超声探头的步进电机控制方法、存储介质以及超声探头技术

超声探头的步进电机控制方法、存储介质以及超声探头，方法应用于步进电机的马达控制器中，包括：获取可变参数，其中，步进电机的运行速度计算公式由第一子公式和第二子公式组合得到，其中，第一子公式的计算结果随超声探头的扫描参数变化而变化，第一子公式的计算结果作为可变参数，第二子公式的计算结果与超声探头的运行时刻之间一一对应；从马达控制器存储的预设映射数据中调取与当前步进电机的运行时刻相匹配的固定计算因子，第二子公式的计算结果作为所述固定计算因子；将固定计算因子和可变参数代入预设计算公式中，计算得到当前步进电机的运行时刻所对应的步进电机的运行速度。降低了超声主机与步进电机的马达控制器之间的数据传输量。

Stepping motor control method, storage medium and ultrasonic probe of ultrasonic probe

【技术实现步骤摘要】
超声探头的步进电机控制方法、存储介质以及超声探头
本专利技术涉及电机控制系统
，具体涉及一种超声探头的步进电机控制方法、存储介质以及超声探头。
技术介绍
4D超声技术就是采用3D超声图像加上时间维度参数，能够实时获取三维超声图像，因此也被称作实时三维技术。同其他超声诊断技术相比，4D超声可以实时观察和获取被测组织的实时活动图像，为临床超声诊断提供了更丰富的影像信息和诊断依据。4D超声技术的实现离不开4D超声探头，主流的4D超声探头主要包括步进电机、超声换能器和传动装置。3D/4D超声扫描，需要通过马达控制器控制步进电机来回匀速运动，带动超声换能器连续均匀的对被测部位进行切片扫描，然后进行三维重建得到3D/4D超声图像。为了准确获取3D/4D超声图像，在4D超声探头进行超声扫描时，必须精准地控制换能器的运动速度和摆动角度。现有的4D超声探头马达控制器(简称4D马达控制器)通常采用梯形控制曲线对探头内部的步进电机进行驱动控制。控制曲线是一组能够控制步进电机速度的控制参数，控制器根据控制曲线来实现4D探头正向加速、正向匀速、正向减速、反向加速、反向匀速和反向减速的往复控制过程。步进电机控制曲线的计算和生成，通常采用以下两种方案：①在超声主机CPU中进行步进电机控制曲线的计算和生成，然后通过UART、SPI或其他通讯接口将控制曲线下载到4D马达控制器；②在4D马达控制器中完成控制曲线的计算过程，这种方法需要4D马达控制器的微处理器能够支持乘法、开方等复杂运算，应用较少。在现有技术方案中，在使用超声探头时，在超声主机CPU中进行步进电机控制曲线的计算和生成，然后通过UART、SPI或其他通讯接口将控制曲线下载到4D马达控制器。由于控制曲线数据量比较大，下载需要很长时间，且每次切换参数都需要重新下载，影响用户体验。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种超声探头的步进电机控制方法、存储介质以及超声探头，以解决现有技术中超声探头的步进电机控制曲线在超声主机CPU中进行计算和生成，将其下载到马达控制器中需要很长时间的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种超声探头的步进电机控制方法，应用于步进电机的马达控制器中，方法包括：获取可变参数，其中，所述步进电机的运行速度计算公式中由第一子公式和第二子公式组合得到，其中，所述第一子公式的计算结果随超声探头的扫描参数变化而变化，所述第一子公式的计算结果作为所述可变参数，所述第二子公式的计算结果与所述超声探头的运行时刻之间一一对应；从马达控制器存储的预设映射数据中调取与当前步进电机的运行时刻相匹配的固定计算因子，所述预设映射数据中存储有与所述当前步进电机的运行时刻相匹配的固定计算因子，所述第二子公式的计算结果作为所述固定计算因子；将所述固定计算因子和可变参数代入预设计算公式中，计算得到所述当前步进电机的运行时刻所对应的步进电机的运行速度。优选的，上述超声探头的步进电机控制方法中，所述超声探头为线性传动结构。优选的，上述超声探头的步进电机控制方法中，所述步进电机的运行速度计算公式为：其中，所述△tn+1为步进电机相邻两微步的间隔时间，表示线性传动结构的超声探头的步进电机的运行速度，所述n表示所述步进电机运行的脉冲个数，所述Freq为所述马达控制器的时钟频率，所述aω为步进电机加速和减速过程中的加速度，所述k为步进电机每运行一微步对应的电机传动杆的步距角。优选的，上述超声探头的步进电机控制方法中，所述可变参数为：所述固定计算因子为：所述将所述固定计算因子和可变参数代入预设计算公式中，计算得到所述当前步进电机的运行时刻所对应的步进电机的运行速度，包括：将所述固定计算因子和可变参数之积作为当前步进电机的运行时刻所对应的步进电机的运行速度。优选的，上述超声探头的步进电机控制方法中，所述超声探头为非线性传动结构。优选的，上述超声探头的步进电机控制方法中，所述步进电机的运行速度计算公式为：其中，△t为步进电机相邻两微步的间隔时间，表示非线性传动结构的超声探头的步进电机的运行速度，所述k为步进电机每运行一微步对应的电机传动杆的步距角，所述Ang为探头芯部单向摆动一次的角度，所述Frm为探头芯部的摆动频率，所述α为探头的偏转角，所述d和R为预设数值，所述γ＝β-α，所述β＝arctan(R*sinα/(R*cosα-d))。优选的，上述超声探头的步进电机控制方法中，所述可变参数为：所述固定计算因子为：所述将所述固定计算因子和可变参数代入预设计算公式中，计算得到所述当前步进电机的运行时刻所对应的步进电机的运行速度，包括：将所述固定计算因子和可变参数之积作为当前步进电机的运行时刻所对应的步进电机的运行速度。一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一权利要求所述的超声探头的步进电机控制方法。一种超声探头，包括步进电机、步进电机控制器、超声换能器和传动装置，所述传动装置连接所述步进电机和所述超声换能器，所述步进电机控制器内存储有计算机程序，所述计算机程序被所述步进电机控制器执行时，实现权利要求1至7任意一项权利要求所述的超声探头的步进电机控制方法。基于上述技术方案，由于部分计算过程在步进电机的马达控制器端进行,因此可以达到本专利技术实施例提供的降低超声主机与步进电机控制器之间数据传输量的目的。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为非线性探头传动结构示意图；图2为乘法运算定点化处理方案；图3为本申请实施例提供的超声探头的步进电机控制方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。对于线性传动的4D超声探头而言，探头换能器的摆动与步进电机转动速度呈线性关系。本方案使用梯形控制曲线完成4D探头正向匀加速、正向匀速、正向匀减速、反向匀加速、反向匀速和反向匀减速的往复控制过程。对于线性传动的探头，加速过程较匀速过程的控制复杂，假设加速和减速过程的加速度为aω，换能器转过角位移为则从静止开始加速的过程中，换能器的角位移满足：其中，所述t指的是进入加速阶段的时长；由于超声换能器的角位移与步进电机运动的微步数一一对应，因而上述公式(1)可写成：式中，表示换能器在步进电机运行第n个微步后转过的总角度；tn表示电机运行第n个脉冲的时刻；k表示换能器步距角，所述k为固定值，指的是步进电机每运行一微步对应的电机传动杆的步距角。因而，第n+1个与第n个微步的时间间隔满足：步进电机相邻两微步的时间间隔Δtn+1即线性传动结构的超声探头的步进电机的运行速度，对应着4D超声换能器的控制速度。因此4D马达控制器的控制曲线实际上就是步进电机的微步时间控制曲线。在马达控制FPGA中，Δtn+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声探头的步进电机控制方法，其特征在于，应用于步进电机的马达控制器中，方法包括：获取可变参数，其中，所述步进电机的运行速度计算公式由第一子公式和第二子公式组合得到，其中，所述第一子公式的计算结果随超声探头的扫描参数变化而变化，所述第一子公式的计算结果作为所述可变参数，所述第二子公式的计算结果与所述超声探头的运行时刻之间一一对应；从马达控制器存储的预设映射数据中调取与当前步进电机的运行时刻相匹配的固定计算因子，所述预设映射数据中存储有与所述当前步进电机的运行时刻相匹配的固定计算因子，所述第二子公式的计算结果作为所述固定计算因子；将所述固定计算因子和可变参数代入预设计算公式中，计算得到所述当前步进电机的运行时刻所对应的步进电机的运行速度。

【技术特征摘要】
1.一种超声探头的步进电机控制方法，其特征在于，应用于步进电机的马达控制器中，方法包括：获取可变参数，其中，所述步进电机的运行速度计算公式由第一子公式和第二子公式组合得到，其中，所述第一子公式的计算结果随超声探头的扫描参数变化而变化，所述第一子公式的计算结果作为所述可变参数，所述第二子公式的计算结果与所述超声探头的运行时刻之间一一对应；从马达控制器存储的预设映射数据中调取与当前步进电机的运行时刻相匹配的固定计算因子，所述预设映射数据中存储有与所述当前步进电机的运行时刻相匹配的固定计算因子，所述第二子公式的计算结果作为所述固定计算因子；将所述固定计算因子和可变参数代入预设计算公式中，计算得到所述当前步进电机的运行时刻所对应的步进电机的运行速度。2.根据权利要求1所述的超声探头的步进电机控制方法，其特征在于，所述超声探头为线性传动结构。3.根据权利要求2所述的超声探头的步进电机控制方法，其特征在于，所述步进电机的运行速度计算公式为：其中，所述△tn+1为步进电机相邻两微步的间隔时间，表示线性传动结构的超声探头的步进电机的运行速度，所述n表示所述步进电机运行的脉冲个数，所述Freq为所述马达控制器的时钟频率，所述aω为步进电机加速和减速过程中的加速度，所述k为步进电机每运行一微步对应的电机传动杆的步距角。4.根据权利要求3所述的超声探头的步进电机控制方法，其特征在于，所述可变参数为：所述固定计算因子为：所述将所述固定计算因子和可变参数代入预设计算公式中，计算得到所述当前步进电机的运行时刻所对应的步进电机的运行速度，包括：将所述固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶宗英，
申请(专利权)人：深圳开立生物医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44