一種超聲探測成像方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種超聲探測成像方法，包括以下步驟：步驟1、步進電機驅動可折疊多級旋轉超聲探頭，所述可折疊多級旋轉超聲探頭的超聲探頭發射超聲信號，并采集超聲回波探測信號并傳給探測主機；步驟2、信號處理模塊對超聲探頭位置信息進行定位計算，將位置信息傳給探測主機；步驟3、探測主機對拾取的超聲回波探測信號進行成像，并根據位置信息進行圖像拼接，獲得探測目標的圖像；步驟4、圖像顯示器顯示圖像；本發明還公開了一種實現超聲探測成像方法的裝置，包括：吸盤、圖像顯示器、探測主機、電源模塊、信號處理模塊和可折疊多級旋轉超聲探頭。具有裝置簡單，易于操作，方便控制和精度高等優點。
【專利說明】一種超聲探測成像方法與裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種探測范圍靈活可調的超聲探測技術，特別涉及一種超聲探測成像方法與裝置。
【背景技術】
[0002]隨著科技日益發展，對探測區域要求靈活多變且要對探測物體內部特性進行探測的超聲探測技術也顯得越來越重要，這類探測技術在工業、醫療、安全以及科研領域都有著廣泛應用，像是工業超聲檢測、醫療超聲探測等等都離不開探測區域靈活多變的超聲探測技術。因此，高精度、低成本、探測區域靈活的超聲探測技術顯得尤為重要和迫切。目前針對物體內部信息進行掃描探測主要采用線陣探測和面陣探測兩種方式。線陣探測方式是指將探測元件排列成一行，然后通過被探測物體和改行探測元件的相對勻速運動(一般是被探測物體勻速運動)進行對探測物體的逐行連續掃描，進而將一行行的圖像進行拼接等處理，將多行線陣圖像組成面陣圖像。而面陣探測方式是指將探測元件直接排成一個矩陣，用排列好的探測元件直接對被探測物體進行探測得到面陣圖像。面陣探測方式比較直觀、探測速度快，但所需探測元件比較多，成本較高，而且每行的探測元件一般比線陣少故探測精度也受到限制；線陣探測方式只有一行探測元件，因此可以布置相對面陣密集的探測元件以達到該行有較高的探測精度，但線陣探測方式需要進行圖像的拼接因此需要較為復雜的圖像處理方法。超聲探測技術從探測方式也分為手動探測和自動探測。手動探測的探測區域靈活可變，但是由于不知道超聲探頭的準確位置，導致探測后處理的圖像拼接上帶來很大麻煩，使得探測后處理算法復雜，成像準確性不高。自動探測由于知道超聲探頭的位置信息，很容易處理探測后處理的圖像拼接問題，但是這種探測一般探測區域是固定的。
【發明內容】
[0003]本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種超聲探測成像方法，該方法利用了可折疊多級旋轉超聲探頭進行區域掃描，可折疊多級旋轉超聲探頭在步進電機的驅動下按照固定時間間隔采集探測區域信息，進行成像，最后通過圖像處理技術實現各行圖像的拼接。
[0004]本發明的另一目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種實現超聲探測成像方法的裝置，該裝置采用了線陣探測技術，結構簡單，在區域掃描中超聲探頭定位準確，易于操作，方便控制，精度高。
[0005]本發明的首要目的通過下述技術方案實現:一種超聲探測成像方法，包括以下步驟:
[0006]步驟1、步進電機驅動可折疊多級旋轉超聲探頭，所述可折疊多級旋轉超聲探頭的超聲探頭發射超聲信號，采集超聲回波探測信號并傳給探測主機；
[0007]步驟2、信號處理模塊對超聲探頭的位置信息進行定位計算，將位置信息傳給探測主機；[0008]步驟3、探測主機對拾取的超聲回波探測信號進行成像，并根據位置信息進行圖像拼接，獲得探測目標的圖像；
[0009]步驟4、探測主機將得到的圖像通過圖像顯示器顯示出來；
[0010]在步驟2中，進行所述定位計算的方法包括以下步驟:
[0011]步驟21、步驟I中所述的可折疊多級旋轉超聲探頭具有η個步進電機和n-Ι個支桿，η為大于2的正整數；第n-Ι支桿Llri的左端通過第η_1步進電機Olri與吸盤I相連接，第n-Ι支桿Llri的右端通過第n-2步進電機0n_2與第n_2支桿Ln_2的左端相連接,第n_2支桿Ln_2的右端通過第n-3步進電機0n_3與第n-3支桿Ln_3的左端相連接,依此類推,直到第2支桿L2的右端通過第I步進電機O1與第I支桿L1的左端相連接，第I支桿L1的右端通過步進電機O與超聲探頭L的左端相連接，超聲探頭L的右端設為R ；
[0012]步驟22、固定吸盤I，設第n-ι步進電機Olri點的坐標為坐標原點(O，O )，并在坐標原點建立平面直角坐標系，第n-Ι支桿Llri與水平正方向的夾角為α，第n-2支桿Ln_2與水平正方向的夾角為β，依此類推，直到超聲探頭L與水平正方向的夾角為r，則第n-2步進電機0n_2點的坐標為on_2 (xn_2, yn_2):
【權利要求】
1.一種超聲探測成像方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、步進電機驅動可折疊多級旋轉超聲探頭，所述可折疊多級旋轉超聲探頭的超聲探頭發射超聲信號，采集超聲回波探測信號并傳給探測主機； 步驟2、信號處理模塊對超聲探頭位置信息進行定位計算，將位置信息傳給探測主機；步驟3、探測主機對拾取的超聲回波探測信號進行成像，并根據位置信息進行圖像拼接，獲得探測目標的圖像； 步驟4、探測主機將得到的圖像通過圖像顯示器顯示出來； 在步驟2中，進行所述定位計算的方法包括以下步驟: 步驟21、步驟I中所述的可折疊多級旋轉超聲探頭具有η個步進電機和n-Ι個支桿,η為大于或等于2的正整數；第n-Ι支桿(Llri)的左端通過第n-Ι步進電機(Olri)與吸盤相連接，第n-Ι支桿(Llri)的右端通過第n-2步進電機(0n_2)與第n_2支桿(Ln_2)的左端相連接，第n-2支桿(Ln_2)的右端通過第n-3步進電機(0n_3)與第n_3支桿(Ln_3)的左端相連接,依此類推，直到第2支桿(L2)的右端通過第I步進電機(O1)與第I支桿(L1)的左端相連接，第I支桿(L1)的右端通過步進電機(O)與超聲探頭(L)的左端相連接，超聲探頭(L)的右端為(R)； 步驟22、固定吸盤,設第n-Ι步進電機(Olri)點的坐標為坐標原點(0,0),并在坐標原點建立平面直角坐標系，第n-Ι支桿(Llri)與水平正方向的夾角為α，第n-2支桿(Ln_2)與水平正方向的夾角為β，依此類推，直到超聲探頭(L)與水平正方向的夾角為r，則第n-2步進電機(0n_2)的坐標為 on_2(xn_2, yn_2):
2.根據權利要求1所述的超聲探測成像方法，其特征在于，所述步驟3包括以下步驟: 步驟31:探測主機根據發收的超聲信號，在信號收發的探測區域根據B超成像方法，得到探測區域的圖像； 步驟32:圖像的拼接:根據數字信號處理模塊獲得的探測位置信息，探測主機將獲得探測區域的圖像放到相應位置上，對掃描獲取的圖像進行拼接；步驟33:重復步驟31至32，直到得到掃描區域完整的圖像為止。
3.根據權利要求1所述的超聲探測成像方法，其特征在于，所述步驟I包括以下步驟: 步驟11、根據掃描區域的大小和形狀，將吸盤固定在合適的位置； 步驟12、設置各級步進電機的速度，超聲探頭在步進電機的驅動下進行掃描采集探測區域的反射超聲信號，形成超聲回波探測信號； 步驟13、將超聲回波探測信號傳給探測主機。
4.根據權利要求1所述的超聲探測成像方法，其特征在于，在步驟I中，所述的可折疊多級旋轉超聲探頭具有二個步進電機和一個支桿，在步驟2中，進行所述定位計算的具體方法包括以下步驟: 步驟A、把第I支桿(L1)的左端通過第I步進電機(O1)與吸盤相連，第I支桿(L1)的右端通過步進電機(O)與超聲探頭(L)的左端相連，超聲探頭(L)的右端設為(R)； 步驟B、固定吸盤，設第I步進電機(O1)的坐標為坐標原點(0，0)，并在坐標原點建立平面直角坐標系，第I支桿(L1)與水平正方向的夾角為α，超聲探頭(L)與水平正方向的夾角為β，那么步進電機(O)的坐標為:.Vn = L1 cos a
5.根據權利要求1所述的超聲探測成像方法，其特征在于，在步驟I中，所述的可折疊多級旋轉超聲探頭具有三個步進電機和二個支桿，在步驟2中，進行所述定位計算的具體方法包括以下步驟: 步驟1、把第2支桿(L2)的左端用第2步進電機(O2)與吸盤相連接，把第2支桿(L2)的右端用第I步進電機(O1)與第I支桿(L1)左端相連接；把第I支桿(L1)的右端用步進電機(O)與超聲探頭(L)的左端相連接，超聲探頭(L)右端設為(R)； 步驟I1、固定吸盤，設第2步進電機(O2)的坐標為坐標原點(0，0)，并在坐標原點(0，O)建立平面直角坐標系，第2支桿(L2)與水平正方向的夾角為α，第I支桿(L1)與水平正方向的夾角為β，超聲探頭(L)與水平正方向的夾角為Y，則第I步進電機(O1)點的坐標O1 (x1； Y1)為:
6.一種實現權利要求1所述的超聲探測成像方法的裝置，包括:吸盤、圖像顯示器、探測主機、電源模塊和信號處理模塊，其特征在于，還包括可折疊多級旋轉超聲探頭，所述可折疊多級旋轉超聲探頭包括可折疊多級旋轉支架和超聲探頭，所述可折疊多級旋轉支架包括至少兩個支桿，所述支架依次活動連接，所述吸盤和超聲探頭通過可折疊多級旋轉支架活動連接，所述活動連接處設置有步進電機；所述步進電機用于將電脈沖信號轉變為角位移或線位移，當步進電機的步進驅動器接收到脈沖信號時，步進驅動器驅動步進電機按照設定的方向轉動一個相應的角度，并通過脈沖頻率來控制步進電機轉動的速度和加速度，通過步進電機轉動的速度和加速度控制支桿和超聲探頭的旋轉速度和超聲探頭的掃描速度；所述吸盤用于把可折疊多級旋轉超聲探頭安置在合適的位置； 所述圖像顯示器、探測主機、信號處理模塊、可折疊多級旋轉超聲探頭和電源模塊依次連接，電源模塊還和信號處理模塊連接； 所述圖像顯示器、信號處理模塊和超聲探頭均與探測主機電氣連接，信號處理模塊和步進電機電氣連接，超聲探頭在步進電機的驅動下勻速掃描探測區域，獲得超聲探測回波信號，并將采集到的超聲探測回波信號返回給探測主機進行成像處理；步進電機將定位信號返回給信號處理模塊處理后，返回給探測主機具體的位置信息，探測主機接收經信號處理模塊處理過的位置信息后，進行圖像的拼接，并通過圖像顯示器將圖像顯示出來。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括無線收發模塊，所述無線收發模塊、信號處理模塊、可折疊多級旋轉超聲探頭和電源模塊依次連接，所述電源模塊還和無線收發模塊相連接； 所述圖像顯示器、信號處理模塊、超聲探頭均與無線收發模塊電氣連接，探測主機通過無線收發模塊與信號處理模塊和超聲探頭進行無線通信。
8.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述步進電機為開環控制元步進電機；所述超聲探頭為線陣超聲探測陣列，所述線陣超聲探測陣列在步進電機的驅動下做勻速運動，對探測區域進行掃描，并實時傳輸光電變換信號和進行動態測量，以獲取超聲回波探測信號，所述線陣超聲探測陣列拾取探測區域的超聲探測回波信號，信號處理模塊對探測區域的位置信息進行處理，探測主機將獲取的超聲探測回波信號和位置信息進行成像和拼接生成圖像，最后將圖像發送給圖像顯示器。
【文檔編號】G01S15/89GK103954966SQ201410144020
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月10日 優先權日:2014年4月10日
【發明者】韋崗, 寧更新 申請人:華南理工大學
專業數控銑床產品供應商
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