CN101884547B - 一种用于滑环的高速光学数据传输系统 - Google Patents

Abstract

一种旋转体和固定体之间的激光数据传输系统，该系统基于空间激光通信技术，适用于工业CT、高端安检仪或医用CT的滑环系统中，以实现将旋转体上的检测数据高速高可靠地传输到固定体上，该系统包括设置在旋转体上的数据采集装置、旋转连杆装置、激光发射装置以及设置在固定体上的滑道装置和接收装置。由于本发明采用空间激光来实现数据的高速传输，传输速率高、误码率低并且抗干扰能力强，满足了工业CT、高端安检仪或医用CT中大数据量高速传输的要求。

Description

一种用于滑环的高速光学数据传输系统

技术领域

本发明涉及一种基于空间激光通信的旋转体和固定体之间的高速数据传输系统，尤其涉及适用于工业CT系统、安检仪和医用CT系统中的旋转体和固定体之间的高速数据传输系统。

背景技术

在工业技术领域中，有很多应用场合需要将旋转体上的数据信息传输到固定体上，典型的应用如在工业CT系统、安检仪和医用CT系统中，在对被检对象进行检测时，需要实时地将旋转体上检测到的信息高速高可靠性地传输到固定体上。最初的数据传输系统是通过电刷和导电环的方式来实现的，但由于旋转体在旋转时电刷和导电环之间的接触电阻值在不断地变化，这种变化会产生很大的信号噪声，从而降低了数据传输的可靠性，因此不能用来传输高速数据信号。特别是在高压环境下，旋转体和固定体之间的高压放电引起的高压噪声更大。另外，由于碳刷和滑环之间的接触摩擦，也影响了数据传输系统的使用寿命。

随着具有多排X光探测器的高速工业CT系统和医用CT系统在实际检测中得到广泛应用，系统在单位时间内采集到的检测数据大大增加，采用碳刷和滑环接触的方式来实现数据传输是越来越不可靠和理想的了。因此，业界提出了用无线电容耦合的方式来代替上述的碳刷滑环方式，但是无线电容耦合的电磁场比较容易受到外界电压、电流和电磁场的干扰，因此高速数据传输的准确性以及传输速率受到限制和影响。

为了解决上述的问题，业界还提出了基于光学的信号传输系统，如在公开号为CN101006925A的专利申请中，公开了一种基于光纤的数据传输系统，其中，在旋转体上沿圆周方向固定若干个电光转换元件(如激光二极管)和聚焦透镜作为信号发射部分，在固定体上沿圆周方向设置一段有限长度的光纤束来接收发射部分发射的光信号并传送到光电转换元件，保证在实际工作中，至少有一束发射部分发射的光束能够落在固定体上的光纤束上。在公开号为CN 1989905A的专利申请中，同样公开了一种基于光纤的数据传输系统，与CN101006925A不同的是，这个专利申请中在旋转体上只设置了一个电光转换元件(如激光二极管)和聚焦透镜作为信号发射部分，在固定体上沿圆周方向布满光纤来接收发射的光信号并传送到光电转换元件。但上述这两种系统都采用了较多的激光器或光纤，成本较高，实用性受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于空间激光通信的用于旋转体和固定体之间的高速高可靠性数据传输系统，尤其适用于工业CT、安检仪和医用CT的滑环系统中，以实现将旋转体上的检测数据高速高可靠地传输到固定体上，该高速高可靠性数据传输系统包括：数据采集装置，其设置在旋转体上；旋转连杆装置，其设置在旋转体上；激光发射装置，其设置在旋转连杆装置上；滑道装置，其设置在固定体上；接收装置，其设置在该固定体上。

其中数据采集装置与激光发射装置相连，具有将X光接收装置转换的模拟电信号转换为数字电信号的功能。

激光发射装置具有将数字电信号转换为数字光信号通过空间传输出去。

旋转连杆装置间隔90度安装在旋转体上，旋转连杆装置可以在一定角度范围内旋转，该角度范围至少大于180度。

本发明中的滑道装置由第一滑道、第二滑道和限位滑道组成，滑道是光滑并且曲率变化连续的，限位滑道位于第一滑道和第二滑道交接处。

接收装置用于接收发射装置发射的激光信号，并将其传输给图像处理装置。

附图说明

图1是本发明所提出的数据传输系统的原理示意图；

图2是旋转连杆装置旋转到两段滑道交接处时的侧视图；

图3是图1中一种接收装置的侧视图；

图4是本发明另一种实施例的原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所提出的空间激光数据传输系统包括旋转体110，数据采集装置140，激光发射装置150，旋转连杆装置160，滑道装置170，接收装置180和固定体200。其中，数据采集装置140和旋转连杆装置160安装在旋转体110上，激光发射装置150安装在旋转连杆装置160上，X光发射装置120和X光接收装置130也安装在旋转体110上；滑道装置170和接收装置180安装在固定体200上。

在CT系统的扫查过程中，旋转体110由电机带动旋转，在图1中没有示出电机，X光发射装置120持续发射X光并随旋转体110旋转，所述的X光穿过位于该X光发射装置120和X光接收装置130之间的被检对象并被X光接收装置130所接收到，X光接收装置130可以将接收到的X光的能量转换为模拟电信号，该X光接收装置130可以为单排或多排的X光探测器阵列。

该X光接收装置130与数据采集装置140相连，并将检测到的模拟电信号传送到该数据采集装置140，经过模数转换和相应的数据处理后转换成数字电信号。数据采集装置140再将转换后的数字电信号传输给所有的激光发射装置150。

激光发射装置150将数字电信号转换为数字光信号，通过激光二极管将其发射出去，在激光二极管前加上准直镜以实现光束的准直发射。

旋转连杆装置160主要由大滚轮161，小滚轮162，限位装置163，轴承164，支撑座165，连杆166，拉簧167组成，如图2所示。拉簧167始终具有让连杆166绕着轴承164在图1中逆时针旋转的力，以保证连杆166在图1中具有逆时针旋转的趋势，但限位装置163限定连杆166只能逆时针旋转到图1中160A，160B和160C所示的位置处，即激光发射装置发射的激光光线与旋转体110圆心到轴承164中心的连线垂直。大滚轮161与滑道装置170配合，当旋转发射装置160在接收装置180右边区域时，大滚轮161与第一滑道170A配合，第一滑道170A支撑着大滚轮161，当旋转发射装置160在接收装置180左边区域时，大滚轮161与第二滑道170B配合，第二滑道170B压着大滚轮161。如图1所示，当旋转体110逆时针旋转到图1所在的位置时，拉簧167拉着连杆166，但限位装置163限定连杆166只能旋转到如图1所示的位置处，刚好这个位置激光发射装置发射的激光对准接收装置的中心，旋转体110逆时针旋转时，第一滑道170A支撑着大滚轮161，使得旋转连杆装置160在随着旋转体110逆时针旋转时，连杆166顺时针旋转，并带动激光发射装置150A也同样顺时针旋转，设定第一滑道170A的形状，使得激光发射装置150A在旋转过程中始终对着接收装置180的中心位置。

当旋转连杆装置160旋转到两段滑道的交接处时，这时两段滑道对大滚轮161都没有约束，为了防止在这个时刻拉簧167将连杆166拉偏到左边，在两段滑道的中间设置一小段限位滑道170C，这时，限位滑道170C支撑着小滚轮162，以保证旋转体110再逆时针旋转时，旋转体110上的支撑座165先于大滚轮161逆时针旋转，从而保证第二滑道170B压着大滚轮161，从而压着连杆166顺时针旋转，设定第二滑道170B的形状，使得激光发射装置150A在旋转过程中始终对着接收装置180的中心位置。

当激光发射装置150A旋转到150D所在的位置时，也变成与150D一样的状态了，这时，150B也旋转到150A所在的位置处，可以开始下一次的通讯了，当150A旋转到150D之后的位置时，拉簧167拉着连杆166逆时针旋转，使其旋转到如图1中虚线所表示的状态，并以这个状态再次旋转到150A所在的位置。

这样，四个激光发射装置150A，150B，150C，150D交替进行数据通讯，从而保证通讯的不间断性。

接收装置180是一个激光检测器，该激光检测器具有检测面，可以检测到激光发射装置150发射的激光信号，接收装置180将检测到的信号再传输给图像处理装置190，以供处理。

接收装置180也可以是一个如图3所示的装置，图3是图1中一种接收装置的侧视图，接收装置180具有锥体状反射体181，聚焦透镜182和激光检测器183，激光发射装置发射的激光经过锥体状反射体181的反射后，反射到聚焦透镜182的有效区域内，再经过聚焦透镜182的聚焦汇聚到激光检测器上，激光检测器再将检测到的信号传输到图像处理装置中。

在本发明中，旋转连杆装置160和激光发射装置150的个数优选为4个，滑道装置的个数优选为1个，接收装置180的个数为1个，但可以根据实际的需要设置任意个数的旋转连杆装置160、激光发射装置150、滑道装置170和接收装置180，如两个旋转连杆装置160、两个激光发射装置150和两个接收装置180，以及四段滑道170A、170B、170D、170E，如图4所示，虚线状的旋转连杆装置表示旋转过程中出现的位置。

Claims (5)

1.一种基于空间激光通信的旋转体和固定体之间的高速数据传输系统，其特征在于，该高速数据传输系统包括：

数据采集装置，其设置在旋转体上；

旋转连杆装置，其设置在旋转体上，由大滚轮，小滚轮，限位装置，轴承，支撑座，连杆，拉簧组成，并且旋转连杆装置可以在一定角度范围内旋转，该角度范围为180度；

激光发射装置，其设置在旋转连杆装置上；

滑道装置，其设置在固定体上，由第一滑道、第二滑道和限位滑道组成，滑道是光滑并且曲率变化连续的，限位滑道位于第一滑道和第二滑道的交接处；

接收装置，其设置在固定体上。

2.如权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中的数据采集装置将模拟电信号转换为数字电信号。

3.如权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中的激光发射装置将数字电信号转换为数字光信号并通过空间传输出去。

4.如权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中当旋转体旋转时，滑道装置引导旋转连杆装置旋转，使得激光发射装置始终对着接收装置的中心位置，并且当一个旋转连杆装置将要旋转出滑道作用区域时，另一个旋转连杆装置旋转到滑道作用区域。

5.如权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中的接收装置为激光检测器。

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