Datenerfassungs- und Verarbeitungsmodul

Das Datenerfassungs- und Verarbeitungsmodul ist eine kritische Subsystem innerhalb des Isocenter-Verifikationssystems, das in medizinischen Linearbeschleunigern und Strahlentherapiegeräten verwendet wird. Es Schnittstellen mit verschiedenen Sensoren (wie Bilddetektoren, Positionssensoren und Dosimetern), um Echtzeitdaten über die geometrischen und dosimetrischen Eigenschaften des Strahlenbündels zu erfassen. Das Modul führt Analog-Digital-Umwandlung, Signalaufbereitung, Rauschfilterung und vorläufige Datenanalyse durch, um die genaue Position und Ausrichtung des Strahlungsisozentrums relativ zum Behandlungsziel des Patienten zu bestimmen. Das Modul ist für die Integration in größere Systeme ausgelegt und kein eigenständiges Gerät. Es arbeitet mit einer Nenneingangsspannung von 24 V DC (±10%) und verbraucht nicht mehr als 15 W. Es bietet programmierbare Abtastraten von 1 bis 1000 Hz, eine 24-Bit-Sigma-Delta-ADC-Auflösung und unterstützt 8 bis 32 differentielle Eingangskanäle. Die Messgenauigkeit wird mit ±0,05% vom Messbereichsendwert angegeben. Das Modul arbeitet unter nicht kondensierenden Bedingungen in einem Temperaturbereich von 0 bis 50 °C und kann zwischen -20 und 70 °C gelagert werden. Die relative Luftfeuchtigkeit muss zwischen 10% und 90% (nicht kondensierend) gehalten werden. Das Gehäuse bietet Schutzart IP54 bis IP65 gemäß IEC 60529, was Staub- und Wasserbeständigkeit anzeigt. Die Kommunikation wird über RS-485- und Ethernet-Schnittstellen mit Modbus-TCP/RTU-Protokollen unterstützt. Das Modul ist für die Hutschienenmontage ausgelegt mit Abmessungen von 100 x 30 x 160 mm (B x H x T) und wiegt nicht mehr als 0,5 kg. Zu den Materialien gehören eine Leiterplatte, Halbleiterkomponenten (ADCs, DSPs, Speicherchips), Kupferverbinder und ein Aluminiumkühlkörper. Alle aufgeführten Spezifikationen sind Referenzwerte; Benutzer müssen modellspezifische Parameter und Normen mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten vor Beschaffung oder Integration verifizieren.

Das Modul empfängt analoge Signale von mehreren Sensoren, die den Strahlenbündel überwachen. Diese Signale werden verstärkt, gefiltert, um Rauschen zu entfernen, und mit hochpräzisen ADCs in digitales Format umgewandelt. Digitale Signalprozessoren wenden dann Kalibrierungsalgorithmen an, führen Koordinatentransformationen durch und vergleichen gemessene Werte mit Referenzdaten, um die Genauigkeit der Isocenter-Position zu berechnen. Die verarbeiteten Daten werden an die Steuereinheit des Systems zur Verifizierung und gegebenenfalls Korrekturmaßnahmen übertragen.