奧林巴斯CV-260圖像處理裝置結(jié)構(gòu)組成與故障排除

黃世安，于 巍

（聯(lián)勤保障部隊(duì)第980醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科，石家莊 050082）

0 引言

260系列是奧林巴斯公司于2005年前后推出的一款電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，在國內(nèi)各級醫(yī)院廣泛應(yīng)用，其故障多見于電子內(nèi)窺鏡。CV-260圖像處理裝置作為整個系統(tǒng)的核心，發(fā)生故障會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，在多年的維護(hù)中，筆者總結(jié)分析了該圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并歸納總結(jié)了2例故障排除過程，供同行參考。

1 CV-260圖像處理裝置結(jié)構(gòu)組成

260系列電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括圖像處理裝置CV-260、冷光源CLV-260、電子內(nèi)窺鏡、醫(yī)用顯示器、鍵盤、臺車、工作站等[1-2]。

CV-260是整個電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的核心，內(nèi)含5塊電路板[3-4]，依照其作用可分為電源板、接口板、按鍵板和主控板（分為上下2塊），其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

電源板型號為OLP-M07F-1，輸入電壓為交流100～240 V/3 A；2組輸出直流電壓，一組為Secondary circuit（次級回路），輸出電壓分別為5.2 VDC/5 A、6 VDC/1.5 A、12 VDC/0.4 A 和-5 VDC/0.7 A；另一組為Patientcircuit（患者回路），輸出電壓分別為5 VDC/0.43 A、8 VDC/1.1 A、19 VDC/0.35 A、-10.5 VDC/0.4 A和-15 VDC/0.25 A。

圖1 CV-260內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖

接口板用以連接電子內(nèi)窺鏡，讀取相關(guān)信息，并將表征圖像的電子信號傳輸?shù)街骺匕?。其電源和信號均采用隔離方式，以確保被檢查者人身安全，并加裝鐵皮蓋板，減少外界的干擾，供電電源為Patientcircuit。

按鍵板用來調(diào)整圖像，完成白平衡調(diào)整、圖像放大縮小、IHb（index of hemoglobin）色彩強(qiáng)調(diào)等功能，也可與鍵盤一同視為輸入設(shè)備。

主控板由上下2塊電路板組成，通過3個數(shù)據(jù)接口相連，供電電源為Secondary circuit。上板負(fù)責(zé)完成圖像白平衡、色彩增強(qiáng)調(diào)整，連接各種控制裝置。電源輸入為5.2 V/5 A，復(fù)雜可編程邏輯器件（complex programmable logic device，CPLD）為 EPM3256AQC20 8-7N，CPU型號因散熱片遮擋未知。后蓋的端口有監(jiān)視器遠(yuǎn)程端口、100BASE-TX網(wǎng)絡(luò)端口、鍵盤接口、數(shù)字文件遠(yuǎn)程端口、打印機(jī)遠(yuǎn)程端口、SCV（software capability verification）遠(yuǎn)程端口、選項(xiàng)A端口、腳踏開關(guān)端口、VTR（video tape recorder）遠(yuǎn)程端口。

下板連接按鍵板和接口板，負(fù)責(zé)將圖像轉(zhuǎn)為視頻格式輸出。電源輸入為6 V/1.5 A、12 V/0.4 A、-5 V/0.7 A。由多枚MAX3000A系列的CPLD實(shí)現(xiàn)圖像處理，場存儲器M54V122228-25存儲數(shù)據(jù)，F(xiàn)IFO（first input first output）存儲器S81V10160-12緩存待輸出圖像。后蓋的端口有監(jiān)視器端口、圖像端口、數(shù)字文件端口、打印機(jī)輸入端口、選項(xiàng)B端口、光源端口。

2 故障維修實(shí)例

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

開機(jī)黑屏，按鍵無反應(yīng)。

2.1.2 故障分析與排除

依據(jù)對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析可知，冷光源、電子胃腸鏡、鍵盤、工作站與系統(tǒng)開機(jī)無關(guān)，將上述逐一移除后開機(jī)，故障現(xiàn)象不變，可排除其發(fā)生故障的可能性。按鍵無反應(yīng)，也可排除顯示器的問題，重點(diǎn)將故障定位于CV-260圖像處理裝置上。

開機(jī)后，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，測量電源板各輸出正常，說明電源板無故障；按鍵板各鍵按壓回彈有力，斷電情況下各微動開關(guān)無卡死，說明按鍵板無故障；而接口板發(fā)生故障，一般為圖像問題，不會涉及黑屏、按鍵無反應(yīng)等系統(tǒng)問題，由此判斷故障點(diǎn)在主控板上。

觀察開機(jī)過程，發(fā)現(xiàn)設(shè)備未進(jìn)入自檢程序，開機(jī)不正常。仔細(xì)觀察主控板上下2塊電路板，發(fā)現(xiàn)各IC芯片均為超大規(guī)模集成電路，唯獨(dú)在主控板上板有一黃色I(xiàn)C芯片為可插拔器件（型號為M4T28-BR12SH1），查閱該型號數(shù)據(jù)，得知為一時鐘計時器，內(nèi)含一枚2.8V/48mAh不可充電的鋰/氟化碳電池與32.768kHz的晶振，拆下測量電池兩端電壓僅為0.3 V，說明鋰電池已無電，必須更換。購置同型號IC芯片替代后，開機(jī)恢復(fù)正常，測試各按鍵正常，故障排除。

一般而言，不可充電鋰電池在單片機(jī)系統(tǒng)中用于保護(hù)隨機(jī)存取存儲器（random access memory，RAM）中的信息（如時間、用戶設(shè)置參數(shù)）不丟失，失電后，CPU讀取不到相應(yīng)參數(shù)，會導(dǎo)致開機(jī)自檢不通過引發(fā)異?；騾?shù)恢復(fù)出廠設(shè)置、無法保存等現(xiàn)象。本故障多見于使用年限較長的圖像處理裝置中。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

開機(jī)反復(fù)重啟，且越發(fā)頻繁，無法正常使用。

2.2.2 故障分析與排除

該機(jī)約半年前出現(xiàn)使用過程中無故重啟的現(xiàn)象，頻率從半月一次逐漸增多，直至無法正常使用。

故障分析思路如故障一，問題仍出現(xiàn)在CV-260圖像處理裝置上。首先單獨(dú)測量M4T28-BR12SH1，有2.3 V輸出，說明該IC芯片正常。仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)重啟時視頻緩存主控板上有4個LED指示燈閃亮，而正常時只有一個亮，測量電源電壓輸出，無論是否重啟或者有無負(fù)載，均無變化，排除電源板故障的可能性，因手頭缺乏同型號主板可以替代，維修陷入困境。

通過對CV-260內(nèi)部各功能模塊相互關(guān)系的分析，電源板為其他板卡提供電力支持，測量結(jié)果已排除其故障的可能；接口板連接電子內(nèi)窺鏡，并接受電子內(nèi)窺鏡傳導(dǎo)過來的圖像信號，因未接電子內(nèi)窺鏡，此功能處于閑置狀態(tài)，嘗試移除接口板的電源，開機(jī)故障依舊，可見故障并未發(fā)生在該板卡上；按鍵板是微動開關(guān)和LED指示燈的組合，將其移除，開機(jī)測試故障依舊，因此排除按鍵板故障的可能。

根據(jù)用戶描述，半年前重啟后，各項(xiàng)功能正常，可見微處理器、CPLD以及存儲器等重要IC芯片功能正常，各種視頻解碼輸出電路即使發(fā)生故障，也應(yīng)該是視頻輸出異常，而不會出現(xiàn)反復(fù)重啟的現(xiàn)象，因此主控板下板發(fā)生故障的可能性不大。

故障范圍縮小至主控板上板，反復(fù)重啟，要么是程序錯誤，被看門狗程序反復(fù)復(fù)位；要么為供電電路異常。如果是程序錯誤，反復(fù)重啟的頻率不會逐漸增多，由此判斷程序出錯的概率不大。供電電路異常一般見于使用較長的老設(shè)備中，與本次故障情況相符。供電異常一般是電源有問題或某個負(fù)載發(fā)生故障。查看各功能IC芯片的技術(shù)參數(shù)文檔，無意中發(fā)現(xiàn)均為3.3 V供電，而該板的唯一輸入電壓卻為5.2 V，因此必定存在一個將5.2V轉(zhuǎn)化為3.3V的電壓變換電路。通過對主控板上板的分析，其供電電路如圖2所示，其中UNR3.3/8 D5T（U631）是一個DC-DC轉(zhuǎn)換模塊，將輸入的5.2 V轉(zhuǎn)化為3.3 V，為各IC芯片供電，LMS1587CS-ADJ（U629）的輸出為 1.8 V。用萬用表測量發(fā)現(xiàn)，當(dāng)故障發(fā)生時，U631與U629輸出電壓突然降為0，嘗試將U629移除，取消1.8 V輸出，發(fā)現(xiàn)故障依舊，U631仍然有電壓跳變，說明該故障不是因U629引起。于是將5.2V輸入懸空，并將U631移除，用可調(diào)穩(wěn)壓開關(guān)電源調(diào)至3.3 V/2 A作為替代電源，開機(jī)測試12 h，未見重啟現(xiàn)象發(fā)生。單獨(dú)測試UNR3.3/8 D5T發(fā)現(xiàn)有大負(fù)載的情況下，輸出電壓有跳變，最終確定為U631供電故障引起CV-260反復(fù)重啟。購置了一塊UNR3.3/8 D5TC，安裝試機(jī)，故障排除。

圖2 主控板上板供電示意圖

3 小結(jié)

CV-260圖像處理裝置一般很少發(fā)生故障，平時只需要做好定期除塵清潔，確保各種連線正確即可，一旦發(fā)生故障，會造成整個內(nèi)窺鏡系統(tǒng)不可用。在眾多的維修類文獻(xiàn)中，也很少詳細(xì)分析圖像處理裝置各部分作用及結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致大部分工程師對此類故障無從下手。此類設(shè)備的維修，最好從結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，通過仔細(xì)觀察故障現(xiàn)象，分析推導(dǎo)故障發(fā)生原因，由大到小，逐步排除。