一种多叶光栅的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种多叶光栅的控制方法，控制电路包括FPGA和处理器单元，所述方法包括：FPGA控制电机转动以驱动叶片的移动，并对一个速度采样周期内电机编码器脉冲信号的脉冲和/或高频信号的脉冲进行计数，以获得脉冲计数值；处理器单元从FPGA获得脉冲计数值，并根据所述脉冲计数值得到电机的实际转速，以用于电机的闭环控制。该方法可以实现多路电机的控制以及电机编码器信号的采集，使得控制电路的结构简单且成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种多叶光栅的控制方法及系统
本专利技术涉及计算机控制领域，尤其涉及一种多叶光栅的控制方法及系统。
技术介绍
多叶光栅(MLC，Multi-leavecollimators)是临床医学上使用的机械运动部件，由计算机控制每个叶片的运动，从而形成临床所需的适形辐射野进行照射，达到对肿瘤患者的适形或者调强治疗的作用。目前，主要采用MCU(微控单元)电路控制多路微型电机分别驱动多叶光栅的每个叶片运动，在控制过程为闭环控制，由MCU控制电机按照预设速度转动，进而由电机驱动叶片运动到合适的位置，同时MCU通过采集电机编码器的脉冲数，从而获得电机的实际转速，以实现电机速度的闭环控制。目前的多叶光栅多采用叶片数量为120片，对称排布在等中心平面上，单面就需要处理60路电机的编码器信号，而目前单个的MCU不能支持这么多路编码器信号，这就需要多个MCU的控制电路，成本高且电路复杂，不利于多路通道的同步和协调。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多叶光栅的控制方法及系统，易于实现多叶片的控制，且电路简单、成本低。本专利技术提供了一种多叶光栅的控制方法，控制电路包括FPGA和处理器单元，FPGA与处理器单元相互连接，处理器单元连接上位机，FPGA连接具有电机编码器的电机，所述方法包括：FPGA按照来自处理器单元的速度控制信号控制电机转动以驱动叶片的移动，并对一个速度采样周期内电机编码器脉冲信号的脉冲和/或高频信号的脉冲进行计数，以获得脉冲计数值；处理器单元从FPGA获得脉冲计数值，并根据所述脉冲计数值得到电机的实际转速，以用于电机速度的闭环控制，速度的闭环控制中，输入信号为来自上位机的速度输入控制信号，反馈信号为通过脉冲计数值得到的电机的实际转速，输出信号为速度控制信号。可选地，对一个速度采样周期内电机编码器脉冲信号的脉冲和/或高频信号的脉冲进行计数，以获得脉冲计数值的步骤包括：获得有效计数信号，有效计数信号为速度采样脉冲信号来临之后，电机编码器脉冲信号的第一个脉冲来临时的信号；在有效计数信号来临时，FPGA将上一速度采样周期的脉冲计数值进行锁存，并进行计数复位；在有效计数信号来临时，FPGA产生数值读取中断信号并发送至处理器单元；在有效计数信号来临之后，FPGA进行电机编码器脉冲信号的脉冲和/或高频信号的脉冲的计数，直到下一个有效计数信号来临时；则处理器单元在接收到数值读取中断信号后，从FPGA获得锁存的脉冲计数值。可选地，获得有效计数信号的方法包括：将速度采样脉冲信号和电机编码器脉冲信号以JK触发器的逻辑进行状态设置，以作为第一输出信号，其中速度采样脉冲信号为J输入端，电机编码器脉冲信号为K输入端，电机编码器脉冲信号的脉冲宽度为JK触发器的逻辑中一个时钟周期的宽度；将第一输出信号与电机编码器脉冲信号进行逻辑与操作，以获得第二输出信号，第二输出信号的上升沿为有效计数信号。可选地，还包括电机编码器的脉冲信号的优化步骤，包括：将电机编码器的A相脉冲信号进行上升沿和下降沿的检测并输出第三输出信号，第三输出信号中的脉冲对应检测到的每个上升沿和下降沿；将电机编码器的B相脉冲信号进行上升沿和下降沿的检测并输出第四输出信号，第四输出信号中的脉冲对应检测到的每个上升沿和下降沿，其中，第三输出信号和第四输出信号中的脉冲的宽度为一个时钟周期的宽度；将第三输出信号和第四输出信号进行加逻辑操作，以获得第五输出信号，第五输出信号中为优化后的电机编码器脉冲信号。可选地，电机编码器的A相脉冲信号和电机编码器的B相脉冲信号为经过滤波后的信号。可选地，还包括：FPGA按照来自处理器单元的位置控制信号控制电机转动以驱动叶片的移动；处理器单元从FPGA获得电机的实际位置信息，以用于电机位置的闭环控制，位置的闭环控制中，输入信号为来自上位机的位置输入控制信号，反馈信号为电机的实际位置信息，输出信号为位置控制信号。专利技术还提供了一种多叶光栅的控制系统，包括FPGA和处理器单元，FPGA与处理器单元相互连接，处理器单元连接上位机，FPGA连接具有电机编码器的电机；其中，FPGA，用于按照来自处理器单元的速度控制信号控制电机的转动以驱动叶片的移动，并对一个速度采样周期内电机编码器脉冲信号的脉冲和/或高频信号的脉冲进行计数，以获得脉冲计数值；处理器单元包括计算单元和速度闭环控制单元，计算单元用于从FPGA获得脉冲计数值，并根据所述脉冲计数值得到电机的实际转速，以用于电机速度的闭环控制；速度闭环控制单元，用于速度的闭环控制，其输入信号为来自上位机的速度输入控制信号，反馈信号为通过脉冲计数值得到的电机的实际转速，输出信号为速度控制信号。可选地，FPGA包括：有效计数信号获取单元，用于获得有效计数信号，有效计数信号为速度采样脉冲信号来临之后，电机编码器脉冲信号的第一个脉冲来临时的信号；计数单元，用于在有效计数信号来临时，将上一速度采样周期的脉冲计数值锁存至存储单元，以及进行计数复位，并在有效计数信号来临之后，进行电机编码器脉冲信号的脉冲和/或高频信号的脉冲的计数，直到下一个有效计数信号来临时；触发器单元，用于在有效计数信号来临时，产生数值读取中断信号并发送至处理器单元；则，处理器单元在接收到数值读取中断信号后，从FPGA获得锁存的脉冲计数值。可选地，有效计数信号获取单元包括：JK触发单元，用于将速度采样脉冲信号和电机编码器脉冲信号以JK触发器的逻辑进行状态设置，以作为第一输出信号，其中速度采样脉冲信号为J输入端，电机编码器脉冲信号为K输入端，电机编码器脉冲信号的脉冲宽度为JK触发器的逻辑中一个时钟周期的宽度；逻辑与单元，用于将第一输出信号与电机编码器脉冲信号进行逻辑与操作，以获得第二输出信号，第二输出信号的上升沿为有效计数信号。可选地，还包括电机编码器脉冲信号优化模块，包括：第一信号沿检测单元，用于将电机编码器的A相脉冲信号进行上升沿和下降沿的检测并输出第三输出信号，第三输出信号中的脉冲对应检测到的每个上升沿和下降沿；第二信号沿检测单元，用于将电机编码器的B相脉冲信号进行上升沿和下降沿的检测并输出第四输出信号，第四输出信号中的脉冲对应检测到的每个上升沿和下降沿，其中，第三输出信号和第四输出信号中的脉冲的宽度为一个时钟周期的宽度；逻辑加单元，用于将第三输出信号和第四输出信号进行加逻辑操作，以获得第五输出信号，第五输出信号中为优化后的电机编码器脉冲信号。可选地，还包括滤波单元，用于电机编码器的A相脉冲信号和电机编码器的B相脉冲信号进行滤波。可选地，在FPGA中，按照来自处理器单元的速度控制信号以及位置控制信号控制电机转动以驱动叶片的移动；处理器单元还包括位置闭环控制单元，用于电机位置的闭环控制，其输入信号为来自上位机的位置输入控制信号，反馈信号为电机的实际位置信息，输出信号为位置控制信号。本专利技术实施例提供的多叶光栅的控制方法及系统，采用FPGA进行电机的控制和脉冲信号的计数，并由处理器单元进行脉冲计数值的计算和反馈，而FPGA可以支持多路编码器信号，单片FPGA就可以实现多路电机的控制以及电机编码器信号的采集，使得控制电路的结构简单且成本低。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多叶光栅的控制方法，其特征在于，控制电路包括FPGA和处理器单元，FPGA与处理器单元相互连接，处理器单元连接上位机，FPGA连接具有电机编码器的电机，所述方法包括：FPGA按照来自处理器单元的速度控制信号控制电机转动以驱动叶片的移动，并对一个速度采样周期内电机编码器脉冲信号的脉冲和/或高频信号的脉冲进行计数，以获得脉冲计数值；处理器单元从FPGA获得脉冲计数值，并根据所述脉冲计数值得到电机的实际转速，以用于电机速度的闭环控制，速度的闭环控制中，输入信号为来自上位机的速度输入控制信号，反馈信号为通过脉冲计数值得到的电机的实际转速，输出信号为速度控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种多叶光栅的控制方法，其特征在于，控制电路包括FPGA和处理器单元，FPGA与处理器单元相互连接，处理器单元连接上位机，FPGA连接具有电机编码器的电机，所述方法包括：FPGA按照来自处理器单元的速度控制信号控制电机转动以驱动叶片的移动，并对一个速度采样周期内电机编码器脉冲信号的脉冲和/或高频信号的脉冲进行计数，以获得脉冲计数值；处理器单元从FPGA获得脉冲计数值，并根据所述脉冲计数值得到电机的实际转速，以用于电机速度的闭环控制，速度的闭环控制中，输入信号为来自上位机的速度输入控制信号，反馈信号为通过脉冲计数值得到的电机的实际转速，输出信号为速度控制信号；对一个速度采样周期内电机编码器脉冲信号的脉冲和/或高频信号的脉冲进行计数，以获得脉冲计数值的步骤包括：获得有效计数信号，有效计数信号为速度采样脉冲信号来临之后，电机编码器脉冲信号的第一个脉冲来临时的信号；在有效计数信号来临时，FPGA将上一速度采样周期的脉冲计数值进行锁存，并进行计数复位；在有效计数信号来临时，FPGA产生数值读取中断信号并发送至处理器单元；在有效计数信号来临之后，FPGA进行电机编码器脉冲信号的脉冲和/或高频信号的脉冲的计数，直到下一个有效计数信号来临时；则处理器单元在接收到数值读取中断信号后，从FPGA获得锁存的脉冲计数值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得有效计数信号的方法包括：将速度采样脉冲信号和电机编码器脉冲信号以JK触发器的逻辑进行状态设置，以作为第一输出信号，其中速度采样脉冲信号为J输入端，电机编码器脉冲信号为K输入端，电机编码器脉冲信号的脉冲宽度为JK触发器的逻辑中一个时钟周期的宽度；将第一输出信号与电机编码器脉冲信号进行逻辑与操作，以获得第二输出信号，第二输出信号的上升沿为有效计数信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括电机编码器的脉冲信号的优化步骤，包括：将电机编码器的A相脉冲信号进行上升沿和下降沿的检测并输出第三输出信号，第三输出信号中的脉冲对应检测到的每个上升沿和下降沿；将电机编码器的B相脉冲信号进行上升沿和下降沿的检测并输出第四输出信号，第四输出信号中的脉冲对应检测到的每个上升沿和下降沿，其中，第三输出信号和第四输出信号中的脉冲的宽度为一个时钟周期的宽度；将第三输出信号和第四输出信号进行加逻辑操作，以获得第五输出信号，第五输出信号中为优化后的电机编码器脉冲信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，电机编码器的A相脉冲信号和电机编码器的B相脉冲信号为经过滤波后的信号。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：FPGA按照来自处理器单元的位置控制信号控制电机转动以驱动叶片的移动；处理器单元从FPGA获得电机的实际位置信息，以用于电机位置的闭环控制，位置的闭环控制中，输入信号为来自上位机的位置输入控制信号，反馈信号为电机的实际位置信息，输出信号为位置控制信号。6.一种多叶光栅的控制系统，其特征在于，包括FPGA和处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙孔政，柴猛，
申请(专利权)人：沈阳东软医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21