CN103489497B - 一种驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种驱动系统，应用于MLC，其特征在于：所述驱动电机，用于驱动传动组件，所述驱动电机的个数至少为一个，且小于MLC叶片的总数；所述传动组件由多个传动子系统组成，用于移动MLC叶片；所述运动控制器与所述MLC叶片一一对应，用于接收对应MLC叶片的驱动指令，控制传动子系统移动MLC叶片至所述目标位置，可见，驱动电机驱动与MLC叶片相连的传动组件，而传动组件可以连接并在运动控制器的控制下移动多个MLC叶片，实现了一台驱动电机间接为多个叶片的移动操作提供驱动力，使得驱动电机的总个数少于MLC叶片的总个数成为可能，降低了整个MLC驱动系统的制造维护成本，同时在运行时也起到了节能的作用。

Description

一种驱动系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种驱动系统。

背景技术

多叶准直器（multi-leafcollimator，MLC）是用来产生适形辐射野的机械运动部件，俗称多叶光栅、多叶光阑等，广泛应用于医学领域。MLC叶片以正位和负位成对设计，数量范围常在30—60对之间，在通过辐射获取病灶区域的形状即辐射野后，MLC通过控制自身各个并列紧密相连的叶片适应移动，在对应的位置形成符合辐射野的截面形状的孔洞，即辐射野的形状和位置不同，各个叶片的所处位置也不一样，如图1所示，其中1为正位叶片，2为辐射野所在位置和形状，3为负位叶片。

在现有技术中，为了控制每一个叶片的移动，为每一个叶片配备一个专门的驱动电机，同时每一部驱动电机都连接有一个运动控制器，在后台获取到辐射野的相关数据后，会向每一个运动控制器发送对应的驱动指令，运动控制器根据接收到的驱动指令控制驱动电机驱动叶片移动到合适的位置，从而完成整体叶片对辐射野的适形。但是，每一个叶片都对应安装一个驱动电机会导致MLC的制造及后期维护成本过高，而且在MLC运行时的功耗也会很大，造成了不必要的能源浪费。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种驱动系统，解决了MLC每个叶片都安装一个驱动电机导致的成本高及资源浪费。

本发明实施例公开了如下技术方案：

一种驱动系统，应用于多叶准直器MLC，包括驱动电机、传动组件、运动控制器和MLC叶片：

所述驱动电机，用于驱动传动组件，所述驱动电机的个数至少为一个，且小于MLC叶片的总数；

所述传动组件由多个传动子系统组成，所述传动子系统与所述MLC叶片一一对应，用于移动MLC叶片；

所述运动控制器与所述MLC叶片一一对应，用于接收对应MLC叶片的驱动指令，根据所述驱动指令中的目标位置控制所属MLC叶片的传动子系统移动MLC叶片至所述目标位置。

优选的，所述传动组件包括一级传动齿轮组、电控离合器、二级传动齿轮组和运动转换器：

所述一级传动齿轮组由多个传动齿轮依次一一啮合组成，用于在所述驱动电机的驱动下转动，相邻啮合传动齿轮的旋转方向相反；

所述二级传动齿轮组分为多个子传动组，所述子传动组与所述MLC叶片一一对应，所述子传动组包括三个传动齿轮，两个位于两侧的传动齿轮分别与中间的传动齿轮啮合，所述中间的传动齿轮与所述运动转换器相连，用于驱动所述运动转换器移动MLC叶片，所述两个位于两侧的传动齿轮的中心转轴分别与不同的电控离合器相连；

所述电控离合器的两端各有一根传动轴，一根转动轴与一级传动齿轮组中一个传动齿轮的中心转轴相连，另一根转动轴与二级传动齿轮组中一个传动齿轮的中心转轴相连，当所述电控离合器闭合时，两端的传动轴连接进行传动，当所述电控离合器断开时，两端的传动轴断开连接；

所述运动转换器，用于在子传动组的驱动下移动MLC叶片。

优选的，所述传动子系统包括：

一级传动齿轮组的旋转方向相反的两个传动齿轮、二级传动齿轮组的一个子传动组以及两个分别与所述两个传动齿轮的中心转轴相连的、且均与所述一个子传动组相连的电控离合器和与所述子传动组相连的一个运动转换器。

优选的，当运动控制器接收到驱动指令时，包括：

当所述驱动指令中的目标位置与对应的MLC叶片的当前位置的差值为负值时，所述运动控制器，用于控制对应所述MLC叶片的传动子系统中的两个电控离合器中的第一电控离合器闭合；

所述第一电控离合器，用于将一级传动齿轮组的转动传递到另一端连接的子传动组中；

所述子传动组，用于驱动所述运动转换器移动所述MLC叶片；

当所述MLC叶片移动到所述目标位置时，所述运动控制器控制所述第一电控离合器断开。

优选的，当运动控制器接收到驱动指令时，包括：

当所述驱动指令中的目标位置与对应的MLC叶片的当前位置的差值为正值时，所述运动控制器，用于控制对应所述MLC叶片的传动子系统中的两个电控离合器中的第二电控离合器闭合；

所述第二电控离合器，用于将一级传动齿轮组的转动传递到另一端连接的子传动组中；

所述子传动组，用于驱动所述运动转换器移动所述MLC叶片；

当所述MLC叶片移动到所述目标位置时，所述运动控制器控制所述第二电控离合器断开。

优选的，所述电控离合器包括电磁离合器或磁粉离合器。

优选的，还包括：

所述驱动电机具有变速功能。

优选的，当所述驱动电机的个数为多个时：

每个驱动电机驱动的一级传动齿轮组之间没有啮合关系。

优选的，还包括：

所述运动控制器安装在子传动组中与运动转换器相连的传动齿轮上。

优选的，还包括：

所述运动转换器用于将所述子传动组中传动齿轮的旋转运动转换为在所述MLC叶片所在直线上的正负位运动。

由上述技术方案可以看出，驱动电机不直接驱动MLC叶片，而是驱动与MLC叶片相连的传动组件，而传动组件可以连接并在运动控制器的控制下移动多个MLC叶片，由此实现了一台驱动电机间接为多个MLC叶片的移动操作提供驱动力，使得驱动电机的总个数少于MLC叶片的总个数成为可能，直接降低了整个MLC驱动系统的制造维护成本，同时在运行时也起到了节能的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为多叶准直器的工作形态示意图；

图2为本发明一种驱动系统的系统结构示意图；

图3为本发明一种驱动系统的传动组件的结构示意图；

图4为本发明一种驱动系统的传动组件的另一个结构示意图；

图5为本发明一种驱动系统的传动子系统的系统结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种驱动系统。一方面，驱动电机不直接驱动MLC叶片，而是驱动与MLC叶片相连的传动组件，而传动组件可以连接并在运动控制器的控制下移动多个MLC叶片，由此实现了一台驱动电机间接为多个MLC叶片的移动操作提供驱动力，使得驱动电机的总个数少于MLC叶片的总个数成为可能，直接降低了整个MLC驱动系统的制造维护成本，同时在运行时也起到了节能的作用。

另一方面，传动组件由两级传动齿轮组、电控离合器和运动转换器组成，在运动控制器接收到驱动指令后，根据目标位置与MLC当前位置之间的相对关系控制相应的电控离合器闭合，为两级传动齿轮组进行传动，由此达到了正确有效移动MLC叶片的功能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

实施例一

请参阅图2，其为本发明一种驱动系统的系统结构示意图，该系统包括驱动电机201、传动组件202、运动控制器203和MLC叶片204：

所述驱动电机201，用于驱动传动组件202，所述驱动电机201的个数至少为一个，且小于MLC叶片204的总数；

这里需要说明的是，驱动电机直接驱动传动组件，而不再直接驱动MLC叶片进行移动，故对驱动电机的规格、型号及技术要求均可以比现有技术中的直接驱动MLC叶片的驱动电机的相关要求要稍低一点。同时可以针对不同MLC的物理结构或者不同的工作特点，对应设置一台或者多台驱动电机，本发明对驱动电机的具体个数不进行限定，只要比应用本发明技术方案的MLC所包含的MLC叶片总数小即可。

而且本发明的驱动电机并不是一定要求为匀速电机，还可以根据实际工作要求比如说时间要求来调高或降低实际输出转速。

优选的，还包括：所述驱动电机201具有变速功能。

所述传动组件202由多个传动子系统2021组成，所述传动子系统2021与所述MLC叶片204一一对应，用于移动MLC叶片204；

所述运动控制器203与所述MLC叶片204一一对应，用于接收对应MLC叶片204的驱动指令，根据所述驱动指令中的目标位置控制所属MLC叶片204的传动子系统2021移动MLC叶片204至所述目标位置。

对于上述传动组件的具体内部结构，将在实施例二中进行详细的说明，这里不再赘述。

由本实施例可以看出，驱动电机不直接驱动MLC叶片，而是驱动与MLC叶片相连的传动组件，而传动组件可以连接并在运动控制器的控制下移动多个MLC叶片，由此实现了一台驱动电机间接为多个MLC叶片的移动操作提供驱动力，使得驱动电机的总个数少于MLC叶片的总个数成为可能，直接降低了整个MLC驱动系统的制造维护成本，同时在运行时也起到了节能的作用。

实施例二

在实施例一的基础上，本实施例将根据传动组件的工作原理进一步介绍传动组件的内部结构以及各个组成部件之间的连接关系。请参阅图3，其为本发明一种驱动系统的传动组件的结构示意图，该传动组件包括一级传动齿轮组301、二级传动齿轮组302、电控离合器303和运动转换器304。

所述一级传动齿轮组301由多个传动齿轮3011依次一一啮合组成，用于在所述驱动电机201的驱动下转动，相邻啮合传动齿轮的旋转方向相反；

可以看出，在图3中的一级传动齿轮组的连接方式是一个接一个的啮合，并没有出现三个齿轮之间两两相互啮合的情况，同时，图3中展示的是传动齿轮啮合成一条直线的结构，这只是基于方便展示以及MLC结构所造成的，本发明并不对一级传动齿轮组的具体摆放形式做限定，只要能够满足多个传动齿轮之间依次一一啮合且起到传动的作用即可。

同时，图3中仅仅展示了一个驱动电机的情况，在可能出现多个驱动电机的情况下，与图3所示相似，每一个驱动电机驱动一组一级传动齿轮组，且由于可能每个驱动电机之间的输出转速的细微差异，每一个驱动电机驱动的一级传动齿轮组之间不存在任何啮合关系，即优选的，当所述驱动电机的个数为多个时：每个驱动电机驱动的一级传动齿轮组之间没有啮合关系。

所述二级传动齿轮组302分为多个子传动组3021，所述子传动组3021与所述MLC叶片204一一对应，所述子传动组3021包括三个传动齿轮，两个位于两侧的传动齿轮分别与中间的传动齿轮啮合，所述中间的传动齿轮与所述运动转换器304相连，用于驱动所述运动转换器304移动MLC叶片204，所述两个位于两侧的传动齿轮的中心转轴分别与不同的电控离合器303相连；

这里需要说明的是，子传动组与组之间并没有任何啮合关系，每一个子传动组用于驱动一个MLC叶片，位于中间的传动齿轮是被驱动轮，位于两侧的两个传动齿轮在连接的电控离合器闭合时驱动中间的被驱动轮正向或者反向旋转。

优选的，还包括：

所述运动转换器304用于将所述子传动组3021中传动齿轮的旋转运动转换为在所述MLC叶片204所在直线上的正负位运动。

所述电控离合器303的两端各有一根传动轴，一根转动轴与一级传动齿轮组301中一个传动齿轮的中心转轴相连，另一根转动轴与二级传动齿轮组302中一个传动齿轮的中心转轴相连，当所述电控离合器303闭合时，两端的传动轴连接进行传动，当所述电控离合器303断开时，两端的传动轴断开连接。

优选的，所述电控离合器包括电磁离合器或磁粉离合器。

本发明的电控离合器的作用就是通过电磁力将两端的传动轴连接或断开，以此传动或者不传动的效果。

对于运动控制器203需要说明的是，由于本发明中运动控制器直接控制传动组件中的电控离合器闭合断开，故运动控制器必然存在与传动组件之间的连接关系，只要能在接收到驱动指令后能够发出信号控制电控离合器开闭即可，本发明提供了一种在连接结构上优选的连接方案，前述图3所示的系统还包括运动控制器203，如图4所示，即是将所述运动控制器203安装在子传动组中与运动转换器304相连的传动齿轮上。

所述运动转换器，用于在子传动组的驱动下移动MLC叶片。

接下来将针对一个MLC叶片以及专门驱动该MLC叶片的驱动系统来进行分析，请参阅图5，其为本发明一种驱动系统的传动子系统的系统结构示意图。

优选的，所述传动子系统2021包括：

一级传动齿轮组301的旋转方向相反的两个传动齿轮3011、二级传动齿轮组302的一个子传动组3021以及两个分别与所述两个传动齿轮的中心转轴相连的、且均与所述一个子传动组3021相连的电控离合器303和与所述子传动组3021相连的一个运动转换器304。

然后再从功能实现上，即在接收到驱动指令后，驱动系统中各个组成部分之间如何进行运转衔接来进一步对系统的结构进行分析。一共分为控制叶片正位移动和负位移动两种情况。

首先在开始工作时，驱动电机就处于打开的状态，直到最后结束工作的时候才会关闭驱动电机。

当运动控制器接收到驱动指令时，包括：

当所述驱动指令中的目标位置与对应的MLC叶片的当前位置的差值为负值时，所述运动控制器，用于控制对应所述MLC叶片的传动子系统中的两个电控离合器中的第一电控离合器闭合；

所述第一电控离合器，用于将一级传动齿轮组的转动传递到另一端连接的子传动组中；

所述子传动组，用于驱动所述运动转换器移动所述MLC叶片；

当所述MLC叶片移动到所述目标位置时，所述运动控制器控制所述第一电控离合器断开。

举例说明，比如说当前MLC其中一个叶片的当前开度为最大开度的30%，这时，用于控制驱动该叶片的运动控制器接收到对应该叶片的驱动指令，驱动指令中携带的目标位置信息为最大开度的10%，也就是说之间的差值为-20%，如果说这套系统一级传动齿轮组中顺时针旋转的传动齿轮可以驱动二级传动齿轮组中子传动组，已达成将所连接叶片正位移动的功能时，则控制该叶片对应的传动子系统中与顺时针旋转的传动齿轮相连的电控离合器闭合，也就是这里的第一电控离合器，当电控离合器闭合后，一级传动齿轮组的旋转动能被传动到电控离合器另一端连接的子传动组中位于两侧其中一侧的传动齿轮中，该传动齿轮通过旋转带动子传动组中位于中间的齿轮，由此通过连接在该位于中间的齿轮上的运动转换器来移动相应的叶片直到目标位置，当达到目标位置后，运动控制器就断开第一电控离合器，等待下一个驱动指令的到来。

当运动控制器接收到驱动指令时，包括：

当所述驱动指令中的目标位置与对应的MLC叶片的当前位置的差值为正值时，所述运动控制器，用于控制对应所述MLC叶片的传动子系统中的两个电控离合器中的第二电控离合器闭合；

所述第二电控离合器，用于将一级传动齿轮组的转动传递到另一端连接的子传动组中；

所述子传动组，用于驱动所述运动转换器移动所述MLC叶片；

当所述MLC叶片移动到所述目标位置时，所述运动控制器控制所述第二电控离合器断开。

与控制叶片正位移动相似，比如说当前MLC其中一个叶片的当前开度为最大开度的10%，这时，用于控制驱动该叶片的运动控制器接收到对应该叶片的驱动指令，驱动指令中携带的目标位置信息为最大开度的30%，也就是说之间的差值为20%，如果说这套系统一级传动齿轮组中逆时针旋转的传动齿轮可以驱动二级传动齿轮组中子传动组，已达成将所连接叶片负位移动的功能时，则控制该叶片对应的传动子系统中与逆时针旋转的传动齿轮相连的电控离合器闭合，也就是这里的第二电控离合器，当电控离合器闭合后，一级传动齿轮组的旋转动能被传动到电控离合器另一端连接的子传动组中位于两侧其中另一侧的传动齿轮中，该传动齿轮通过旋转带动子传动组中位于中间的齿轮，由此通过连接在该位于中间的齿轮上的运动转换器来移动相应的叶片直到目标位置，当达到目标位置后，运动控制器就断开第二电控离合器，等待下一个驱动指令的到来。

针对上述两种情况，需要说明的是，电控离合器在默认状态为断开，即不进行传动的情况，而且，第一电控离合器和第二电控离合器分别连接不同的旋转方向的传动齿轮，故第一电控离合器和第二电控离合器分别指代在传动子系统中的两个所述电控离合器其中一个和另一个电控离合器。

由上述实施例可以看出，一方面，驱动电机不直接驱动MLC叶片，而是驱动与MLC叶片相连的传动组件，而传动组件可以连接并在运动控制器的控制下移动多个MLC叶片，由此实现了一台驱动电机间接为多个MLC叶片的移动操作提供驱动力，使得驱动电机的总个数少于MLC叶片的总个数成为可能，直接降低了整个MLC驱动系统的制造维护成本，同时在运行时也起到了节能的作用。

另一方面，传动组件由两级传动齿轮组、电控离合器和运动转换器组成，在运动控制器接收到驱动指令后，根据目标位置与MLC当前位置之间的相对关系控制相应的电控离合器闭合，为两级传动齿轮组进行传动，由此达到了正确有效移动MLC叶片的功能。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OnlyMemory，ROM）或随机存储记忆体（RandomAccessMemory，RAM）等。

以上对本发明所提供的一种驱动系统进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种驱动系统，应用于多叶准直器MLC，其特征在于，包括驱动电机、传动组件、运动控制器和MLC叶片：

所述驱动电机，用于驱动传动组件，所述驱动电机的个数至少为一个，且小于MLC叶片的总数；

所述传动组件由多个传动子系统组成，所述传动子系统与所述MLC叶片一一对应，用于移动MLC叶片；

所述运动控制器与所述MLC叶片一一对应，用于接收对应MLC叶片的驱动指令，根据所述驱动指令中的目标位置控制所属MLC叶片的传动子系统移动MLC叶片至所述目标位置；

所述传动组件包括一级传动齿轮组、电控离合器、二级传动齿轮组和运动转换器：

所述一级传动齿轮组由多个传动齿轮依次一一啮合组成，用于在所述驱动电机的驱动下转动，相邻啮合传动齿轮的旋转方向相反；

所述二级传动齿轮组分为多个子传动组，所述子传动组与所述MLC叶片一一对应，所述子传动组包括三个传动齿轮，两个位于两侧的传动齿轮分别与中间的传动齿轮啮合，所述中间的传动齿轮与所述运动转换器相连，用于驱动所述运动转换器移动MLC叶片，所述两个位于两侧的传动齿轮的中心转轴分别与不同的电控离合器相连；

所述电控离合器的两端各有一根传动轴，一根转动轴与一级传动齿轮组中一个传动齿轮的中心转轴相连，另一根转动轴与二级传动齿轮组中一个传动齿轮的中心转轴相连，当所述电控离合器闭合时，两端的传动轴连接进行传动，当所述电控离合器断开时，两端的传动轴断开连接；

所述运动转换器，用于在子传动组的驱动下移动MLC叶片；

所述运动控制器安装在子传动组中与运动转换器相连的传动齿轮上。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传动子系统包括：

一级传动齿轮组的旋转方向相反的两个传动齿轮、二级传动齿轮组的一个子传动组以及两个分别与所述两个传动齿轮的中心转轴相连的、且均与所述一个子传动组相连的电控离合器和与所述子传动组相连的一个运动转换器。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当运动控制器接收到驱动指令时，包括：

当所述驱动指令中的目标位置与对应的MLC叶片的当前位置的差值为负值时，所述运动控制器，用于控制对应所述MLC叶片的传动子系统中的两个电控离合器中的第一电控离合器闭合；

所述第一电控离合器，用于将一级传动齿轮组的转动传递到另一端连接的子传动组中；

所述子传动组，用于驱动所述运动转换器移动所述MLC叶片；

当所述MLC叶片移动到所述目标位置时，所述运动控制器控制所述第一电控离合器断开。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当运动控制器接收到驱动指令时，包括：

当所述驱动指令中的目标位置与对应的MLC叶片的当前位置的差值为正值时，所述运动控制器，用于控制对应所述MLC叶片的传动子系统中的两个电控离合器中的第二电控离合器闭合；

所述第二电控离合器，用于将一级传动齿轮组的转动传递到另一端连接的子传动组中；

所述子传动组，用于驱动所述运动转换器移动所述MLC叶片；

当所述MLC叶片移动到所述目标位置时，所述运动控制器控制所述第二电控离合器断开。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电控离合器包括电磁离合器或磁粉离合器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

所述驱动电机具有变速功能。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述驱动电机的个数为多个时：

每个驱动电机驱动的一级传动齿轮组之间没有啮合关系。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

所述运动转换器用于将所述子传动组中传动齿轮的旋转运动转换为在所述MLC叶片所在直线上的正负位运动。