分支流程中，此時(shí)機(jī)架當(dāng)前角度值逐漸增大逼近主控機(jī)設(shè)定角度， 當(dāng)主控機(jī)設(shè)定角度減去機(jī)架當(dāng)前角度值之差大于10度時(shí)，通過(guò)第二RS485串口給變頻器發(fā) 送頻率為30Hz的反轉(zhuǎn)指令從而控制機(jī)架電機(jī)以高速為30Hz反轉(zhuǎn)；當(dāng)主控機(jī)設(shè)定角度減去 機(jī)架當(dāng)前角度值之差小于或等于10度但大于5度時(shí)，通過(guò)第二RS485串口給變頻器發(fā)送頻 率為15Hz的反轉(zhuǎn)指令從而控制機(jī)架電機(jī)以中速為15Hz反轉(zhuǎn)；當(dāng)主控機(jī)設(shè)定角度減去機(jī)架 當(dāng)前角度值之差小于或等于5度但大于0. 1度時(shí)，通過(guò)第二RS485串口給變頻器發(fā)送頻率 為5Hz的反轉(zhuǎn)指令從而控制機(jī)架電機(jī)以低速為5Hz反轉(zhuǎn)；當(dāng)主控機(jī)設(shè)定角度減去機(jī)架當(dāng)前 角度值之差達(dá)到第一門(mén)限閾值T 1= 0. Γ時(shí)，執(zhí)行步驟44 ;
[0015] 步驟44,判斷單元根據(jù)主控機(jī)發(fā)送的旋轉(zhuǎn)設(shè)定角度和機(jī)架當(dāng)前角度位置自動(dòng)判斷 機(jī)架到位時(shí)產(chǎn)生第一剎車(chē)指令給剎車(chē)單元，所述剎車(chē)單元根據(jù)第一剎車(chē)指令啟動(dòng)電機(jī)剎車(chē) 模塊實(shí)現(xiàn)電機(jī)的抱閘，待電機(jī)停止后，機(jī)架運(yùn)動(dòng)到位。
[0016] 進(jìn)一步的，步驟44中，在機(jī)架根據(jù)第一剎車(chē)指令開(kāi)始執(zhí)行抱閘后的減速過(guò)程中， 當(dāng)機(jī)架當(dāng)前角度值減去主控機(jī)設(shè)定角度之差達(dá)到第二門(mén)限閾值T 2= 0.04°時(shí)，判斷單元自 動(dòng)產(chǎn)生第二剎車(chē)指令給剎車(chē)單元，所述剎車(chē)單元根據(jù)第二剎車(chē)指令信號(hào)再次啟動(dòng)電機(jī)剎車(chē) 模塊實(shí)現(xiàn)電機(jī)的抱閘，待電機(jī)停止后，機(jī)架運(yùn)動(dòng)到位。
[0017] 進(jìn)一步的，第一 RS485標(biāo)準(zhǔn)串口的通信波特率為9600bit/s，第二RS485標(biāo)準(zhǔn)串口 的通信波特率為19200bit/s。
[0018] 本發(fā)明具有如下有益效果：
[0019] 1、該控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用光電編碼器，保證了編碼采樣的精度，比A/D芯片的數(shù)字 量化精度高得多，不受噪聲的影響，實(shí)現(xiàn)了機(jī)架位置信息的準(zhǔn)確反饋。
[0020] 2、控制精度高。首先光電編碼器實(shí)現(xiàn)機(jī)架位置信息的準(zhǔn)確反饋，機(jī)架旋轉(zhuǎn)精確控 制模塊中的三級(jí)變速控制實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)整機(jī)架的運(yùn)行速度，在很小的誤差范圍內(nèi)進(jìn)行自動(dòng) 剎車(chē)，使得機(jī)架的到位精度達(dá)到0.06°左右，方差為0.0Γ。
[0021] 3、設(shè)計(jì)雙門(mén)限剎車(chē)，是由于機(jī)架旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的慣性原因，做了剎車(chē)雙重保護(hù)。當(dāng)越過(guò) 第一門(mén)限閾值T 1= 0. Γ時(shí)，產(chǎn)生第一級(jí)剎車(chē)，但由于運(yùn)動(dòng)慣性機(jī)架繼續(xù)旋轉(zhuǎn)微小角度，此 時(shí)機(jī)架的旋轉(zhuǎn)到位精度為0.06°左右，方差為0.0Γ。若第一級(jí)剎車(chē)失效（基本不會(huì)）， 當(dāng)越過(guò)第二門(mén)限閾值T 2= 0.04°時(shí)，產(chǎn)生第二級(jí)剎車(chē)，同理由于運(yùn)動(dòng)慣性，機(jī)架的旋轉(zhuǎn)到位 精度為0°左右，方差為0.01°。所以實(shí)際上機(jī)架的旋轉(zhuǎn)到位精度為0.06°左右，方差為 0.01。。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的醫(yī)用加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)方法的系統(tǒng)示意圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明的醫(yī)用加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0025] 本發(fā)明的醫(yī)用加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)方法，其采用醫(yī)用加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)實(shí)現(xiàn)醫(yī)用加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)。如圖1所示，所述的醫(yī)用加速器機(jī)架的控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)， 其包括：主控機(jī)、RS485串口通訊模塊、變頻器、電機(jī)、光電編碼器、光電編碼器解析模塊、電 機(jī)剎車(chē)模塊和機(jī)架旋轉(zhuǎn)精確控制模塊，被控對(duì)象為機(jī)架；
[0026] 所述RS485串口通訊模塊，其包括：第一 RS485標(biāo)準(zhǔn)串口和第二RS485標(biāo)準(zhǔn)串口。
[0027] 所述主控機(jī)，通過(guò)第一 RS485標(biāo)準(zhǔn)串口與機(jī)架旋轉(zhuǎn)精確控制模塊進(jìn)行通訊，發(fā)送 機(jī)架的旋轉(zhuǎn)控制指令，接收并實(shí)時(shí)顯示機(jī)架的角度信息；<