智能控制的可移动式电子束辐照装置及其应用

文档序号:25216094发布日期:2021-05-28 14:14阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种智能控制的可移动式辐照装置,其特征在于,在全向移动平台车(1)上安装机械臂固定调整装置(2)、方位角度仪(3),机械臂固定调整装置(2)上安装有机械臂(4),机械臂(4)的顶端部通过固定架(5)固定有电子束源(6),固定架(5)上安装有距离传感器(19);电子束源(6)的出束口外侧四周设有气体吸收罩(7),气体吸收罩(7)围住电子束源(6)的出束口外侧四周,气体吸收罩(7)通过抽气管与臭氧吸收处理罐(14)连通,臭氧吸收处理罐(14)与抽气泵(13)连接;臭氧吸收处理罐(14)中装有臭氧吸收处理剂;

智能控制的可移动式辐照装置还配有控制系统(8)、高压系统(10)、水冷系统(11);控制系统(8)、高压系统(10)、水冷系统(11)安装到铅屏蔽柜(12)中;高压系统(10)通过高压线缆(9)与电子束源(6)连接,抽气泵(13)、高压系统(10)、机械臂(4)、方位角度仪(3)、机械臂固定调整装置(2)、水冷系统(11)均与控制系统(8)连接。

2.按照权利要求1所述的一种智能控制的可移动式辐照装置,其特征在于,控制系统(8)主要包括机械臂控制系统、电子束源装置控制系统、中央控制系统、外部监控系统;机械臂控制系统与机械臂(4)连接控制机械臂(4)的运动,电子束源装置控制系统与电子束源(6)的发生装置连接,用于控制电子束源(6);

机械臂控制系统、电子束源装置控制系统、中央控制系统、高压系统(10)、水冷系统(11)放置在铅屏蔽柜(12)中,屏蔽散射线,保护其不受射线的照射,提高其使用寿命,同时铅屏蔽柜(12)可随全向移动平台车一起移动。

3.按照权利要求2所述的智能控制的可移动式辐照装置,其特征在于,外部监控系统由集成在一个4u机箱内的触摸屏、一台以太网交换机以及配电系统组成,触摸屏与以太网交换机连接,配电系统由外部输入380vac电源然后分配给所有设备供电,并包括上电、断电以及急停连锁;外部监控系统用于对环境的监测以及各设备工作状态的监测;中央控制系统主要由一套plc和一台交换机连接而成,主要负责对机械臂及电子束源装置的某些开关量及安全联锁等信号的采集,并将信号由室外检测系统的以太网交换机最终传递给上位机。

4.按照权利要求2所述的一种智能控制的可移动式辐照装置,其特征在于,方位角度仪(3)、距离传感器(19)与中央控制系统连接,中央控制系统与机械臂控制系统、电子束源控制系统、外部监控系统和配电系统电路或信号连接;方位角度仪(3)、距离传感器(19)检测的数据传到中央控制系统,中央控制系统经过接收到的数据计算机械臂的运动进而对机械臂控制系统施加信号控制机械臂的运动,或直接输入机械臂的运动的形式通过机械臂控制系统控制机械臂的运动,中央控制系统对于中断的机械臂的运动会进行记忆保留,便于后续继续连续工作;中央控制系统控制电子束源控制系统同时控制辐照参数;水冷系统(11)用于对电子束源装置的冷却,与中央控制系统连接。

5.按照权利要求2所述的一种智能控制的可移动式辐照装置,其特征在于,机械臂控制系统通过modbustcp还可以与上位机通讯;电子束源装置控制器与中央控制器均可以与上位机连接,电子束源装置控制器与中央控制器均采用rs232串口通讯,再通过以太网与上位机进行通讯。

6.按照权利要求2所述的一种智能控制的可移动式辐照装置,其特征在于,中央控制系统主要负责对机械臂及电子束源装置的某些开关量及安全联锁等信号的采集,开关量可能包括位置探测开关、环境温度报警开关、环境湿度报警开关,安全联锁包括人员进入探测开关、急停按钮开关;安全联锁主要是一些开关量,包括安全门连锁、急停按钮以及设备故障信号等,将这些信号输入到plc进行连锁控制;系统安全联锁采用二级连锁响应机制,一般故障为二级故障,二级故障时系统自动“停束”;严重故障为一级故障,一级故障时系统“急停”自动断电;一般故障如:水冷等故障为二级故障,机械臂故障等为一级故障。

7.按照权利要求2所述的一种智能控制的可移动式辐照装置,其特征在于,中央控制系统与室外检测系统采用光纤以太网连接,减少设备对通讯的电磁干扰。

8.按照权利要求3所述的一种智能控制的可移动式辐照装置,其特征在于,上位机安装工控组态软件,对设备进行实时监控;上位机具有:参数设置、指令下达、实时监控以及报警事件记录、报表生成、历史记录查询等功能;触摸屏与上位计算机具有同样的显示与监控功能,二者可以同时或任一台单独工作,这样考虑的优点是即使没有上位机参与系统也可以工作,简化现场设备。

9.按照权利要求1所述的一种智能控制的可移动式辐照装置,其特征在于,具有地面承压板及臭氧处理系统;在平台车移动过程中,为适应不同使用环境,避免对地面等造成破坏,设计平台车地面移动承压板(16),包括但不限于钢板、高强度复合材料板、木板等,下方铺垫枕木(17),以达到保护工作环境地面(18)的目的;移动承压板(17)的功能是支撑辐照装置,保护被辐照文物所处环境的地面不被损坏;与移动平台车轮子接触需要防滑,轮子在自由移动的同时能保证位移的精确度;与枕木(17)接触的一面也需要一定的阻力,且有橡胶防滑层,小车行走前,在使用环境预先铺设好;

在电子束源出束口,安装气体吸附罩(7),其形状为固定端端口相对较小,另一端出电子束源口的端口相对较大,需根据束流形状进行设计,避免对束流造成屏蔽,降低灭菌效率,将产生的臭氧等气体,通过抽气管(15)和抽气泵(13),抽入气体吸附处理罐子(14),对臭氧等气体进行处理,避免排入环境。

10.按照权利要求1-9任一项所述的辐照装置的工作方法,其特征在于,包括如下:

系统工作中所需的数据可有系统自动获得或通过人工输入获得;

整个系统可设置“自动”和“手动”两种工作模式,“自动”工作模式时,先由上位机输入位置、速度等参数,然后按“自动”键,系统自动到达指定地点,将“就绪”信号传给上位机,“出束”(开始辐照)由人工操作,辐照过程自动完成并自动“停束”;当“自动”工作过程中发现问题时可人工切换到“手动”模式进行人工干预,“手动”模式优先级高于“自动”模式;当系统工作在“手动”模式时,所有的参数设置及操作均由手动完成。“自动”即按事先输入的参数自动完成辐照工作,“手动”即由人工通过操作界面(触摸屏)手动完成辐照工作;

工作方法:包括如下:选定工作环境后,先用数据采集系统采集环境三维空间、待辐照物体的二维位置数据或人工输入,将相应数据录入机械臂控制系统,规划出电子束源行进路线及机械臂移动路线,确定移动速度,经工作人员确定无误后开始运行;

平台车移动过程中,会有地面倾斜角,此时方位角度仪(3)会感知平台车的平面与水平面的倾斜角并反馈给控制系统(8),控制系统(8)根据当前工作位置的倾斜角,对机械臂进行调节,确保电子束源行进轨迹不发生偏移,并保持姿态平稳;

当平台车行驶到固定位置时,方位角度仪测出xyz三轴的偏转角度,数据反映给控制系统,调节机械臂,开启电子束源,根据设定的路线和速度,对待辐照进行扫描,对待辐照物体属于曲面、不规则面的物体,则需要通过机械臂来不断对电子束源的姿态进行调节;

根据待辐照物体表面的微生物种类,设定辐照的剂量,辐照灭菌时,采用辐照可根据需要进行选择,如循环灭菌的方式,减少某一地方长时间辐照的影响;

电子束源在工作的时候,高能射线电离空气中的氧气,使氧气变成了臭氧,因此加速器在空气环境工作时,会产生臭氧,可根据需要选择是否打开抽气泵(13);

辐照过程中当系统出现故障时,机械运动装置自动记住原有位置,系统恢复正常后自动从原断点继续工作直至任务完成。机械运动装置的运动位置参数实时的传送到中央控制系统plc的内存中,当系统发生故障时位置数据会一直保持在内存中。


技术总结
智能控制的可移动式电子束辐照装置及其应用,属于辐照消杀领域。装置主要包括电子束源、功率源、运动系统、控制系统、冷却系统、臭氧处理系统、地面移动承压板。本发明提供的辐照装置,是可移动的,电子束源可以360度旋转,且能实现远程智能控制的,能自动规划运动轨迹,可自主对环境内的待辐照物进行全方位灭菌。自带地面移动承压板,选择性使用;配备臭氧处理系统,可选择性去除臭氧及其他气体,可应用于多种环境。用于具有墓室、洞穴内的不可移动文物及其环境灭菌;用于微生物感染的低温区域,如冷库、冷链车厢、冷冻食品外表面等;用于医院病房、医疗垃圾等感染区域及感染物品接触到的空间壁面消毒。

技术研发人员:徐殿斗;史戎坚;马玲玲;阮玉芳;罗敏;戴明晖;邵阳;卓立伟;杨雄斌
受保护的技术使用者:中国科学院高能物理研究所
技术研发日:2020.11.14
技术公布日:2021.05.28
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