多通道籽源自动落料高速计数装置的制作方法

1.本发明属于微小物料输送及计数领域，具体涉及一种多通道籽源自动落料高速计数装置。


背景技术：

2.目前，放射性籽源近距离治疗技术已广泛应用于肿瘤的临床治疗。放射性籽源近距离治疗肿瘤是指将微型放射源(密封籽源)植入肿瘤内或受肿瘤浸润侵犯的组织中，通过微型放射源发出的持续低能量的射线，使肿瘤组织遭受最大程度的毁灭性杀伤，使正常组织不损伤或仅有微小损伤。
3.以碘
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i密封籽源为例，其结构外包壳材料钛管外径0.8mm，长度4.5mm，壁0.05mm，内核材料银丝尺寸φ0.5x3mm，银丝表面镀有碘
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i同位素。因其体积很小，故叫做密封籽源。密封籽源体积很小，在生产时需要对密封籽源进行准确计数。传统的方法是采用人工进行点数，不仅费时费力、效率低下，出错率高，而且，长时间大量操作给操作人员带来较高的辐射剂量。
4.目前现有的一些核医学领域应用的籽源计数设备，它的使用对于大批量生产籽源而言，对每个批量的分类、精确数量统计和记录还需要在人工参与下进行，如此，不但经常会造成计数误差，而且还给工作人员的辐射防护带来一系列需要解决的问题。
5.中国专利公告号cn 207020319 u公开了一种放射性粒子的计数装置。该装置结构简单，公开的密封籽源的自动计数设备中，仅能够简单实现籽源的数量统计，仍存在计数效率不高、无法定量计数、统计数据准确性的无复核等问题。有待设计一种可以实现籽源定量计数、计数准确性高、籽源计数效率高，利于籽源进一步大规模自动化包装的装置。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种多通道籽源自动落料高速计数装置，其整体结构紧凑、体积小巧，能完成籽源的多通道、高速、精确定量计数，每条通道可以单独控制，落料速度可调，能够有效地完成籽源定量计数。
7.本发明的技术方案如下：多通道籽源自动落料高速计数装置，包括柜体、落料系统和控制机构；所述的落料系统、控制机构均设置在柜体内部。
8.所述的柜体包括上盖板、两个侧板、前面板、后板和底板，所述的上盖板、两个侧板、前面板、后板和底板连接在一起构成封闭的柜体结构。
9.所述上盖板上设有推拉门。
10.所述的落料系统包括籽源排列装填机构，籽源传输和计数机构。
11.所述的籽源排列装填机构包括进料槽、直线振动器、籽源排列装填机构支架、振动板、分料横梁；所述的籽源排列装填机构支架为框架式结构，固定在柜体内部一侧，籽源排列装填机构支架上设有直线振动器，直线振动器上部设有振动板，振动板上部设有进料槽，振动板上设有籽源通槽。
12.所述的进料槽底部与振动板之间设有分料横梁，所述的分料横梁位于的进料槽底部，安装于所述的振动板上的籽源通槽之间，振动板的侧端还连接有特氟龙管。
13.所述的籽源传输和计数机构包括下料固定板、并排布置的步进电机、旋转导轨、垂直下料旋转头、特龙氟管、霍尔传感器固定块以及籽源容器，所述的下料固定板固定于籽源传输和计数机构支撑架上，旋转导轨固定在下料固定板上，步进电机、籽源探测传感器支架分别安装于下料固定板上，位于旋转导轨的两侧位置，步进电机的驱动轴连接垂直下料旋转头，垂直下料旋转头设在旋转导轨内部空隙内，特龙氟管的一端固定在旋转导轨上，位于垂直下料旋转头正上方的位置，籽源容器位于正对垂直下料旋转头下方出料口的位置。
14.所述的垂直下料旋转头的一端为中空环形结构，在该端的外缘部设有籽源接收孔，垂直下料旋转头的另一端的端部的外缘设置有凸起定位块，凸起定位块与籽源接收孔对应。所述的垂直下料旋转头其特征还在于对称的接收孔可以按不同角度间隔进行设计，每台设备可以配备不同开孔数量的垂直下料旋转头，用以籽源落料速度的调节。
15.所述的控制机构包括人机交互装置、电源开关、霍尔传感器、籽源探测传感器、籽源落料传感器、plc逻辑控制器、系统电气模块；其中，霍尔传感器、系统电气模块设在柜体内部，人机交互装置、电源开关、急停按钮设在柜体前面板上，人机交互装置连接plc逻辑控制器，霍尔传感器、籽源探测传感器和籽源落料传感器通过数字量控制i/o模块连接在plc逻辑控制器上。
16.所述的霍尔传感器通过霍尔传感器固定块固定在旋转导轨上，位于垂直下料旋转头的上方位置，籽源探测传感器安装在籽源探测传感器支架上，正对垂直下料旋转头的位置，籽源落料传感器安装在下料固定板下方，正对出料口的位置。
17.本发明的有益效果在于：本发明的落料系统，采用直线振动器和步进电机联合下料模式，实现精确、高速下料，并且可任意设定下料数量；该装置能够完成密封籽源多通道自动落料；每条籽源通道籽源落料计数可独立进行，也可同时进行，落料速度可调；每条通道籽源落料可连续计数，也可定量计数；其中的籽源计数通过多路传感器监测复核的方式确保籽源精确计数，不但计数精确，而且效率高，实现了籽源落料速度可调、定量、准确计数，并能实现籽源的批量、定量分装；在对籽源进行计数时，减少了人与辐射源的接触，有效降低了籽源对人体的辐射剂量，安全性高；同时还具有结构紧凑、体积小巧、实用性强等优点。
附图说明
18.图1为本发明所提供的多通道籽源自动落料高速计数装置立体图；
19.图2为本发明所提供的多通道籽源自动落料高速计数装置内部结构侧视图；
20.图3为本发明所提供的多通道籽源自动落料高速计数装置内部结构等轴侧视图；
21.图4为本发明所提供的多通道籽源自动落料高速计数装置内部结构俯视图；
22.图5为垂直下料旋转头示意图；
23.图6为垂直下料旋转头等轴侧视图；
24.图7为本发明所提供的多通道籽源自动落料高速计数装置控制结构示意图。
25.图中，1推拉门，2人机交互装置，3电源开关，4籽源容器，5特龙氟管，6霍尔传感器，7步进电机，8籽源探测传感器，9下料固定板，10旋转导轨，11籽源落料传感器，12籽源探测
传感器支架，13出料口，14进料槽，15直线振动器，16籽源排列装填机构支架，17霍尔传感器固定块，18垂直下料旋转头，19籽源排列装填机构，20籽源传输和计数机构，21振动板，22分料横梁，23籽源通槽，24plc逻辑控制器，25上盖板，26前面板，27急停按钮，28凸起定位块，29籽源接收孔，30籽源探测器支架，31籽源传输和计数机构支撑架，32系统电气模块。
具体实施方式
26.为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
27.如图1-4所示，多通道籽源自动落料高速计数装置，包括柜体、落料系统和控制机构。
28.如图1所示，所述的柜体包括上盖板25、两个侧板、前面板26、后板和底板，所述的上盖板25、两个侧板、前面板26、后板和底板连接在一起构成封闭的柜体结构。其中，前面板26上设置有人机交互装置2，电源开关3和急停按钮27；上盖板25为可拆卸结构，上盖板25上设有推拉门1作为放料窗口，在柜体一侧的下方(如图1所示的右下方)设有籽源接收容器4；所述落料系统、控制机构均设置在柜体内部。
29.如图4所示，落料系统包括籽源排列装填机构19，籽源传输和计数机构20。
30.如图2-5所示，籽源排列装填机构19包括进料槽14、直线振动器15、籽源排列装填机构支架16、振动板21、分料横梁22；其中，籽源排列装填机构支架16为框架式结构，固定在柜体底板上并位于柜体内部一侧(如图3所示的右侧)，籽源排列装填机构支架16上安装有直线振动器15，直线振动器15上部安装有振动板21，振动板21上部安装有进料槽14，进料槽14用于批量籽源的存放，振动板21上布置有若干条籽源通槽23，在进料槽14底部与振动板21之间还安装有分料横梁22，所述的分料横梁22位于的进料槽14底部，安装于所述的振动板21上的籽源通槽23之间，在直线振动器15的作用下，籽源从进料槽14落下，分料横梁22能够确保籽源单支、有序的排列于籽源通槽23通槽内，籽源在籽源通槽23单支、次第排列，振动前行。振动板21的侧端还连接若干条特氟龙管5(本实施例中为4条)，其中，振动板21上的籽源通槽23数量与特氟龙管5的数量一致，籽源通槽23与特氟龙管5的一端连通。
31.所述的直线振动器15通过电连接控制机构，可按设定频率、幅度产生振动。
32.本发明的实施例以四通道为例对装置运行过程进行说明。如图2和3所示，籽源传输和计数机构20包括下料固定板9、并排布置的步进电机7、旋转导轨10、垂直下料旋转头18、特龙氟管5、霍尔传感器固定块17以及籽源容器4。下料固定板9固定于图3所示柜体右侧籽源传输和计数机构支撑架31上，旋转导轨10固定在下料固定板9上，步进电机7、籽源探测传感器支架30分别安装于下料固定板9上，位于旋转导轨10的两侧位置，步进电机7的驱动轴连接垂直下料旋转头18，垂直下料旋转头18安装于旋转导轨10内部空隙内，特龙氟管5的另一端通过固定块固定在旋转导轨10上，位于垂直下料旋转头18正上方的位置，籽源容器4位于图3所示的柜体右前方，正对垂直下料旋转头18下方出料口13的位置，用于籽源的接收。
33.如图5、图6所示，所述的垂直下料旋转头18的一端为中空环形结构，在该端的外缘
部设有籽源接收孔29，籽源接收孔29的直径比籽源直径略大0.4mm左右，以确保籽源能够顺畅地接收与转出，籽源接收孔29可以对称的布置，或按不同角度间隔布置，数量可以有多个，垂直下料旋转头18的另一端的端部的外缘设置有多个凸起定位块28，凸起定位块28与籽源接收孔29的一一对应。
34.作为籽源的下落通道的所述的特氟龙管5具有一个特定的弯转角度，特氟龙管5的两端安装位置固定，特龙氟管5连接籽源排列装填机构19的一端为水平接入，另一端出料口为竖直方向，在确保特龙氟管平滑过渡的前提下，通过调节特龙氟管长度来实现特定的弯转角度，以确保籽源可以单支、次第、通畅的通过，不会产生堆积、静电吸附或粘黏现象；所述的特龙氟管5的数量，可以根据生产需求设计若干条具体对应通道数量。
35.所述的落料系统，采用直线振动器和步进电机联合下料模式，实现精确、高速下料，并且可任意设定下料数量。
36.所述控制机构包括人机交互装置2、电源开关3、霍尔传感器6、籽源探测传感器8、籽源落料传感器11、plc逻辑控制器24、急停按钮27和系统电气模块32；其中，霍尔传感器6、籽源探测传感器8和籽源落料传感器11对应着通道的数量均为4个。如图1、图4所示，plc逻辑控制器24、系统电气模块32安装于柜体底板的左侧，人机交互装置2、电源开关3、急停按钮27安装在柜体前面板26上，人机交互装置2通过专用数据线连接plc逻辑控制器24，如图6所示，霍尔传感器6、籽源探测传感器8和籽源落料传感器11通过数字量控制i/o模块连接在plc逻辑控制器24上。如图3所示，霍尔传感器6通过霍尔传感器固定块17固定在旋转导轨10上，位于垂直下料旋转头18的上方位置。籽源探测传感器8安装在籽源探测传感器支架12上，正对垂直下料旋转头18的位置。如图2所示，籽源落料传感器11安装在下料固定板9下方，正对出料口13的位置。
37.所述的霍尔传感器6与垂直下料旋转头18进行配合，当垂直下料旋转头18旋转到籽源接收位置时，垂直下料旋转头18上的凸起定位块28可以被霍尔传感器6探测到，用于确认步进电机7按程序设定的角度旋转是否到位。
38.当籽源进入到所述的垂直下料旋转头18内的籽源接收孔29内时，籽源探测传感器8可以探测到籽源粒子。
39.籽源落料传感器11用于当有籽源落下时，对籽源进行探测。
40.所述的霍尔传感器6、籽源探测传感器8和籽源落料传感器11，三种传感器联锁设计，三路探测器能够将籽源接收准备、籽源进入籽源接收孔、籽源落下，上述三种信号都探测到，得到一个籽源计数；如果有一路信号异常，说明某一个过程出了问题，停止计数，停止设备。能够有效的确保计数准确。
41.所述的霍尔传感器6确保步进电机按设定的角度旋转到位，保证所述的籽源接收孔29正对所述的特龙氟管5的下料口，进而保证籽源的顺利接收，所述的籽源探测传感器8用以探测进入籽源接收孔29的籽源，以保证所述的垂直下料旋转头18接收到了籽源，所述的籽源落料传感器11用以探测下落进籽源容器4内籽源计数；三种传感器完整探测从籽源接收的准备到籽源接收，再到籽源落料计数的整个过程，三种信号都反馈到plc逻辑控制器24，有一路信号异常，系统将终止计数及设备运行，以确保计数准确，并发出故障异常报警。
42.本发明实施例中的霍尔传感器6采用欧姆龙传感器，具体型号为e2e_c03sr8_wc_c1；籽源传感器8采用基恩士光电传感器，具体型号为f-4ha/fu-35fa；籽源落料传感器采用
基恩士光纤传感器，具体型号为基恩士fu-12；plc逻辑控制器24的型号为三菱fx5uc-64mt/ss。
43.所述控制机构中的系统电气模块32与籽源排列装填机构19中的直线振动器15、控制系统中的plc逻辑控制器24与籽源传输和计数机构20中的高精度步进电机7电连接，控制各驱动部件按设定的程序驱动籽源排列装填机构19、籽源传输和计数机构20运行。
44.可通过人机交互装置2对本发明的生产模式进行设定，其中每条通道籽源落料自动计数均可独立进行，也可以同时进行，其落料速度可调，每条通道籽源落料可连续计数，也可定量计数。
45.本发明在具体应用过程中能够有效低地减少人工参与，从而解决了籽源计数过程中的人为误差大，人员受照剂量偏高，效率低下等问题，同时，该装置为籽源进一步批量自动化包装的实现提供了一种优选方案。
46.本发明提供的多通道籽源自动落料高速计数装置，其工作原理如下：
47.首先，设备开机后，操作人员通过人机交互装置2启动所述多通道籽源自动落料高速计数装置，通过人机交互装置2设定工作参数：设定籽源计数通道、设定单次落料数量，各装置、组件均进入初始状态。
48.然后，操作人员打开柜体上盖板上的推拉门1将籽源粒子倒入到进料槽14，点击开始按钮，启动落料系统，籽源粒子借助分料横梁22在直线振动器振动的作用下单支、次第、连续地排列于振动板21上的籽源通槽23内，沿籽源通槽23振动向前次第进入特龙氟管5中，直至充满特龙氟管5。
49.所述的多通道籽源自动落料高速计数装置处于初始状态时，在高精度步进电机7驱动下，垂直下料旋转头18旋转至籽源接收位置。此时，霍尔传感器6可以探测到垂直下料旋转头18一侧的金属凸起定位块，反馈信号给plc逻辑控制器24，用以确认步进电机按指令旋转到位，且垂直下料旋转头18处于籽源接收位置，此时垂直下料旋转头18对称的籽源接收孔处于正对出料口13的位置。
50.当籽源进入到垂直下料旋转头18的籽源接收孔后，籽源探测传感器8探测到籽源的存在，并反馈信号给plc逻辑控制器24。plc逻辑控制器24接收到籽源探测传感器8反馈的指令后，控制步进电机7旋转90
°
，驱动垂直下料旋转头18旋转90
°
；此时，垂直下料旋转头18上的籽源接收孔正对特龙氟管5籽源出口，籽源粒子在重力作用下进入籽源接收孔，此时，霍尔传感器6可以探测到垂直下料旋转头18一侧的金属凸起定位块，反馈信号给plc逻辑控制器24，用以确认步进电机7按指令旋转到位；籽源探测传感器8探测到籽源的存在，并反馈信号给plc逻辑控制器24。
51.当plc逻辑控制器24接收到籽源探测传感器8探测到籽源粒子的反馈信号后，控制步进电机7旋转90
°
，驱动垂直下料旋转头18旋转90
°
；此时，初次接收籽源粒子的籽源接收孔已经从初始位置旋转180
°
，处于正对下料固定板9上出料口13的位置，籽源在重力作用下通过出料口落入预先放好的籽源容器4内。籽源下落过程中，安装于下料固定板9上出料口13一侧的籽源落料传感器11可以探测到籽源粒子，并反馈信号给plc逻辑控制器24，进行计数。
52.至此，所述的多通道籽源自动落料高速计数装置单条计数通道完成一个籽源粒子的计数过程。此后的运行过程类似于此，并循环往复，完成籽源粒子的精确计数。所述的四
通道籽源自动落料高速计数装置四通道同时运行，可完成籽源粒子的高速精确计数。