趙運(yùn)立，韓秀霞

柯達(dá)DR7500懸吊系統(tǒng)獨(dú)立PC與氣彈簧的應(yīng)用研究

趙運(yùn)立，韓秀霞

目的：對(duì)柯達(dá)DR7500懸吊系統(tǒng)獨(dú)立PC與氣彈簧進(jìn)行應(yīng)用研究，準(zhǔn)確快速制定安全有效的平衡方案。方法：利用數(shù)字技術(shù)，將運(yùn)動(dòng)力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，通過(guò)電路參數(shù)調(diào)整平衡。結(jié)果：減少了氣彈簧衰減或失效對(duì)控制系統(tǒng)的損壞及醫(yī)療糾紛。結(jié)論：改進(jìn)后提高了其臨床檢查的準(zhǔn)確性，減輕了放射技術(shù)人員的負(fù)擔(dān)，降低了維修費(fèi)用，促進(jìn)了醫(yī)院的發(fā)展。

懸吊系統(tǒng)；脈寬調(diào)速；氣彈簧

AbstractObjectiveTo study the application of the independent PC and gas spring of Kodak DR7500 over tube system to form a safe and effective balance plan was made quickly and accurately.MethodsDigital technique was used to turn motive force signal into electric signal,and balance adjustment was performed through the circuit parameters regulation.Results The damage of the control system due to the attenuation or abatement of the gas spring as well as the medical dispute were decreased.ConclusionThe clinical examination accuracy is improved,the radiography physician's work load is decreased,the maintenance cost is reduced,and thus the hospital development is accelerated.[Chinese Medical Equipment Journal，2011，32（2）：34-36]

Key wordsover tube system;PWM velocity modulation;gas spring

1 引言

DR7500機(jī)架懸吊系統(tǒng)是目前較為先進(jìn)的機(jī)架系統(tǒng)[1]，懸吊式球管可以在X軸、Y軸方向進(jìn)行360°任意旋轉(zhuǎn)，與探測(cè)器聯(lián)動(dòng)，可對(duì)各個(gè)角度精確自動(dòng)跟蹤、定位，平板影像顯示器與球管共同轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)非常靈活。自裝機(jī)投入使用，正常運(yùn)行28個(gè)月后，床上拍片突然失控，球管撞向腹部，同時(shí)在懸吊控制系統(tǒng)獨(dú)立PC部位聞到燒焦氣味。若選擇讓柯達(dá)公司解決此問(wèn)題需近20萬(wàn)元。

2 系統(tǒng)整體介紹

DR7500懸吊式球管運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分為上下運(yùn)動(dòng)、左右運(yùn)動(dòng)、前后運(yùn)動(dòng)及α、β旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。每個(gè)部分的控制原理及實(shí)施方法大致相同，其中最易出現(xiàn)問(wèn)題的就是上下運(yùn)動(dòng)。本文將對(duì)上下運(yùn)動(dòng)展開(kāi)分析，懸吊管的上下平衡是由4根氣彈簧拉動(dòng)伸縮架、球管和縮光器，在上下平衡的情況下，電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速箱在控制PC的作用下，按要求上下平滑運(yùn)動(dòng)。

3 解決方法

3.1 懸吊管垂直運(yùn)動(dòng)電路簡(jiǎn)介

通過(guò)對(duì)獨(dú)立PC線路分析（如圖1所示），發(fā)現(xiàn)PC燒壞的原因是平衡損壞。我們對(duì)獨(dú)立PC進(jìn)行測(cè)試，查出是垂直驅(qū)動(dòng)板燒壞。垂直驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，使懸吊伸縮架平滑地上升與下降[2]。

圖1 懸吊管垂直運(yùn)動(dòng)電路框圖

3.2 雙H型PWM變換器原理

電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)是由雙H型PWM變換器完成的[3]130-131。簡(jiǎn)化線路見(jiàn)圖2。VT1和VT4同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動(dòng)電壓Ub1=Ub4；VT2和 VT3同時(shí)動(dòng)作，Ub2=Ub3=-Ubl。其波形如圖 3 所示。當(dāng) 0≤t＜ton 時(shí)，Ub1和 Ub4為正，VT1和 VT4飽和導(dǎo)通；而Ub2和Ub3為負(fù)，VT2和 VT3截止。UAB=Us，電流id沿回路 1流通。當(dāng) ton≤t＜T 時(shí)，Ub1和 Ub4變負(fù)，VT1和 VT4截止；Ub2、Ub3變正，但VT2、VT3并不能立即導(dǎo)通，因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)電感釋放儲(chǔ)能的作用下，id沿回路 2經(jīng) VD2、VD3續(xù)流，在 VD2、VD3上的壓降使 VT2、VT3的 C－E 極承受反壓，這時(shí)，UAB=-Us。UAB在一個(gè)周期內(nèi)正負(fù)相同，其電壓、電流波形如圖3所示。

圖2 雙極PWM變換器的電路原理圖

圖3 雙極PWM變換器電壓、電流波形圖

雙極式可逆PWM變換器的“可逆”作用由正負(fù)脈沖電壓寬窄而定。當(dāng)正脈沖較寬時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)正脈沖較窄時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；如果正負(fù)脈沖寬度相等，則電動(dòng)機(jī)停止。工作時(shí)，4個(gè)晶體管都處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，上、下管直通的事故容易發(fā)生，裝置的可靠性降低，為避免事故的發(fā)生，在一管關(guān)斷和另一管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)脈沖之間應(yīng)設(shè)置邏輯延時(shí)[3]136。

3.3 精密恒力高強(qiáng)度小體積氣彈簧的設(shè)計(jì)、加工與安裝

技術(shù)參數(shù)：壓力缸長(zhǎng)400 mm，外徑30 mm，內(nèi)徑15 mm，活塞桿長(zhǎng)300 mm，壓力1 200 N。兩頭螺釘規(guī)格與原接頭配套，委托氣動(dòng)器件廠按要求加工[4]。

安裝氣彈簧時(shí)，手動(dòng)將懸吊管升到最高；用銷子固定，同時(shí)，一定要用足夠結(jié)實(shí)的繩子捆住懸吊管和上面的軌道，以免球管下落；全部斷電，拆掉外殼及電器開(kāi)關(guān)（頂部），對(duì)鋼絲繩位置做好標(biāo)記；松動(dòng)頂部鋼絲繩，從外向內(nèi)，拆一個(gè)換一個(gè)，一定不要把4根氣彈簧全部拆下再換，否則容易發(fā)生危險(xiǎn)；拉緊鋼絲繩，使鋼絲繩恢復(fù)到標(biāo)記位置；拆掉繩子和銷子，手動(dòng)運(yùn)行伸縮架觀察是否正常，裝上頂部開(kāi)關(guān)，開(kāi)機(jī)，檢查開(kāi)關(guān)動(dòng)作是否正常，必要時(shí)需進(jìn)行調(diào)整。

3.4 平衡控制線路的調(diào)整

如圖4所示，用FLUKE萬(wàn)用表測(cè)TP3和TP5的電壓，按下垂直按鈕，懸吊管應(yīng)當(dāng)不動(dòng)，如向上或向下運(yùn)動(dòng)，需調(diào)整R13，順時(shí)針時(shí)TP3和TP5之間電壓增加；逆時(shí)針時(shí)減少，電壓應(yīng)在±0.07 V[5]。

圖4 平衡控制線路的調(diào)整圖

作者單位：257091 山東東營(yíng) 東營(yíng)市人民醫(yī)院設(shè)備科（趙運(yùn)立、韓秀霞）

3.5 上下推拉力量的調(diào)整

調(diào)整GAGE板上的R11，如圖5所示。方法如下：TP2和TP5之間電壓1 V相當(dāng)于8 kg，順時(shí)針調(diào)整R11，TP2和TP5之間電壓增加，逆時(shí)針減少，正常范圍為1～5 V。不按任何鍵，向上推或向下拉，隨著力量的增加，TP2和TP5之間電壓增加，當(dāng)力量增加到懸吊管移動(dòng)時(shí)，TP2和TP5之間電壓應(yīng)在1～5 V，如超出范圍，則需調(diào)整。懸吊管砸向患者，就是因電壓太低造成的。電壓太低的原因是氣彈簧失效，懸吊系統(tǒng)失去足夠大的氣彈簧的上拉力，而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還要促使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使懸吊管上升，結(jié)果燒毀了OTC驅(qū)動(dòng)線路[6]。

圖5 上下推拉力量的調(diào)整圖

3.6 運(yùn)行穩(wěn)定性的調(diào)整

X、Y軸方向自動(dòng)運(yùn)行是否平滑，傳動(dòng)皮帶的松緊度起重要作用。在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，機(jī)器使用10 d左右，定位精度（X軸方向）就會(huì)發(fā)生變化，球管中心線總是離探測(cè)器中心線向床頭側(cè)偏移，并且在偏移前總會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行異響。該機(jī)運(yùn)行精度的調(diào)整可通過(guò)軟件完成，但進(jìn)入校準(zhǔn)時(shí)需輸入隨機(jī)密碼，該密碼只有通過(guò)柯達(dá)公司才能獲得；也可通過(guò)編碼器[7]進(jìn)行調(diào)整：先自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，記下編碼器的位置和球管中心與探測(cè)器中心的誤差，然后保持編碼器狀態(tài)不變，手動(dòng)調(diào)整使球管和探測(cè)器中心線對(duì)齊，最后固定好編碼器即可完成。查找發(fā)生偏移并伴隨異響的原因，經(jīng)反復(fù)觀察實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)X軸方向傳動(dòng)皮帶有輕微松動(dòng)，拉緊該皮帶并固定后，問(wèn)題徹底解決。

4 結(jié)果

懸吊系統(tǒng)的穩(wěn)定性與氣彈簧支撐的機(jī)械平衡、H型PWM變換器、GAGE板上的R11、R13和傳動(dòng)皮帶的松緊度密切相關(guān)，因此應(yīng)定期檢查機(jī)械平衡和傳動(dòng)皮帶的松緊度，一旦發(fā)現(xiàn)運(yùn)行不平滑就要引起高度重視，采取果斷措施，否則會(huì)引起嚴(yán)重后果。

5 總結(jié)

通過(guò)對(duì)懸吊控制器的驅(qū)動(dòng)線路進(jìn)行改進(jìn)，即修復(fù)驅(qū)動(dòng)板并增加邏輯延時(shí)；對(duì)線路參數(shù)及傳動(dòng)皮帶松緊度進(jìn)行調(diào)整，使主PC對(duì)控制系統(tǒng)通信暢通；對(duì)氣彈簧的設(shè)計(jì)、定制，正確地將特制氣彈簧裝配到懸吊伸縮架中，調(diào)整好懸吊管的上下機(jī)械平衡及上下推拉力；通過(guò)接口線路將力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，使控制系統(tǒng)控制準(zhǔn)確可靠，提高了圖像質(zhì)量，減輕了技術(shù)人員的負(fù)擔(dān)，降低了維修及配件費(fèi)用，打破了公司對(duì)產(chǎn)品的壟斷，減少了醫(yī)療糾紛，促進(jìn)了醫(yī)院的發(fā)展。

[1]宋愛(ài)軍.數(shù)字X線攝影系統(tǒng)硬件組成及其功能分析[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2009，30（6）：103-104.

[2]趙連友.電機(jī)拖動(dòng)[M].長(zhǎng)春：吉林工業(yè)大學(xué)，1994：101.

[3]陳伯石.電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

[4]北京教育出版社.氣彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京：北京教育出版社，2005.

[5]黃俊.半導(dǎo)體變流技術(shù)[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993：137-158.

[6]常健生.檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995：129-141.

[7]趙運(yùn)立，張建偉.GE LightSpeed 64排VCT掃描架故障一例[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2010，25（5）：95，98.

（收稿：2010-04-19 修回：2010-06-10）

Application Study of Independent PC and Gas Spring of Kodak DR7500 Over Tube System

ZHAO Yun-li,HAN Xiu-xia
(Equipment Department of Dongying Municipal Hospital,Dongying,Shandong Province 257091,China)

TH774

A

1003-8868（2011）02-0034-03

趙運(yùn)立（1967-），男，山東陽(yáng)谷人，副主任技師，主要從事影像設(shè)備的研究與維修工作，E-mail：gdzhyl@126.com。