JP2016031553A - Drive control device of rotation device and drive control method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、例えば放射線治療に用いられる回転照射装置等の回転装置の駆動制御装置及びその駆動制御方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a drive control device and a drive control method for a rotation device such as a rotation irradiation device used for radiotherapy.
一般に、放射線治療には、患者の周りを回転することにより周方向の任意の位置から患者に対して粒子線を照射する回転照射装置が用いられている。この回転照射装置は、重量物である回転ガントリの回転角度の位置決め機能を有する装置である。回転照射装置は、制御対象となる回転ガントリを駆動輪及び従動輪により支持している。回転照射装置は、その駆動輪に機械的に接続されたモータ等のアクチュエータで発生させた駆動力を伝達し、回転ガントリを摩擦駆動することで、回転ガントリの回転位置及び速度等を制御している。このような回転照射装置としては、例えば特許文献1に記載された技術がある。
In general, for radiation therapy, a rotary irradiation apparatus that irradiates a patient with a particle beam from an arbitrary position in the circumferential direction by rotating around the patient is used. This rotary irradiation apparatus is an apparatus having a function of positioning a rotation angle of a rotating gantry that is a heavy object. The rotary irradiation device supports a rotating gantry to be controlled by a driving wheel and a driven wheel. The rotary irradiation device controls the rotational position and speed of the rotating gantry by transmitting the driving force generated by an actuator such as a motor mechanically connected to the driving wheel and frictionally driving the rotating gantry. Yes. As such a rotary irradiation apparatus, there is a technique described in
また、このような回転照射装置では、十分な駆動力を得るため、駆動輪(以下、駆動軸ともいう。)を複数設けて駆動することが多い。しかし、この回転照射装置では、複数の駆動軸の間で位置ずれが生じる。したがって、回転照射装置では、制御対象である回転ガントリの追従性の低下や駆動伝達部のすべりを防止するため、複数の駆動軸を協調させて動作させる必要がある。このような複数軸を有する位置決め装置の制御及び制御パラメータの設定に関する技術としては、例えば特許文献2に記載されたサーボ制御装置が提案されている。
Further, in such a rotary irradiation apparatus, in order to obtain a sufficient driving force, a plurality of driving wheels (hereinafter also referred to as driving shafts) are often provided and driven. However, in this rotary irradiation device, positional deviation occurs between the plurality of drive shafts. Therefore, in the rotary irradiation device, it is necessary to operate a plurality of drive shafts in cooperation in order to prevent the followability of the rotating gantry being controlled and the slippage of the drive transmission unit. As a technique related to control of a positioning device having a plurality of axes and setting of control parameters, for example, a servo control device described in
上述した特許文献1に記載された機構を用いて複数の駆動軸の制御を行う場合、機構の特性上、回転ガントリを回転動作している状態では、各駆動軸により負荷及び制御特性が異なる。その結果、全駆動軸で同一の制御パラメータを使用すると、回転ガントリの追従性が悪くなるため、急激な加減速や細かな速度変更に対応することができず、回転ガントリの位置決めに長時間を要するという課題があった。
When a plurality of drive shafts are controlled using the mechanism described in
また、上述した特許文献2に記載された技術は、駆動軸ごとにパラメータを設定してフィードフォワード制御することによって追従性の向上を図っている。しかし、上記回転ガントリのような重量物である制御対象に駆動力を伝達する装置を適用した場合、制御対象を、ある方向に回転させながら同定したパラメータが、その方向に対して逆方向に回転させた場合には最適な追従性とはならないという課題があった。
In addition, the technique described in
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、回転装置の追従性を向上させるとともに、位置決め時間を短縮可能な回転装置の駆動制御装置及びその駆動制御方法を提供することにある。 The problem to be solved by the embodiments of the present invention is to provide a drive control device and a drive control method for the rotary device capable of improving the followability of the rotary device and reducing the positioning time.
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る回転装置の駆動制御装置は、複数の駆動軸から駆動力を伝達して回転装置の位置決め制御を行う回転装置の駆動制御装置であって、前記複数の駆動軸をそれぞれ駆動制御する複数のサーボ制御部と、前記各サーボ制御部に対して設定する制御パラメータをそれぞれ保持する複数のパラメータ保持部と、前記各サーボ制御部に対して制御周期毎の指令値信号を生成する軌道生成部と、前記軌道生成部で生成された指令値信号から前記回転装置の回転方向を判定する回転方向判定部と、前記回転方向判定部の判定結果に基づき、前記パラメータ保持部のそれぞれのパラメータ設定先となる前記サーボ制御部を複数の中から選択するパラメータ設定先選択回路と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a drive control device for a rotating device according to an embodiment of the present invention is a drive control device for a rotating device that performs positioning control of the rotating device by transmitting driving force from a plurality of drive shafts. , A plurality of servo control units that respectively drive and control the plurality of drive axes, a plurality of parameter holding units that respectively hold control parameters set for the servo control units, and a control for the servo control units The trajectory generation unit that generates a command value signal for each cycle, the rotation direction determination unit that determines the rotation direction of the rotating device from the command value signal generated by the trajectory generation unit, and the determination result of the rotation direction determination unit And a parameter setting destination selection circuit for selecting from among a plurality of servo control units serving as parameter setting destinations of the parameter holding unit.
本発明の実施形態に係る回転装置の駆動制御方法は、複数の駆動軸から駆動力を伝達して回転装置の位置決め制御を行う回転装置の駆動制御方法であって、前記複数の駆動軸をそれぞれ駆動制御する複数のサーボ制御部に対して設定する制御パラメータをそれぞれ保持する複数のパラメータ保持工程と、前記各サーボ制御部に対して制御周期毎の指令値信号を生成する軌道生成工程と、前記軌道生成工程で生成された指令値信号から前記回転装置の回転方向を判定する回転方向判定工程と、前記回転方向判定工程での判定結果に基づき、前記複数のパラメータ保持工程で保持された前記制御パラメータのそれぞれのパラメータ設定先となる前記サーボ制御部を複数の中から選択するパラメータ設定先選択工程と、を有することを特徴とする。 A drive control method for a rotating device according to an embodiment of the present invention is a drive control method for a rotating device that performs positioning control of the rotating device by transmitting driving force from a plurality of drive shafts, each of the plurality of drive shafts being A plurality of parameter holding steps each holding control parameters set for a plurality of servo control units for driving control, a trajectory generating step for generating a command value signal for each control cycle for each servo control unit, and The rotation direction determination step for determining the rotation direction of the rotating device from the command value signal generated in the trajectory generation step, and the control held in the plurality of parameter holding steps based on the determination result in the rotation direction determination step A parameter setting destination selecting step of selecting a plurality of servo control units as parameter setting destinations of the parameters from a plurality of parameters.
本発明の実施形態によれば、回転装置の追従性を向上させるとともに、位置決め時間を短縮することが可能となる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to improve the followability of the rotating device and shorten the positioning time.
以下に、本発明に係る回転装置の駆動制御装置及びその駆動制御方法の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態では、回転装置として回転照射治療装置の回転ガントリに適用した例について説明する。 Embodiments of a drive control device for a rotating device and a drive control method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, an example in which the rotating device is applied to a rotating gantry of a rotating irradiation treatment apparatus will be described.
(第1実施形態)
図1は本発明に係る回転装置の駆動制御装置の第1実施形態を示すブロック図である。図2は図1の回転ガントリを備えた回転照射治療装置を示す概略立面図である。図3は図1の軌道生成部により生成した移動開始から移動終了までの各時刻における位置の軌道を示すグラフである。図4は図1の軌道生成部により生成した移動開始から移動終了までの各時刻における速度の軌道を示すグラフである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a drive control device for a rotating device according to the present invention. FIG. 2 is a schematic elevation view showing a rotary irradiation treatment apparatus having the rotary gantry of FIG. FIG. 3 is a graph showing the trajectory of the position at each time from the start of movement to the end of movement generated by the trajectory generation unit of FIG. FIG. 4 is a graph showing the speed trajectory at each time from the start of movement to the end of movement generated by the trajectory generator of FIG.
図1に示すように、本実施形態において位置決め制御の対象となる回転照射治療装置1は、回転装置としての回転ガントリ2と、この回転ガントリ2を回転させる駆動力を回転ガントリ2に伝達するための2つの駆動軸3,4と、を備えている。これらの駆動軸3,4は、それぞれサーボモータ(SM)13,14に電気的及び機械的に接続され、これらのサーボモータ13,14を駆動することで、回転駆動する。
As shown in FIG. 1, the rotary
具体的には、回転照射治療装置1は、図2に示すように建屋5内に設置され、回転ガントリ2と、粒子ビーム照射部6と、図示しないビーム輸送装置と、回転治療室8とを備える。
Specifically, the rotary
回転ガントリ2は、回転軸Rを中心に回転自在に円筒状に形成され、上記2つの駆動軸3,4及び上記サーボモータを含む回転ガントリ支持駆動装置10により正方向及び逆方向に回転自在に支持される。
The rotating
粒子ビーム照射部6は、回転ガントリ2を介して回転治療室8内に配置され、患者の患部に向けて荷電粒子ビームを照射する。
The particle
図示しないビーム輸送装置は、回転ガントリ2に取り付けられ、粒子ビーム照射部6に荷電粒子ビームを導く。具体的には、図示しないシンクロトンで高エネルギーに加速された荷電粒子ビームが上記ビーム輸送装置を通して粒子ビーム照射部6へ導かれる。この粒子ビーム照射部6に導かれた荷電粒子ビームは、所望の線量分布に調整された後、治療用ベッド12上に横たわる患者の患部へ照射される。
A beam transport device (not shown) is attached to the rotating
回転ガントリ支持駆動装置10は、回転ガントリ2の軸方向両端に固定された回転リング10a,10bと、対応する回転リング10a,10bを支持するとともに対応する回転リング10a,10bを回転駆動する上記2つの駆動軸3,4と、2つの駆動軸3,4をそれぞれ回転駆動する上記2つのサーボモータ13,14と、から構成されている。したがって、回転ガントリ2は、2つの駆動軸3,4によって回転駆動される。
The rotating gantry
次に、図1に基づいて本実施形態の駆動制御装置の構成について説明する。 Next, the configuration of the drive control apparatus of the present embodiment will be described based on FIG.
図1に示すように、駆動軸3は、サーボモータ13を介して第1サーボ制御部20に電気的に接続されている。同様に、駆動軸4は、サーボモータ14を介して第2サーボ制御部30に電気的に接続されている。第1サーボ制御部20は、電流制御部21、速度制御部22及び位置制御部23を備えている。同様に、第2サーボ制御部30も、電流制御部31、速度制御部32及び位置制御部33を備えている。
As shown in FIG. 1, the
電流制御部21,31は、サーボモータ13,14に流す電流を制御してサーボモータ13,14の発生トルクを制御する。速度制御部22,32は、速度指令電圧に応じて無段階に速度を変えることができる。位置制御部23,33は、位置指令信号によりサーボモータ13,14の回転角度(位置)と回転速度(移動速度)を制御する。
The
本実施形態では、パラメータ保持部41,42をその駆動軸3,4の数と同数有している。パラメータ保持部41,42は、駆動軸3,4のサーボモータ13,14を第1、第2サーボ制御部20,30によってサーボ制御するために必要な各種パラメータを保持する。すなわち、パラメータ保持部41,42は、第1、第2サーボ制御部20,30に対して電流、速度、及び位置の設定パラメータのそれぞれのパターンを保持している。
In the present embodiment, the number of
軌道生成部43は、第1、第2サーボ制御部20,30に対して制御周期毎の目標値信号を生成する。具体的には、軌道生成部43は、上位制御系44から設定される駆動開始指令信号を得て、第1、第2サーボ制御部20,30のそれぞれに対する制御周期毎の指令値(目標値)信号として出力する。本実施形態の上位制御系44は、回転照射治療装置1の操作コンソールに相当し、上記駆動開始指令信号の他、各種の指令信号を入力する。
The
回転方向判定部45は、軌道生成部43の指令値信号から回転ガントリ2を回転させる回転方向を判定する。パラメータ設定先選択回路46は、パラメータ保持部41,42と第1、第2サーボ制御部20,30との間に接続されている。パラメータ設定先選択回路46は、回転方向判定部45の判定結果に基づき、パラメータ保持部41,42のそれぞれのパラメータ設定先となるサーボ制御部を第1、第2サーボ制御部20,30の中から選択する。
The rotation
次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
上記のように構成された本実施形態において、まずパラメータ保持部41,42には、回転ガントリ2を正回転させた場合の駆動軸3,4のサーボモータ13,14に対する制御パラメータを、それぞれ設計値及び手動チューニング結果を反映させることにより決定し設定しておく。ここで設定される制御パラメータは、正回転させた場合の特性のみを考慮すればよい。
In the present embodiment configured as described above, first, control parameters for the
次いで、実際の回転ガントリ2の回転動作では、正回転方向の動作開始指令信号が上位制御系44により設定されて軌道生成部43に出力された場合は、軌道生成部43がこの動作開始指令信号を得て、その結果から回転方向判定部45はこの回転動作方向が正回転であることを判別する。駆動軸3側にはパラメータ保持部41の制御パラメータが、駆動軸4側にはパラメータ保持部42の制御パラメータがそれぞれ設定される。その後、軌道生成部43から第1、第2サーボ制御部20,30に制御周期毎の指令値信号が出力され、実際の回転動作が開始される。
Next, in the actual rotational operation of the
具体的には、上位制御系44から最終到着位置及び最高速度を示す指令信号が設定されると、軌道生成部43は、図3及び図4に示すように回転ガントリ2の移動開始から移動終了までの各時刻における位置及び速度の軌道を示す信号を生成する。その後、回転ガントリ2の回転動作が開始されると、軌道生成部43は第1、第2サーボ制御部20,30に対して、制御周期毎に、現在時刻における位置又は速度を指令値信号として出力する。
Specifically, when a command signal indicating the final arrival position and the maximum speed is set from the
また、回転ガントリ2を逆回転方向に動作させる動作開始指令信号が上位制御系44から設定されて軌道生成部43に出力された場合は、軌道生成部43がこの逆回転方向に動作させる動作開始指令信号を得て、その結果から回転方向判定部45はこの回転動作方向が逆回転であることを判別する。前述とは逆に駆動軸3側にはパラメータ保持部42の制御パラメータが、駆動軸4側にはパラメータ保持部41の制御パラメータがそれぞれ設定され、実際の回転動作が開始される。
In addition, when an operation start command signal for operating the
このように本実施形態によれば、駆動軸3,4ごとに異なり回転方向によって入れ替わる制御特性に対応して、常に最適な制御パラメータが選択されることとなり、回転ガントリ2の制御追従性を向上させ、位置決め時間を短縮することができる。
As described above, according to the present embodiment, the optimum control parameter is always selected in accordance with the control characteristics that are different depending on the rotation direction depending on the
すなわち、本実施形態によれば、重量物である回転ガントリ2を複数の駆動軸3,4により駆動制御する回転照射治療装置1において、駆動軸3,4ごとに異なり回転ガントリ2の回転方向によっても変化する制御特性に対して最適な制御パラメータを設定する。これにより、追従性を向上させるとともに、より急激な加減速や細かな速度変更を実現し、回転ガントリ2の位置決め時間を短縮することが可能となる。
That is, according to the present embodiment, in the rotary
また、制御対象である回転ガントリ2の形状が左右対称であり、回転方向によって制御特性が駆動軸3,4間で入れ替わるという特性を利用することで、駆動軸ごとに回転方向ごとの制御パラメータを保持させて、選択/書き換えて使用するような制御装置と比較し、制御パラメータを同定する手間を省くことが可能となる。
Further, by utilizing the characteristic that the shape of the
なお、本実施形態では、図1に示すように駆動軸3,4が2つ設置され、これらの駆動軸3,4に対応するサーボ制御部も2つ設置された構成を示しているが、例えば駆動軸が4つある構成等、左右対称に配置されて、左右逆転時に制御パラメータの入れ替えが有効であるようなものにも適用可能である。
In the present embodiment, two
(第2実施形態)
図5は本発明に係る回転装置の駆動制御装置の第2実施形態を示すブロック図である。なお、本実施形態は、前記第1実施形態の変形例であって、前記第1実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the drive control device for a rotating device according to the present invention. The present embodiment is a modification of the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same portions as those in the first embodiment, and the duplicate description is omitted.
本実施形態は、前記第1実施形態の構成に加えて、パラメータ保持部41,42に保持する制御パラメータを自動的に同定するパラメータチューニング機能部50を設けた構成である。
In the present embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, a parameter
したがって、本実施形態では、パラメータチューニング機能部50が制御パラメータの同定のための仮の制御パラメータをパラメータ保持部41,42に対して設定した状態とする。この状態で軌道生成部43は、制御パラメータの同定動作として、前記第1実施形態で説明した図3及び図4に示すような軌道から生成される制御周期毎の指令値信号を第1、第2サーボ制御部20,30に対して出力する。この動作の結果に基づいてパラメータチューニング機能部50は、増減等の調整を行う。このようにして調整された数値は、パラメータ保持部41、42に保持され、再度動作させることを繰り返して、最適な制御パラメータを同定して最終的な値を決定する。この制御パラメータの同定動作は、制御対象である回転ガントリ2を正回転させる動作のみに実施する。
Therefore, in the present embodiment, the parameter
このように本実施形態によれば、パラメータ保持部41,42に保持する制御パラメータを自動的に同定するパラメータチューニング機能部50を設けたことにより、通常駆動軸3,4ごとに単独で行われていた制御パラメータのチューニングをシステム全体として実施することで、パラメータ同定作業の手間を省略しつつ、最適な制御パラメータを同定することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the parameter
(第3実施形態)
図6は本発明に係る回転装置の駆動制御装置の第3実施形態を示すブロック図である。なお、本実施形態は、前記第2実施形態の変形例であって、前記第2実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing a third embodiment of the drive control device for a rotating device according to the present invention. In addition, this embodiment is a modification of the second embodiment, and the same reference numerals are given to the same parts as those in the second embodiment, and duplicate descriptions are omitted.
本実施形態では、第2実施形態の構成に加え、手動操作器を設けた構成とする。手動操作器は、操作者の直感的な判断に基づいて操作することにより回転ガントリ2を所望の角度に回転させたいときに使用する。本実施形態では、手動操作器を2つ設けている。
In the present embodiment, a manual operation device is provided in addition to the configuration of the second embodiment. The manual operating device is used when it is desired to rotate the
具体的には、本実施形態の手動操作器は、図6に示すように制御室(図示せず)に設けた手動操作器51と、これとは別に回転ガントリ2付近に設けた手動操作器52で構成する。これらの手動操作器51,52の構造は、特に限定しないが、例えばレバーを操作者が手動操作することで左右に傾倒可能なレバー型とする。また、手動操作器51,52は、レバーに力を加えないと、ばね等の弾性力によりホームポジションに戻るように構成されている。手動操作器51,52は、レバーの傾倒角度に応じた値を示すアナログ信号を生成する。
Specifically, the manual operator of this embodiment includes a
したがって、本実施形態では、手動操作器51,52を手動操作することによって生成されるアナログ信号を軌道生成部43に出力する。この軌道生成部43では、そのアナログ信号に基づいて第1、第2サーボ制御部20,30へ出力する指令値(目標値)信号をオンラインで変更することで、回転ガントリ2の回転速度等を任意に変更することができる。
Therefore, in this embodiment, an analog signal generated by manually operating the
このように本実施形態によれば、手動操作器51,52を設けたことにより、従来では困難であった細かな軌道変更に対する追従性を向上させることで、操作者の感覚により回転ガントリ2に対して一段と高速で、かつ微細な調整操作を実現することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, by providing the
なお、本実施形態では、手動操作器を2つ設けた例について説明したが、これに限らず1つだけ設けるようにしてもよい。すなわち、手動操作器は、少なくとも1つ設ければよい。 In this embodiment, an example in which two manual operating devices are provided has been described. However, the present invention is not limited thereto, and only one manual operating device may be provided. That is, at least one manual operation device may be provided.
(第4実施形態)
図7は本発明に係る回転装置の駆動制御装置の第4実施形態を示すブロック図である。なお、本実施形態は、前記第2実施形態の変形例であって、前記第2実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a fourth embodiment of the drive control device for a rotating device according to the present invention. In addition, this embodiment is a modification of the second embodiment, and the same reference numerals are given to the same parts as those in the second embodiment, and duplicate descriptions are omitted.
本実施形態では、前記第2実施形態の構成に加え、図7に示すように回転ガントリ2を位置決めする際の基準となる位置決め対象部53と、この位置決め対象部53と回転ガントリ2との相対位置を検出するための位置センサ部54とを設けた構成とする。位置決め対象部53は、回転ガントリ2の空洞内に設置され、例えば図2に示す治療用ベッド12である。位置センサ部54は、回転ガントリ2の内周面に固定されている。
In the present embodiment, in addition to the configuration of the second embodiment, as shown in FIG. 7, a
なお、図7では、位置センサ部54は、回転ガントリ2の内周面側に固定した例を示しているが、この位置センサ部54は位置決め対象部53側に固定されてもよいし、全く別の箇所に固定されて回転ガントリ2及び位置決め対象部53の双方を位置計測して相対位置を検出するようにしてもよい。
7 shows an example in which the
したがって、本実施形態では、位置決め対象部53が、装置の用途に応じて任意の位置へと移動した状態で、位置センサ部54が制御対象である回転ガントリ2と位置決め対象部53との相対位置関係を示す信号を軌道生成部43へ出力する。この軌道生成部43では、位置センサ部54のセンシング値信号に基づいて、第1、第2サーボ制御部20,30へと出力する指令値(目標値)信号をオンラインで変更し、上記相対位置の変化に応じて、回転ガントリ2の回転速度等を変更することができる。
Therefore, in the present embodiment, the relative position between the
このように本実施形態によれば、時々刻々変化する位置センサ部54のセンシング値信号に対する追従性を向上させることで、相対位置が変化するような位置決め対象部53に対して回転ガントリ2を高速でかつ微細に位置決めすることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, by improving the followability of the
また、本実施形態によれば、従来、位置決め対象部53と回転ガントリ2のそれぞれを、予め固定された絶対座標系に対して位置決めを行っていたようなシステムにおいても、相対的な位置決めにより絶対位置出し等の作業量を削減することが可能となる。
Further, according to this embodiment, even in a system in which the
(第5実施形態)
図8は本発明に係る回転装置の駆動制御装置の第5実施形態を示すブロック図である。なお、本実施形態は、前記第4実施形態の変形例であって、前記第4実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing a fifth embodiment of the drive control device for the rotating device according to the present invention. The present embodiment is a modification of the fourth embodiment, and the same parts as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態では、図8に示すように前記第4実施形態に示したような駆動制御装置のうち、位置センサ部としてカメラ55を備えている。具体的には、本実施形態は、回転ガントリ2と位置決め対象部53との相対位置の変化によって取得画像に変化を生じる箇所に取り付けられたカメラ55と、このカメラ55によって得られた画像から回転ガントリ2と位置決め対象部53との相対位置を算出する画像計測処理部47とを備えている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, a
このように本実施形態によれば、カメラ55が取得する画像に基づく受動計測処理のみで回転ガントリ2と位置決め対象部53との相対距離の計測が可能である。そのため、特徴として抽出可能な形状さえ存在すれば、投光器や受信機のような特殊な機器を埋め込むことなく計測が可能となり、機器のメンテナンス性を向上させることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the relative distance between the
(第6実施形態)
図9は本発明に係る回転装置の駆動制御装置の第6実施形態を示すブロック図である。なお、本実施形態は、前記第5実施形態の変形例であって、前記第5実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
(Sixth embodiment)
FIG. 9 is a block diagram showing a sixth embodiment of the drive control device for the rotating device according to the present invention. The present embodiment is a modification of the fifth embodiment, and the same parts as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態では、図9に示すように前記第5実施形態に示したような駆動制御装置のうち、カメラが赤外波長領域の画像を取得する赤外線カメラ56であり、この赤外線カメラ56を覆うように可視光カットフィルタ57が設置されている。すなわち、可視光カットフィルタ57は、位置決め対象部53から赤外線カメラ56を不可視としている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, in the drive control device as shown in the fifth embodiment, the camera is an
したがって、本実施形態では、可視光カットフィルタ57により人間の目では不可視となった赤外線領域の画像を赤外線カメラ56により取得することで、回転ガントリ2と位置決め対象部53との相対位置の変化によって取得画像に変化を生じる。画像計測処理部47は、赤外線カメラ56によって得られた画像から回転ガントリ2と位置決め対象部53との相対位置を算出する。そして、回転ガントリ2と位置決め対象部53と相対位置の算出結果を示す信号を軌道生成部43へ出力し、この算出結果を示す信号に基づいて回転ガントリ2の制御が行われる。
Therefore, in the present embodiment, an infrared region image that has become invisible to the human eye by the visible light cut
このように本実施形態によれば、赤外線カメラ56により赤外波長で撮影を行うため、撮影対象領域の可視光波長の照明強度を任意に設定することが可能となる。また、赤外線カメラ56が位置決め対象部53から不可視となるため、撮影対象領域に治療用ベッド12上に横たわる患者が存在するような場合、赤外線カメラ56の存在を意識させず、撮影されているというストレスを与えずに治療を行うことが可能となる。
As described above, according to this embodiment, since the
(第7実施形態)
図10は本発明に係る回転装置の駆動制御装置の第7実施形態を示すブロック図である。なお、本実施形態は、前記第4実施形態の変形例であって、前記第4実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
(Seventh embodiment)
FIG. 10 is a block diagram showing a seventh embodiment of the drive control device for the rotating device according to the present invention. The present embodiment is a modification of the fourth embodiment, and the same parts as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態では、図10に示すように前記第4実施形態に示したような駆動制御装置のうち、位置センサ部は、複数の超音波発信器58と、これらの超音波発信器58から発信される超音波を受信する超音波受信器59と、を備えている。センサ計測処理部48は、超音波発信器58及び超音波受信器59を制御して回転ガントリ2と位置決め対象部53との相対位置を算出する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, in the drive control apparatus as shown in the fourth embodiment, the position sensor unit transmits a plurality of
したがって、本実施形態では、超音波発信器58が発信した超音波を超音波受信器59が受信するまでの時間、及び複数の超音波発信器58間の位置関係を元に、センサ計測処理部48が回転ガントリ2と位置決め対象部53との相対位置を算出し、この算出結果を示す数値に基づいて回転ガントリ2の位置決め制御を行うようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the sensor measurement processing unit is based on the time until the
このように本実施形態によれば、前記第5実施形態及び前記第6実施形態で説明したような画像計測では計測不可能であった画像検出に用いるような特徴点のない対象物についても、位置決め対象部53として採用することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, an object having no feature point used for image detection that cannot be measured by image measurement as described in the fifth embodiment and the sixth embodiment can be used. It can be employed as the
また、カメラによる画像計測の場合は、撮影範囲が限定されているため、相対位置が大きく変化するような位置決め対象部53において、回転ガントリ2との相対移動範囲の全てを測定範囲に収めることが困難であった。しかし、本実施形態によれば、1つの計測システムでより広範囲の測定が可能となる。
In the case of image measurement with a camera, since the photographing range is limited, in the
なお、本実施形態では、図10に示すように超音波発信器58を回転ガントリ2側に、超音波受信器59を位置決め対象部53側に設置しているが、これは逆に、超音波発信器58を位置決め対象部53側に、超音波受信器59を回転ガントリ2側に取り付けるようにしても同様の効果が得られる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the
(その他の実施形態)
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
(Other embodiments)
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
なお、上記各実施形態におけるサーボ制御部20,30は、電流制御部21,31、速度制御部22,32及び位置制御部23,33により構成したが、その構成は特に限定されない。
In addition, although the
また、上記各実施形態では、回転装置として回転ガントリ2を適用した場合について説明したが、これに限定することなく、他の回転装置にも適用可能である。
In each of the above-described embodiments, the case where the
1…回転照射治療装置、2…回転ガントリ(回転装置)、3,4…駆動軸、5…建屋、6…粒子ビーム照射部、8…回転治療室、10…回転ガントリ支持駆動装置、10a,10b…回転リング、12…治療用ベッド、13,14…サーボモータ、20…第1サーボ制御部、21…電流制御部、22…速度制御部、23…位置制御部、30…第2サーボ制御部、31…電流制御部、32…速度制御部、33…位置制御部、41,42…パラメータ保持部、43…軌道生成部、44…上位制御系、45…回転方向判定部、46…パラメータ設定先選択回路、47…画像計測処理部、48…センサ計測処理部、50…パラメータチューニング機能部、51,52…手動操作器、53…位置決め対象部、54… 位置センサ部、55…カメラ、56…赤外線カメラ、57…可視光カットフィルタ、58…超音波発信器、59…超音波受信器
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数の駆動軸をそれぞれ駆動制御する複数のサーボ制御部と、
前記複数のサーボ制御部に対して設定する制御パラメータをそれぞれ保持する複数のパラメータ保持部と、
前記複数のサーボ制御部に対して制御周期毎の指令値信号を生成する軌道生成部と、
前記軌道生成部で生成された指令値信号から前記回転装置の回転方向を判定する回転方向判定部と、
前記回転方向判定部の判定結果に基づき、前記パラメータ保持部のそれぞれのパラメータ設定先となる前記サーボ制御部を複数の中から選択するパラメータ設定先選択回路と、
を備えることを特徴とする回転装置の駆動制御装置。 A drive control device for a rotation device that performs positioning control of the rotation device by transmitting drive force from a plurality of drive shafts,
A plurality of servo control units for driving and controlling each of the plurality of drive shafts;
A plurality of parameter holding units respectively holding control parameters set for the plurality of servo control units;
A trajectory generator for generating a command value signal for each control cycle for the plurality of servo controllers;
A rotation direction determination unit that determines the rotation direction of the rotating device from the command value signal generated by the trajectory generation unit;
Based on the determination result of the rotation direction determination unit, a parameter setting destination selection circuit for selecting from among a plurality of the servo control unit as the parameter setting destination of the parameter holding unit;
A drive control device for a rotating device.
前記カメラによって得られた画像から前記回転装置と前記位置決め対象部との相対位置を算出する画像計測処理部をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の回転装置の駆動制御装置。 The position sensor unit is a camera attached to a location that causes a change in an acquired image due to a change in a relative position between the rotating device and the positioning target unit,
5. The drive control device for a rotating device according to claim 4, further comprising an image measurement processing unit that calculates a relative position between the rotating device and the positioning target unit from an image obtained by the camera.
前記位置決め対象部から前記赤外線カメラを不可視とする可視光カットフィルタをさらに有することを特徴とする請求項5に記載の回転装置の駆動制御装置。 The camera is an infrared camera that acquires an image in an infrared wavelength region,
6. The drive control device for a rotating device according to claim 5, further comprising a visible light cut filter that makes the infrared camera invisible from the positioning target portion.
前記超音波発信器及び前記超音波受信器を制御して前記回転装置と前記位置決め対象部との相対位置を算出するセンサ計測処理部をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の回転装置の駆動制御装置。 The position sensor unit includes a plurality of ultrasonic transmitters and an ultrasonic receiver that receives ultrasonic waves transmitted from the plurality of ultrasonic transmitters.
5. The rotating device according to claim 4, further comprising a sensor measurement processing unit that controls the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver to calculate a relative position between the rotating device and the positioning target unit. Drive control device.
前記複数の駆動軸をそれぞれ駆動制御する複数のサーボ制御部に対して設定する制御パラメータをそれぞれ保持する複数のパラメータ保持工程と、
前記複数のサーボ制御部に対して制御周期毎の指令値信号を生成する軌道生成工程と、
前記軌道生成工程で生成された指令値信号から前記回転装置の回転方向を判定する回転方向判定工程と、
前記回転方向判定工程での判定結果に基づき、前記複数のパラメータ保持工程で保持された前記制御パラメータのそれぞれのパラメータ設定先となる前記サーボ制御部を複数の中から選択するパラメータ設定先選択工程と、
を有することを特徴とする回転装置の駆動制御方法。 A drive control method for a rotating device that performs positioning control of the rotating device by transmitting driving force from a plurality of drive shafts,
A plurality of parameter holding steps each holding control parameters set for a plurality of servo control units for driving and controlling the plurality of drive shafts, respectively;
A trajectory generating step for generating a command value signal for each control cycle for the plurality of servo control units;
A rotation direction determination step of determining a rotation direction of the rotating device from the command value signal generated in the trajectory generation step;
A parameter setting destination selection step for selecting from among a plurality of servo control units that are parameter setting destinations of the control parameters held in the plurality of parameter holding steps based on the determination result in the rotation direction determination step; ,
A drive control method for a rotating device, comprising:
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JP2019136375A (en) * | 2018-02-14 | 2019-08-22 | 株式会社東芝 | Particle beam therapy apparatus and method of controlling particle beam therapy apparatus |
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2014
- 2014-07-25 JP JP2014152142A patent/JP2016031553A/en active Pending
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