一种实现精准运动控制的自动快速切换准直器系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可实现精准运动控制的自动快速切换准直器系统及精确运动控制方法，包括准直器机构、转盘机构、初级位置反馈机构、次级位置反馈机构、固定机构和电控机构；初级位置反馈机构包括通过转子位置检测传感器实时监控步进电机的位置并根据状况自动切换开环与闭环控制；次级位置反馈机构包括光栅、读数头和数据采集转换模块；光栅读数头读取光栅的刻度编码并通过数据采集转换模块传送给电控机构实现闭环控制。还包括保护盘机构，通过可旋转多叶保护盘和接近开关检测器实现准直器更换与保护。本发明专利技术实现了保护盘的便捷操作，减少更换时间，节约治疗时间；且通过光栅直接测量值，减少传动环节所导致的误差。减少传动环节所导致的误差。减少传动环节所导致的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种实现精准运动控制的自动快速切换准直器系统


[0001]本专利技术涉及一种实现精准运动控制的自动快速切换准直器装置，特别涉及一种用于放射外科机器人系统的可实现精准运动控制的自动快速切换的二级准直器装置。

技术介绍

[0002]近几年来，放射治疗技术和设备发生了巨大变化，传统的常规放射治疗正向精准放射外科治疗转变。所谓精准放射外科治疗，是指对肿瘤进行“精确诊断、精确定位、精确计划、精准治疗”的一种新的放射治疗技术。放射外科技术能明显提高肿瘤的局部控制率，降低正常组织的并发症，从而提高治疗效果，特别是精准立体定向放射治疗技木使用1
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5分次，给予肿瘤大剂量照射的治疗剂量，颠覆了传统常规放疗剂量模式。而这些技术的本质是射束通过治疗空间的扩大和优化，采用多束非共面高剂量小野照射，在肿瘤病灶区进行精确聚焦，使得剂量分布在靶体积边缘毫米范围内迅速锐减，从而降低对周围正常组织的伤害，大大提高了放射治疗的适应性和治疗效果。因此，提高放射治疗的定位精度、照射精度，采用大剂量、低分次的个体化精准放射外科技术是放疗技术未来的发展方向。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现精准运动控制的自动快速切换准直器系统，其特征在于，所述准直器系统包括准直器机构、转盘机构、初级位置反馈机构、次级位置反馈机构、固定机构和控制电路；所述准直器机构包括至少2个次级准直器，所述准直器机构安装于转盘机构上，转盘机构可以带动准直器机构旋转，并将指定的准直器旋转至束流孔径下方；所述初级位置反馈机构包括：转子位置检测传感器、驱动器和步进电机，所述步进电机连接转盘机构并在驱动器的指令下驱动转盘机构旋转，所述转子位置检测传感器实时监控步进电机的位置并根据状况自动切换开环与闭环控制；所述次级位置反馈机构包括光栅、读数头和数据采集转换模块；所述光栅读数头读取光栅的刻度编码并通过数据采集转换模块传送给控制电路。2.根据权利要求1所述的一种可实现精准运动控制的自动快速切换准直器系统，其特征在于，所述初级位置反馈机构还包括电机支架、联轴器和电磁推杆组件，所述步进电机安装在电机支架上，同时与联轴器相连，联轴器与转盘机构连接。3.根据权利要求2所述的一种可实现精准运动控制的自动快速切换准直器系统，其特征在于，所述初级位置反馈机构具有零间隙型硬挡寻零机制和转盘双向限位开关检测机制，通过所述固定机构上设置的硬挡块，实现转盘初始零位的精确校准，通过所述固定机构上设置的2个正反转超程限位开关，实现转盘限位保护与报警功能；通过隔离式RS485通讯接口电路实现对电机驱动器的可编程式控制，完成工位快速切换功能，采用电机扭矩锁定、电磁推杆锁定双重锁定方式。4.根据权利要求3所述的一种可实现精准运动控制的自动快速切换准直器系统，其特征在于，初级位置反馈机构包括开环控制和闭环控制，通常为开环控制，即实时检测电动机动作同时执行开环控制；因过载而在指令和电动机位置上发生位置偏移时切换为闭环控制，从而修正位置与速度；并且在初级位置反馈机构闭环定位运行的基础上增加了次级位置反馈机构作为最终闭环目标，以消除电机输出轴至末端负载之间传动环节变形对输出定位的影响。5.根据权利要求1所述的一种可实现精准运动控制的自动快速切换准直器系统，其特征在于，所述准直器系统还包括保护盘机构，所述保护盘机构包含可旋转多叶保护盘和接近开关检测器，所述可旋转多叶保护盘通过机械快接方式与系统连接，在角向可以旋转，正常工作时，多叶保护盘的每一叶旋转至准直器正下方，防止准直器锁紧失效时脱落至地面；此时接近开关检测器能够检测到旋转多叶保护盘旋转至工作位，并输出相应信号；治疗结束需要更换准直器时，多叶保护盘的叶片旋转至两个准直器中间，不再阻挡准直器的脱出与进入，接近开关此时检测不到多叶保护盘在工作位，并输出相应信号；准直器更换完毕后，将多叶旋转保护盘旋转至准直器正下方恢复对准直器的保护功能，接近开关检测到多叶保护盘在工作位信号，并输出相应信号。6.根据权利要求1所述的一种可实现精准运动控制的自动快速切换准直器系统，其特征在于，所述控制电路外接光栅读数头和a
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STEP驱动器,所述a
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STEP驱动器与a
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STEP步进电机直接相连以控制多工位转盘机构的运动；所述控制电路包括电源模块，通讯模块，准直器物理编码模块、电磁推杆驱动与位置反馈模块、保护盘检测模块；
所述电源模块采用两级隔离机制，一级为功率供电与控制供电隔离，控制供电取自功率供电，经降压隔离型DC/DC转换实现；另一级为通讯供电与控制供电隔离，取自控制供电，经隔离型通讯芯片转换实现；所述电磁推杆驱动与位置反馈模块，采用PWM脉宽调节设计，脉宽调节范围为0
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300μs，在电流开启瞬间吸合到位后及时降...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福，曹学国，
申请(专利权)人：江苏瑞尔医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：