一种叶片防碰撞控制系统的制作方法

专利2026-02-27  10


本发明涉及多叶准直器领域,具体而言,涉及一种叶片防碰撞控制系统。


背景技术:

1、多叶准直器一般在治疗头结构中,如图1所示,所有的叶片都布置在叶片盒子中,叶片盒子具有叶片移动的轨道,叶片可以在其中滑动。医用直线加速器在使用中,叶片盒子会随着治疗头旋转系统一起旋转。

2、现有技术中至少存在以下问题:

3、每两个叶片组成一个叶片对,如果两个叶片分别按这个设定值独立运动,叶片1的运动速度明显低于叶片2,在接近目标值时叶片1减速较快或者运动稍慢,叶片2减速过程较长或者运动中稍快,两个叶片便会发生碰撞,因此,每个叶片对存在碰撞的可能性。

4、针对现有技术中的问题,目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种叶片防碰撞控制系统。

2、所述叶片防碰撞控制系统包括;第一控制器、第一驱动机构、第一叶片、第一超声传感器、第一位置计算模块、规划器、第二控制器、第二驱动机构、第二叶片、第二超声传感器和第二位置计算模块;

3、所述第一控制器,用于接收第一叶片位置期望值,并根据第一叶片位置期望值向所述第一驱动机构发送控制信号;

4、所述第一驱动机构根据所述控制信号带动所述第一叶片移动;

5、所述第一超声传感器用于探测所述第一叶片位置,并将第一探测信号发送至所述第一位置计算模块;

6、所述第一位置计算模块根据所述第一探测信号解算出所述第一叶片的实际位置,并将所述第一叶片的实际位置发送至所述规划器;

7、所述规划器根据接收的所述第一叶片的实际位置、第二叶片的实际位置,向所述第二控制器输出位置规划值;

8、所述第二控制器根据所述位置规划值向所述第二驱动机构发送规划控制信号;

9、所述第二驱动机构根据所述规划控制信号带动所述第二叶片移动;

10、所述第二超声传感器用于探测所述第二叶片位置,并将第二探测信号发送至所述第二位置计算模块;

11、所述第二位置计算模块根据所述第二探测信号解算出所述第二叶片的实际位置,并将所述第二叶片的实际位置发送至所述规划器。

12、进一步地,所述规划器根据接收的所述第一叶片的实际位置、第二叶片的实际位置进行如下判断之后,确定所述位置规划值;

13、如果x2―x1<δ,则所述位置规划值为x1+δ;

14、如果x2―x1≥δ,则所述位置规划值为第二叶片位置期望值;

15、其中,x1为第一叶片的实际位置,x2为第二叶片的实际位置,δ为两个叶片的期望值差值。

16、进一步地,将叶片对的位置取相关性,联合设置数学模型,第二叶片的期望位置设置为第一叶片的实际位置加两个叶片的期望位置差。

17、进一步地,叶片对的数学模型如下:

18、

19、

20、式中,为第一叶片位置期望值,为第二叶片位置期望值,u1和u2为第一、第二控制器输出的第一、第二驱动力矩,a1和a2为第一、第二叶片位置系数常数;b1和b2为第一、第二驱动力矩的系数常数。

21、进一步地,所述第一控制器和所述第二控制器发出的控制信号和规划控制信号分别为不同宽度的pwm波形。

22、进一步地,所述第一超声传感器和所述第二超声传感器通过超声探头发出超声波。

23、进一步地,所述叶片对包括第一叶片和第二叶片。

24、进一步地,所述第一叶片为主动叶片,所述第二叶片为从动叶片。

25、进一步地,所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均通过电机旋转带动机械传动装置,进而驱动所述第一叶片、第二叶片运动。

26、进一步地,所述第一叶片和所述第二叶片的结构相同。

27、相对于现有技术,本发明所述的叶片防碰撞控制系统具有以下显著的优越效果:

28、1,本发明所述的叶片防碰撞控制系统,叶片2的期望位置以叶片1的实际位置和二者之间的期望差值之和为目标值,这样叶片2随时会参考叶片1的位置,当相对叶片的实际距离小于期望距离,则一直与其保持一个非零的期望距离,因为tps不可能设定一个碰撞的工况,所以该方案可以有效的避免碰撞发生。



技术特征:

1.一种叶片防碰撞控制系统,其特征在于,包括:第一控制器、第一驱动机构、第一叶片、第一超声传感器、第一位置计算模块、规划器、第二控制器、第二驱动机构、第二叶片、第二超声传感器和第二位置计算模块;

2.根据权利要求1所述的叶片防碰撞控制系统,其特征在于,所述规划器根据接收的所述第一叶片的实际位置、第二叶片的实际位置进行如下判断之后,确定所述位置规划值;

3.根据权利要求2所述的叶片防碰撞控制系统,其特征在于,将叶片对的位置取相关性,联合设置数学模型,第二叶片的期望位置设置为第一叶片的实际位置加两个叶片的期望位置差。

4.根据权利要求3所述的叶片防碰撞控制系统,其特征在于,叶片对的数学模型如下:

5.根据权利要求4所述的叶片防碰撞控制系统,其特征在于,所述第一控制器和所述第二控制器发出的控制信号和规划控制信号分别为不同宽度的pwm波形。

6.根据权利要求5所述的叶片防碰撞控制系统,其特征在于,所述第一超声传感器和所述第二超声传感器通过超声探头发出超声波。

7.根据权利要求6所述的叶片防碰撞控制系统,其特征在于,所述叶片对包括第一叶片和第二叶片。

8.根据权利要求7所述的叶片防碰撞控制系统,其特征在于,所述第一叶片为主动叶片,所述第二叶片为从动叶片。

9.根据权利要求8所述的叶片防碰撞控制系统,其特征在于,所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均通过电机旋转带动机械传动装置,进而驱动所述第一叶片、第二叶片运动。

10.根据权利要求8所述的叶片防碰撞控制系统,其特征在于,所述第一叶片和所述第二叶片的结构相同。


技术总结
本发明公开了一种叶片防碰撞控制系统,包括:第一控制器,向第一驱动机构发送控制信号;第一驱动机构根据控制信号带动第一叶片移动;第一位置计算模块将第一叶片的实际位置发送至规划器;规划器根据接收的第一叶片的实际位置、第二叶片的实际位置,向第二控制器输出位置规划值;第二控制器根据位置规划值向第二驱动机构发送规划控制信号;第二驱动机构带动第二叶片移动;第二位置计算模块将第二叶片的实际位置发送至规划器。所述叶片防碰撞控制系统的第二控制器设计是根据第一个叶片的实际值和两个叶片的目标差值得到的,由于第二个叶片的期望值始终包含了两个叶片的差值,从而该控制系统可以保证两个叶片的位置差,杜绝叶片之间的相互碰撞。

技术研发人员:李德强,朱光斗,徐兴虎
受保护的技术使用者:智维精准(北京)医疗科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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