[发明专利]B超匀速扇形扫描运动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种扫描运动装置，特别是一种能够通过简单空间机械变换实现匀速扇形扫描的B超扇形扫描运动装置。

背景技术

目前，公知的用于B超/UBM扇形扫描的运动装置通常有以下两种方式：第一种使用直流旋转电机通过一级转动-摆动转换机构驱动摆杆，将旋转运动直接转换为摆动。其原理如图1所示，是于X-Y坐标平面上的转盘1上设有一轴销2，所述轴销2驱动一滑板3沿X轴平动，所述的沿X轴平动滑板3带动摆体在Z-X平面内绕摆体的摆动中心摆动。在该种驱动方式下，如果驱动转盘1的电机为匀速转动，则滑板3在X-Y平面内沿X轴方向做余弦运动，相应的摆体4的运动规律可通过以下运算求得。

设转盘1在X-Y平面上以角速度ω₁做匀速旋转，t时间与Y轴的夹角a为ω₁t，此时，轴销2的X轴的分速度V_销x＝Rω₁cosω₁t＝Rω₁cosa，设摆体的角速度为ω₂，则摆体的X轴的分速度V_摆x＝rω₂cosω₂t＝rω₂cosb，由于摆体的运动是由滑板3带动的，因此，V_摆x＝V_销x。由上述公式可以看出，只有在轴销2的旋转半径R等于摆体的摆动半径r时，摆体才能匀速摆动；如果r大于R，摆体与Z-轴夹角为0时，角速度ω₂最大，为Rω₁/r；随着摆体与Z-轴夹角增大，角速度ω₂＝Rω₁cosa/rcosb，由于b小于a，cosb小于cosa，因此ω₂逐渐减小；如果r小于R，ω₂将逐渐增大。

即使轴销2的旋转半径R等于摆体的摆动半径r，摆体作匀速摆动，安装于摆体端部的扫描头也是按余弦规律摆动，导致扫描过程的两端B超图像出现严重的几何失真。第二种方式是使用定制电机，直接驱动摆杆，有闭环控制或者无闭环控制，本身结构复杂。如果不采用闭环，运动的一致性和匀速性难以得到保证；采用闭环则成本高。如何采用简单结构实现B超匀速扇形扫描运动，是B超设备制造中长期未能解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为了克服现有的用于B超/UBM扇形扫描运动装置的上述不足，提出一种结构简单的B超匀速扇形扫描运动装置。其具体方案如下：

一种B超匀速扇形扫描运动装置，包括：电机、由电机驱动的于X-Y平面上转动的转盘、设于转盘上的摆针、一由摆针带动的可沿X轴和Z轴方向平动的滑块，一设有B超探头的摆体通过转轴连接所述滑块，所述摆体可在X-Z平面上绕Y-轴方向的摆轴摆动；所述转盘的旋转中心，位于X-Y坐标原点；其特征在于：于所述滑块上设有供摆针驱动的平面凸轮摆槽，所述平面凸轮摆槽的轮廓线满足方程组

x=d=Rsina-rsinkay=-Rcosa]]>

其中：

d--当摆针逆时针旋转，与Y轴夹角为a时，摆针与滑块中心距离在X轴上的投影；

R--转盘上的摆针旋转半径；

a--转盘上的摆针旋转半径与Y轴的夹角；

r--摆体摆轴到转轴的距离，即摆体的摆动半径；

b-摆体的摆动半径与Z轴的夹角；

k-比例系数＝b/a，k的大小决定了摆体的摆动角度；

并设有感测滑块摆动位置的位置传感器。