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奥林巴斯CV-260图像处理装置故障排除2例

[日期:2018-10-13]   来源:河北省临床医学工程学会  阅读: 0[收藏本站]

 

奥林巴斯CV-260图像处理装置故障排除2例

黄世安,于巍*

白求恩国际和平医院医学工程科,石家庄 河北 050082

关键词:图像处理装置;系统分析;故障排除

中图分类号:R318.6TH773

 

故障现象1:开机黑屏,各种按键无反应

分析与维修

260系列电子内窥镜系统包括主机CV260、冷光源CLV260、电子胃肠镜、医用显示器、键盘、台车、工作站等[1,2]。,依据对系统结构的分析可知,冷光源、电子胃肠镜、键盘、工作站与系统开机无关,将冷光源、软镜、键盘、工作站逐一移除后开机,故障现象不变,可排除其发生故障的可能性;按键无反应,也可以排除显示器的问题。

于是将故障定位于CV260图像处理装置上,CV260内含5块电路板,依照其作用可分为电源板、接口板、按键板和主控板。

电源板型号为OLP-M07F-1,输入电压为交流100~240V/3A,输出电压均为直流,分为两组,一组为Secondary circuit,分别有5.2V/5A 6V/1.5A12V/0.4A-5V/0.7A;另一组为Patient circuit,分别有5V/0.43A8V/1.1A19V/0.35A-10.5V/0.4A-15V/0.25A

接口板用以连接电子胃肠镜,读取电子内镜的相关信息,并将代表图像的电子信号传输到主控板。电源和信号均使用隔离,以确保被检查者人身安全,并加装铁皮盖板,减少外界的干扰,电源输入为Patient circuit

按键板用来调整图像,完成诸如白平衡调整,图像放大缩小,IHb色彩强调等功能,也可与键盘一同视为输入设备。

主控板有上下两块电路板组成,上下板通过3个接口相联。下板负责连通按键板、接口板,视频格式输出,电源为6V/1.5A12V/0.4A-5V/0.7A。主要的IC多枚MAX3000A系列的CPLD实现组合逻辑,完成对图像的加工处理,场存储器M54V122228-25存储数据,FIFO存储器S81V10160-12缓存待输出图像。后盖的端口有:监视器端口,图像端口、数字文件端口、打印机输入端口、选项B端口、光源端口;上板负责完成图像白平衡、色彩增强调整,连接各种控制装置,电源为5.2V/5ACPLDEPM3256AQC208-7N[3-5]CPU型号因散热片遮挡未知。后盖的端口有监视器远程端口、100BASE-TX网络端口、键盘接口、数字文件远程端口,打印机远程端口、SCV远程端口、选项A端口、脚踏开关端口、VTR远程端口。

风扇转动正常,测量电源板各输出正常,说明电源板无故障;按键板各键按压回弹有力,断电情况下各微动开关无卡死,也可以基本排除。接口板发生故障,一般为图像问题,不会涉及黑屏、按键无反应等系统问题。仔细观察开机过程,发现设备未进入自检程序,开机不正常。从功能来看,各种视频制式输出、各输入输出端口与开机无关。仔细观察主控板,发现各IC均为超大规模集成电路,唯独在图像缓存主控板上有一黄色IC为可插拔,型号为M4T28-BR12SH1,查阅Datasheet得知为以时钟计时器,内含一枚2.8V/48mAH不可充电的锂/氟化碳电池与32.768KHz的晶振,测量电池两端电压仅为0.3V,锂电池已无电,必须更换。购置同型号IC替代后,发现开机恢复正常,测试各按键正常,本次故障消除。一般而言,不可充电锂电池在单片机系统中作为时间等需要掉电保存等参数的唯一供电来源,失电后,CPU读取不到相应参数,会导致开机自检不通过引发异常或参数恢复出厂设置,无法保存等现象。

故障现象2:开机反复重启,且越发频繁,无法正常使用

分析与维修

用户反映,该机约半年前出现使用中无故重启的现象,约1周出现一次。最近重启越发频繁,已无法正常使用。

故障分析思路如故障1,问题还是出现在CV260图像处理装置上,首先测量M4T28-BR12SH1,有2.3V输出,正常。仔细观察,发现重启时,视频缓存主控板上有4LED指示灯闪亮,而正常时只有一个亮,测量电源电压输出,无论是否重启或者有无负载,均无变化,排除电源板故障的可能性,因手头缺乏同型号主板可以替代,维修陷入困境。

通过对CV260内部各功能模块相互关系的分析,电源板为其它板卡提供电力支持,测量已排除其故障的可能,接口板连接电子内窥镜,并接受电子镜传导过来的图像信号,因未接电子镜,此功能处于闲置状态,尝试移除接口板的电源,开机故障依旧,可见故障并未发生在该板卡上。

根据用户描述,半年前重启后,各项功能正常,可见微处理器、CPLD以及存储器等重要芯片功能正常,各种视频解码输出电路与系统关系不大,即使发生故障,也应该是该视频输出异常,但不会出现按键无反应的现象,所以视频编码输出板发生故障的可能性不大。

按键板可对图像进行调节,是一种输入设备,将其移除,开机测试故障依旧,因此排除按键板故障的可能。

 

3 视频缓存主控板供电示意图

故障范围缩小至图像处理主控板上,参考其它文献[6]对图像采集系统的分析,结合反复重启的各种迹象,将主控板上的各种IC简化为电源与负载两部分。设备反复重启,要么是电源有问题,要么是某个负载发生故障。查看各功能ICDatasheet,发现均为3.3V供电,而该板的唯一输入电压为5.2V,通过对图像处理主控板的分析,其供电电路如图3所示,其中UNR3.3/8 D5T将输入的5.2V转化为3.3V,为各IC供电,LMS1587CS-ADJ的输出为1.8V,用途不详。用万用表测量发现,当故障发生时,U631U629输出均有电压的突然拉低,尝试将LMS1587CS-ADJ移除,取消1.8V输出,发现故障依旧,U631仍然有电压跳变,说明该故障不是因U629引起。于是将5.2V输入悬空,防止出现系统死机,并小心将U631移除,用可调稳压开关电源调至3.3V输出,电流至少为2A,开机测试一整天,未见重启现象发生。单独测试UNR3.3/8 D5T发现有大负载的情况下,输出电压有跳变,最终确定为U631供电故障引起的设备反复重启。UNR3.3/8 D5T是一个DC-DC转换模块,输出电流大,在长时间的使用中,其中某个元件发生故障,会导致输出异常。于是网购了一块UNR3.3/8 D5TC,安装试机24小时无问题,本次故障解决。

小结

图像处理装置一般很少发生故障,平时只需要做好定期除尘清洁,确保各种连线正确即可,一旦发生故障,会造成整个内窥镜系统不可用。在众多的维修类文献中,也很少详细分析图像处理装置各部分作用及结构,导致大部分工程师对此类故障无从下手,有关图像处理装置的故障维修,最好从其结构和功能出发,仔细观察故障现象,由浅到深,初步排除。

[参考文献]

[1]丁蔚.奥林巴斯260内镜系统故障维修4[J].医疗卫生装备,2016,37(12):156-157. 

[2]宁伟,王永琳,王恩运,吴学谦.医用内窥镜系统的组成与常见故障维修[J].医疗装备,2015,28(06):105-106.

[3]史晓娟,李海芹.基于CPLD的四倍频鉴相计数电路在运动控制器中的应用[J].制造技术与机床,2008(06):85-87.

[4]马泽忠,穆光辉.基于单片机和CPLD的高精度数据采集系统设计[J].微计算机信息,2008(10):147-148+298.

[5]杨春燕,张斌,马驰.可编程逻辑器件APEX20 K的原理及应用[J].国外电子元器件,2004(11):50-52.

[6]江洁,郁道银,张汉奇,王金刚,刘俊英.医用电子内窥镜图像采集与视频显示系统的设计与实现[J].中国生物医学工程学报,2001(03):281-285. 

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