一種用於機械3d探頭的快速對準零位結構的製作方法
2023-05-20 22:02:26 1
專利名稱：一種用於機械3d探頭的快速對準零位結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及超聲成像，尤其是一種機械3D探頭。
背景技術：
機械3D探頭是ー種具有三維成像功能的超聲波探頭，探頭內部的電機在信號控制下通過傳動系統驅動發射並接收超聲波的聲頭在一定角度內來回擺動。在姆ー個擺動角度，機械3D探頭都可以像傳統探頭一樣發射超聲波並接收帶有人體組織信息的回波，超聲成像系統再將在不同角度所採集到的2維信息進行處理，合成為3維圖像。圖I為現有技術中ー種機械3D探頭的機械傳動方案示意圖，電機2通過支架3固定在基座I上，電機2通過同步帶6將其輸出運動從第一傳動輪4傳遞給第二傳動輪5，第ニ傳動輪5帶動轉軸7旋轉，轉軸7通過繩索8帶動第三傳動輪9旋轉，第三傳動輪9帶動聲頭10旋轉。聲頭10在一定角度內來回擺動,其擺動角度範圍一般米用機械限位的方法來實現，即聲頭10擺動到極限位置時傳動系統中某環節無法朝原方向繼續運動。聲頭10存在兩個極限位置，聲頭10隻能在這兩個極限位置之間擺動。聲頭10在擺動過程中有一個參考角度位置即零位，超聲成像系統以這個參考角度位置為基準將2維信息合成為3維圖像。聲頭10在啟動擺動時，電機2在驅動模塊的信號控制下先將聲頭10對準零位，然後再開始擺動。聲頭10在擺動之前可能會因為多種原因偏離零位，偏離角度也是不一定的。聲頭10在啟動後需要先對準零位，然後再開始擺動。為了避免在高速擺動情況下突然停止擺動而損壞聲頭10，在啟動後對準零位的過程中聲頭10不會以很快的速度擺動，在聲頭10偏離零位角度較大的情況下，聲頭10對準零位的時間較長。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供ー種用於機械3D探頭的快速對準零位結構，聲頭在啟動擺動時可以快速對準零位，啟動時間比較短。為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是ー種用於機械3D探頭的快速對準零位結構，包括基座，設於基座上的聲頭、電機、傳動系統，所述電機通過所述傳動系統使聲頭旋轉；還包括一與電機聯動的輪盤和檢測輪盤的光電開關，所述輪盤邊緣設有交替對光電開關起作用而使光電開關交替處於開通狀態和阻斷狀態的缺口和阻斷片。作為改進，所述輪盤上各個阻斷片的寬度均不相同，寬度指作用於光電開關的弧度。作為改進，所述輪盤上各個缺ロ的寬度均不相同，寬度指作用於光電開關的弧度。作為改進，所述輪盤上相鄰的阻斷片和缺ロ的寬度組合均不相同。作為改進，所述傳動系統包括第一傳動輪、第二傳動輪和第三傳動輪，所述第一傳動輪與所述電機連接，第一傳動輪通過同步帶與第二傳動輪連接，所述第二傳動輪通過轉、軸與繩索連接，所述繩索與第三傳動輪連接，所述第三傳動輪與聲頭連接。作為改進，所述輪盤套在所述轉軸上且與轉軸同歩。本實用新型與現有技術相比所帯來的有益效果是將聲頭的幾何中心位置作為聲頭的零位，將輪盤順時針轉動時某缺ロ所決定的開通狀態即將結束同時與缺ロ相鄰的阻斷片所決定的阻斷狀態即將開始時輪盤的位置作為輪盤的零位，在安裝傳動系統時保證聲頭 處於其零位時輪盤也處於其零位。本實用新型所說的零位是幾何參考角度位置，是固定不動的。當每個阻斷片所對應的阻斷角度均不相同時，通過阻斷角度判斷輪盤的當前位置；當每個缺ロ所對應的開通角度均不相同時，通過開通角度判斷輪盤的當前位置；當每個相鄰阻斷片和缺ロ所對應的阻斷角度和開通角度組合均不相同時，通過阻斷角度和開通角度組合判斷輪盤的當前位置。在找到輪盤的當前位置後，可快速對準零位。
圖I為現有技術機械3D探頭結構示意圖。圖2為光電開關安裝結構示意圖。圖3為輪盤安裝位置結構示意圖。圖4為本實用新型機械3D探頭結構示意圖。圖5為實施例I輪盤結構示意圖。圖6為實施例2輪盤結構示意圖。圖7為實施例3輪盤結構示意圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖對本實用新型作進ー步說明。實施例I如圖2、3所示，光電開關12連接在印刷電路板13上，印刷電路板13連接在基座I上。光電開關12具有缺ロ 12a，當缺ロ 12a中有物體擋住光電開關12的光束時，光電開關12處於阻斷狀態；當缺ロ 12a內沒有物體擋住光電開關12的光束時，光電開關12處於開通狀態。光電開關12通過印刷電路板13引出的導線(未示出)連接到驅動模塊，因此驅動模塊可以得到某時刻光電開關的狀態信號。如圖3、4所示，輪盤14連接在第二傳動輪5上，電機2帶動第一傳動輪4，第一傳動輪4通過同步帶6帶動第二傳動輪5，第二傳動輪5帶動輪盤14轉動，第二傳動輪5帶動轉軸7旋轉，轉軸7通過繩索8帶動第三傳動輪9旋轉，第三傳動輪9帶動聲頭10旋轉。輪盤14的寬度小於光電開關12的缺ロ 12a的寬度，因此當第二傳動輪5帶動輪盤14擺動時，輪盤14的邊緣可以自由通過光電開關12的缺ロ 12a。輪盤14的邊緣間隔一定寬度設計有缺ロ，在輪盤14轉動過程中，當光電開關12的光束能夠通過輪盤14的邊緣缺ロ時，光電開關12處於開通狀態，光電開關12 —直處於開通狀態時輪盤14連續轉過的角度稱為開通角度。[0030]輪盤14的邊緣相鄰缺ロ之間的部分為阻斷片，在輪盤14轉動過程中，當光電開關12的光束被輪盤14的阻斷片阻斷時，光電開關12處於阻斷狀態，光電開關12 —直處於阻斷狀態時輪盤14連續轉過的角度稱為阻斷角度。當輪盤14單方向旋轉而且聲頭10沒有擺動到極限位置時，光電開關12必然交替處於開通和阻斷狀態。對於輪盤14單 方向旋轉過程中光電開關12所處於的某一個開通狀態，如果在此狀態之前和之後光電開關12均處於阻斷狀態，那麼就將這個開通狀態稱為完整的開通狀態。對於輪盤14單方向旋轉過程中光電開關12所處於的某ー個阻斷狀態，如果在此狀態之前和之後光電開關12均處於開通狀態，那麼就將這個阻斷狀態稱為完整的阻斷狀態。未經特別說明，本文所述的開通角度均對應於一個完整的開通狀態，阻斷角度均對應於一個完整的阻斷狀態。如圖5所示，輪盤14的邊緣共設計8個缺ロ 14a、14b 14h，每個缺ロ的側邊的延長線均通過輪盤14的圓心，每個缺ロ的兩個側邊的夾角均為5°，因此，每個缺ロ對應的開通角度均為5°。如圖5所示，輪盤14有8個阻斷片14ab、14bc 14ha。每個阻斷片具有第一側邊和第二側邊，當輪盤14順時針旋轉時，每個阻斷片阻斷光電開關12的光束從第一側邊開始到第二側邊結束。每個阻斷片的兩個側邊的夾角是不一樣的，阻斷片14ab、14bc 14ha的側邊夾角分別為15°、25°、35°、45°、55°、65°、60°、20°。每個阻斷片的側邊夾角等於每個阻斷片對應的阻斷角度。聲頭10存在幾何中心位置，從此位置開始，聲頭10順時針能夠擺動的角度和逆時針能夠擺動的角度相等。當聲頭10處於其幾何位置時，轉動第二傳動輪5使光電開關12的光束能夠通過輪盤14的缺ロ 14a，而且，如果第二傳動輪5帶動輪盤14稍稍順時針擺動一點，輪盤14的阻斷片14ab就開始阻斷光電開關12的光束，光電開關12就將進入阻斷狀態。此時將第二傳動輪5固定。將聲頭10的幾何中心位置作為其零位，將輪盤14順時針轉動時缺ロ 14a所決定的開通狀態即將結束同時輪盤14的阻斷片14ab所決定的阻斷狀態即將開始時輪盤14的位置作為輪盤14的零位。那麼當輪盤14處於其零位時聲頭10也必定處於其零位。本實施例中，零位是幾何參考角度位置，是固定不動的。由於每個阻斷片所對應的阻斷角度不同，因此可以通過阻斷角度判斷是哪個阻斷片轉到了輪盤零度位置，從而快速找到零位。當輪盤14順時針旋轉時，通過第一個完整的阻斷狀態對應的阻斷角度可以找到對應的阻斷片。當這個完整的阻斷狀態剛剛結束時，所對應的阻斷片的第二側邊對準了輪盤14的零位。這個阻斷片的第二側邊與阻斷片14ab的第一側邊之間的夾角就是當前輪盤14的偏離角度。只要輪盤14逆時針旋轉這個偏離角度就可以將阻斷片14ab的第一側邊對準輪盤14的零位，此時聲頭10也對準了其零位。舉例，輪盤14順時針旋轉，第一個完整的阻斷狀態對應的阻斷角度是45°，這個阻斷角度對應阻斷片14de，表明阻斷片14de使光電開關12處於阻斷狀態而且剛剛結束，阻斷片14de的第二側邊對準輪盤的零位。阻斷片14de的第二側邊與阻斷片14ab的第一側邊之間的夾角為135°，因此輪盤逆時針旋轉135°即可將阻斷片14ab的第一側邊對準輪盤的零位，聲頭10也對準了其零位。[0040]當輪盤14逆時針旋轉時，通過第一個完整的阻斷狀態對應的阻斷角度可以找到對應的阻斷片。當這個完整的阻斷狀態剛剛結束時，所對應的阻斷片的第一側邊對準了輪盤14的零位。這個阻斷片的第一側邊與阻斷片14ab的第一側邊之間的夾角就是當前輪盤14的偏離角度。只要輪盤14順時針旋轉這個偏離角度就可以將阻斷片14ab的第一側邊對準輪盤14的零位，此時聲頭10也對準了其零位。舉例，輪盤14逆時針旋轉，第一個完整的阻斷狀態對應的阻斷角度是20°，這個阻斷角度對應阻斷片14ha，表明阻斷片14ha使光電開關12處於阻斷狀態而且剛剛結束，阻斷片14ha的第一側邊對準輪盤14的零位。阻斷片14ha的第一側邊與阻斷片14ab的第一側邊之間的夾角為25°，因此輪盤順時針旋轉25°即可將阻斷片14ha的第一側邊對準輪盤14的零位，聲頭10也對準了其零位。因此，檢測到第一個完整的阻斷狀態對應的阻斷角度，通過這個阻斷角度找到對應的阻斷片就可以判斷輪盤14偏離零位的角度,然後輪盤14反方向轉動這個偏離角度,輪 盤14對準其零位，聲頭10也對準其零位。由於已知偏離角度，聲頭10可以高速擺動，因此可快速對準零位。本實施例中，輪盤14的各個缺ロ的側邊夾角是ー樣的，也可以設計成不一樣夾角；設計了 8個缺ロ，相應地有8個阻斷片，也可以設計為其他數目的缺口和阻斷片；設計了各個缺口和阻斷片的側邊夾角，也可以設計為其它角度；各個缺口和阻斷片的側邊延長線均通過輪盤的圓心，也可以設計為其它形式。實施例2本實施例與實施例I結構基本相同，不同之處在於輪盤14的形狀。如圖6所示，輪盤14上也有8個缺ロ 14a、14b 14h，也有8個阻斷片14ab、14bc 14ha。各個阻斷片的側邊夾角都為5°，各個缺ロ的側邊夾角均不相同，分別為15°、25°、35°、45°、55°、65。 、60。 、20。。每個缺ロ均有第一側邊和第二側邊，當輪盤14順時針旋轉時，每個缺ロ透過光電開關12的光束從第一側邊開始到第二側邊結束。聲頭10和輪盤14的零位的定義與實施例I相同。當輪盤14順時針旋轉時，通過第一個完整的開通狀態對應的開通角度可以找到對應的缺ロ。當這個完整的開通狀態剛剛結束時，所對應的缺ロ的第二側邊對準了輪盤14的零位。這個缺ロ的第二側邊與阻斷片14ab的第一側邊之間的夾角就是當前輪盤14的偏離角度。只要輪盤14逆時針旋轉這個偏離角度就可以將阻斷片14ab的第一側邊對準輪盤14的零位，此時聲頭10也對準了其零位。當輪盤14逆時針旋轉時，通過第一個完整的開通狀態對應的開通角度可以找到對應的缺ロ。當這個完整的開通狀態剛剛結束時，所對應的缺ロ的第一側邊對準了輪盤14的零位。這個缺ロ的第一側邊與阻斷片14ab的第一側邊之間的夾角就是當前輪盤14的偏離角度。只要輪盤14順時針旋轉這個偏離角度就可以將阻斷片14ab的第一側邊對準輪盤14的零位，此時聲頭10也對準了其零位。因此，檢測到第一個完整的開通狀態對應的開通角度，通過這個開通角度找到對應的缺ロ就可以判斷輪盤14偏離零位的角度，然後輪盤反方向轉動這個偏離角度，輪盤14對準其零位，聲頭10也對準其零位。由於已知偏離角度，聲頭10可以高速擺動，因此可快速對準零位。本實施例中，輪盤14的各個阻斷片的側邊夾角是ー樣的，也可以設計成不一樣夾角；設計了 8個缺ロ，相應地有8個阻斷片，也可以設計為其他數目的缺口和阻斷片；設計了各個缺口和阻斷片的側邊夾角，也可以設計為其它角度；各個缺口和阻斷片的側邊延長線均通過輪盤的圓心，也可以設計為其它形式。實施例3本實施例與實施例I的結構基本相同，不同之處在於輪盤的形狀。如圖7所示，輪盤14共設計9個缺ロ 14a、14b 14i，側邊夾角分別為10°、10。、10。、20。、20。、20。、30。、30。、30。，相應地有9個阻斷片14ab、14bc 14ia，側邊夾角分別為10°、20。、30。 、10。 、20。 、30。 、10。 、20。 、30。。當輪盤14單方向旋轉而且聲頭10沒有擺動到極限位置時，在出現ー個完整的阻斷狀態後，必然會出現ー個完整的開通狀態，將ー個完整的阻斷狀態和緊接著出現的完整 的開通狀態稱為一個先斷再通狀態。用先斷再通狀態的阻斷狀態對應的阻斷片的編號和開通狀態對應的缺ロ的編號組成的序列來表示先斷再通狀態，如(14ab, 14b)表示一個先斷再通狀態。用先斷再通狀態的阻斷狀態對應的阻斷角度和開通狀態對應的缺ロ的開通角度組成的序列來表示先斷再通狀態對應的角度組合，如先斷再通狀態(14ab,14b)對應的角度組合為(10° ,10° )。輪盤14順時針旋轉時可能出現的先斷再通狀態有(14ab，14b)、(14bc，14c)、(14cd,14d)、(14de,14e)、(14ef,14f)、(14fg,14g)、(14gh,14h)、(14hi,14i)、(14ia,14a)，對應的角度組合分別為(10°，10° )、(20°，10° )、(30°，20° )、(10°，20° )、(20°，20。)、(30。,30° )、(10。,30° )、(20。,30° )、(30。,10° )。輪盤14逆時針旋轉時可能出現的先斷再通狀態有(14ia，14i)、(14hi，14h)、(14gh,14g)、(14fg,14f)、(14ef,14e)、(14de,14d)、(14cd,14c)、(14bc,14b)、(14ab,14a)，對應的角度組合分別為(30°，30° )、(20°，30° )、(10°，30° )、(30°，20° )、(20°，20。)、(10。,20° )、(30。,10° )、(20。，10° )、(10。,10° )。在輪盤14單方向旋轉過程中各個先斷再通狀態對應的角度組合不同，因此可以用先斷再通狀態對應的角度組合來判斷輪盤14偏離其零位的角度。輪盤14順時針旋轉過程中，第一個先斷再通狀態剛剛結束時，這個先斷再通狀態對應的缺ロ的第二側邊對準了輪盤14的零位。這個缺ロ的第二側邊與阻斷片14ab的第一側邊之間的夾角就是當前輪盤14的偏離角度。只要輪盤14逆時針旋轉這個偏離角度就可以將阻斷片14ab的第一側邊對準輪盤14的零位，此時聲頭10也對準了其零位。輪盤14逆時針旋轉過程中，第一個先斷再通狀態剛剛結束時，這個先斷再通狀態對應的缺ロ的第一側邊對準了輪盤的幾何零度。這個缺ロ的第一側邊與阻斷片14ab的第一側邊之間的夾角就是當前輪盤14的偏離角度。只要輪盤14順時針旋轉這個偏離角度就可以將阻斷片14ab的第一側邊對準輪盤14的零位，此時聲頭10也對準了其零位。當輪盤14單方向旋轉而且聲頭10沒有擺動到極限位置時，在輪盤14單方向旋轉過程中，在出現ー個完整的開通狀態後，必然會出現ー個完整的阻斷狀態，將ー個完整的開通狀態和緊接著出現的完整的阻斷狀態稱為一個先通再斷狀態。用先通再斷狀態的開通狀態對應的缺ロ的編號和阻斷狀態對應的阻斷片的編號組成的序列來表示先通再斷狀態，如(14c，14bc)表示一個先通再斷狀態。用先通再斷狀態的開通狀態對應的開通角度和阻斷狀態對應的阻斷角度組成的序列來表示先通再斷狀態對應的角度組合，如先通再斷狀態(14c,14bc)對應的角度組合為(10。，20。)。輪盤14順時針旋轉時可能出現的先通再斷狀態有(14a，14ab)、(14b，14bc)、(14c,14cd)、(14d,14de)、(14e,14ef)、(14f,14fg)、(14g,14gh)、(14h,14hi)、(14i,14ia)，對應的角度組合分別為(10°，10° )、(10°，20° )、(10°，30° )、(20°，10° )、(20°，20。)、(20。,30° )、(30。,10° )、(30。,20° )、(30。,30° )。輪盤14逆時針旋轉時可能出現的先通再斷狀態有(14a，14ia)、(14i，14hi)、(14h,14gh)、(14g,14fg)、(14f,14ef)、(14e,14de)、(14d,14cd)、(14c,14bc)、(14b,14ab)，對應的角度組合分別為(10°，30° )、(30°，20° )、(30°，10° )、(30°，30° )、(20°，20。)、(20。,10° )、(20。,30° )、(10。,20° )、(10。,10° )。輪盤14順時針旋轉過程中，第一個先通再斷狀態剛剛結束時，這個先通再斷狀態對應的阻斷片的第二側邊對準了輪盤14的零位。這個阻斷片的第二側邊與阻斷片14ab的 第一側邊之間的夾角就是當前輪盤14的偏離角度。只要輪盤14逆時針旋轉這個偏離角度就可以將阻斷片14ab的第一側邊對準輪盤14的零位，此時聲頭10也對準了其零位。輪盤14逆時針旋轉過程中，第一個先通再斷狀態剛剛結束時，這個先通再斷狀態對應的阻斷片的第一側邊對準了輪盤14的零位。這個阻斷片的第一側邊與阻斷片14ab的第一側邊之間的夾角就是當前輪盤14的偏離角度。只要輪盤14順時針旋轉這個偏離角度就可以將阻斷片14ab的第一側邊對準輪盤14的零位，此時聲頭10也對準了其零位。本實施例中，設計了 9個缺ロ，相應地有9個阻斷片，也可以設計為其他數目的缺口和阻斷片；設計了各個缺口和阻斷片的側邊夾角，也可以設計為其它角度；各個缺口和阻斷片的側邊延長線均通過輪盤的圓心，也可以設計為其它形式。以上通過具體的實施例對本發明進行了說明，但本發明並不限於這些具體的實施例。本領域技術人員應該明白，還可以對本發明做各種修改、等同替換、變化等，這些變換隻要沒有背離本發明的基本精神，都在本發明的保護範圍之內。
權利要求1.ー種用於機械3D探頭的快速對準零位結構，包括基座，設於基座上的聲頭、電機、傳動系統，所述電機通過所述傳動系統使聲頭旋轉；其特徵在於還包括一與電機聯動的輪盤和檢測輪盤的光電開關，所述輪盤邊緣設有交替對光電開關起作用而使光電開關交替處於開通狀態和阻斷狀態的缺口和阻斷片。
2.根據權利要求I所述的ー種用於機械3D探頭的快速對準零位結構，其特徵在於所述輪盤上各個阻斷片的寬度均不相同。1
3.根據權利要求I所述的ー種用於機械3D探頭的快速對準零位結構，其特徵在於所述輪盤上各個缺ロ的寬度均不相同。
4.根據權利要求I所述的ー種用於機械3D探頭的快速對準零位結構，其特徵在於所述輪盤上相鄰的阻斷片和缺ロ的寬度組合均不相同。
5.根據權利要求I所述的ー種用於機械3D探頭的快速對準零位結構，其特徵在於所述傳動系統包括第一傳動輪、第二傳動輪和第三傳動輪，所述第一傳動輪與所述電機連接，第一傳動輪通過同步帶與第二傳動輪連接，所述第二傳動輪通過轉軸與繩索連接，所述繩·索與第三傳動輪連接，所述第三傳動輪與聲頭連接。
6.根據權利要求5所述的ー種用於機械3D探頭的快速對準零位結構，其特徵在於所述輪盤套在所述轉軸上且與轉軸同歩。
專利摘要一種用於機械3D探頭的快速對準零位結構，包括基座、聲頭、電機、傳動系統，所述電機通過所述傳動系統使聲頭旋轉；還包括一與電機聯動的輪盤和檢測輪盤的光電開關，所述輪盤邊緣設有交替對光電開關起作用而使光電開關交替處於開通狀態和阻斷狀態的缺口和阻斷片。在安裝傳動系統時保證聲頭處於其零位時輪盤也處於其零位。由於阻斷角度不同，或者開通角度不同，或者阻斷角度和開通角度的組合角度不同，可通過開通角度或者阻斷角度或者二者的組合來判斷輪盤偏離其零位的角度，從而快速找到零位。
文檔編號A61B8/00GK202477724SQ20112053042
公開日2012年10月10日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者黃劼 申請人:深圳優瑞科生物電子有限公司