放射治疗床自动控制系统硬件设计

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:niwai
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在重离子治疗肿瘤专用装置的研制过程中,需要自主研发适应于重离子治疗特点的放射性治疗床运动控制系统,以实现快速、准确的定位,同时与治疗终端的控制系统及相关装置实现数据交互和系统集成,以提高整个系统的自动化及智能化水平。基于此背景,论文详细给出了适应重离子放射治疗应用场景的治疗床运动控制系统的方案设计和运动控制器的硬件规划及实现。   在硬件设计中,采用了ARM+FPGA的组合架构来构成运动控制器,这种形式充分利用了ARM处理器较强的事务管理功能和FPGA芯片较强的逻辑运算能力等特性。基于实际条件,在治疗床的运动控制系统中,运动控制器设计为由一块主控制器板和两块核心控制器板组合构成。其中两块核心控制器都是以ActelFPGA为核心,设计了30多个接口以便于与运动控制系统中的伺服驱动器、电磁离合制动器、绝对值编码器、用户控制手柄等部件连接、通信,并完成相应的控制逻辑。在硬件设计中,采用了隔离、去耦等多种措施,以保证电路功能的稳定实现。另外,论文中还给了出绝对值编码器数据读取和码制转换部分的软件设计。   论文中实现的运动控制器以ARM处理器和逻辑FPGA芯片为核心,可支持Linux或WindowsCE嵌入式操作系统,具有丰富的外设接口,板卡接口规划合理,为之后软件系统的设计、调试和运行提供了方便。该控制系统的硬件设计充分考虑了项目中的实际情况,可为重离子治疗肿瘤专用装置中患者精准定位的安全、稳定实现提供保障和支持。
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