一种医用加速器机架的控制驱动方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医疗和工业辐照应用的电子直线加速器技术领域，具体涉及一种医用 加速器机架的控制驱动方法。
【背景技术】
[0002] 在中高能医用电子直线加速器应用中，自动弧度治疗功能是系统的重要和特色功 能之一。
[0003] 为了保证自动弧度治疗功能的实现，需要对机架旋转实现精确的控制，保证机架 旋转的到位精度高，达到系统指标。在治疗的过程中可随时调整机架的运行速度，机架的旋 转速度应能在规定的速度范围内可控。机架旋转要求有刹车的功能，能够在紧急的情况下 在极短的时间内停止机架的运动。
[0004] 目前医用加速器机架控制驱动系统结构比较复杂，机架的到位精度较差，容易受 到干扰，工作不稳定，异常状态下保护措施不完善，无法高质量地完成自动弧度治疗任务。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种医用加速器机架的控制驱动方法，具有可靠 性好、机架旋转控制精度高等优势。
[0006] 本发明的医用加速器机架的控制驱动方法，其采用医用加速器机架的控制驱动系 统实现医用加速器机架的控制驱动：
[0007] 其中，所述医用加速器机架的控制驱动系统包括：主控机、RS485串口通讯模块、 变频器、电机、光电编码器、光电编码器解析模块、电机刹车模块和机架旋转精确控制模块； 所述RS485串口通讯模块，其包括：第一 RS485标准串口和第二RS485标准串口；所述机架 旋转精确控制模块，包括判断单元、机架标零单元、变频单元、刹车单元、主机命令响应单元 和V/F输出单元；
[0008] 步骤1，V/F输出：利用光电编码器实时采样机架角度信息，并将该机架角度信息 编码后发送至光电编码器解析模块；利用光电编码器解析模块进行光电编码器的机架角度 信息的解析，并将其发送给V/F输出单元和判断单元；V/F输出单元将光电编码器解析模块 获得的机架角度信息转换为频率值后通过第一 RS485标准串口实时输出给主控机；
[0009] 步骤2,主控机根据机架运动换算公式计算出机架的当前角度，再判断机架标零单 元是否完成机架标零操作，若已完成机架标零操作则执行步骤4 ;若未完成机架标零操作， 则执行步骤3 ;
[0010] 步骤3,主控机通过第一 RS485标准串口发送标零指令给主机命令响应单元，主机 命令响应单元响应该标零指令并将其发送至机架标零单元，机架标零单元根据所述标零指 令将机架当前角度作为初始角度位置以实现机架标零操作，即实现机架0°的设置工作； 然后执行步骤4 ;
[0011] 步骤4,主控机发送旋转指令给主机命令响应单元，主机命令响应单元响应该旋转 指令并将其发送至变频单元，变频单元根据该旋转指令进行机架的三级变速控制：
[0012] 步骤41，读取光电编码器解析模块中机架角度信息的绝对编码值，将绝对编码值 换算成机架当前角度值，然后判断机架当前角度值是否大于或等于主控机设定角度，若大 于或等于则进入步骤42的机架正转分支流程，小于则进入步骤43的机架反转分支流程；
[0013] 步骤42,在正转分支流程中，此时机架当前角度值逐渐减小逼近主控机设定角度， 当机架当前角度值减去主控机设定角度之差大于10度时，通过第二RS485串口给变频器发 送频率为30Hz的正转指令从而控制电机以高速为30Hz正转；当机架当前角度值减去主控 机设定角度之差小于或等于10度但大于5度时，通过第二RS485串口给变频器发送频率为 15Hz的正转指令从而控制机架电机以中速为15Hz正转；当机架当前角度值减去主控机设 定角度之差小于或等于5度但大于0. 1度时，通过第二RS485串口给变频器发送频率为5Hz 的正转指令从而控制机架电机以低速为5Hz正转；当机架当前角度值减去主控机设定角度 之差达到第一门限阈值T1= 0. Γ时，执行步骤44 ;
[0014] 步骤43,在反转分支流程中，此时机架当前角度值逐渐增大逼近主控机设定角度， 当主控机设定角度减去机架当前角度值之差大于10度时，通过第二RS485串口给变频器发 送频率为30Hz的反转指令从而控制机架电机以高速为30Hz反转；当主控机设定角度减去 机架当前角度值之差小于或等于10度但大于5度时，通过第二RS485串口给变频器发送频 率为15Hz的反转指令从而控制机架电机以中速为15Hz反转；当主控机设定角度减去机架 当前角度值之差小于或等于5度但大于0. 1度时，通过第二RS485串口给变频器发送频率 为5Hz的反转指令从而控制机架电机以低速为5Hz反转；当主控机设定角度减去机架当前 角度值之差达到第一门限阈值T 1= 0. Γ时，执行步骤44 ;
[0015] 步骤44,判断单元根据主控机发送的旋转设定角度和机架当前角度位置自动判断 机架到位时产生第一刹车指令给刹车单元，所述刹车单元根据第一刹车指令启动电机刹车 模块实现电机的抱闸，待电机停止后，机架运动到位。
[0016] 进一步的，步骤44中，在机架根据第一刹车指令开始执行抱闸后的减速过程中， 当机架当前角度值减去主控机设定角度之差达到第二门限阈值T 2= 0.04°时，判断单元自 动产生第二刹车指令给刹车单元，所述刹车单元根据第二刹车指令信号再次启动电机刹车 模块实现电机的抱闸，待电机停止后，机架运动到位。
[0017] 进一步的，第一 RS485标准串口的通信波特率为9600bit/s，第二RS485标准串口 的通信波特率为19200bit/s。
[0018] 本发明具有如下有益效果：
[0019] 1、该控制驱动系统采用光电编码器，保证了编码采样的精度，比A/D芯片的数字 量化精度高得多，不受噪声的影响，实现了机架位置信息的准确反馈。
[0020] 2、控制精度高。首先光电编码器实现机架位置信息的准确反馈，机架旋转精确控 制模块中的三级变速控制实现了自动调整机架的运行速度，在很小的误差范围内进行自动 刹车，使得机架的到位精度达到0.06°左右，方差为0.0Γ。
[0021] 3、设计双门限刹车，是由于机架旋转运动的惯性原因，做了刹车双重保护。当越过 第一门限阈值T 1= 0. Γ时，产生第一级刹车，但由于运动惯性机架继续旋转微小角度，此 时机架的旋转到位精度为0.06°左右，方差为0.0Γ。若第一级刹车失效（基本不会）， 当越过第二门限阈值T 2= 0.04°时，产生第二级刹车，同理由于运动惯性，机架的旋转到位 精度为0°左右，方差为0.01°。所以实际上机架的旋转到位精度为0.06°左右，方差为 0.01。。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明的医用加速器机架的控制驱动方法的系统示意图；
[0023] 图2为本发明的医用加速器机架的控制驱动方法流程图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0025] 本发明的医用加速器机架的控制驱动方法，其采用医用加速器机架的控制驱动系 统实现医用加速器机架的控制驱动。如图1所示，所述的医用加速器机架的控制驱动系统， 其包括：主控机、RS485串口通讯模块、变频器、电机、光电编码器、光电编码器解析模块、电 机刹车模块和机架旋转精确控制模块，被控对象为机架；
[0026] 所述RS485串口通讯模块，其包括：第一 RS485标准串口和第二RS485标准串口。
[0027] 所述主控机，通过第一 RS485标准串口与机架旋转精确控制模块进行通讯，发送 机架的旋转控制指令，接收并实时显示机架的角度信息；<