柯達DR7500懸吊系統獨立PC與氣彈簧的應用研究

趙運立，韓秀霞

柯達DR7500懸吊系統獨立PC與氣彈簧的應用研究

趙運立，韓秀霞

目的：對柯達DR7500懸吊系統獨立PC與氣彈簧進行應用研究，準確快速制定安全有效的平衡方案。方法：利用數字技術，將運動力學信號轉化成電信號，通過電路參數調整平衡。結果：減少了氣彈簧衰減或失效對控制系統的損壞及醫療糾紛。結論：改進后提高了其臨床檢查的準確性，減輕了放射技術人員的負擔，降低了維修費用，促進了醫院的發展。

懸吊系統；脈寬調速；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機架懸吊系統是目前較為先進的機架系統[1]，懸吊式球管可以在X軸、Y軸方向進行360°任意旋轉，與探測器聯動，可對各個角度精確自動跟蹤、定位，平板影像顯示器與球管共同轉動，運動非常靈活。自裝機投入使用，正常運行28個月后，床上拍片突然失控，球管撞向腹部，同時在懸吊控制系統獨立PC部位聞到燒焦氣味。若選擇讓柯達公司解決此問題需近20萬元。

2 系統整體介紹

DR7500懸吊式球管運動控制系統分為上下運動、左右運動、前后運動及α、β旋轉運動。每個部分的控制原理及實施方法大致相同，其中最易出現問題的就是上下運動。本文將對上下運動展開分析，懸吊管的上下平衡是由4根氣彈簧拉動伸縮架、球管和縮光器，在上下平衡的情況下，電動機通過變速箱在控制PC的作用下，按要求上下平滑運動。

3 解決方法

3.1 懸吊管垂直運動電路簡介

通過對獨立PC線路分析（如圖1所示），發現PC燒壞的原因是平衡損壞。我們對獨立PC進行測試，查出是垂直驅動板燒壞。垂直驅動板驅動電動機正反轉，使懸吊伸縮架平滑地上升與下降[2]。

圖1 懸吊管垂直運動電路框圖

3.2 雙H型PWM變換器原理

電動機的正反轉是由雙H型PWM變換器完成的[3]130-131。簡化線路見圖2。VT1和VT4同時導通和關斷，其驅動電壓Ub1=Ub4；VT2和 VT3同時動作，Ub2=Ub3=-Ubl。其波形如圖 3 所示。當 0≤t＜ton 時，Ub1和 Ub4為正，VT1和 VT4飽和導通；而Ub2和Ub3為負，VT2和 VT3截止。UAB=Us，電流id沿回路 1流通。當 ton≤t＜T 時，Ub1和 Ub4變負，VT1和 VT4截止；Ub2、Ub3變正，但VT2、VT3并不能立即導通，因為在電動機電感釋放儲能的作用下，id沿回路 2經 VD2、VD3續流，在 VD2、VD3上的壓降使 VT2、VT3的 C－E 極承受反壓，這時，UAB=-Us。UAB在一個周期內正負相同，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”作用由正負脈沖電壓寬窄而定。當正脈沖較寬時，電動機正轉；當正脈沖較窄時，電動機反轉；如果正負脈沖寬度相等，則電動機停止。工作時，4個晶體管都處于開關狀態，上、下管直通的事故容易發生，裝置的可靠性降低，為避免事故的發生，在一管關斷和另一管導通的驅動脈沖之間應設置邏輯延時[3]136。

3.3 精密恒力高強度小體積氣彈簧的設計、加工與安裝

技術參數：壓力缸長400 mm，外徑30 mm，內徑15 mm，活塞桿長300 mm，壓力1 200 N。兩頭螺釘規格與原接頭配套，委托氣動器件廠按要求加工[4]。

安裝氣彈簧時，手動將懸吊管升到最高；用銷子固定，同時，一定要用足夠結實的繩子捆住懸吊管和上面的軌道，以免球管下落；全部斷電，拆掉外殼及電器開關（頂部），對鋼絲繩位置做好標記；松動頂部鋼絲繩，從外向內，拆一個換一個，一定不要把4根氣彈簧全部拆下再換，否則容易發生危險；拉緊鋼絲繩，使鋼絲繩恢復到標記位置；拆掉繩子和銷子，手動運行伸縮架觀察是否正常，裝上頂部開關，開機，檢查開關動作是否正常，必要時需進行調整。

3.4 平衡控制線路的調整

如圖4所示，用FLUKE萬用表測TP3和TP5的電壓，按下垂直按鈕，懸吊管應當不動，如向上或向下運動，需調整R13，順時針時TP3和TP5之間電壓增加；逆時針時減少，電壓應在±0.07 V[5]。

圖4 平衡控制線路的調整圖

作者單位：257091 山東東營 東營市人民醫院設備科（趙運立、韓秀霞）

3.5 上下推拉力量的調整

調整GAGE板上的R11，如圖5所示。方法如下：TP2和TP5之間電壓1 V相當于8 kg，順時針調整R11，TP2和TP5之間電壓增加，逆時針減少，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，當力量增加到懸吊管移動時，TP2和TP5之間電壓應在1～5 V，如超出范圍，則需調整。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，懸吊系統失去足夠大的氣彈簧的上拉力，而驅動系統還要促使驅動電動機轉動，使懸吊管上升，結果燒毀了OTC驅動線路[6]。

圖5 上下推拉力量的調整圖

3.6 運行穩定性的調整

X、Y軸方向自動運行是否平滑，傳動皮帶的松緊度起重要作用。在運行過程中發現，機器使用10 d左右，定位精度（X軸方向）就會發生變化，球管中心線總是離探測器中心線向床頭側偏移，并且在偏移前總會出現運行異響。該機運行精度的調整可通過軟件完成，但進入校準時需輸入隨機密碼，該密碼只有通過柯達公司才能獲得；也可通過編碼器[7]進行調整：先自動對準，記下編碼器的位置和球管中心與探測器中心的誤差，然后保持編碼器狀態不變，手動調整使球管和探測器中心線對齊，最后固定好編碼器即可完成。查找發生偏移并伴隨異響的原因，經反復觀察實驗，發現X軸方向傳動皮帶有輕微松動，拉緊該皮帶并固定后，問題徹底解決。

4 結果

懸吊系統的穩定性與氣彈簧支撐的機械平衡、H型PWM變換器、GAGE板上的R11、R13和傳動皮帶的松緊度密切相關，因此應定期檢查機械平衡和傳動皮帶的松緊度，一旦發現運行不平滑就要引起高度重視，采取果斷措施，否則會引起嚴重后果。

5 總結

通過對懸吊控制器的驅動線路進行改進，即修復驅動板并增加邏輯延時；對線路參數及傳動皮帶松緊度進行調整，使主PC對控制系統通信暢通；對氣彈簧的設計、定制，正確地將特制氣彈簧裝配到懸吊伸縮架中，調整好懸吊管的上下機械平衡及上下推拉力；通過接口線路將力學信號轉變成電信號，使控制系統控制準確可靠，提高了圖像質量，減輕了技術人員的負擔，降低了維修及配件費用，打破了公司對產品的壟斷，減少了醫療糾紛，促進了醫院的發展。

[1]宋愛軍.數字X線攝影系統硬件組成及其功能分析[J].醫療衛生裝備，2009，30（6）：103-104.

[2]趙連友.電機拖動[M].長春：吉林工業大學，1994：101.

[3]陳伯石.電力拖動自動控制系統[M].北京：機械工業出版社，1994.

[4]北京教育出版社.氣彈簧設計計算[M].北京：北京教育出版社，2005.

[5]黃俊.半導體變流技術[M].2版.北京：機械工業出版社，1993：137-158.

[6]常健生.檢測與轉換技術[M].2版.北京：機械工業出版社，1995：129-141.

[7]趙運立，張建偉.GE LightSpeed 64排VCT掃描架故障一例[J].中國醫療設備，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

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