奧地利醫(yī)療科技公司 medPhoton 早在 2014 年就首次展示了其用于放射治療的成像解決方案。Imaging Ring 現(xiàn)在也有移動(dòng)版可提供，能夠在外科病房中檢查身體的各個(gè)器官（術(shù)前、術(shù)后甚至術(shù)中）。倍?；?PC 和 EtherCAT 的控制與驅(qū)動(dòng)技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)所需的觀測(cè)視角和 X 射線與病患毫米級(jí)的精準(zhǔn)定位。medPhoton 公司由 Heinz Deutschmann 于 2012 年成立，是帕拉塞爾蘇斯私立醫(yī)科大學(xué)和薩爾茨堡州立醫(yī)院（SALK）名下的附屬公司。這位杰出的物理學(xué)家與最初由醫(yī)療技術(shù)人員和軟件開(kāi)發(fā)人員組成的小型團(tuán)隊(duì)一起，致力于打造“診斷成像領(lǐng)域的瑞士軍刀”，并在他成為個(gè)體經(jīng)營(yíng)戶后將其推向市場(chǎng)。當(dāng)我們快進(jìn)到今天，現(xiàn)在每年會(huì)生產(chǎn)出約 35 款類似的通用型設(shè)備。“我們的 Imaging Ring 系統(tǒng)是一款高分辨率的計(jì)算機(jī)斷層掃描儀，不僅能提供二維或三維圖像，而且還能用脈沖 X 射線進(jìn)行透視。這類功能是捕捉和數(shù)字化術(shù)中解剖學(xué)變化等任務(wù)的理想選擇。”medPhoton 公司業(yè)務(wù)執(zhí)行董事 Michael Hubauer-Brenner 在介紹一款可以整合到各種治療過(guò)程中的解決方案時(shí)解釋道。
我們公司的主要業(yè)務(wù)來(lái)源于放射治療領(lǐng)域，我們的設(shè)備通常安裝在天花板或治療臺(tái)上。這些環(huán)境中有足夠的空間可以安裝兩到三個(gè)控制柜，但在借助影像導(dǎo)航計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)完成的外科手術(shù)中，情況就完全不同了?？紤]到這一點(diǎn)，我們決定在最新一代 Imaging Ring CT 裝置的托臂、腿部和支架中整合整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)。倍福提供的控制組件結(jié)構(gòu)非常緊湊，并且采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)分布式智能控制和驅(qū)動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)提供了便利。”
—— medPhoton 公司財(cái)務(wù)執(zhí)行總監(jiān)Andreas Schippani
01運(yùn)動(dòng)和成像的靈活性大大提升
medPhoton 公司與全球數(shù)字醫(yī)療技術(shù)先驅(qū) Brainlab 緊密合作，開(kāi)發(fā)出了一款 Imaging Ring m/Loop-X 移動(dòng)成像機(jī)器人。它的尺寸僅為 182 x 87 x 189 厘米，運(yùn)動(dòng)范圍非常大。“它有兩條腿，每條腿都有兩個(gè)輪子，能夠以不同的方向單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，即它能夠向前、向后移動(dòng)或者扭轉(zhuǎn)，并能夠以自己為中心或以手術(shù)室內(nèi)的任何一個(gè)點(diǎn)為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，甚至能夠在電池模式下從一個(gè)手術(shù)室切換到另一個(gè)手術(shù)室，所有這一切都由機(jī)器人自主完成。操作人員只需在控制面板上輸入相應(yīng)的導(dǎo)航命令即可。”medPhoton 公司自動(dòng)化開(kāi)發(fā)部主管 Armin Schlattau 解釋道?？偣?26 根軸之間的互動(dòng)由一臺(tái)配備搭載 Intel® Atom™ 四核處理器的 C6015 超緊湊工業(yè) PC 進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。據(jù) medPhoton 公司介紹，探測(cè)器的尺寸僅為 82 x 82 x 40 毫米，因此它需要的安裝空間非常小，與成像機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案完美契合。工業(yè) PC 一方面可以負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)所有的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，另一方面可以用作 TCP/IP 服務(wù)器，通過(guò) TwinCAT ADS Communication 功能庫(kù)與上一級(jí)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)建立連接。
02軌跡控制的 3D X 射線成像
通過(guò) TwinCAT NC Camming 功能，medPhoton 可以在患者身上生成直線、十字或矩形激光投影，為所有可用的成像過(guò)程提供光學(xué)定位輔助。該功能在主軸和從軸之間建立非線性關(guān)系。“我們需要準(zhǔn)確地知道每個(gè)圖像的拍攝時(shí)間以及拍攝角度，以便通過(guò)數(shù)百個(gè) 2D 投影中計(jì)算 3D 容積成像。任何錯(cuò)誤都會(huì)帶來(lái)致命的后果；畢竟，這是關(guān)系到患者生命安危的醫(yī)療干預(yù)。”Michael Hubauer-Brenner 強(qiáng)調(diào)了高精度、帶時(shí)間戳的信號(hào)的重要性。“我們不僅能夠獲得精確的位置信息，而且還能夠以納秒級(jí)精度測(cè)量每個(gè)方向的 X 射線的長(zhǎng)度。”Armin Schlattau 在描述使用帶 XFC 時(shí)間戳功能的 EL1252 數(shù)字量輸入端子模塊等設(shè)備的過(guò)程時(shí)說(shuō)道。
03一站式提供多樣化的產(chǎn)品
成像機(jī)器人中安裝了 10 多種倍福的端子模塊，包括 EL1904 或 El6910 等 TwinSAFE 端子模塊，以及 EL7037 步進(jìn)電機(jī)端子模塊和采用單電纜技術(shù)（OCT）的 EL7221-9014 伺服電機(jī)端子模塊。“早在 2017 年 5 月于林茨舉行的智能工業(yè)自動(dòng)化展上，我們就開(kāi)始為移動(dòng)版的 Imaging Ring 系統(tǒng)尋找控制技術(shù)供應(yīng)商，我們看到倍福產(chǎn)品種類非常豐富，結(jié)構(gòu)也非常緊湊，我們留下了深刻印象。”Armin Schlattau 回憶道。自動(dòng)化開(kāi)發(fā)工程師認(rèn)為，選擇這家總部位于德國(guó)威爾的自動(dòng)化公司的主要原因包括：他們可以提供帶增量編碼器的步進(jìn)電機(jī)端子模塊，它在僅 12 毫米寬的 EtherCAT 端子模塊內(nèi)集成了一個(gè)成熟的伺服驅(qū)動(dòng)器，而且 AM8121 伺服電機(jī)將電源和數(shù)字反饋系統(tǒng)整合一根電機(jī)連接電纜中。
倍福 ELM72xx 系列采用金屬外殼的新型伺服電機(jī)端子模塊可以進(jìn)一步減少驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)體積。更重要的是，ELM72xx-9018 型號(hào)能夠映射出一個(gè) Safe Motion 綜合功能包，包括安全限速和安全限位選項(xiàng)。”
—— 倍福維也納銷售辦事處負(fù)責(zé)人Balázs Bezeczky
關(guān)于德國(guó)倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動(dòng)化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于 1980 年，總部位于德國(guó)威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者，倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動(dòng)者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場(chǎng)總線模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和 TwinCAT 自動(dòng)化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個(gè)工控領(lǐng)域提供開(kāi)放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過(guò) 40 年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立 30 多家分支機(jī)構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及 70 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
倍福于 1997 年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，中國(guó)區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工 300 人，辦事處遍及國(guó)內(nèi) 30 座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽(yáng)能、電子制造、金屬加工、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機(jī)械、物流輸送以及樓宇自動(dòng)化等眾多領(lǐng)域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)于 2014 年成為中國(guó)國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并已入編工信部的《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)。倍?；?PC 的控制技術(shù)具有良好的開(kāi)放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將 IT 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完美融合在一起，為實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
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