Leica激光跟踪仪在质子医疗机安装调试过程中的应用

海克斯康

1 背景

质子疗法，也称为质子束疗法，是一种粒子疗法或放射疗法。它指导质子束精确地杀死癌细胞。质子疗法比传统的放射疗法更安全，更有效，因为它可以非常精准的向特定的区域提供高剂量的治疗束，对周围健康组织的影响最小。

氢原子通过离子源被分离成带负电的电子和带正电的质子。质子的能量通过直线加速器可以在几位秒内被加速到700万电子伏特，当质子束能量通过回旋加速器被增加到7 000万到2.5亿电子伏特时，就能够轻松的到达患者体内的任何深度，从而针对性的对癌细胞进行灭杀。质子医疗机如图1所示。

2 检测需求

质子医疗机在治疗时，最重要的是需要准确定位患者体内癌细胞所在位置，并且控制治疗床移动，将患者需要治疗的部位送到有效的治疗区域内，才能够进行准确有效的治疗。因此医疗机在安装调试时，要求系统能够控制机械臂将末端的工装准确地移动到理论的位置。图2为安装调试现场，图3 为ISOCENTER质子束照射位置，图4为治疗室显示质子束照射位置。

客户对测量方案检测及设备要求：能够准确调整ISOCENTER的位置，X、Y、Z方向偏差要求小于0.1 mm。能够调整Fantom Holder 姿态精度，RX、RY、RZ要求小于0.1°。检测、分析效率尽可能高，减少测量调试时间。

3 测量方案

使用仪器：AT403结合反射镜。

仪器精度：反射球测量的测量半径为160米，精度为15 μm+6 μm/m（MPE）。

仪器优势：AT403超级便携，方便客户在现场可以随时测量，任意移动，随意安置；同时可以动态实时显示测量结果，方便在线调整。

测量软件：SA软件。

软件优势：SA软件是美国新河动力公司开发的针对移动工业测量设备的测量结果分析软件，全中文界面，具有灵活的尺寸分析功能，软件易用、稳定，算法及功能业界领先，广受好评。广泛应用在造船、能源和航空等领域。

4 测量过程

通过测量固定在墙体上的定位点，建立离子源坐标系，如图5所示。

在SA软件中通过最佳拟合定位的方式，将机器坐标系定位到离子源坐标系统。

通过坐标转换得出ISOCENTER与工装上定位孔的坐标关系，解算出定位孔的坐标。

在SA软件中输入定位孔的理论坐标值，将反射球放置在定位孔上，通过监视窗口功能查看当前位置偏差，实时调整工装，使偏差逐渐缩小至公差要求，如图6所示。

5 方案優势

Leica激光跟踪仪大尺寸测量系统是世界范围内大量程三维测量设备的标杆设备。解决了现场大尺寸零件精度检测的问题，同时也为大型装备辅助装配提供了一种新的装配思路，极大提高了测量效率，降低了人员劳动强度，改善了装配质量。促进了制造业从模拟量传递工作法向数字量传递工作法转变。Leica激光跟踪仪问世30年来仍是解决现场大尺寸测量问题的首选设备。