电机控制系统及方法技术方案

本申请提供一种电机控制系统及方法，所述电机用于控制4D探头转动，所述系统包括实时采集探头检测参数并发送至上位机的探头控制模块电路，还包括：设置一用于驱动电机转动的电机控制模块电路，所述电机控制模块电路与所述探头控制模块电路是相互独立的两电路板；所述探头控制模块转发所述上位机发送的电机转动控制指令至电机控制模块，驱动电机转动。本申请通过探头控制模块转发电机转动控制指令，电机的转动与探头检测参数的采集均通过探头控制模块控制，使得电机转动和探头检测参数收发的时间差唯一，从而确保探头摆动的角度与成像角度的一致性，提高成像的精度。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及医疗领域，具体涉及一种超声成像领域中的电机控制系统及方法。
技术介绍
在超声成像领域，通常通过2D探头发射和接收超声波来实现超声成像，得到二维平面图像。随着技术的发展，4D超声成像技术被逐步应用到超声成像领域中，与2D探头相比，4D探头不仅需要实现发射和接收超声波，还要实现探头阵元的来回摆动，形成实时的三维立体图像。现有技术通过在2D探头内部放置电机(如步进电机或直流电机)，然后利用单片机控制电机的运动来控制2D探头阵元沿轴来回摆动，以实现三维立体成像，更加逼真的再现人体内部组织。由于超大规模集成电路技术的迅速发展，DSP(Digital Signal Process，数字信号处理器)的性价比得到很大的提高，使得DSP在电机控制领域的应用也愈来愈广泛。与单片机相比，DSP具有计算速度更快、数字计算能力更强以及集成度更高也更加专业化的优势。然而，直接在原有的2D探头控制系统的控制电路中添加控制电机的模块，会导致整个控制电路的大幅度修改，不仅需要消耗大量精力，成本也大大增加。为了避免上述损失，现有技术通常将含有DSP模块的电机控制系统单独做成一个控制电路板。如图1所示，现有的探头电机控制系统包括分别与上位机(指可以直接发出操控命令的计算机，例如：超声成像系统的PC机)相连的电机控制模块(如DSP)和探头控制模块(如FPGA，Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)。为了实现对4D探头内电机的控制，通常采用串行通信方式来连接电机控制模块与上位机，例如，通过RS232串口实现电机控制模块与上位机之间的连接。工作时，上位机通过RS232串口将电机转动控制指令发送给电机控制模块，接着电机控制模块对接收到的电机转动控制指令进行处理后控制电机的运动。而为了实现对探头检测数据的实时采集，需要通过上位机指示探头控制模块，开始探头检测数据的收发。由于RS232串口采用不平衡的发送器和接收器，每个信号只有一根导线，两个传输方向仅有一个信号接地线，导致电气性能不佳，容易发生信号间的干扰。而且，RS232仅适合于0～20kb/s范围内的数据传输速率，对高速通信无法满足。上位机在发送指令至电机控制模块时会存在数据传输的延迟，相应地，上位机在与探头控制模块之间进行数据传输也会存在一个传输的延迟，这两个延迟时间是不相等的，导致电机转动和探头检测参数收发之间存在不确定的时间差，会影响探头摆动角度与成像设定角度之间的一致性，虽然可通过图像处理来弥补由于一致性带来的误差，但这会造成软件系统的负担。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种电机控制系统及方法，以解决现有技术中存在的4D探头的电机转动与探头检测参数收发之间存在的不确定时间差，而造成的探头摆动角度与探头成像角度不一致性的技术问题。具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：一种电机控制系统，所述电机用于控制4D探头转动，所述系统包括实时采集探头检测参数并发送至上位机的探头控制模块电路，还包括：设置一用于驱动电机转动的电机控制模块电路，所述电机控制模块电路与所述探头控制模块电路是相互独立的两电路板；所述探头控制模块转发所述上位机发送的电机转动控制指令至电机控制模块，驱动电机转动。在一实施例中，所述电机控制模块包括电机控制器，所述探头控制模块包括探头控制器，所述电机控制器的各信号端与所述探头控制器的对应信号端通过插接件电连接。在一实施例中，所述电机控制器是DSP。在一实施例中，所述DSP包括一外部接口，所述外部接口通过并行总线电连接至所述探头控制器。在一实施例中，所述DSP包括外部中断接口，所述外部中断接口电连接至所述探头控制器的中断控制信号端。对应于实现本专利技术的电机控制系统，本专利技术另外提供了一种电机控制方法，包括利用上述电机控制系统控制电机运行，所述方法还包括：所述电机控制模块与所述探头控制模块通过并行通信的方式收发数据，所述并行通信由中断的方式控制；当所述探头控制模块的探头控制器接收自上位机发送的电机转动控制指令时，所述探头控制器发送中断请求信号至所述电机控制模块的电机控制器，将所述电机控制器的外部中断接口置为中断有效信号，所述电机控制器则响应中断，读取所述探头控制器的电机转动控制指令，驱动电机转动。在一实施例中，通过所述中断方式控制并行通信的过程还包括：在所述探头控制器发送完电机转动控制指令至所述电机控制器后，清除所述外部中断接口的中断请求信号。在一实施例中，还包括：通过所述探头控制模块转发所述电机控制器反馈的电机转动参数至所述上位机，所述电机转动参数包括电机正常运行信息和电机转动错误信息，所述上位机在接收到电机转动错误信息后，通过探头控制模块转发电机复位指令至电机控制模块，控制电机进行复位。在一实施例中，所述电机控制模块反馈电机转动参数至所述上位机的过程为：所述电机控制模块的电机控制器实时监测该电机控制器的片选信号端，当所述片选信号端为片选有效信号时，将电机转动参数写入所述探头控制模块的探头控制器，由探头控制器将该电机转动参数发送给上位机。在一实施例中，所述探头控制器周期性发送片选有效信号至所述电机控制器的片选信号端。本专利技术的有益效果：通过探头控制模块转发电机转动控制指令，电机的转动与探头检测参数的采集均通过探头控制模块控制，使得电机转动和探头检测参数收发的时间差唯一，从而确保探头摆动的角度与成像角度的一致性，提高成像的精度。另外，在不改变现有的2D探头控制模块电路设计的基础上，增加另一相对独立的用于驱动电机转动的电机控制模块电路，避免了大幅度修改现有的探头控制电路的步骤，节省成本。附图说明图1为现有技术的电机控制系统的结构原理示意图；图2为本申请提供的一种电机控制系统的结构原理示意图；图3为本申请提供的具体实施例的电机控制系统的结构示意图；图4为图3所示的具体实施例的外部接口结构框图；图5为图3所示的具体实施例的外部接口时钟关系示意图；图6为本申请提供的电机控制方法的流程图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。参见图2，为本申请提供的一种电机控制系统的结构原理图，该电机用于控制4D探头的转动，该电机控制系统包括上位机、探头控制模块电路和电机控制模块电路。其中，探头控制模块电路的一端与上位机通信连接，另一端与电机控制模电路通信连接。通过探头控制模块转发上位机发送的电机转动控制指令至电机控制模块，驱动电机转动。在本申请中，探头控制模块电路与电机控制模块电路为两个相互独立的电路板，探头控制模块电路采用现有的2D探头控制模块电路，增加另一块专门用于驱动电机转动的电机控制模块电路，避免了大幅度修改现有的探头控制电路的步骤，节省成本。本申请的上位机通过探头控制模块获取探头检测参数，同样，上位机还通过探头控制模块转发电机转动控制指令参数给电机控制模块，两个参数传输延迟时间差相同，从而使得电机转动与探头检测参数的收发时间差为确定的，提高了探头成像的精度。其中，探头控制模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机控制系统，所述电机用于控制4D探头转动，所述系统包括实时采集探头检测参数并发送至上位机的探头控制模块电路，其特征在于，还包括：设置一用于驱动电机转动的电机控制模块电路，所述电机控制模块电路与所述探头控制模块电路是相互独立的两电路板；所述探头控制模块转发所述上位机发送的电机转动控制指令至电机控制模块，驱动电机转动。

【技术特征摘要】
1.一种电机控制系统，所述电机用于控制4D探头转动，所述系统包括实时采集探头检测参数并发送至上位机的探头控制模块电路，其特征在于，还包括：设置一用于驱动电机转动的电机控制模块电路，所述电机控制模块电路与所述探头控制模块电路是相互独立的两电路板；所述探头控制模块转发所述上位机发送的电机转动控制指令至电机控制模块，驱动电机转动。2.如权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述电机控制模块包括电机控制器，所述探头控制模块包括探头控制器，所述电机控制器的各信号端与所述探头控制器的对应信号端通过插接件电连接。3.如权利要求2所述的电机控制系统，其特征在于，所述电机控制器是DSP。4.如权利要求3所述的电机控制系统，其特征在于，所述DSP包括一外部接口，所述外部接口通过并行总线电连接至所述探头控制器。5.如权利要求3所述的电机控制系统，其特征在于，所述DSP包括外部中断接口，所述外部中断接口电连接至所述探头控制器的中断控制信号端。6.一种电机控制方法，其特征在于，包括利用如权利要求1-5任一项所述的电机控制系统控制电机运行，所述方法还包括：所述电机控制模块与所述探头控制模块通过并行通信的方式收发数据，所述并行通信由中断的方式控制；当所述探头控制模块的探头控制器接收自上位机发送...

【专利技术属性】
技术研发人员：安普岩，牛阳，
申请(专利权)人：沈阳东软医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21