（計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)論文）多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置控制系統(tǒng)的研制.pdf

西南交遁大學(xué)焉士研究生拳位論文蔓! 蔓 摘要 乏星堡筮翊強(qiáng)放痘裝黑是一種用于治療腫瘤的越射性醫(yī)痘遮釜，運(yùn)用了 多斷層非共面螺旋技術(shù)，( 是中國醫(yī)療器械工業(yè)界的一大創(chuàng)舉，代表了世界放 射醫(yī)療發(fā)展的方向。該裝置是在腫瘤放射治療領(lǐng)域自從1 9 5 0 年發(fā)展c 0 6 0 放 療以來最有意義的進(jìn)步之一。夕彳 該醫(yī)療設(shè)備控制系統(tǒng)的研究開發(fā)，在吸收和借鑒國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ) 上，充分采用多種成熟的軟、硬件技術(shù)，結(jié)合軟件工程思想的指導(dǎo)，完成對(duì) 整個(gè)裝置的定位及治療過程的控制。 底層控制子系統(tǒng)采用l o n w o r k s 現(xiàn)場總線技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高， 很好的系統(tǒng)集成性，便于安裝與維護(hù)等特點(diǎn)，能滿足治療設(shè)備的控制和安全 要求。頂層控制子系統(tǒng)是一個(gè)基于w i n d o w s 的應(yīng)用程序，該程序用執(zhí)行效率 高的面向?qū)ο缶幊陶Z言v i s u a lc + + 編寫，提供了友好的界面和完備的功能， 能滿足操作者對(duì)整個(gè)裝置和醫(yī)療過程的監(jiān)控要求。底層控制子系統(tǒng)和頂層控 制子系統(tǒng)以動(dòng)態(tài)鏈接庫為紐帶，通過初始化、數(shù)據(jù)下傳、數(shù)據(jù)上傳三個(gè)過程 來完成數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)控制功能。 整個(gè)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)文件操作、治療文件編輯、調(diào)試、參數(shù)設(shè)置、故障 處理、幫助等功能。還可通過友好的人機(jī)界面，完成動(dòng)態(tài)圖形顯示、動(dòng)態(tài)數(shù) 字顯示、治療狀態(tài)指示燈顯示、主界砸動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換等功能。 在軟件的開發(fā)過程中，遵循軟件工程設(shè)計(jì)思想，按照工程的方法進(jìn)行軟 件設(shè)計(jì)。( 對(duì)軟件功能進(jìn)行模塊化功能細(xì)分，盡量做到各模塊之間功能相互獨(dú) 立，模塊接口盡量簡單。并且在編碼過程中，對(duì)一些可重復(fù)利用的代碼進(jìn)行 封裝，封裝成一些基本函數(shù)，從而使程序結(jié)構(gòu)簡潔易讀，修改靈活方便。并 應(yīng)用面向?qū)ο缶幊谭椒?，來改善程序的?fù)用性，減少軟件維護(hù)的復(fù)雜性和開 銷。) f 從 發(fā)過程中，作者參于了系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，主要 關(guān)詡：控制系統(tǒng)：l o n w o r k 現(xiàn)場總線：動(dòng)態(tài)鏈接庫 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 i 頁 a b s t r a c t t h ei n t e n s i t ym o d u l a t e ds p i r a l - m u l t i - t o m o t h e r a p ye q u i p m e n ti s ak i n do f r a d i o a c ：t i v em e d i c a lt r e a t m e n td e v i c e ，w h i c hi su s e dt ot r e a tt h ek n u ba n de x e r t s t h em u l t i f a u l t a g ea n dn o n c o p l a n a r i t yt e c h n o l o g y i ti sag r e a tp i o n e e r i n gw o r ko f c h i n e s ei n d u s t r yf i e l d so fm e d i c a lt r e a t m e n td e v i c e sa n dr e p r e s e n t st h ed i r e c t i o n o fw o r l d sr a d i c a t i v em e d i c a lt r e a t m e n t t h i sd e v i c eh a sb e e no n eo ft h eg r e a t e s t p r o g r e s s e s i nk n u b r a d i o a c t i v i t y f i e l d ss i n c e d e v e l o p i n g c 0 6 0r a d i o a c t i v i t y t r e a t m e n ti n1 9 5 0 t h ee x p l o i t a t i o no ft h i sd e v i c e sc o n t r o ls y s t e mi so nt h eb a s eo ft h ei n t e m a l a n de x t e r n a l e x p e r i e n c e s a n da c h i e v e m e n t s i t a d o p t sm a n yk i n d s o fm a t u r e t e c h n i q u e so fs o f t w a r ea n dh a r d w a r e ，c o m b i n gt h es o f t w a r e e n g i n e e r i n gr u l e i t h a sa c c o m p l i s h e dt h ec o n t r o lo ft h eo r i e n t a t i o no fa l lt h ed e v i c e sa n dt r e a t m e n t c o u r s e t h eb o t t o mc o n t r o ls u b s y s t e ma d o p t st h et e c h n o l o g yo fl o n w o r k sf i e l d b u s ， w h i c hh a st h ec h a r a c t e r so ft h es i m p l ys t r u c t u r e ，h i g hr e l i a b i l i t y , g o o ds y s t e m i n t e g r a t i o na n db e i n ge a s yt of i t t i n ga n dm a i n t e n a n c e ，s oi ti sa b l et ob ec o n t e n tt o t h ed e m a n d so ft h et r e a t m e n td e v i c e sc o n t r o la n d s a f e t y t h et o p c o n t r o l s u b s y s t e m i sa n a p p l i c a t i o np r o g r a mb a s i n go n t h ew i n d o w s o p e r a t i n gs y s t e m 、h i sw r i t t e nb yt h ev i s u a lc + + l a n g u a g ew h i c hi se f f i c i e n ta n dak i n do fo o p l a n g u a g e t h ea p p l i c a t i o np r o g r a mp r o v i d e su saf r i e n d l yi n t e r f a c ea n dr i c hf u n c t i o n s ， w h i c hi sa b l et oc o n t e n tt h ed e m a n d so ft h ec o n t r 0 1 t h eb o t t o mc o n t r o ls u b s y s t e m i sc o n n e c t e dt ot h e t o pc o n t r o ls u b s y s t e mb yt h ed y n a m i cl i n kl i b r a r y t h e y c o m p l e t et h ec o n t r o lf u n c t i o n sb yt h r e ep r o c e s s e sw h i c ha r et h ei n i t i a l i z a t i o na n d d o w n s e n d i n ga n du ps e n d i n go f d a t a t h ee n t i r ec o n t r o ls y s t e mc a na c h i e v em a n yf u n c t i o n sw h i c ha r et h eo p e r a t i n g o f t h ef i l e s ，t h ec o m p i l i n go f t h e t r e a t i n gf i l e s ，d e b u g g i n g ，s e t t i n go f t h ep a r a m e t e r s d i s p o s i n go f t r o u b l ea n dh e l p i n g a n ds oo n i ta l s oc a nc o m p l e t et h ef u n c t i o n so f t h ed y n a m i c d i s p l a y i n go f t h eg r a p h sa n dt h ef i g u r e sa n dt h ei n d i c a t o rl i g h t so ft h e t r e a t m e n ts t a t e s f o l l o w i n gt h es o f t w a r e e n g i n e e r i n gr u l et od e v e l o pt h ep r o j e c t ，w ed i v i d e d t h et a s ki n t om a n y s i m p l ea n di n d e p e n d e n tf u n c t i o nu n i t s t h ei n t e r f a c eo f a l lt h e 西膏交迸大學(xué)焉士研究生學(xué)位論文簟i il 頁 u n i t si sa sb e t t e ra ss i m p l ea n di n d e p e n d e n t d u r i n gt h ec o g r s eo fc o d i n g ，w e e n c a p s u l a t et h ec o d e si n t os o m ef u n c t i o n sw h i c h c 8 nb eu s e dr e p e a f l y , s ow ec a n r e d u c et h ec o m p l e x i t ya n dt h es p e n d i n go f t h em a i n t e n a n c eo f o u rs o f t w a r e i nt h ec o u r c eo ft h ee x p l o i t u t i o no ft h ee n t i r ec o n t r o ls y s t e m ，ij o i n e dt h e a n a l y s ea n dd e s i g no f t h es y s t e m ，b u tw a s m o s t l ye n g a g e d i nt h ee x p l o i t u r eo ft h e s o f t w a r e p a r t k e yw o r d = ：c o n t r o ls y s t e m ；l o n w o r k sf i e l d b u s ；d y n a m i cl i n kl i b r a r y ； 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 頁 第1 章概述 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置是一種用于治療腫瘤的放射性醫(yī)療設(shè)備。通過治 療床把患者送入裝有放射源的旋轉(zhuǎn)體中，經(jīng)過治療床x 、y 、z 三個(gè)方向的 定位，打開旋轉(zhuǎn)體中的放射源，對(duì)患者進(jìn)行放射性治療。該裝置集中體現(xiàn)了 近幾年放射腫瘤治療技術(shù)的發(fā)展，對(duì)腫瘤防治事業(yè)有巨大和深遠(yuǎn)的影響。 該裝置控制系統(tǒng)的主要目標(biāo)是完成對(duì)整個(gè)裝置的定位及治療過程的控 制。控制系統(tǒng)采用l o n w o r k s 現(xiàn)場總線技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，能滿足治 療設(shè)備的控制和安全要求。 1 1 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置簡介 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置是運(yùn)用首創(chuàng)的多斷層非共面螺旋技術(shù)研制成功的 一種新型放療裝置，是中國醫(yī)療器械工業(yè)界的一大創(chuàng)舉，代表了世界放射醫(yī) 械發(fā)展的方向，標(biāo)志著我國大型精密醫(yī)療設(shè)備的獨(dú)立研發(fā)和生產(chǎn)制造能力達(dá) 到一個(gè)更高的水平。多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置是在腫瘤放射治療領(lǐng)域自從1 9 5 0 年發(fā)展c 0 6 0 放療以來最有意義的進(jìn)步之一。 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置的研發(fā)得到了我國資深核物理科學(xué)家、科學(xué)院士 李整武教授及著名物理學(xué)家黃錦華教授、理論核物理學(xué)家羅正有教授的高度 評(píng)價(jià)和指導(dǎo)。它集中體現(xiàn)了近幾年世界放射腫瘤治療技術(shù)發(fā)展的最新概念與 最新思想，并創(chuàng)建了多斷層非共面螺旋調(diào)強(qiáng)放射治療的全新理論。 1 2 多層曩旋調(diào)強(qiáng)放療裝置的主要特點(diǎn) 1 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置集x 刀、頭頸部伽碼刀、全身伽碼刀、遠(yuǎn)距離 治療機(jī)、數(shù)控摸擬一位機(jī)、兆伏級(jí)劑量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、高能斷層驗(yàn)證裝置、三維 全數(shù)字自動(dòng)床等設(shè)備功能于一身，開創(chuàng)了多層螺旋調(diào)強(qiáng)技術(shù)在世界腫瘤放射 治療設(shè)備中應(yīng)用的先河，將對(duì)世界腫瘤防治事業(yè)產(chǎn)生巨大和深遠(yuǎn)的影響。 2 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置將方案設(shè)計(jì)、模擬定位、擺位重建、調(diào)強(qiáng)放療、 劑量監(jiān)控、處方修改等合為一體。使患者無需移動(dòng)，一次完成治療全過程， 既提高了療效，又為患者節(jié)約了治療的時(shí)間和費(fèi)用，同時(shí)免去了常規(guī)手術(shù)后 較長的康復(fù)期。 3 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置將螺旋斷層調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)與立體顯微聚焦技術(shù) 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2 頁 有機(jī)地結(jié)合為一體，使非侵入性手術(shù)治療的監(jiān)定應(yīng)用范圍，從傳統(tǒng)的惡性腫 瘤疾病擴(kuò)大到神經(jīng)學(xué)領(lǐng)域的顱腦病變。其良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益將會(huì)大大提 高醫(yī)院在社會(huì)中的地位。 4 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置通過其獨(dú)特的多斷層螺旋結(jié)構(gòu)，使病灶區(qū)的有 效劑量更高、分布更合理，非病灶區(qū)損傷更小、治療邊界更銳利，使既不是 廣泛擴(kuò)散、又不是很好界定的腫瘤完全適形，為過去不可救治的疾病和患者， 提供了康復(fù)和生存的可能。 5 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置與不斷變化的臨床需要同步，提供了一系列完 備的準(zhǔn)直器和數(shù)控鎢鉛合金準(zhǔn)直器系統(tǒng)及可控放射源機(jī)構(gòu)，從而為臨床醫(yī)務(wù) 和科技工作者提供了一個(gè)開展臨床和亞臨床、開野和聚野綜合治療的二次開 發(fā)平臺(tái)。它將推進(jìn)我國放射腫瘤、放射生物、神經(jīng)外科學(xué)領(lǐng)域的臨床水平。 6 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置將醫(yī)學(xué)影像和放射治療有機(jī)地結(jié)合起來。在實(shí) 現(xiàn)適殂調(diào)強(qiáng)放療的同時(shí)實(shí)現(xiàn)投射成像，提供了在治療時(shí)對(duì)病菌治療部位的x 射線影像監(jiān)督手段，并且完成逆向計(jì)劃、照射和驗(yàn)證。 7 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置提供了在治療時(shí)對(duì)病人治療劑量的動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān) 測(cè)及兆伏級(jí)斷層的硬件裝置，該探測(cè)器對(duì)光子直接計(jì)數(shù)，具有探測(cè)效率高、 精密度高、全數(shù)字成像、電子化圖像處理等先進(jìn)特點(diǎn)，它將為進(jìn)行放療的生 物學(xué)研究、改進(jìn)和修補(bǔ)放療處方提供機(jī)會(huì)，也將為傳統(tǒng)放療方法及臨床應(yīng)用 帶來更深層影響。 8 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置主機(jī)架及多個(gè)非共面鈷6 0 放射源儲(chǔ)存鉛罐的 設(shè)計(jì)，均采用大型計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)動(dòng)平衡計(jì)算而確定的，將整個(gè)重達(dá)十 幾噸的治療主機(jī)作為一個(gè)圍繞患者3 6 0 度自如旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)芯體，其螺旋掃描 速度高達(dá)5 秒層，而且運(yùn)轉(zhuǎn)十分平穩(wěn)。 9 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置治療主機(jī)是高精度全數(shù)控特大型加工中心整體 一次性加工而成。該設(shè)備的等中, 6 , n i 精度高達(dá)0 1 m m ，其制造的高精密性 為開展從神經(jīng)顯微外科到全身性腫瘤疾病放射治療和研究提供了可靠的保 證。 1 0 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置選用能量適中、技術(shù)成熟、維護(hù)容易的鈷6 0 作為放射源，其超強(qiáng)裝源強(qiáng)度增加了使用的期限和劑量強(qiáng)度，一次換源使用 期高達(dá)2 0 年以上，非常適合我國及發(fā)展中國家推廣應(yīng)用。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3 頁 1 3 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置的主要用途 多層螺旋調(diào)強(qiáng)放療裝置以最小的損傷、不開刀、不流血、無痛苦為患者 解除疾患。為臨床非侵入治療提供了一個(gè)真正價(jià)廉物美的放療工具。它是一 種融立體定向技術(shù)和放射外科技術(shù)于一體，以治療全身惡性腫瘤為主，兼?zhèn)?治療顱腦疾病的立體定向放射外科治療的大型綜合醫(yī)療設(shè)備。 一 要查壅墮查堂塑主受塞竺堂堡絲塞 篁! 夏 第2 章控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 2 1 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo) 由于醫(yī)療設(shè)備有可靠性要求高、操作人員設(shè)備使用素質(zhì)低、醫(yī)院維修人 員對(duì)設(shè)備不熟悉、故障恢復(fù)要求時(shí)間短、設(shè)備故障不允許引發(fā)醫(yī)療事故等特 點(diǎn)，控制系統(tǒng)必須達(dá)到以下設(shè)計(jì)目標(biāo)： 1 高度的可靠性 控制系統(tǒng)中的上位工控機(jī)、下位的電機(jī)控制器、以及上下位機(jī)的通訊部 件，均需選用經(jīng)過各種環(huán)境下大量應(yīng)用驗(yàn)證穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品，通訊方式及部 件的選擇尤其重要。由于設(shè)備長期使用過程中大量的故障是由接觸不良引發(fā) 的，所以系統(tǒng)中應(yīng)盡量減少按鈕、開關(guān)、插接件、繼電器等接觸器件的使用， 必須使用接觸器件時(shí)，須選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。 2 系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng) 由于各醫(yī)院治療室環(huán)境有差異，院方人員對(duì)設(shè)備的養(yǎng)護(hù)程度不同，因此 要求控制系統(tǒng)對(duì)安裝環(huán)境的溫度、濕度、灰塵、電源波動(dòng)、電磁干擾等具有 很強(qiáng)的適應(yīng)能力。 3 系統(tǒng)容錯(cuò)能力強(qiáng) 對(duì)操作人員的誤操作、越界參數(shù)設(shè)置等，系統(tǒng)須具有完備的甄別能力， 并且能夠給出相應(yīng)的提示。 4 提示信息豐富 在系統(tǒng)的各個(gè)工作狀態(tài)下，工控機(jī)顯示器和治療室內(nèi)的電機(jī)狀態(tài)指示器 應(yīng)能通過圖形、數(shù)值、指示燈等方式顯示出系統(tǒng)的全部工作狀態(tài)。 5 操作簡便 系統(tǒng)操作必須簡便、操作提示明確，盡可能減少出現(xiàn)誤操作的可能性。 6 系統(tǒng)擴(kuò)展性能好 控制系統(tǒng)硬件及軟件須模塊化，預(yù)留足夠數(shù)量的輸入輸出接口，便于設(shè) 備功能升級(jí)。 7 便于安裝、調(diào)試、維修 控制系統(tǒng)所選用的零部件必須在市場上容易購買，并有十年以上的產(chǎn)品 生命期，易損器件必須便于更換，并且能夠找到代換器件。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第5 頁 2 2 控制系統(tǒng)分布圈 整個(gè)控制系統(tǒng)的位置分布如圖2 - 1 所示： 圖2 - 1控制系統(tǒng)分布圖 通訊電纜通過穿線地溝連接控制臺(tái)與治療室內(nèi)的治療床和回轉(zhuǎn)體。回轉(zhuǎn) 體內(nèi)置a 、b 、c 、d 、e 、f 六個(gè)放射源鉛罐及x 線球管和x 線影象增強(qiáng)器。 2 3 控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)及控制要求 ( 1 ) 治療床 1 治療床升降運(yùn)動(dòng) 治療床升降由電機(jī)經(jīng)減速比為4 的減速器驅(qū)動(dòng)螺距為5 m m 的絲桿控制， 升降運(yùn)動(dòng)行程為+ _ 2 5 0 m r n ，速度為2 0 m m s ，要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速為9 6 6 r p m ，輸 出力矩 6 5 n m ，并設(shè)置上下兩個(gè)位置檢測(cè)開關(guān)。 2 治療床左右平動(dòng) 治療床左右平動(dòng)由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺距為5 m m 的絲桿控制，左右平動(dòng)行程 1 5 0 m m ，速度為3 0 m m s ，要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速為3 6 0 r p m ，輸出力矩 3 5 n m ， 并設(shè)置上下兩個(gè)位置檢測(cè)開關(guān)。 3 治療床前后平動(dòng) 治療床前后平動(dòng)由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺距為5 m m 的絲桿控制，前后平動(dòng)行程 2 4 0 0 m m ，速度為6 0 m m s ，要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速為7 2 0 r p m 。輸出力矩 4 8 n m 并設(shè)置上下兩個(gè)位置檢測(cè)開關(guān)。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第8 頁 治療床的三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向都要設(shè)置電磁鐵制動(dòng)，系統(tǒng)開電時(shí)電磁鐵吸合 治療床的運(yùn)動(dòng)由電機(jī)控制。 ( 2 ) 回轉(zhuǎn)體 回轉(zhuǎn)體自身有主回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)回轉(zhuǎn)體內(nèi)的六個(gè)放射源鉛罐上分別有放 射源氣動(dòng)控制和準(zhǔn)直器水平、垂直方向的運(yùn)動(dòng)。每個(gè)放射源鉛罐內(nèi)置光野指 示燈。 1 回轉(zhuǎn)體的主回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 回轉(zhuǎn)體的主回轉(zhuǎn)由電機(jī)經(jīng)減速比為2 5 5 的減速器驅(qū)動(dòng)，主回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為 o - 3 6 0 度、3 6 0 o 度往復(fù)回轉(zhuǎn)方式或單向旋轉(zhuǎn)方式，最大轉(zhuǎn)速為2 r p m ，要求電 機(jī)的最大轉(zhuǎn)速為5 1 0 r p m ，輸出力矩 2 0 n m ，并設(shè)置0 度和3 6 0 度兩個(gè)位置檢 測(cè)開關(guān)。 2 鉛罐準(zhǔn)直器水平和垂贏方向運(yùn)動(dòng) 鉛罐準(zhǔn)直器水平和垂直方向運(yùn)動(dòng)為相同的控制方式。電機(jī)經(jīng)減速比為2 的減速器驅(qū)動(dòng)螺距為2 m m 的絲桿控制準(zhǔn)直器的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)行程8 5 m m ，速度 為5 m m s ，要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速為3 0 0 r p m ，輸出力矩 6 5 n m ，并設(shè)置兩個(gè)位置 檢測(cè)丌關(guān)。 3 放射源平動(dòng) 放射源在治療位置和鉛罐中心位置間的平動(dòng)為氣動(dòng)控制，氣缸行程為 2 7 0 m m ，氣缸由一個(gè)電磁閥控制，并設(shè)置罐中心和治療位兩個(gè)位置檢測(cè)開關(guān)。 f 3 ) x 線準(zhǔn)直器 x 線準(zhǔn)直器內(nèi)置光野指示燈。 1 x 線準(zhǔn)直器水平和垂直方向運(yùn)動(dòng) x 線準(zhǔn)直器水平和垂直方向運(yùn)動(dòng)為相同的控制方式。電機(jī)經(jīng)減速比為2 的減速器驅(qū)動(dòng)螺距為2 m m 的絲桿控制準(zhǔn)直器的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)行程8 5 m m ，速度 為5 m m s ，要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速為3 0 0 r p m ，輸出力矩 2 5 n m ，并設(shè)置兩個(gè)位置 檢測(cè)開關(guān)。 2 x 線野井條水平和垂直方向運(yùn)動(dòng) x 線野井條水平和垂直方向運(yùn)動(dòng)為相同的控制方式。電機(jī)經(jīng)減速比為2 的減速器驅(qū)動(dòng)螺距為2 m m 的絲桿控制準(zhǔn)直器的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)行程8 5 m m ，速度 為5 m m s ，要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速為3 0 0 r p m ，輸出力矩 1 0 n m ，并設(shè)置兩個(gè)位置 檢測(cè)開關(guān)。 墮塑壅塑查蘭塑主塑塞生堂垡迨塞 篁! 夏 _ - _ 。_ 。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。_ _ _ _ _ _ _ _ 。_ _ _ 。_ _ - - - 。_ _ - 。_ 。_ 。1 。1 以上運(yùn)動(dòng)控制要求如下： 1 電機(jī)控制運(yùn)動(dòng) 電機(jī)控制運(yùn)動(dòng)共2 0 個(gè)，可能處于同時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但相互之間沒有連鎖關(guān) 系。因此上位工控機(jī)對(duì)電機(jī)的控制可以采用命令輪詢方式，輪詢時(shí)間片 e l l i p s e ( i n t ( a - r ) ，i n t ( b - r ) ，i n t ( a + r ) ，i m ( b + r ) ) ；p 畫圓盤+ c b r u s hm y g r e e n b r u s h ； p 創(chuàng)建畫刷+ c b r u s hm y r e d b r u s h ； m y g r e e n b m s h c r e a t e s o l i d b m s h ( r o b ( 0 ，2 5 5 ，0 ) ) ； m y r e d b r u s h c r e a t e s o l i d b m s h ( r o b ( 2 5 5 ，0 ，o ) ) ； c b m s h + p o r i g i n a l b r u s h ； p o r i g i n a l b r u s h = p d c - s e l e c t o b j e c t ( & m y g r e e n b r u s h ) ； f o r ( i n ti = l ；i s e l e e t o b j e c t ( & m y r e d b r u s h ) ； e l s e p d c - s e l e c t o b j e c t ( & m y g r e e n b r u s h ) ； 選擇畫刷+ p d c - e l l i p s e ( i n t ( a + r + c o s ( 2 + 3 1 4 1 5 9 + a n g 3 6 0 ) - r a d ) ，i n t ( b - r s i n ( 2 + 3 1 4 1 5 9 + a n g 3 6 0 ) 一r a d ) ，i n t ( a + r + c o s ( 2 + 3 1 4 1 5 9 + a n g 3 6 0 ) + r a d ) i n t f b r + s i n ( 2 + 3 1 4 1 5 9 + a n g 3 6 0 ) + r a d ) ) ； a n g + = 6 0 ；r a d - = l ； ) p d c 一 s e l e c t o b j e c t ( p o r i g i n a l p e n ) ； 選擇最初的蕊筆l ， 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第墨! 翼 p d c s e l e c t o b j e c t ( p o r i g i n a l b r u s h ) ； 選擇最初的畫刷+ 在y 刀準(zhǔn)直器圖形的動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)過程中，主要用到繪圖方法中的畫圓函數(shù) e l l i p s e ( ) 。通過i n v a l i d a t e r e c t ( ) 函數(shù)作廢原圖形區(qū)，并通過i n v a l i d a t e r e c t ( ) 調(diào)用o n d r a w ( ) 函數(shù)，o n d r a w ( ) 調(diào)用e i l l i p s e ( ) 來繪制圖形，從而達(dá)到用繪圖 法實(shí)現(xiàn)圖形動(dòng)態(tài)顯示的目的。 4 2 治療床動(dòng)態(tài)圈形的實(shí)現(xiàn) w i n d o w s 位圖是存放內(nèi)存或文件中圖形表示方法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，位圖存放 特定設(shè)備( 如監(jiān)視器或打印機(jī)) 上生成圖形所需的每個(gè)象素的顏色，生成的位圖 可以在屏幕上或打印機(jī)之類的設(shè)備上顯示圖形。 本軟件中治療床的動(dòng)態(tài)圖形顯示通過位圖的方法實(shí)現(xiàn)。雖然治療床圖形 較為規(guī)則，用繪圖的方法也可以實(shí)現(xiàn)，但用繪圖函數(shù)來畫治療床比用繪圖工 具( 如w i n d o w s 自帶的畫圖板) 來畫治療床復(fù)雜得多。而且治療床的運(yùn)動(dòng)主要 是x 、y 、z 三個(gè)方向上的平移運(yùn)動(dòng)，非常適合采用位圖方法。 在采用位圖方法中，主要應(yīng)用b i t b l t ( ) 函數(shù)。b i t b l t ( ) 函數(shù)結(jié)合s r c c o p y 光柵操作代碼可以很方便的將圖形數(shù)據(jù)塊從一個(gè)位置復(fù)制到另一位置，從而 實(shí)現(xiàn)圖形的平移運(yùn)動(dòng)。b i t b l t ( ) 函數(shù)經(jīng)常用于游戲或應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)圖形平移 運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫效果。 用位圖來實(shí)現(xiàn)圖形動(dòng)態(tài)移動(dòng)時(shí)，必須生成兩個(gè)源位圖：蒙板位圖和圖形 位圖。在蒙板位圖中，圖形為黑色，背景為白色，而在圖形位圖中，圖形為 正常色，背景為黑色。蒙板位圖的作用主要是用自己的白色背景中和圖形位 圖中實(shí)際圖形外的黑色背景，從而產(chǎn)生實(shí)際圖形移動(dòng)而不是位圖圖片移動(dòng)的 動(dòng)畫效果。 結(jié)合b i t b i t ( ) 和s r c c o p y 來編寫自己的位圖顯示函數(shù)d i s p l a y b i t m a p ( ) ， 此函數(shù)用于在屏幕指定位置把位圖顯示出來。 位圖顯示函數(shù)d i s p l a y b i t m a p ( ) 原形如下： v o i dd i s p l a y b i t m a p ( c d c + p d c ，c b i t m a p + p b i t m a p l ， c b i t m a p + p b i t m a p 2 ，i n tx ，i n t ”； 其中p d c 為指向設(shè)備描述表的指針，p b i t m a p l 為指向圖形位圖的指針， p b i t m a p 2 為指向蒙板位圖的指針，x 和y 表示位圖的定位坐標(biāo)，即位圖左上 角的客戶坐標(biāo)。 函數(shù)d i s p l a y b i t m a p ( ) 的實(shí)現(xiàn)如下： 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第筋頁 v o i d d i s p l a y b i t m a p ( c d c p d c ，c b i t m a p p b i t r n a p l ， c b i t m a p + p b i t m a p 2 ，i n tx ，i n ty ) b i t m a pb m l ：產(chǎn)創(chuàng)建位圈對(duì)象+ b i t m a pb m 2 ；產(chǎn)創(chuàng)建位圖對(duì)象+ c d c m e m d c ；p 創(chuàng)建內(nèi)存設(shè)備描述表+ m e m d c c r e a t e c o m p a t i b l e d c ( n u l l ) ； + 用來裝位圖+ m e m d c s e l e c t o b j e c t ( p b i t m a p 2 ) ； + 選擇蒙板位圖+ p b i t m a p 2 一 g c t o b j e c t ( s i z e o f ( b m 2 ) ，& b m 2 ) ；產(chǎn)獲得蒙板位圖參數(shù) p d c b i t b l t ( x ，y ，b m 2 b m w i d t h ，b m 2 b m h e i g h t ，& m e m d c ， 0 ，0 ，s r c a n d ) ；產(chǎn)繪制蒙板位圖到指定位置- m e m d c s e l e c t o b j e c t ( p b i t m a p l ) ； ，+ 選擇圖形位圖+ p b i t m a p l 一 g e t o b j e c t ( s i z e o f ( b m l ) ，b m l ) ； 獲得圖形位圖參數(shù)+ p d c 一 b i t b l t ( x ，y b m l b m w i d t h ，b m l b m h e i g h t ，& m e m d c ， 0 , 0 ，s r c i n v e r t ) ； p 繪制圖形位圖到指定位置+ 有了位圖顯示函數(shù)，我們就可以實(shí)現(xiàn)治療床運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)顯示。 首先，調(diào)用w i n d o w s 自帶的畫圖板畫出圖形位圖( 即治療床) 和蒙板位圖。 在畫圖板菜單項(xiàng)圖象屬性對(duì)話框中設(shè)置位圖的寬度和高度，單位為象素。畫 完圖后，存為兩個(gè)b m p 文件。 其次，把位圖裝入v c + + 資源中。打開應(yīng)用程序工作區(qū)，從i n s e r t r e s o u r c e 對(duì)話框中的b i t m a p 和i m p o r t 項(xiàng)，把位圖加入資源，再在d r a w v i e w h 文件中 加入兩個(gè)位圖對(duì)象。 c b i t m a pm _ b i t m a p l ； c b i t m a pm _ b i t m a p 2 ； 在d r a w v i e w c p p 中的構(gòu)造函數(shù)或o n l n i t i a l u p d a t e ( ) 中裝入位圖。 m _ b i t m a p l l o a d b i t m a p ( i d b _ b i t m a p l ) ； m b i t m a p 2 l o a d b i t m a p ( i d b _ b i t m a p 2 ) ； 然后，在o n d r a w ( ) 函數(shù)中顯示位圖。 v o i dc d r a w v i e w ：o n d r a w ( c d c + p d c ) d i s p l a yb i t m a p ( p d c ，mb i t m a p l ，b i t m a p 2 ，n 1 _ p o s x ，m _ p o s y ) ； ) 西南交通大掌預(yù)士研究生學(xué)位論文照2 6 頁 mp o s x mp o s y 為c d r a w v i e w 類的成員變量，用來放顯示位圖的坐標(biāo)。 最后，動(dòng)態(tài)顯示位圖。在消息函數(shù)中改變mp o s x ，r e _ p o s y 的值，并取得 作廢區(qū)調(diào)用i n v a l i d a t e r e c t ( ) 來作廢原位圖區(qū)，i n v a l i d a t e r e c t ( ) 再調(diào)用 o n d r a w ( ) 函數(shù)，o n d r a w ( ) 函數(shù)再調(diào)用d i s p l a y b i t m a p ( ) ，從而在新的指定位置 重新復(fù)制位圖，實(shí)現(xiàn)治療床位圖的動(dòng)態(tài)平移運(yùn)動(dòng)。 其中有一點(diǎn)值得注意，就是獲得作廢區(qū)，調(diào)用函數(shù) g e t d | g l t e m ( i d cp i c ) g e t w i n d o w r e c t ( & m 。并且還須把獲得的作廢區(qū)_rect) 從屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛻糇鴺?biāo)，調(diào)用函數(shù)s c r e e n t o c l i e n t ( & mr e c t ) 。其中， i d cp i c 為p i c t u r e 控件的i d 號(hào)，mr e c t 為作廢區(qū)。 屏幕坐標(biāo)指某坐標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于屏幕左上角的坐標(biāo)( 單位為象素) ，客戶坐標(biāo)指 某坐標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于應(yīng)用程序界面客戶區(qū)( 界面除菜單欄和工具欄以外的部分) 左 上角的坐標(biāo)，而窗口坐標(biāo)指某坐標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于應(yīng)用程序主界面左上角的坐標(biāo)。 另外，注意圖形的移動(dòng)是否出邊界。只要在程序中加一條i f 語句作邊界 判斷即可。如果圖形在邊界內(nèi)，則動(dòng)態(tài)顯示位圖，如果圖形出邊界，則產(chǎn)生 “治療床已到極限位”的提示。 4 3 治療文件編輯功能模塊的實(shí)現(xiàn) 治療文件編輯功能模塊主要用來對(duì)治療文件進(jìn)行讀、寫、修改和存盤等 操作。此模塊是外部治療數(shù)據(jù)和控制軟件的主通道。控制軟件通過它讀入事 先設(shè)定好的治療參數(shù)，傳給應(yīng)用程序，再通過應(yīng)用程序傳給底層控制子系統(tǒng)， 按預(yù)定的治療步驟完成整個(gè)治療過程。在實(shí)際治療過程中，可能要根據(jù)具體 情況對(duì)某些治療參數(shù)進(jìn)行修改，修改后的參數(shù)還必須存盤供下一次治療參考， 故此模塊還具備修改、存盤的功能。 治療文件包含許多治療參數(shù)，這些參數(shù)必須遵守統(tǒng)一的格式。因?yàn)閼?yīng)用 程序從治療文件中讀取治療參數(shù)時(shí)，必須從每一行字符串中的相應(yīng)位置來讀 取。每行字符串中除治療參數(shù)外，還有一些參數(shù)說明，所以只有統(tǒng)一的格式， 應(yīng)用程序才能判斷哪些是數(shù)據(jù)，哪些是說明。 現(xiàn)取出治療文件的小部分進(jìn)行格式說明，如下所示： h j 3 0 治療參數(shù)文件標(biāo)識(shí)符 r p m ：0 2 3 0 8 設(shè)置主回轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速為2 3 0 8 r p m 亙查窒婆查蘭塑主堡塞皇蘭篁迨塞 篁! ! 蔓 a n g l e ：0 0 0 5 7 5回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)到5 7 5 度 p o s i t i o n b 一1 ：0 4 0 2 鉛罐b 水平方向準(zhǔn)直器位置4 0 2 s t a r t s t 0 p ：0 0 1 0 0 ，土同轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，治療開始 主回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)停止，駐留1 0 秒 b e d u p ：0 0 5 5 ，治療床下降5 5 r a m p o s i t i o ne ：3，鉛罐e 伽瑪?shù)稖?zhǔn)直器為3 號(hào)位置 e n d治療結(jié)束主回轉(zhuǎn)停止，放射源回罐 以上格式中，有些特定標(biāo)識(shí)符如s t a r t 、s t o p 、e n d ，用來完成一些 動(dòng)作，不帶參數(shù)。而另外一些帶參數(shù)的標(biāo)識(shí)符的行首為治療參數(shù)名字，“：” 后緊接治療參數(shù)，“”后為參數(shù)說明。遵循以上的治療文件格式，應(yīng)用程序 可以很方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的提取。 治療文件編輯功能模塊對(duì)文件進(jìn)行讀寫操作，設(shè)計(jì)思路如圖4 - 3 所示： 顯示控件：可用“文本編輯框”或“列表框” 緩沖區(qū)：可設(shè)定“變量”或“數(shù)組” 史件：a r ：讀操作a r ( ( ：寫操作 【讀操作j 寫操作中的變置須保持一致，即存入與取出的格式必須保持一致) 圖4 - 3 治療文件編輯功能模塊的設(shè)計(jì) 以下就文件寫操作、讀操作、文件讀出后的顯示、數(shù)據(jù)的提取與修改及 字符串與實(shí)型的轉(zhuǎn)化幾部分，簡單介紹軟件的實(shí)現(xiàn)。 1 文件寫操作 定義如下幾個(gè)字符串類型數(shù)組分別用來存放參數(shù)名、參數(shù)值及參數(shù)說明 并定義一個(gè)m _ r e t u m l i n e 變量來存放回車換行“”。 c s t r i n gm _ p a r a m n a m e 4 9 1 ； 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2 8 頁 c s t r i n gm _ p a r a m v a l u e 4 9 ； c s t r i n gm _ p a r a m r e m 4 9 ； c s t r i n gm _ r e t u m l i n e ； 定義寫操作函數(shù)o n s a v e ( ) ，實(shí)現(xiàn)治療文件的存盤操作。 v o i do n s a v e ( ) ( c f i l e d i a l o gd i g ( f a l s e ) ；p 創(chuàng)建公用對(duì)話框一存盤對(duì)話框+ i f ( d i g d o m o d a l = = i d o k ) c s t r i n gp a t h = d i g g e t p a t h n a m e ( ) ；+ 獲得文件的存盤路徑+ c f i l e f l ( p a t h ，c f i l e ：m o d e c r e a t e l c f i l e ：m o d e r e a d w r i t e ) ； p 創(chuàng)建待存文件，若存在，則w r i t e ；若無則c r e a t e ；* c a r c h i v e a r ( & f l ，c a r c h i v e ：s t o r e ) ；幸創(chuàng)建序列化對(duì)象用于文件寫操作+ ， f o r ( i n tj 。0 0 4 9 0 + + ) a r m _ p a r a m r e m j m _ p a r a m v a l u e j m _ p a r a m r e m j m _ p a r a m v a l u e j m _ r e t u m l i n e ； p ( 1 ) + + 對(duì)文件進(jìn)行寫操作+ a r c l o s e ( ) ； 嚴(yán)關(guān)閉文件，否則會(huì)出錯(cuò)+ + ( 2 ) + 3 文件讀出后的顯示 若顯示控件為列表框m _ l i s t ( c l i s t b o xm _ l i s t ) ，在嚴(yán)( 1 ) + 處加入以下語句： m l i s t a d d s t r i n g ( m _ p a r a m n a m e j + m _ p a r a m v a l u e i ) ； 若顯示控件為文本編輯框m _ e d i t ( c s t r i n gm _ e d i t ) ，在p ( 2 ) + 處加入以下 語句： f 1 s e e k t o b e g i n ( ) ； l o n gl e n g t h 2 f 1 g e t l e n g t h ( ) ； s t a t i cc h a rf i l e b u f f 6 4 0 0 0 ； f 1 r e a d ( f i l e b u f f , l e n g t h ) ； m _ e d i t = f i l e b u f f ； u p d a t e d a t a ( f a l s e ) ； p 文件指針移至開始處+ 產(chǎn)獲得文件長度+ p 定義緩沖區(qū)+ p 文件讀入緩沖區(qū)+ + 用文本編輯框顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容+ + 變量值傳給控件+ 4 數(shù)據(jù)的提取與修改 雙擊列表框中某行數(shù)據(jù)便可對(duì)它進(jìn)行修改。列表框m _ l i s t 的雙擊消息函數(shù) 如下： v o i do n d b l i c k l i s t ( ) 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文簟璺壁翼 c c h a n g d i a l o gd i g ； p 提取數(shù)據(jù)+ i n ti n d e x = r e _ l i s t g e t c u r s e l ( ) ； c s t r i n gm s e l e c t e d ； i f ( i n d e