柯达DR7500悬吊系统独立PC与气弹簧的应用研究

赵运立，韩秀霞

柯达DR7500悬吊系统独立PC与气弹簧的应用研究

赵运立，韩秀霞

目的：对柯达DR7500悬吊系统独立PC与气弹簧进行应用研究，准确快速制定安全有效的平衡方案。方法：利用数字技术，将运动力学信号转化成电信号，通过电路参数调整平衡。结果：减少了气弹簧衰减或失效对控制系统的损坏及医疗纠纷。结论：改进后提高了其临床检查的准确性，减轻了放射技术人员的负担，降低了维修费用，促进了医院的发展。

悬吊系统；脉宽调速；气弹簧

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机架悬吊系统是目前较为先进的机架系统[1]，悬吊式球管可以在X轴、Y轴方向进行360°任意旋转，与探测器联动，可对各个角度精确自动跟踪、定位，平板影像显示器与球管共同转动，运动非常灵活。自装机投入使用，正常运行28个月后，床上拍片突然失控，球管撞向腹部，同时在悬吊控制系统独立PC部位闻到烧焦气味。若选择让柯达公司解决此问题需近20万元。

2 系统整体介绍

DR7500悬吊式球管运动控制系统分为上下运动、左右运动、前后运动及α、β旋转运动。每个部分的控制原理及实施方法大致相同，其中最易出现问题的就是上下运动。本文将对上下运动展开分析，悬吊管的上下平衡是由4根气弹簧拉动伸缩架、球管和缩光器，在上下平衡的情况下，电动机通过变速箱在控制PC的作用下，按要求上下平滑运动。

3 解决方法

3.1 悬吊管垂直运动电路简介

通过对独立PC线路分析（如图1所示），发现PC烧坏的原因是平衡损坏。我们对独立PC进行测试，查出是垂直驱动板烧坏。垂直驱动板驱动电动机正反转，使悬吊伸缩架平滑地上升与下降[2]。

图1 悬吊管垂直运动电路框图

3.2 双H型PWM变换器原理

电动机的正反转是由双H型PWM变换器完成的[3]130-131。简化线路见图2。VT1和VT4同时导通和关断，其驱动电压Ub1=Ub4；VT2和 VT3同时动作，Ub2=Ub3=-Ubl。其波形如图 3 所示。当 0≤t＜ton 时，Ub1和 Ub4为正，VT1和 VT4饱和导通；而Ub2和Ub3为负，VT2和 VT3截止。UAB=Us，电流id沿回路 1流通。当 ton≤t＜T 时，Ub1和 Ub4变负，VT1和 VT4截止；Ub2、Ub3变正，但VT2、VT3并不能立即导通，因为在电动机电感释放储能的作用下，id沿回路 2经 VD2、VD3续流，在 VD2、VD3上的压降使 VT2、VT3的 C－E 极承受反压，这时，UAB=-Us。UAB在一个周期内正负相同，其电压、电流波形如图3所示。

图2 双极PWM变换器的电路原理图

图3 双极PWM变换器电压、电流波形图

双极式可逆PWM变换器的“可逆”作用由正负脉冲电压宽窄而定。当正脉冲较宽时，电动机正转；当正脉冲较窄时，电动机反转；如果正负脉冲宽度相等，则电动机停止。工作时，4个晶体管都处于开关状态，上、下管直通的事故容易发生，装置的可靠性降低，为避免事故的发生，在一管关断和另一管导通的驱动脉冲之间应设置逻辑延时[3]136。

3.3 精密恒力高强度小体积气弹簧的设计、加工与安装

技术参数：压力缸长400 mm，外径30 mm，内径15 mm，活塞杆长300 mm，压力1 200 N。两头螺钉规格与原接头配套，委托气动器件厂按要求加工[4]。

安装气弹簧时，手动将悬吊管升到最高；用销子固定，同时，一定要用足够结实的绳子捆住悬吊管和上面的轨道，以免球管下落；全部断电，拆掉外壳及电器开关（顶部），对钢丝绳位置做好标记；松动顶部钢丝绳，从外向内，拆一个换一个，一定不要把4根气弹簧全部拆下再换，否则容易发生危险；拉紧钢丝绳，使钢丝绳恢复到标记位置；拆掉绳子和销子，手动运行伸缩架观察是否正常，装上顶部开关，开机，检查开关动作是否正常，必要时需进行调整。

3.4 平衡控制线路的调整

如图4所示，用FLUKE万用表测TP3和TP5的电压，按下垂直按钮，悬吊管应当不动，如向上或向下运动，需调整R13，顺时针时TP3和TP5之间电压增加；逆时针时减少，电压应在±0.07 V[5]。

图4 平衡控制线路的调整图

作者单位：257091 山东东营 东营市人民医院设备科（赵运立、韩秀霞）

3.5 上下推拉力量的调整

调整GAGE板上的R11，如图5所示。方法如下：TP2和TP5之间电压1 V相当于8 kg，顺时针调整R11，TP2和TP5之间电压增加，逆时针减少，正常范围为1～5 V。不按任何键，向上推或向下拉，随着力量的增加，TP2和TP5之间电压增加，当力量增加到悬吊管移动时，TP2和TP5之间电压应在1～5 V，如超出范围，则需调整。悬吊管砸向患者，就是因电压太低造成的。电压太低的原因是气弹簧失效，悬吊系统失去足够大的气弹簧的上拉力，而驱动系统还要促使驱动电动机转动，使悬吊管上升，结果烧毁了OTC驱动线路[6]。

图5 上下推拉力量的调整图

3.6 运行稳定性的调整

X、Y轴方向自动运行是否平滑，传动皮带的松紧度起重要作用。在运行过程中发现，机器使用10 d左右，定位精度（X轴方向）就会发生变化，球管中心线总是离探测器中心线向床头侧偏移，并且在偏移前总会出现运行异响。该机运行精度的调整可通过软件完成，但进入校准时需输入随机密码，该密码只有通过柯达公司才能获得；也可通过编码器[7]进行调整：先自动对准，记下编码器的位置和球管中心与探测器中心的误差，然后保持编码器状态不变，手动调整使球管和探测器中心线对齐，最后固定好编码器即可完成。查找发生偏移并伴随异响的原因，经反复观察实验，发现X轴方向传动皮带有轻微松动，拉紧该皮带并固定后，问题彻底解决。

4 结果

悬吊系统的稳定性与气弹簧支撑的机械平衡、H型PWM变换器、GAGE板上的R11、R13和传动皮带的松紧度密切相关，因此应定期检查机械平衡和传动皮带的松紧度，一旦发现运行不平滑就要引起高度重视，采取果断措施，否则会引起严重后果。

5 总结

通过对悬吊控制器的驱动线路进行改进，即修复驱动板并增加逻辑延时；对线路参数及传动皮带松紧度进行调整，使主PC对控制系统通信畅通；对气弹簧的设计、定制，正确地将特制气弹簧装配到悬吊伸缩架中，调整好悬吊管的上下机械平衡及上下推拉力；通过接口线路将力学信号转变成电信号，使控制系统控制准确可靠，提高了图像质量，减轻了技术人员的负担，降低了维修及配件费用，打破了公司对产品的垄断，减少了医疗纠纷，促进了医院的发展。

[1]宋爱军.数字X线摄影系统硬件组成及其功能分析[J].医疗卫生装备，2009，30（6）：103-104.

[2]赵连友.电机拖动[M].长春：吉林工业大学，1994：101.

[3]陈伯石.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，1994.

[4]北京教育出版社.气弹簧设计计算[M].北京：北京教育出版社，2005.

[5]黄俊.半导体变流技术[M].2版.北京：机械工业出版社，1993：137-158.

[6]常健生.检测与转换技术[M].2版.北京：机械工业出版社，1995：129-141.

[7]赵运立，张建伟.GE LightSpeed 64排VCT扫描架故障一例[J].中国医疗设备，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

赵运立（1967-），男，山东阳谷人，副主任技师，主要从事影像设备的研究与维修工作，E-mail：gdzhyl@126.com。