一種醫(yī)用加速器機架的控制驅(qū)動方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療和工業(yè)輻照應用的電子直線加速器技術領域，具體涉及一種醫(yī)用 加速器機架的控制驅(qū)動方法。
【背景技術】
[0002] 在中高能醫(yī)用電子直線加速器應用中，自動弧度治療功能是系統(tǒng)的重要和特色功 能之一。
[0003] 為了保證自動弧度治療功能的實現(xiàn)，需要對機架旋轉實現(xiàn)精確的控制，保證機架 旋轉的到位精度高，達到系統(tǒng)指標。在治療的過程中可隨時調(diào)整機架的運行速度，機架的旋 轉速度應能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)可控。機架旋轉要求有剎車的功能，能夠在緊急的情況下 在極短的時間內(nèi)停止機架的運動。
[0004] 目前醫(yī)用加速器機架控制驅(qū)動系統(tǒng)結構比較復雜，機架的到位精度較差，容易受 到干擾，工作不穩(wěn)定，異常狀態(tài)下保護措施不完善，無法高質(zhì)量地完成自動弧度治療任務。

【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)用加速器機架的控制驅(qū)動方法，具有可靠 性好、機架旋轉控制精度高等優(yōu)勢。
[0006] 本發(fā)明的醫(yī)用加速器機架的控制驅(qū)動方法，其采用醫(yī)用加速器機架的控制驅(qū)動系 統(tǒng)實現(xiàn)醫(yī)用加速器機架的控制驅(qū)動：
[0007] 其中，所述醫(yī)用加速器機架的控制驅(qū)動系統(tǒng)包括：主控機、RS485串口通訊模塊、 變頻器、電機、光電編碼器、光電編碼器解析模塊、電機剎車模塊和機架旋轉精確控制模塊； 所述RS485串口通訊模塊，其包括：第一 RS485標準串口和第二RS485標準串口；所述機架 旋轉精確控制模塊，包括判斷單元、機架標零單元、變頻單元、剎車單元、主機命令響應單元 和V/F輸出單元；
[0008] 步驟1，V/F輸出：利用光電編碼器實時采樣機架角度信息，并將該機架角度信息 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行光電編碼器的機架角度 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 獲得的機架角度信息轉換為頻率值后通過第一 RS485標準串口實時輸出給主控機；
[0009] 步驟2,主控機根據(jù)機架運動換算公式計算出機架的當前角度，再判斷機架標零單 元是否完成機架標零操作，若已完成機架標零操作則執(zhí)行步驟4 ;若未完成機架標零操作， 則執(zhí)行步驟3 ;
[0010] 步驟3,主控機通過第一 RS485標準串口發(fā)送標零指令給主機命令響應單元，主機 命令響應單元響應該標零指令并將其發(fā)送至機架標零單元，機架標零單元根據(jù)所述標零指 令將機架當前角度作為初始角度位置以實現(xiàn)機架標零操作，即實現(xiàn)機架0°的設置工作； 然后執(zhí)行步驟4 ;
[0011] 步驟4,主控機發(fā)送旋轉指令給主機命令響應單元，主機命令響應單元響應該旋轉 指令并將其發(fā)送至變頻單元，變頻單元根據(jù)該旋轉指令進行機架的三級變速控制：
[0012] 步驟41，讀取光電編碼器解析模塊中機架角度信息的絕對編碼值，將絕對編碼值 換算成機架當前角度值，然后判斷機架當前角度值是否大于或等于主控機設定角度，若大 于或等于則進入步驟42的機架正轉分支流程，小于則進入步驟43的機架反轉分支流程；
[0013] 步驟42,在正轉分支流程中，此時機架當前角度值逐漸減小逼近主控機設定角度， 當機架當前角度值減去主控機設定角度之差大于10度時，通過第二RS485串口給變頻器發(fā) 送頻率為30Hz的正轉指令從而控制電機以高速為30Hz正轉；當機架當前角度值減去主控 機設定角度之差小于或等于10度但大于5度時，通過第二RS485串口給變頻器發(fā)送頻率為 15Hz的正轉指令從而控制機架電機以中速為15Hz正轉；當機架當前角度值減去主控機設 定角度之差小于或等于5度但大于0. 1度時，通過第二RS485串口給變頻器發(fā)送頻率為5Hz 的正轉指令從而控制機架電機以低速為5Hz正轉；當機架當前角度值減去主控機設定角度 之差達到第一門限閾值T1= 0. Γ時，執(zhí)行步驟44 ;
[0014] 步驟43,在反轉分支流程中，此時機架當前角度值逐漸增大逼近主控機設定角度， 當主控機設定角度減去機架當前角度值之差大于10度時，通過第二RS485串口給變頻器發(fā) 送頻率為30Hz的反轉指令從而控制機架電機以高速為30Hz反轉；當主控機設定角度減去 機架當前角度值之差小于或等于10度但大于5度時，通過第二RS485串口給變頻器發(fā)送頻 率為15Hz的反轉指令從而控制機架電機以中速為15Hz反轉；當主控機設定角度減去機架 當前角度值之差小于或等于5度但大于0. 1度時，通過第二RS485串口給變頻器發(fā)送頻率 為5Hz的反轉指令從而控制機架電機以低速為5Hz反轉；當主控機設定角度減去機架當前 角度值之差達到第一門限閾值T 1= 0. Γ時，執(zhí)行步驟44 ;
[0015] 步驟44,判斷單元根據(jù)主控機發(fā)送的旋轉設定角度和機架當前角度位置自動判斷 機架到位時產(chǎn)生第一剎車指令給剎車單元，所述剎車單元根據(jù)第一剎車指令啟動電機剎車 模塊實現(xiàn)電機的抱閘，待電機停止后，機架運動到位。
[0016] 進一步的，步驟44中，在機架根據(jù)第一剎車指令開始執(zhí)行抱閘后的減速過程中， 當機架當前角度值減去主控機設定角度之差達到第二門限閾值T 2= 0.04°時，判斷單元自 動產(chǎn)生第二剎車指令給剎車單元，所述剎車單元根據(jù)第二剎車指令信號再次啟動電機剎車 模塊實現(xiàn)電機的抱閘，待電機停止后，機架運動到位。
[0017] 進一步的，第一 RS485標準串口的通信波特率為9600bit/s，第二RS485標準串口 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，實現(xiàn)了機架位置信息的準確反饋。
[0020] 2、控制精度高。首先光電編碼器實現(xiàn)機架位置信息的準確反饋，機架旋轉精確控 制模塊中的三級變速控制實現(xiàn)了自動調(diào)整機架的運行速度，在很小的誤差范圍內(nèi)進行自動 剎車，使得機架的到位精度達到0.06°左右，方差為0.0Γ。
[0021] 3、設計雙門限剎車，是由于機架旋轉運動的慣性原因，做了剎車雙重保護。當越過 第一門限閾值T 1= 0. Γ時，產(chǎn)生第一級剎車，但由于運動慣性機架繼續(xù)旋轉微小角度，此 時機架的旋轉到位精度為0.06°左右，方差為0.0Γ。若第一級剎車失效（基本不會）， 當越過第二門限閾值T 2= 0.04°時，產(chǎn)生第二級剎車，同理由于運動慣性，機架的旋轉到位 精度為0°左右，方差為0.01°。所以實際上機架的旋轉到位精度為0.06°左右，方差為 0.01。。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的醫(yī)用加速器機架的控制驅(qū)動方法的系統(tǒng)示意圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明的醫(yī)用加速器機架的控制驅(qū)動方法流程圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0025] 本發(fā)明的醫(yī)用加速器機架的控制驅(qū)動方法，其采用醫(yī)用加速器機架的控制驅(qū)動系 統(tǒng)實現(xiàn)醫(yī)用加速器機架的控制驅(qū)動。如圖1所示，所述的醫(yī)用加速器機架的控制驅(qū)動系統(tǒng)， 其包括：主控機、RS485串口通訊模塊、變頻器、電機、光電編碼器、光電編碼器解析模塊、電 機剎車模塊和機架旋轉精確控制模塊，被控對象為機架；
[0026] 所述RS485串口通訊模塊，其包括：第一 RS485標準串口和第二RS485標準串口。
[0027] 所述主控機，通過第一 RS485標準串口與機架旋轉精確控制模塊進行通訊，發(fā)送 機架的旋轉控制指令，接收并實時顯示機架的角度信息；<