人体SPECT是一种先进的大型医学影像设备,它通过复杂的机电系统驱动一个或多个探测器靠近或环绕人体部位运动,探测注入体内的放射性示踪剂得到器官图像信息,广泛应用于多种疾病的诊断,市场需求巨大。然而,由于SPECT设备自身在机械结构、运动控制、探测成像等方面的的复杂性、高精尖等特点,我国还没有自己的产品,进口设备昂贵。因此研发具有自主知识产权的SPECT设备,已成为提高医疗服务水平进程中一项迫切需要攻关的课题。本课题以SPECT多轴运动控制系统为研究对象,主要完成基于PLC的分布式多轴运动控制系统研制、人机交互系统设计、传感器可靠性测试平台研发等工作。针对SPECT多自由度运动特点,本文研制基于Ethernet和CANopen的分布式多轴运动控制系统。硬件部分选用支持CANopen协议并且具有电子齿轮功能的台达DVPMC1011T作为运动控制器,选用A2系列驱动器和伺服电机构建7轴运动控制硬件平台。采用双层光幕和接触式压触板作为人体轮廓测量传感器,实现人体轮廓信号采集和安全保护。在软件设计中,基于CANopen DSP-402协议完成多轴同步控制程序设计,实现SPECT单轴运动,多轴联动运动控制;设计基于双光幕信号的人体轮廓跟踪控制策略,通过合理设置控制参数实现人体轮廓跟踪;设计基于Modbus/TCP协议的运动控制接口程序,通过Ethernet读写DVPMC1011T内部Modbus寄存器,即可实现对多轴运动控制系统的监控。基于虚拟仪器LabVIEW平台和VRML技术,开发上位机人机交互系统。采用VRML技术建立SPECT运动机构的三维虚拟模型,结合运动控制系统传感器参数,实现在上位计算机人机交互界面中实时显示SPECT三维虚拟姿态的功能。基于宏晶STC12C5A60S2单片机完成手动控制器设计,采用ZLG7290B芯片设计基于I~2C的键盘采集模块,基于ADM2582E芯片扩展了RS485通讯模块。手动控制器通过Modbus协议与运动控制器DVPMC1011T通讯,从而实现对SPECT各种运动模式的控制。针对光幕和平面压触传感器高安全性要求特点,研制了一种基于PLC的龙门式三自由度测试平台,对其工作性能和可靠性进行测试。为了完成大范围的测试需求,采用龙门式结构,并且采用运动控制器的同步控制功能。样机实验表明所研制的多轴运动控制系统达到设计需求精度,达到了高速响应的设计目标,可以完成同步控制功能。