钴-60后装机放射源驱动电机卡堵检测装置设计

    0　引言

    后装治疗是放射治疗的重要手段之一,具有外照射不可替代的功能,适用于对妇科肿瘤及食道、直肠、鼻咽等腔内肿瘤进行近距离放射治疗。国内外后装机的源驱动结构基本相同,主要是放射源与驱动软轴相连,通过驱动电机进行传送,由于驱动软轴是柔性钢丝,当送源通道不畅时容易发生卡源事故。卡堵检测装置就是为了防止卡源和保护驱动电机而设计的。

    1　卡堵检测电路

    目前国内外检测放射源驱动电机卡堵的方法很多,最常见的是定时检测方法和旋转编码器方法。

    定时检测方法是控制系统设定固定的传送时间,传送指令发出后开始计时,如果在指定的时间内没有到达预定的位置,控制系统认为放射源被卡堵。其不足之处是,如果放射源刚被送出时就被卡堵,要经过一段时间系统才能作出反应,如果卡堵的时间太长,就可能损坏驱动软轴和烧毁电机,造成重大的卡源事故。

    旋转编码器检测方法是控制系统实时采集旋转编码器产生的格雷码或二进制码并进行解码,分析放射源驱动电机的现行位置并与上次采集的位置进行比较,根据比较结果判断放射源是否发生卡堵。其不足之处是,为了达到检测效果,需采用12位分解度(即409 6分解元)的旋转编码器,此编码器市场价格较贵(售价为1.8万元左右)。加之采用12位分解度要占用12个检测口,造成硬件设备庞杂,整机成本增加。

    本装置检测部分由光电检测和脉冲检测电路组成。当放射源驱动电机转动时,光电检测电路产生固定频率的脉冲信号,此信号经脉冲检测电路产生固定数字电平并送到控制系统,控制系统根据它判断电机转动是否正常,进而对放射源驱动电机发出不同的控制指令。系统硬件结构框图如图1所示。

    1.1　光电检测电路

    放射源驱动电机卡堵时,光电检测装置不能输出脉冲信号,经脉冲检测电路处理后输出卡堵信号,控制系统接收到此信号后发出相应的控制指令。

    光电检测电路是检测电机卡堵的重要组成部分,采用光电对管对电机的转动情况进行检测。安装有红外二极管的发射板和安装有光敏三极管的接收板通过支架固定在齿轮A两侧,在齿轮A的周边均匀地打一定数量的通孔,当放射源正常传送时,电机带动齿轮A正常转动,光敏三极管产生均匀的脉冲信号。当放射源发生卡堵时,驱动软轴也被卡堵,驱动轮、电机、齿轮A、齿轮B均不转动,光敏三极管不能产生脉冲信号。

    光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机的转速和齿轮A上的孔的多少有关,信号频率f、电机转速n和齿轮A上的孔数K三者的关系为f=K×n/60。因此,当电机转速一定时,改变齿轮A上的孔的数量就可以改变光敏三极管产生的脉冲信号频率。