一种多叶光栅柔性调节式编码器闭环控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械制造控制领域，具体涉及一种多叶光栅柔性调节式编码器闭环控制系统。
【背景技术】
[0002]多叶光栅的叶片运动精度是其重要的特征之一，由叶片运动所形成的照射准确性(适形度)，直接关系到病人病灶区域的射线照射形状和剂量吸收大小，更直接关系到对人体正常组织和敏感组织的最大限度保护，达到肿瘤放射治疗的预期效果。因此在多叶光栅的制造和使用环节，对叶片运动精度值的测量就显得尤为重要。
[0003]为了提高对叶片运动精度的检测，市场上采用了多种方式实现。目前新型的有通过光电编码器进行检测，其原理是通过传感器检测与叶片固定连接的码条上的光栅确定叶片的运动位置，并通过一系列芯片处理，进行尺寸补偿，提高精确度。但由于码条与叶片固定连接，叶片在运动过程中会出现因自重和其加工精度的影响产生上下偏摆，进而带动码条发生偏摆，造成检测源本身偏摆，这种精度误差是无法通过芯片处理进行补偿的，因此运动精度值有限，同时码条的快速往复移动会造成严重磨损，使用寿命缩短，使产品维护费用较高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种多叶光栅柔性调节式编码器闭环控制系统，解决目前在叶片运动精度检测时，叶片在运动过程中会出现因自重和其加工精度的影响产生上下偏摆，进而带动码条发生偏摆，造成检测源本身偏摆，这种精度误差是无法通过芯片处理进行补偿的，造成运动精度值有限的问题；另一方面，码条的快速往复移动会造成严重磨损，使用寿命缩短，使产品维护费用较高。
[0005]本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现:一种多叶光栅柔性调节式编码器闭环控制系统，包括叶片、光栅尺、移动滑块、驱动机构、传感器以及集成电路板，所述移动滑块与叶片连接，且移动滑块卡接在光栅尺上并能够沿着光栅尺自由滑动，所述传感器固定在移动滑块上，且传感器与集成电路板实现电信号连接，所述驱动机构用于带动叶片做直线往复运动。
[0006]在本方案中，要检测的是叶片的运动位置情况，由于叶片与移动滑块是相连接的，即是说叶片的运动由移动滑块来间接体现的，当叶片在驱动机构的带动下做直线往复运动时，移动滑块在光栅尺上做同步的直线运动，此时，移动滑块上的传感器则对光栅尺上的光栅条进行检测，并将检测结果反馈至集成电路板进行处理。本方案之所以可以实现精确检测，是因为本方案采用移动滑块、传感器和光栅尺的组合结构，光栅尺在实现测量的过程中与叶片保持各自独立，固定之后的光栅尺不会随着叶片的运动而出现偏摆，即保证了检测源本身的可靠性，从而进一步保证了光栅尺的测量精度，这与传统的方式有本质区别?’另一方面，光栅尺无需来回运动，而移动滑块采用质轻、摩擦较小的材料制成，能够大大减小移动滑块与光栅尺之间的摩擦，延长光栅尺的使用寿命，进而降低维护成本。
[0007]进一步地，作为优选方案，还包括弹性连接器，所述弹性连接器的一端与在叶片连接，另一端与移动滑块连接。弹性连接器能够消除因叶片运动偏摆带来的检测位置偏差。
[0008]进一步地，作为优选方案，还包括叶片连接器，所述叶片连接器的一端与叶片连接，另一端与弹性连接器的一端连接，弹性连接器的另一端与移动滑块连接。在叶片连接器和弹性连接器的作用下，能够消除因叶片运动偏摆带来的检测位置偏差的同时，方便叶片的更换。具体地，当叶片不发生偏摆时，弹性连接器相当于长度固定的牵引杆，叶片运动产生的位移与移动滑块的位移一致，而当叶片产生偏摆时，此时弹性连接器发生作用，通过其形变来抵消叶片带来的偏摆，确保叶片沿光栅尺方向上的位移变化与移动滑块的位移变化一致，从而确保了检测的可靠性，也就是说，弹性连接器在叶片出现偏摆时才产生其该有的弹性，用该弹性来消除叶片的上下偏摆，防止该偏摆使移动滑块产生一定的位移，避免影响检测准确度。
[0009]进一步地，作为优选方案，所述弹性连接器包括弹性连片以及设置在弹性连片两端的弹性片；
所述叶片连接器包括连接器本体，连接器本体的中部设有多个用于插接弹性片的横向插孔，连接器本体的下部设有用于卡接在叶片上的凹槽；
所述移动滑块包括移动滑块本体，所述移动滑块本体的上部设有用于固定弹性片的固定槽，移动滑块本体的下部设有用于使移动滑块本体卡接在光栅尺上的导向槽。传感器安装在移动滑块上，根据传感器安装位置的不同，传感器即可读取自身所在的光栅尺，也可读取对侧的光栅尺。
[0010]在本方案中，对叶片连接器、弹性连接器以及移动滑块进行了具体设计，为了方便叶片连接器与叶片的拆装，将叶片连接器的下端设置成凹槽，该凹槽与叶片上安装位置的具体结构相匹配，可将叶片连接器直接卡在叶片上，另外，叶片连接器的中部设置多个横向插孔，用于实现叶片连接器与弹性连接器的连接，可根据需要选择对应的横向插孔；移动滑块的上部设置一个固定槽，下部设置导向槽，通过导向槽，将移动滑块卡在光栅尺上，移动滑块可沿着光栅尺来回运动；弹性连接器两端的弹性片分别插入到横向插孔、固定槽中，起到连接叶片连接器和移动滑块的作用，叶片连接器通过弹性连接器，能够实现对移动滑块的拉动和推动，使叶片的位置移动准确地反应到移动滑块在光栅尺上的位置变动。一方面，由于光栅尺固定不动，即使叶片出现运动偏摆，也不会致使光栅尺出现摆动，相比传统的码条，保证了检测源的准确性，而且由于有了弹性连接器，尤其是弹性连接器两端的弹性片，能够通过自身塑形变形来有效地消除叶片运动产生偏摆而带来的影响，使传感器对光栅尺的检测精度提高，从而提高叶片的位置精度和适形度。另一方面，叶片连接器、弹性连接器、移动滑块、光栅尺等为分体零件组合式结构，可以根据叶片的数量进行增加或减少，为以后数量多，厚度薄叶片的多叶光栅提供方便的升级，减少设计开发成本。
[0011 ] 进一步地，作为优选方案，所述连接器本体的顶部设有竖直螺纹孔，所述竖直螺纹孔穿过横向插孔。弹性片插入到横向插孔内后，可将螺栓旋入竖直螺纹孔中，使螺栓将弹性片进一步压紧，确保连接的可靠性，使叶片的位置变动能够更精确地反映到移动滑块上。
[0012]进一步地，作为优选方案，所述弹性连片的弹性小于弹性片的弹性。在叶片偏摆不大时，两端的弹性片片发生塑性变形适应产生的偏差；当偏摆较大时，弹性连接器中间的弹性连片与两端的弹性片同时发生塑性变形来适应产生的偏差，此时，与弹性连接器一端弹簧片固定的移动滑槽将不受叶片偏摆带来的影响，始终在光栅尺上保持直线运动，而固定在移动滑槽上的传感器即能不断地检测光栅尺上的光栅条，并通过集成电路板传输至芯片中进行信号处理，确定叶片位置并进行补偿，进而提高叶片的位置精度。
[0013]进一步地，作为优选方案，所述驱动机构包括电机、丝杠以及螺母，所述螺母嵌套在叶片上，所述丝杠与所述螺母匹配，且丝杠穿过螺母，丝杠与电机的输出轴联动。电机正反转动带动丝杆做旋转运动，在丝杆的旋转带动下叶片将进行直线往复运动。
[0014]进一步地，作为优选方案，还包括柔性电路板和收线盒，所述柔性电路板的一端固定在移动滑块上并与传感器实现电信号连接，柔性电路板的另一端固定在收线盒内并与集成电路板实现电信号连接。柔性电路板可以任意弯曲而不影响电信号传递，收线盒能够自动适应由于叶片运动而带动柔性电路板伸缩产生的长度变化，同时还不给叶片移动带来额外的阻力。
[0015]进一步地，作为优选方案，所述光栅尺采用多层错开分布。
[0016]本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
(1)本发明通过采用光栅尺、传感器和移动滑块的组合结构形式，光栅尺固定不动，叶片的位置变化反映到移动滑块在光栅尺上的位置变化，叶片的偏摆不会影响移动滑块在光栅尺上的直线运动，从而保证了检测源的准确性，为叶片运动的高精度检测提供了保障。
[0017](2)本发明采用了光栅尺不发生运动，而由材料硬度较小的移动滑块以光栅尺作为导向进行运动的方式，使光栅尺不易磨损，提高使用寿命，减少维护成本。
[0018](3)本发明引入了弹性连接器，并将弹性连接器设计为中间弹性连片、两端弹性片的结构形式，弹性连片及弹性片能够通过自身塑形变形有效地消除叶片运动产生的偏摆而带来的影响，使传感器对光栅尺的检测精度得到提高，进而提高了对叶片位置的检测精度以及叶片的适形度。
[0019](4)本发明采用分体零件组合式结构，即每个叶片对应一个叶片连接器、弹性连接器、移动滑块、光栅尺，可以根据叶片的数量进行增加或减少叶片连接器、弹性连接器、移动滑块、光栅尺的数量，为以后数量多，厚度薄叶片的多叶光栅提供方便的升级，减少设计开发成本。
[0020](5)本发明结构简单，故障排除容易，安装方便，更换易耗件的时间大大减少，对设备的正常使用时间有了巨大的提升，进一步地提高了设备使用率，减少了设备的使用成本。
【附图说明】
[0021]图1为本发明的立体图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的分拆结构示意图；
图4为叶片连接器的结构示意图；
图5为弹性连接器的结构示意图；
图6为移动滑块的结构示意图；
图7为光栅尺采用双层排布时本发明的结构示意图。
[0022]图中附图标记对应的名称为:1、叶片，2、叶片连接器，21、竖直螺纹孔，