Positionsmessung bei digitalen Röntgengeräten

Präzisionsmesstechnik

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In der Qualitätssicherung passen präzise Sensorik und Röntgenanlagen oft nicht zusammen, da vielfach das eine das andere substituiert. Ganz anders ist dies in der medizinischen Röntgentechnik. Hier ist man heute auf moderne und präzise Sensortechnik angewiesen, um die hightech Röntgenapparate bedienen zu können. Insbesondere in der digitalen Röntgentechnik kann auf eine sensoroptimierte Steuerung nicht verzichtet werden.

Roesys, Hersteller digitaler Röntgenanlagen, vertraut für seine Geräte auf Seilzugsensoren von Micro-Epsilon. Langlebigkeit, Zuverlässigkeit und geringe Baugröße, bei gleichzeitig hoher Genauigkeit und kostengünstigem Preis sind die grundlegenden Anforderungen an Messsysteme für die Medizintechnik. Gerade Seilzugsensoren werden diesen Prämissen in hohem Maße gerecht.

Röntgengeräte müssen hochwertige Bilder in unterschiedlichen Positionen liefern. Musste früher noch die Röntgenkassette mit Film manuell zur Röntgenröhre ausgerichtet werden, so läuft dies heute digital und vollautomatisch ab.
Moderne Röntgensysteme arbeiten mit einem Bildaufnehmer, der die Aufnahmen direkt digitalisiert. Das spart Zeit und Entwicklungskosten. Damit bei digitalen Geräten hochaufgelöste Aufnahmen entstehen, muss der Bildaufnehmer exakt zur Röntgenröhre ausgerichtet werden. Für einen möglichst flexiblen Einsatz sind der Bildaufnehmer, die Röntgenröhre, der Patientenlagerungstisch und das Rasterwandstativ in mehreren Achsen verfahrbar. So können die Patienten im Liegen, Sitzen oder auch stehend geröntgt werden.
Bei Roesys werden zur Positionierung der genannten Systemkomponenten Seilzugsensoren der Serie WPS-MK eingesetzt. Die Gleichlaufsteuerung im Röntgengerät verwendet die Weginformationen der Seilzugsensoren, um Bildaufnehmer und Röntgenröhre parallel zueinander verfahren zu lassen. Durch den Parallellauf wird eine bestmögliche Fokussierung der Röntgenröhre zum Bildaufnehmer erreicht. Die insgesamt fünf Sensoren befinden sich an der Säule der Röntgenröhre, im Patientenlagerungstisch und im Rasterwandstativ.
Durch die einfache Montage können die Sensoren getrennt von den Antrieben in den bestehenden Systemen eingesetzt werden. Am Wichtigsten ist, dass durch die präzise Wegmessung der Seilzugsensoren eine optimale Fokussierung des Röntgenbildes über eine intelligente Software erreicht wird. Dies ermöglicht eine reduzierte Strahlenbelastung für den Patienten und perfekte Bilder für umfangreichere Diagnosen.
Digitale Maßbänder
Letztendlich funktionieren sie wie ein Maßband, bei dem allerdings der Weg als Abstandsinformation nicht mit dem Auge abgelesen, sondern als elektrisches Signal ausgegeben wird.
Die wesentlichen Elemente eines Seilzugsensors sind daher, neben dem Gehäuse, die Feder, die Trommel, das Messseil und ein Winkelmesser als Sensorelement. Das Messseil wird am zu messenden Bauteil befestigt und bei einer Bewegung von der Trommel auf- oder abgewickelt. Dadurch wird die lineare Bewegung in eine rotatorische konvertiert, die dann vom jeweils verwendeten Winkelsensor erfasst wird. Verringert sich der Messabstand, wird das Messseil selbstständig wieder auf die Trommel gewickelt. Die dafür notwendige Kraft wird von einer vorgespannten Triebfeder bereitgestellt. Die Seilspannung ist dabei so groß, dass auch bei waagrechter Montage der Seildurchhang minimiert und das Messergebnis kaum beeinflusst wird. Als Sensorelement können im Prinzip alle am Markt erhältlichen Winkelsensoren geeigneter Größe verwendet werden. Dies ermöglicht eine breite Vielfalt an unterschiedlichen Ausgangssignalen. Angefangen von Analogsignalen (beispielsweise potentiometrisch, 4…20mA, 0…10V) bis hin zu inkrementellen Signalen wie TTL und Feldbusse (CANOpen, Profibus, und andere) sind praktisch alle gängigen Schnittstellen realisierbar.
Wirtschaftliche Lösung
Typischerweise kommen in Seilzugsensoren für medizintechnische Anwendungen meist Mehrwendel Draht- oder Hybridpotentiometer zum Einsatz. Diese erfüllen für viele Anwendungen die geforderten Leistungsdaten zu einem günstigsten Preis.
Beide Typen unterscheiden sich durch die Lebensdauer. Während die Lebensdauer von Seilzugsensoren mit Drahtpotentiometern auf etwa zweitausend Zyklen begrenzt ist, können mit Hybridpotentiometern bis zu einer Million Zyklen erreicht werden. Werden höhere Anforderungen an die Lebensdauer und oder die Genauigkeit gestellt, wie zum Beispiel im Bereich von CT-Tischen, so wird auf Sensorelemente auf Encoderbasis zurückgegriffen.
Damit wird eine Linearität von +/- 0,01% des Messbereiches und eine deutlich höhere Standzeit erreicht. Zudem können damit die Wegaufnehmer durch digitale Schnittstellen, die auch im Bereich der Medizintechnik immer stärker Einzug halten, angesteuert werden.
Micro-Epsilon setzt bei der Entwicklung von Seilzugsensoren für die Medizintechnik, im Gegensatz zu den in der Industrie üblichen Metallgehäusen, seit Jahren auf die Verwendung von gespritzten Kunststoffgehäusen. Dies garantiert neben der kleinstmöglichen Baugröße auch niedrige Kosten bei hohen Stückzahlen.
Ideal für engen Bauraum
Somit kommt der ohnehin vorhandene, prinzipbedingte Größenvorteil dieser Sensoren voll zum Tragen. Denn, so groß ein Computertomograph, ein Röntgengerät oder ein OP-Tisch auf den ersten Blick auch erscheint, für Messtechnik ist eigentlich nie wirklich Platz. Durch die Kombination unterschiedlicher Sensorelemente und Messbereiche mit den verfügbaren Gehäusevarianten kann praktisch für jede OEM-Applikation ein optimal passender Seilzugsensor bereitgestellt werden. Seilzugsensoren werden daher in Serie in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt.
Micro-Epsilon Messtechnik, Ortenburg Fon 08542 168–137, Fax 08542 168–92137 Thomas.Birchinger@Micro-Epsilon.de www.micro-epsilon.de
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