-
Die Erfindung betrifft eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung eines Objekts in einer medizinischen Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung, umfassend
- - einen Antrieb mit einer Antriebswelle,
- - eine Mechanik, die eine Drehwinkeländerung der Antriebswelle in eine Lageänderung des Objekts umsetzt,
- - einen Drehwinkelsensor zur Erfassung der Drehwinkeländerung,
- - einen Referenzsensor zur Ausgabe eines Referenzsignal bei einem Eindringen des Objekts in ein vorgegebenes Referenzvolumen, und
- - eine mit dem Drehwinkelsensor und dem Referenzsensor kommunizierende Steuereinrichtung, die zur Ermittlung eines Gesamtdrehwinkels aus nach dem Referenzsignal erfassten Drehwinkeländerungen und zur Ansteuerung des Antriebs zur Drehung der Antriebswelle um einen in Abhängigkeit eines vorgegebenen Solllagewertes und des Gesamtdrehwinkels ermittelten Solldrehwinkel ausgebildet ist.
-
In vielen Anwendungsbereichen der Medizin spielt das Positionieren eines Objekts entlang einer linearen Achse oder das Rotieren eines Objekts um eine rotatorische Achse eine wichtige Rolle. Für derartige Anwendungen ist häufig eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich. Da eine direkte Erfassung der Objektposition häufig aufwendig ist, ist es, insbesondere aus Kostengründen, vorteilhaft einen Drehwinkelgeber an einer Antriebswelle eines Antriebs, der zur Bewegung des Objekts genutzt wird, zu nutzen um eine Verschiebung oder eine Rotation des Objekts und damit indirekt eine Position des Objekts zu bestimmen. Derartige Drehgeber sind ohnehin oft für die Drehzahlregelung des Motors vorgesehen.
-
Nachteilig ist dabei, dass der Antriebsstrang zwischen dem Antrieb und dem bewegten Objekt typischerweise eine Vielzahl von Übertragungselementen umfasst und jedes dieser Elemente gewisse Fehler, wie beispielsweise Maßtoleranzen, ein Umkehrspiel, oder eine gewisse Dehnfähigkeit, aufweist. Daher ist eine Erfassung der Objektposition über eine Bestimmung eines Drehwinkels an der Antriebswelle mit relativ großen Messfehlern behaftet. Wird eine derartige Positionserfassung zur Positionierung eines Objekts genutzt, so weist auch die Zielposition, an der sich das Objekt tatsächlich befindet gegenüber der Sollposition einen entsprechenden Fehler auf.
-
Die Druckschrift
DE 198 04 409 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines elektromotorischen Antriebs zum Verstellen eines Kraftfahrzeug-Schiebe-Hebe-Dachs. Einem Mikroprozessor wird die Ist-Position des Antriebs und eine Soll-Position zugeführt. Die Ist-Position kann durch einen Zähler ermittelt werden, der abhängig von einer ermittelten Umdrehungszahl und Drehrichtung einer Motorwelle eines Antriebs inkrementiert und dekrementiert wird.
-
Ein Verfahren zur Kalibrierung einer Stellungsermittlungsvorrichtung einer Abgasklappenvorrichtung eines Kraftfahrzeugs ist aus der Druckschrift
DE 10 2010 038 101 B4 bekannt. Die Abgasklappe wird aktuatorangetrieben bis zu einem ersten Endanschlag verstellt und mit zunehmender Kraft gegen den Endanschlag gepresst. Sobald eine vorgegebene Änderung der elektrischen Stromaufnahme des Stellmotors detektiert wird, wird mittels eines Sensors die aktuelle Stellung der Abtriebswelle des Stellmotors ausgelesen. Dieses Vorgehen wird für einen zweiten Endanschlag wiederholt, um aus den gemessenen Aktuatorstellungen eine Mittelposition zu bestimmen.
-
Eine elektronische Steuereinrichtung für einen Therapietisch ist aus der Druckschrift
US 4 769 584 A bekannt. Zur Erfassung eines Neigungswinkels wird ein Drehwinkelsensor an einer Antriebswelle, vorzugsweise ein optischer, inkrementeller Encoder, genutzt. Erreicht ein Zähler, der durch den Encoder inkrementiert bzw. dekrementiert wird, den Wert Null, so wird ein weiteres Inkrementieren bzw. Dekrementieren des Zählers unterdrückt, bis über einen Schalter erfasst wird, dass eine horizontale Lage des Therapietisches erreicht ist.
-
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Bewegungseinrichtung anzugeben, die eine demgegenüber genauere Positionierung eines Objekts ermöglicht.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Bewegungseinrichtung der eingangs genannten Art angegeben wird, die einen Kalibriersensor zur Ausgabe eines Kalibriersignals bei einem Eindringen des Objekts in ein vorgegebenes Kalibriervolumen umfasst, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, bei Erfassung des Kalibriersignals den momentanen Gesamtdrehwinkel oder einen daraus abgeleiteten Wert als Kalibrierinformation zu speichern und den Solldrehwinkel in Abhängigkeit der Kalibrierinformation zu bestimmen.
-
Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, einen zusätzlichen Kalibriersensor vorzusehen, um einer definierten Lage des Objekts einen definierten Gesamtdrehwinkel zuzuweisen. Der Nullpunkt der Lageänderung ist durch Nutzung des Referenzsensors bereits einem Nullwert des Gesamtdrehwinkels zugeordnet, bezüglich dem die Drehwinkel der Antriebswelle erfasst bzw. gesteuert werden. Daher sind zwei definierte Lagen des Objekts zwei definierten Drehwinkeln der Antriebswelle, nämlich dem Nullwert und dem Gesamtdrehwinkel beim Eindringen des Objekts in das Kalibriervolumen, zugeordnet.
-
Durch die Mechanik der Bewegungseinrichtung ist insbesondere eine Trajektorie für die möglichen Lageänderungen des Objekts vorgegeben. Die möglichen Lageänderungen des Objekts sind damit auf einen Bewegungsfreiheitsgrad eingeschränkt, der über die Mechanik mit der Drehwinkeländerung der Antriebswelle gekoppelt ist. Im einfachsten Fall ist die Bewegung des Objekts dabei auf eine Bewegung entlang einer Geraden oder auf eine Rotation um eine vorgegebene Achse eingeschränkt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Bewegung des Objekts entlang einer gekrümmten Bahn erfolgt oder dass die Lageänderung aus einer Überlagerung einer Rotation und einer linearen Bewegung des Objekts zusammengesetzt ist.
-
Erfindungsgemäß wird berücksichtigt, dass Abweichungen der Mechanik hauptsächlich zu Positionierungsfehlern führen, die sich linear mit der Drehwinkeländerung der Antriebswelle ändern. Ist beispielsweise ein Übersetzungsfaktor eines Getriebes geringfügig anders als angenommen oder ändert sich aufgrund der Spannkraft oder der Länge des Antriebsriemens der Faktor der Übersetzung von einer Rotation des Riemenrades zu einer linearen Bewegung des Antriebsriemens, so führt dies zu einem linearen Fehler der Lage des Objekts. Da in der erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung jedoch vorgesehen ist, einen Solldrehwinkel zur Positionierung des Objekts in Abhängigkeit einer Kalibrierinformation zu bestimmen, zu deren Bestimmung zwei Lagen des Objekts, nämlich ein Eindringen des Objekts in ein vorgegebenes Referenzvolumen und ein Eindringen des Objekts in ein vorgegebenes Kalibriervolumen erfasst werden, kann ein derartiger linearer Fehler kompensiert werden. Das Objekt kann unter Vermeidung eines linearen Fehlers in die durch den Solllagewert beschriebenen Solllage bewegt werden.
-
Dabei ist es möglich, dass in der Steuereinrichtung ein Umrechnungsfaktor zwischen einer Drehwinkeländerung der Antriebswelle und einer Veränderung der Lage des Objekts gespeichert ist, der durch die Kalibrierinformation ausschließlich korrigiert wird. Es ist jedoch auch möglich, dass als Kalibrierinformation direkt ein solcher Umrechnungsfaktor bestimmt wird.
-
Der Referenzsensor und/oder der Kalibriersensor können dabei ein Taster sein. Ein Eindringen in das Referenzvolumen bzw. in das Kalibriervolumen führt in diesem Fall zu einem Betätigen des Tasters. In der erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung können somit besonders günstige und einfache Sensoren genutzt werden und ein Eindringen in das Referenz- bzw. Kalibriervolumen kann dennoch zuverlässig erfasst werden. Alternativ wäre es möglich, Lichtschranken, induktive bzw. kapazitive Sensoren oder Ähnliches als Referenzsensor und/oder Kalibriersensor zu nutzen.
-
Am Objekt oder ortsfest zum Objekt kann ein Betätigungselement vorgesehen sein, das bei einem Eindringen des Objekts in das Referenzvolumen und/oder bei einem Eindringen des Objekts in das Kalibriervolumen einen jeweiligen Taster betätigt. Durch das Vorsehen eines Betätigungselements ist eine größere Flexibilität bezüglich der Anordnung des Referenzsensors bzw. des Kalibriersensors möglich. Ist das zu bewegende Objekt beispielsweise die Liegefläche einer Patientenliege, so kann an einer beliebigen Seite der Patientenliege seitlich oder nach oben oder unten abragend ein Betätigungselement vorgesehen sein, das bei einem Eindringen in das Referenzvolumen bzw. das Kalibriervolumen den jeweiligen Taster betätigt.
-
Die Lageänderung des Objekts, kann insbesondere eine lineare Bewegung zwischen einer ersten und eine zweiten vorgegebenen Position sein. Es ist dabei insbesondere vorteilhaft, wenn der Referenzsensor und der Kalibriersensor mit einem Abstand angeordnet sind, der wenigstens die Hälfte, insbesondere wenigstens zwei Drittel, des Abstandes zwischen der ersten Position und der zweiten Position beträgt.
-
Alternativ kann die Lageänderung des Objekts eine Rotation um eine vorgegebene Achse zwischen einem ersten Lagewinkel und einem zweiten Lagewinkel sein. Dabei können der Referenzsensor und der Kalibriersensor insbesondere mit einem Winkelabstand angeordnet sein, der wenigstens die Hälfte, insbesondere wenigstens zwei Drittel, des Winkelabstands zwischen dem ersten Lagewinkel und dem zweiten Lagewinkel beträgt.
-
Die Steuereinrichtung kann zur Speicherung eines vorgegebenen Positionswertes oder eines vorgegebenen Winkelwertes, der jeweils die relative Lage des Kalibriersensors zum Referenzsensor beschreibt und zur Berechnung des Solldrehwinkels und/oder der Kalibrierinformation in Abhängigkeit des Positionswertes bzw. des Winkelwertes ausgebildet sein.
-
Als Kalibrierinformation kann ein Umrechnungsfaktor zwischen einer Drehwinkeländerung der Antriebswelle und einer Lageänderung des Objekts berechnet werden. Für eine lineare Bewegung kann der Positionswert dabei der Abstand zwischen dem Referenzsensor und dem Kalibriersensor sein. Da der Gesamtdrehwinkel der erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung aus den nach dem Referenzsignal erfassten Drehwinkeländerung bestimmt wird, entspricht der Gesamtdrehwinkel zu dem Zeitpunkt, zu dem das Objekt in das Kalibriervolumen eindringt, einem Drehwinkelunterschied, der der Entfernung zwischen dem Referenzsensor und dem Kalibriersensor zugeordnet ist. Der Quotient aus dem Positionswert und dem Gesamtdrehwinkel zu dem Zeitpunkt, zu dem das Objekt in das Kalibriervolumen eindringt, kann somit als Kalibrierinformation gespeichert werden. Entsprechend lässt sich bei einer Bewegung des Objekts, die eine Rotation um eine vorgegebene Achse ist, eine Rotationswinkeländerung des Objekts pro Drehwinkeländerung der Antriebswelle als der Quotient zwischen dem Winkelwert und dem Gesamtdrehwinkel beim Eindringen in das Kalibriervolumen bestimmen.
-
Die Lage des Objekts, in der dieses in das Referenzvolumen eindringt, ist als gemeinsamer Bezugspunkt sowohl für den Gesamtdrehwinkel als auch für die Lage des Objekts vorgegeben. Ein beliebiger Solllagewert kann in einen zugeordneten Gesamtdrehwinkel für die Antriebswelle umgerechnet werden. Aus dem momentanen Gesamtdrehwinkel und dem der Solllage zugeordneten Gesamtdrehwinkel kann ein Solldrehwinkel berechnet werden, um den die Antriebswelle gedreht werden soll.
-
Um eine hohe Genauigkeit der Bewegung des Objekts zu erreichen, ist es wesentlich, dass die Anordnung des Referenzsensors und des Kalibriersensors bezüglich dem Antrieb und der Mechanik fest vorgegeben sind und dass der Winkelwert und der Positionswert möglichst genau in der Steuereinrichtung gespeichert sind.
-
Daneben betrifft die Erfindung eine Patientenliege für eine medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung, die eine erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung umfasst. Patientenliegen werden in medizinischen Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtungen häufig zur Positionierung des Patienten bezüglich weiterer Geräte und Instrumente genutzt. Dabei ist eine hohe Positioniergenauigkeit wesentlich, weshalb die Nutzung der erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung in einer Patientenliege besonders vorteilhaft ist. Das bewegte Objekt kann dabei insbesondere eine Liegefläche für den Patienten sein.
-
Die erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung kann offensichtlich auch auf vielfältige andere Weise in medizinischen Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtungen genutzt werden. So kann durch die erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung beispielsweise eine Strahlungsquelle und/oder ein Strahlungsdetektor bewegt werden. Die erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung kann auch zur Bewegung von Objekten in mehreren Bewegungsfreiheitsgraden genutzt werden, wobei für jeden Bewegungsfreiheitsgrad eine separate Antriebswelle und separate Referenz- und Drehwinkelsensoren vorgesehen sein können.
-
Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung. In dem Verfahren werden bei Erfüllung einer Kalibrierbedingung die folgenden Schritte durch die Steuereinrichtung durchgeführt:
- - Ansteuern des Antriebs zur Bewegung des Objekts bis es in das Referenzvolumen eindringt,
- - Setzen des Gesamtdrehwinkels auf null,
- - Ansteuern des Antriebs zur Bewegung des Objekts bis es in das Kalibriervolumen eindringt,
- - Speichern des momentanen Gesamtdrehwinkels und/oder eines aus dem Gesamtdrehwinkel abgeleiteten Wertes als Kalibrierinformation.
-
Als Kalibrierinformation kann dabei insbesondere ein Umrechnungsfaktor zwischen einer Drehwinkeländerung und einer Positions- bzw. Lagewinkeländerung bestimmt werden.
-
Die Erfüllung der Kalibrierbedingung kann dabei insbesondere von einem Zeitabstand zur letzten Durchführung des Verfahrens abhängig sein. Es ist beispielsweise möglich, das erfindungsgemäße Verfahren im Rahmen eines regelmäßigen Betriebs einer Bewegungseinrichtung täglich, wöchentlich, halbjährlich oder in beliebigen anderen Zeitintervallen durchzuführen. Alternativ dazu ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren manuell zu starten, um eine neue Kalibrierinformation zu ermitteln. Dies kann insbesondere vor einer Auslieferung eines Geräts, das die erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung umfasst, zu einem Kunden erfolgen oder bei einem Kundendienst.
-
Alternativ dazu ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren während der normalen Nutzung einer Bewegungseinrichtung durchzuführen. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dann durchgeführt werden, wenn der Antrieb ohnehin so angesteuert werden soll, dass eine unterbrechungsfreie Bewegung des Objekts erfolgen soll, so dass es sich vom Referenzvolumen in das Kalibriervolumen bewegt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch durchgeführt werden, wenn eine entsprechende Bewegung unterbrochen ist bzw. wenn sich die Bewegungsrichtung zwischen dem Erreichen des Referenzvolumens und dem Erreichen des Kalibriervolumens mehrfach ändert.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung,
- 2 einen Positionierungsfehler bei einer Nichtbenutzung des Kalibriersensors,
- 3 einen Positionierungsfehler bei der erfindungsgemä-ßen Nutzung der durch den Kalibriersensor bestimmten Kalibrierinformation im Rahmen der Bestimmung des Solldrehwinkels,
- 4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Patientenliege, und
- 5 eine medizinische Behandlungseinrichtung, die ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung umfasst.
-
1 zeigt eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung eines Objekts 1. Die Bewegung des Objekts 1 soll dabei in einer geraden Linie verlaufen. Hierzu ist das Objekt 1 an einem Antriebsriemen 2 angeordnet. Die Bewegung des Objekts 1 ist durch einen Antrieb 3 angetrieben, wobei der Antrieb 3 eine rotierende Welle 7 aufweist. Zur Umsetzung der rotierenden Bewegung der Antriebswelle 7 in eine lineare Bewegung ist eine Mechanik vorgesehen, die ein Getriebe 4, ein Riemenrad 5 sowie den Antriebriemen 2 umfasst. Das Getriebe 4 übersetzt die Bewegung der Antriebswelle 7 und überträgt sie auf das Riemenrad 5. Durch die Drehung des Riemenrads 5 wird der am Riemenrad 5 und an der freidrehenden Rolle 6 gelagerte Antriebsriemen 2 linear bewegt.
-
Durch die Bewegungseinrichtung soll das Objekt 1 nun beispielsweise in die durch den Pfeil 12 markierte Solllage gebracht werden. In der gezeigten Bewegungseinrichtung steuert die Steuereinrichtung 8 den Antrieb 3, um das Objekt 1 in die Solllage zu bewegen.
-
Mit einem Drehwinkelsensor 8, nämlich einem Drehgeber, werden Drehwinkeländerungen der Antriebswelle erfasst. Um einen gemeinsamen Bezugspunkt für die Drehwinkeländerungen der Antriebswelle 7 und die Lage des Objekts 1 vorzugeben, umfasst die Steuereinrichtung 8 den Referenzsensor 9, der ein Taster ist. Wird das Objekt 1 in den Referenzbereich, der benachbart zum Referenzsensor 9 liegt, bewegt, so wird der Taster gedrückt, wodurch der Referenzsensor 9 ein Referenzsignal an die Steuereinrichtung 8 bereitstellt. Bei Empfang eines Referenzsignals setzt die Steuereinrichtung 8 den momentanen Gesamtdrehwinkel auf 0. Werden anschließende Drehwinkeländerungen der Antriebsachse 7 durch die Mechanik schlupffrei auf den Antriebsriemen 2 und somit auf das Objekt 1 übertragen, so kann jeder Lage des Objekts 1 eindeutig ein in der Steuereinrichtung 8 erfasster momentaner Gesamtdrehwinkel zugeordnet werden.
-
Dabei wäre es prinzipiell möglich, die Zuordnung zwischen dem Gesamtdrehwinkel und der Lage des Objekts 1 in Abhängigkeit der Spezifikation der Mechanik vorzugeben, bzw. einen entsprechenden Zusammenhang einmal zu messen, in der Steuereinrichtung 8 abzulegen und anschließend zur Bewegung des Objekts 1 zu einer durch einen Solllagewert vorgegebenen Solllage zu nutzen. In 2 ist das Ergebnis eines derartigen Vorgehens schematisch dargestellt. Auf der x-Achse ist dabei die tatsächliche Position des Objekts 1 in Richtung des Antriebsriemens 2 gezeigt und auf der y-Achse der Positionsfehler in diese Richtung. Der Positionsfehler ist dabei die Abweichung des Solllagewertes, der die Solllage des Objekts 1 beschreibt, von der tatsächlichen Position des Objekts 1, nachdem der Antrieb 3 durch die Steuereinrichtung 8 angesteuert wurde um das Objekt 1 in die Solllage zu bringen. Die als Kurve 14 gezeigte Abhängigkeit des Lagefehlers von der Lage weist dabei am maximal von dem Referenzvolumen entfernten Ende der Bewegung am rechten Rand des Diagramms einen maximalen Fehler auf, der durch den Doppelpfeil 15 dargestellt ist. Dabei ist der Verlauf der Kurve 14 aufgrund einer Vielzahl von Abweichungen von einem idealen Verhalten der Mechanik der Bewegungseinrichtung relativ komplex. Der Lagefehler ist jedoch durch einen linearen Anteil, der durch die gestrichelte Linie 16 gezeigt ist, geprägt. Bereits relativ kleine Fehler in Übersetzungsverhältnissen, wie sie beispielsweise durch eine Variation der Spannung des Antriebsriemens 2 verursacht sein können, führen über die Gesamtlänge der möglichen Lageänderung zu relativ großen Fehlern.
-
Um Fehler, die linear mit der Entfernung des Objekts 1 vom Referenzvolumen verlaufen, zu eliminieren, ist in der in 1 gezeigten Bewegungseinrichtung zusätzlich der Kalibriersensor 10 vorgesehen, der ebenfalls als Taster ausgebildet ist, der durch ein an dem Objekt 1 angeordnetes Betätigungselement 11 betätigt wird. Bei Eindringen des Objekts 1 in das Kalibriervolumen und damit bei Erfassung einer Tasterbetätigung durch den Kalibriersensor 10, sendet der Kalibriersensor 10 ein Kalibriersignal an die Steuereinrichtung 8. Bei Erfassung des Kalibriersignals kann die Steuereinrichtung den momentanen Gesamtdrehwinkel, d. h. den Drehwinkel der Antriebswelle 7 gegenüber dem Drehwinkel, den die Antriebswelle 7 aufwies, als sich das Objekt 1 im Referenzvolumen befand, erfassen und aus diesem eine Kalibrierinformation bestimmen.
-
In der Steuereinrichtung 8 ist hierzu der Abstand zwischen dem Referenzsensor 9 und dem Kalibriersensor 10, die ortsfest zueinander angeordnet sind, gespeichert. Bei einem Aufenthalt des Objekts 1 im Kalibriervolumen entspricht der Gesamtdrehwinkel der Antriebswelle 7 genau dem Abstand zwischen dem Referenzsensor 9 und dem Kalibriersensor 10. Daher kann als Kalibrierinformation ein Umrechnungsfaktor zwischen einer Drehwinkeländerung der Antriebswelle und einer Lageänderung des Objekts 1 also einer Positionsänderung in Richtung des Antriebsriemens 2 bestimmt werden.
-
3 zeigt den Lagefehler des Objekts 1 als Kurve 17 in der gleichen Darstellung wie er in 2 als Kurve 14 dargestellt ist. Die Kurve 17 zeigt den Lagefehler bei der vorangehend beschriebenen Nutzung einer Kalibrierinformation, die durch Nutzung des Kalibriersensors gewonnen wurde. Die Position des Kalibriersensors 10 ist in 3 durch den Pfeil 18 angezeigt. Da für die Position des Kalibriersensors 10 ein exakter Gesamtdrehwinkel erfasst wurde, ist der Lagefehler für diese Position gleich 0. Da nun zwei Positionen mit jeweils vorgegebenen Gesamtdrehwinkeln vorgegeben sind, ist der in 2 durch die gestrichelte Linie 16 gezeigte Fehler auf 0 reduziert. Entsprechend ist auch der durch den Doppelpfeil 19 gezeigte maximale Fehler weit geringer als der in 2 gezeigte maximale Fehler.
-
Durch die in 1 gezeigte Bewegungseinrichtung ist mit relativ einfachen Sensoren, nämlich einem Drehwinkelsensor 13 an der Antriebswelle 7, der in vielen Antrieben 3 ohnehin vorgesehen ist, und zwei weiteren Tastern, eine sehr genaue Positionierung des Objekts 1 möglich. Da jeder momentane Gesamtdrehwinkel des Objekts jeweils mit hoher Genauigkeit einer Lage des Objekts zugeordnet werden kann, kann aus einem vorgegebenen Solllagewert, wie er beispielsweise durch Pfeil 12 angezeigt ist, auch jeweils ein Solldrehwinkel der Antriebswelle 7 bestimmt werden und durch eine entsprechende Ansteuerung des Antriebs 3 durch die Steuereinrichtung 8 kann ein entsprechender Solldrehwinkel leicht eingestellt werden.
-
4 zeigt eine Patientenliege 20 für eine medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung. Die Patientenliege 20 dient dabei zur Positionierung des Patienten 21. Der Patient 21 ist auf eine Liegefläche 22 gebettet, die durch einen Antriebsriemen 2 in einer Richtung bewegbar ist, um den Patienten relativ zur Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung positionieren. Um eine exakte Positionierung des Patienten 21 zu erreichen, wird eine Bewegungseinrichtung genutzt, wie sie bereits mit Bezug auf 1 beschrieben ist. Hierzu sind neben dem Antriebsriemen 2 lagefest ein Referenzsensor 9 und ein Kalibriersensor 10 vorgesehen, die beide als Taster ausgebildet sind, die bei einer Bewegung der Liegefläche 22 durch ein Überstreichen mit dem Betätigungselement 11 betätigt werden. Um eine möglichst gute Korrektur des mit Bezug auf 2 und 3 beschriebenen linearen Fehlers der Bewegung zu erreichen, sind der Referenzsensor 9 und der Kalibriersensor 10 mit ungefähr zwei Drittel des maximalen Bewegungsweges der Liegefläche 22 beabstandet. Entsprechend dem mit Bezug zu 1 beschriebenen Vorgehen ist durch eine nicht gezeigte Steuereinrichtung eine Bewegung der Liegefläche 22 und damit des Patienten 21 zu einer vorgegebenen Solllage mit hoher Genauigkeit möglich.
-
5 zeigt ein Beispiel zur Nutzung einer Bewegungseinrichtung, die einen Referenz- und einen Kalibriersensor nutzt, um ein Objekt mit hoher Genauigkeit in eine Solllage zu bewegen für eine Bewegung eines Objekts 24 um eine vorgegebene Achse 27. Die Bewegungseinrichtung ist dabei Teil einer Behandlungseinrichtung 23, nämlich einer Anlage zur Strahlentherapie. Das Objekt 24 ist eine Strahlenquelle zur Bestrahlung eines Patienten, der auf der Liegefläche 22 liegt. Die Strahlenquelle wird dabei entlang der Führungsschiene 25 auf einer Kreisbahn um die Achse 27 geführt. Dabei ist ausschließlich eine Bewegung des Objekts 24 oberhalb des durch die gestrichelt gezeigte Linie 26 markierten Bereichs vorgesehen. Am minimalen Winkel, d. h. bei einer vollständigen Bewegung des Objekts 24 nach links, befindet sich das Objekt 24 im Referenzvolumen und betätigt den Taster des Referenzsensors 9. Bei einer Rotation um ca. zwei Drittel des maximalen Rotationswinkels wird durch das Betätigungselement 11 des Objekts 24 der Taster des Kalibriersensors 10 betätigt. Ein nicht gezeigter Antrieb ist direkt am Objekt 24 angeordnet und greift über eine Mechanik in eine Zahnung der Führungsschiene 25 ein. Aus der Drehwinkeländerung der Antriebswelle und einem in einer nicht gezeigten Steuereinrichtung gespeicherten Winkelabstand zwischen dem Referenzsensor 9 und dem Kalibriersensor 10 kann, wie zu 1 erläutert, mit hoher Genauigkeit eine Lage des Objekts 24 bestimmt werden. Damit kann mit relativ einfachen Mitteln eine hohe Positioniergenauigkeit der Strahlungsquelle in einer Behandlungseinrichtung erreicht werden.
-
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
