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1、基于PMAC的多叶准直器装置运动控制系统研究hesp导语：分析了适形放射治疗的多叶准直器装置的工作原理，将PMAC多轴运动控制卡应用于多叶准直器装置.放射性治疗简称放疗是当前肿瘤治疗的主要手段之一，随着计算机技术的兴起和应用，放疗装置有了很大开展，而对病灶靶区施行准确的剂量照射已经成为当代放疗技术开展的主要方向。适形放射治疗是一种适应这种开展的体外照射技术，与常规放疗设备相比，适形放射治疗设备增加了多叶准直器MLC，又称多叶光栅，多叶光阑。bmlc的工作原理/b由数十对挡块条或者称叶片组成，如图中所示，每个挡块条都用一个微型电机独立驱动。它置于加速器机头的射线出口处，其主要原理是借助于微机对多
2、叶准直器内多个叶片的准确控制，来调制射束的外形，利用MLC每一对叶片的相对运动，使得射束的外形与病灶靶区在落照射平面上的投影近似，可得到照射强度不均匀分布的照射野，对具有不同病灶外形的患者进展个体化挡块治疗，或者通过治疗方案系统进展动态适形治疗，即随着加速器机架的旋转，不停地开闭各挡块条，使得给出的射线野外形与需要照射的肿瘤外形始终保持一致，进而消除了过去加速器和钴60机在固定治疗时人工挡块的随意性和不可重复陛，以及动态旋转治疗时照射野不能随形病灶外形而变的弊端，有效地保护了周边正常组织器官，使放射治疗更具公道性和科学性，极大地进步了肿瘤治愈的可靠性、平安性。b的运动控制系统由MLC可得其运动
3、控制系统技术要求：/b位移精度。伺服驱动进给系统的位移精度是指计算出的叶片进给位移量与叶片实际位移量之间的符合程度。插补器或者计算机的插补软件每发出一个指令，伺服驱动进给系统将其转化为相应的叶片位移量。叶片运动跟随位移指令挪动的跟随误差小，即叶片随着加速器照射头的旋转，要及时形成照射野的外形，也就是讲，伺服驱动进给系统的速度响应快。控制系统的构造方案选择。单片机系统价格低廉，但处理速度较慢、位少，响应慢，且网络通讯才能差，PLC系统多轴联动的处理才能较弱，难以实现多轴的轨迹插补，且高性能的PLC系统价格昂贵，选型非常困难。因此，上述两种方案均不能知足本系统的要求。而上位机+多轴运动控制器的两级
4、控制，一方面是由多轴运动控制器完成伺服运算、轨迹插补、I0控制等功能，并能进展8轴以上控制；另一方面上位机可同时接收肿瘤图像处理的数据进展数据的处理，两者之间采用RS-232串行通讯接口，处理速度快，可以实现复杂的算法。综上所述，针对MLC的特点，采用基于PC机的开放式数控系统作为它的控制系统，即上位机+多轴运动控制器PMACProgramMultipleAxisesCon，并同时确定PMAC在MLC装置中的主要作用：对反应的叶片位置数据和速度数据进展处理，应用相应的算法和原理进展叶片位置和速度的控制对电机进展驱动和控制，使之形成所要的叶片外形。由此，可设计出MLC装置的运动控制系统，如图2所
5、示。上位机接收MLC叶片驱动文件后，完成叶片位置速度信号的给定、与PMAC多轴控制卡的交互通讯、叶片运行经过中位置速度信号显示、整个系统状态监控等功能。PMAC多轴控制卡用来完成运动反解算法的计算，收集位置速度传感器检测的叶片位置速度信号，并完成各位置伺服系统控制运算。PMAC多轴控制卡输出的控制指令信号来控制MLC叶片动作。多轴运动控制卡是利用高性能微处理器如DSP数字信号处理器及大规模可编程器件实现多个伺服电机的多轴协调控制，实现运动控制的底层软件和硬件集成，使其具有伺服电机控制所需的各种位置、速度控制功能，并可以通过选择硬件设置通过选项和辅助，设置参数和编写运动及PLC程序的，进而实现特
6、殊的用处。PMAC的CPU与轴的通讯是通过被特殊设计的门阵列ICS即DSPGATE来实现的。每个可以控制四个模拟输出通道，四个作为输入的编码器，和四个来自附件的模拟驱动输入。一个板可以同时用这些门阵列ICs的一个到四个进展组合，进而确定硬件的配置，输入和输出的数目和类型，最多可以有16个PMAC板完全同步的级联到共同使用，总共控制可达128根轴。有标志信号输入、通用I0接口。在MLC装置中使用了三块PMAC卡来实现2o个叶片的闭环PID位置伺服控制，每块板最多可以扩展8个模数转换通道，作为PMAC控制卡与位置速度传感器的接口，实现位置速度检测信号的反应。本文仅以MLC叶片初始化模块中的零位标定
7、为例，介绍其实现的经过。在每个叶片的后端如图1所示安装一个传感器，在开场照射之前，每对叶片都应该是相互合拢的状态。因此，首先将每对叶片开至其位移最大处，在控制每对叶片从最大位移处向相互合拢的状态运动。当叶片合拢之后，传感器正好动作，此时传感器就会产生一个脉冲，PMAC就可以利用这一脉冲实现对零位的标定。以其中一对叶片为例，详细的实现方法是，在标定时首先让叶片1向左运动，叶片11向右运动，直到碰到各自的左、右限位，然后叶片1与叶片1.执行回零运动。程序流程图如图3所示。b局部程序的实现经过如下：/b首先设置一个定时器，设置其internal的值为，其Enabled属性为true，再设置一个初始值
8、为的整型变量s。结论本文将数控系统中的运动控制理论，应用于适形放射治疗中多叶准直器准确运动控制中，并对其运动控制的方法进展了改良，充分利用PMAC多轴运动控制卡的特点，可以控制的多个MLC叶片，使照射野与病灶轮廓投影相似度增强，并能知足位置控制的精度，使MLC叶片根据病灶的外形准确到达相应位置，进步了肿瘤放射治疗的可靠性和平安性.参考文献梅伟东，刘金。放射治疗的新技术一多叶准直器。医疗装备，；1：3叫李光明，李树祥，吕庆文，等。多叶准直器的叶片最优位置的分析。中国医学物理学杂志，2001；181：5杨鹏，粱利华，宋吉广，等。基于PMAC的6自由度船舶运动模拟台控制系统设计。制造业信息化，2006；2811：5l王正林。经过控制与Simulink应用。北京：电子工业出版社。点击此处下载资料:编辑:何世平0