CN2562258Y

CN2562258Y - 一种扫描装置

Info

Publication number: CN2562258Y
Application number: CN02274447U
Authority: CN
Inventors: 李永旭; 李甲递; 肖建阳; 阎志宇; 李世敏; 杜汉勋
Original assignee: SHENYANG DONGRUAN DIGITAL MEDICAL SYSTEM CO Ltd
Current assignee: SHENYANG DONGRUAN DIGITAL MEDICAL SYSTEM CO Ltd
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2003-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-29

Abstract

一种扫描装置，属于图像处理技术领域，由扫描器、扫描器支架及控制电路组成，扫描器通过两根扫描光轴固定安装在扫描器支架上，控制电路的成像机构先进先出存储器FIFO和D/A转换器安装在扫描器的PCB固定架上；DICOM控制器和Motorola打印控制器安装在车架下空腔的安装板上，控制电路的嵌入式控制系统采用Motorola打印控制器，Motorola打印控制器控制I/O、驱动单元、成像机构和D/A转换器，控制计算机内的数据通过激光器全部成像到胶片上，并且数据不会丢失及堆积，本实用新型机构简单、性能稳定，采用半导体激光器，使用寿命长，控制电路模块化，软件可随硬件升级。

Description

一种扫描装置

所属技术领域

本实用新型属于图像处理技术领域，特别涉及医用诊断结果的图像数据通过激光器扫描到胶片上的装置。

背景技术

现有的激光相机在扫描系统上采用气体激光器，这种激光器的气体多为CO₂和Hi、Ne气体，使得激光器的成本高、而且寿命短、互换性不好、故障率高、维修不便。在光路通道上采用六面体反射镜，对六个面的加工要求高，加工复杂、光路机构繁琐。在扫描圆筒上采用大于180°的圆弧，这会造成激光光束在扫描过程中的双重反射使胶片产生阴影。在控制电路系统多采用专用控制系统，这种系统硬件的升级对软件改变很小，造成系统无法升级。

发明内容

鉴于现有激光相机扫描系统存在的问题，本实用新型提供一种机构简单、性能稳定、成本低、维修方便的扫描装置。本实用新型采用半导体激光器，这种激光器不仅成本低、使用寿命长，而且一致性(互换性)好、故障率低、维修方便。光路机构简单并采用单反射镜，这种反射镜加工工艺简单、对透镜组的光学精度要求低。在扫描圆筒上采用等于180°的圆弧，防止产生双重反射造成的胶片阴影。在控制系统上采用嵌入式控制系统，这种控制系统采用模块化设计，当硬件升级时，软件随之升级，系统的性能提高。

本实用新型由扫描器、扫描器支架及控制电路组成。

扫描器通过两根扫描光轴固定安装在扫描器支架上，控制电路的成像机构先进先出存储器FIFO和D/A转换器安装在扫描器的PCB固定架上；DICOM控制器和Motorola打印控制器安装在车架的左下空腔的安装板上。其目的是将送来的胶片，通过夹送辊的咬入运动送入到扫描圆筒内并准确地将胶片定位。控制电路的嵌入式控制系统采用Motorola打印控制器，Motorola打印控制器控制I/O、驱动单元、成像机构和D/A转换器。控制计算机内的数据通过激光器全部成像到胶片上，并且数据不会丢失及堆积。

本实用新型的机械部分由扫描器和扫描器支架组成。

扫描器：在同一水平面内的两根处处平行的扫描光轴通过轴套与扫描拖架相连接。轴与轴套之间光滑接触，使得扫描拖架在光轴上活动自由。两根扫描光轴固定在扫描固定左侧板及扫描右侧板上。丝杠穿过丝母及拖架通过联轴器与电机连接并固定到扫描固定左侧板上，丝杠与两根扫描轴之间的距离处处相等并且轴心在同一水平面内。拖架上安装有高速电机及激光发生器，在拖架的左方安装有光电管固定架，拖架的上方安装有PCB固定架，拖架的左右两端安装有遮光板，防止激光器发出的激光扫描过程中产生多次反射而造成成像的模糊。当步进电机旋转通过联轴器、丝杠带动激光器拖架在两根扫描光轴上移动。同时，高速电机轴芯孔内装有反射镜，电机旋转将电机轴端的激光发生器发出的激光经反射打到胶片感光面上形成螺旋的扫描图像线。

扫描器支架：扫描圆筒与半圆法兰连接，形成180°的半圆形，半圆法兰又固定在支承板上，与支承板连接的角铁通过缓冲弹性胶垫固定在底板上。胶片经夹送辊的咬入运动进入扫描圆筒内，胶片随着扫描圆筒的形状运动，当胶片的前端遇到与弹簧连接的止推挡块时，胶片将带着止推挡块在弹性范围内运动直到胶片的末端从夹送辊口内出来并卡到夹送辊口端为止。在胶片运动的过程中，位置拨片会拨动胶片使胶片调整到规定的位置。

扫描成像电气设计流程部分：诊断设备将诊断的图像数据通过网络线传输到网络通讯协议接口DICOM控制器内，用户控制器启动DICOM控制器工作。DICOM控制器将处理后符合通讯协议的图像数据通过网络线传输到打印Sever内对数据进一步处理，从打印Sever输出来的数据通过PC104数据总线传输到先入先出存储器(8K FIFO)内和Motorola打印控制器。Motorola打印控制器输出的控制信号及状态信息通过控制线将控制先入先出存储器、D/A转换、I/O驱动电路及步进电机驱动器的工作。图像数据通过D/A转换后由数字信号转变为模拟信号输送到激光器内。得到控制信息的步进电机驱动器将通过步进电缆线驱动步进电机的运动。步进电机的运动驱动扫描装置的扫描运动，随着激光器的发射将图像信号扫描到胶片上。

图像数据的传输控制电路由PC104数据总线、Motorola打印控制器、可编程逻辑阵列、先入先出存储器、反相缓冲器/线驱动器、总线接受发送器、IO数据接口和Laser数据接口组成。PC104数据总线的8位数据输出引脚SD0-SD7、10位地址输出引脚AS0-AS9、IOR和IOW控制命令输出引脚分别与可编程逻辑阵列的数据输入引脚SD0-SD7、地址输入引脚AS0-AS9、IOW、IOR输入引脚相连接，通过可编程逻辑阵列的8位数据输出引脚与先入先出存储器的数据输入引脚相连。同时Motorola打印控制器的8位数据输出引脚也与先入先出存储器的数据输入引脚相连，命令输出引脚nRET、nFIFO Rst、nEF、nFIFO Rd、nFIFO Wr与先入先出存储器的命令输入引脚相连接。并且nFIFORd、nFIFO Wr命令输出引脚还与可编程逻辑控制单元的nFIFO Rd、nFIFO Wr相连。先入先出存储器的数据输出引脚Q0-Q7连接与8位总线接收发送器的输入引脚，8位数据总线的输出引脚与Laser数据接口相连接。由Motorola打印控制器的控制命令输出引脚Ena、Dir、Pul连接与反相缓冲器/线驱动器的2A2、2A3、2A4输入引脚，并由反相缓冲器/线驱动器的输出引脚STEP Ena、STEP Dir、STEP Pul连接到IO数据接口上，控制扫描器上步进电机的运作。由Motorola打印控制器输出控制信号引脚SDO、SCK、C32-5、nDAC-Wr、CS-U11、CS-8902连接到反相缓冲器/线驱动器的输入引脚1A1-2A4端。通过反相缓冲器/线驱动器的输出命令引脚1Y1-2Y4连接到Laser数据接口，控制激光器的运作。打印SEVER将数据通过PC104-BUS总线传出8位的图像数据信号SD[0-7]和10位的地址信号AS[0-9]到可编程逻辑阵列XC95144XL-TQ100(B)中。微处理单元Motorola打印控制器将存储器读(nFIFO Rd)命令和存储器写(nFIFO Wr)命令发给先进先出(FIFO)存储器中，同时将控制激光器及步进电机的信号通过反相缓冲器/线驱动器发送到Laser数据接口内和I/O数据接口。FIFO存储器先从可编程逻辑阵列中将图像数据读入并写出到八位总线接收发送器内，总线接收发送器在有效电平下将接收到的八位图像数据发送到Laser数据接口内。

激光器发光电路由Laser数据接口、8位总线接收发送器、并行DA转换器、放大器、电阻、电容、可调电阻、三极管、串行DA转换器、反相器等组成。Laser数据接口的8位数据信号连接到总线接收发送器的输入引脚端，总线接收发送器的数据输出引脚端连接到并行DA转换器的输入端，通过DA转换器的转换将数据信号转换为模拟信号通过输出引脚输出到与之相连的放大器的输入引脚端，放大器的放大作用输出一个电压经过与之连接的电阻、放大器等到达激光器。同时Laser数据接口的控制信号输出到反相器的A2-A6输入端，通过反相器的反相作用控制信号通过Y3引脚输出到与之连接的并行DA转换器的输入端Cs和Wr，Y4、Y5、Y6输出到与之相连的串行DA转换器的输入端SCLK、Din、Sync引脚上，通过串行DA转换器的转换输出VoutA、VoutB两个电压到两个放大器的+输入端，通过放大器的作用将电压输出到与之相连的并行DA转换器的Vref端，调节Vref端的参考电压进而调节激光器的灰度与对比度。激光器发光是由总线接收发送器从Laser数据接口接收到的图像数据信号发送给并行DA转换器内，DA转换器将接收到的数字信号转换成模拟信号电压输出给放大器，放大的电压通过电路传给半导体激光器，使得激光器发光。激光器发出的光的强弱转为电压后通过由放大器、电阻、电容组成的反馈电路反馈回来高电压或低电压加到放大器的负引脚端。当电压过高时由放大器、可调电阻、三极管、电阻组成的钳位电路导通接地电压为零，则放大器的输入端+引脚电压为零使输出的电压变小，半导体激光器的光变弱。反相器从Laser数据接口接收到的图像数据信号并将时钟控制信号、水平触发信号及连续数据传输到串行DA转换器内。由串行DA转换器的VoutA和VoutB输出的电压VmaX及Vmin使得Vref参考电压可调范围变大或变小进而调节图像的灰度及对比度，使得激光器发出的光符合要求，扫描到胶片上清晰准确。

本实用新型机构简单、性能稳定、成本低、维修方便，采用半导体激光器，使用寿命长，控制电路模块化，软件可随硬件升级。

附图说明

图1为本实用新型的机械部分的结构示意图，

图2为本实用新型的扫描器的结构示意图，

图3为本实用新型的扫描器支架的结构示意图，

图4为本实用新型的电气设计流程图，

图5为本实用新型的图像数据传输控制电路图1，

图6为本实用新型的图像数据传输控制电路图2，

图7为本实用新型的激光器发光原理电路图。

图中：1扫描器，2扫描器支架，3扫描右侧板，4扫描光轴I，5扫描拖架，6光电管固定架，7扫描固定左侧板，8联轴器，9步进电机，10扫描光轴II，11丝杠，12丝母，13左遮光板，14右遮光板，15轴套，16固定架，17扫描圆筒，18支承板，19角铁，20弹性胶垫，21底板，22半圆法兰，23位置拨片，24止推挡块，25诊断设备，26用户控制器，27 DICOM控制器，28硬盘，29打印Sever，30 Motorola打印控制器，31先入先出存储器，32 D/A转换，33激光器，34 I/O驱动电路，35步进电机驱动器，36网线，37 PC104数据总线，38 12位数据线，39控制线，40数据线，41步进电缆线，42步进电机，43反相缓冲器/线驱动器，44 I/O数据接口，45 Laser数据接口，46八位总线接收发送器，47可编程逻辑阵列，48并行DA转换器，49放大器I，50放大器II，51电阻，52电容，53可调电阻，54放大器III，55放大器IV，56三极管，57串行DA转换器，58反相器。

具体实施方式

参阅图1，本实用新型由扫描器1和扫描器支架2及控制电路构成。扫描器1通过两根扫描光轴安装在扫描器支架2上。控制电路的成像机构：先进先出存储器8K FIFO31和D/A转换器32安装在扫描器的PCB固定架16上；DICOM控制器27和Motorola打印控制器30安装在车架的左下空腔的安装板上。

扫描器1(参见附图2)：在同一水平面内的两根处处平行的扫描光轴4与扫描光轴10通过轴套15与扫描拖架5相连接。轴与轴套之间光滑接触，使得扫描拖架5在光轴上活动自由。两根扫描光轴固定在扫描固定左侧板7及扫描右侧板3上。丝杠11穿过丝母12及拖架5通过联轴器8与电机9连接并固定到扫描固定左侧板7上，丝杠11与扫描光轴I4、扫描光轴II 10之间的距离处处相等并且轴心在同一水平面内。拖架5上安装有高速电机及激光发生器(图中未标)在拖架5的左方安装有光电管固定架6，拖架5的上方安装有PCB固定架16，拖架5的左右两端安装有左遮光板13和右遮光板14，防止激光器发出的激光扫描过程中产生多次反射而造成成像的模糊。当步进电机9旋转通过联轴器8、丝杠11带动激光器拖架5在两根扫描光轴上移动。同时，高速电机轴芯孔内装有反射镜(图中未标)，电机旋转将电机轴端的激光发生器发出的激光经反射打到胶片感光面上形成螺旋的扫描图像线。

扫描器支架2(参见附图3)：扫描圆筒17与半圆法兰22连接，形成180°的半圆形，半圆法兰22又固定在支承板18上，与支承板18连接的角铁19通过缓冲弹性胶垫20固定在底板21上。胶片经夹送辊的咬入运动进入扫描圆筒17内，胶片随着扫描圆筒17的形状运动，当胶片的前端遇到与弹簧连接的止推挡块24时，胶片将带着止推挡块24在弹性范围内运动直到胶片的末端从夹送辊口内出来并卡到夹送辊口端为止。在胶片运动的过程中，位置拨片装置23会拨动胶片使胶片调整到规定的位置。

扫描成像电气设计流程部分(参见图4)：诊断设备25将诊断的图像数据通过网络线传输到网络通讯协议接口DICOM控制器27内，用户控制器26启动DICOM控制器27工作。DICOM控制器27将处理后符合通讯协议的图像数据通过网络线36传输到打印Sever29内对数据进一步处理，从打印Sever29输出来的数据通过PC104数据总线37传输到先入先出存储器(8K FIFO)31内和Motorola打印控制器30。Motorola打印控制器30输出的控制信号及状态信息通过控制线39将控制8KFIFO31、D/A转换32、I/O驱动电路34及步进电机驱动器35的工作。图像数据通过D/A转换32后由数字信号转变为模拟信号输送到激光器33内。得到控制信息的步进电机驱动器35将通过步进电缆线41驱动步进电机42的运动。步进电机42的运动驱动扫描装置的扫描运动，随着激光器33的发射将图像信号扫描到胶片上。

图像数据的传输控制电路(参见图5、图6)：打印SEVER29将数据通过PC104-BUS总线37传出8位的图像数据信号SD[0-7]和10位的地址信号AS[0-9]到可编程逻辑阵列XC95144XL-TQ100(B)47中。微处理单元Motorola打印控制器30将存储器读(nFIFO Rd)命令和存储器写(nFIFO Wr)命令发给先进先出(FIFO)存储器31中，同时将控制激光器33及步进电机42的信号通过反相缓冲器/线驱动器43发送到Laser数据接口45内和IO数据接口44。FIFO存储器31先从可编程逻辑阵列47中将图像数据读入并写出到八位总线接收发送器46内，总线接收发送器46在有效电平下将接收到的八位图像数据发送到Laser数据接口45内。

激光器发光原理(参见图7)：总线接收发送器46从Laser数据接口45接收到的图像数据信号发送给并行DA转换器48内，DA转换器48将接收到的数字信号转换成模拟信号电压输出给放大器I49，放大的电压通过电路传给半导体激光器33，使得激光器33发光。激光器33发出的光的强弱转为电压后通过由放大器II 50、电阻51、电容52组成的反馈电路反馈回来高电压或低电压加到放大器IV55的负引脚端。当电压过高时由放大器III54、可调电阻53、三极管56、电阻51组成的钳位电路导通接地电压为零，则放大器IV55的输入端+引脚电压为零使输出的电压变小，半导体激光器的光变弱。反相器58从Laser数据接口45接收到的图像数据信号并将时钟控制信号、水平触发信号及连续数据传输到串行DA转换器57内。由串行DA转换器57的VoutA和VoutB输出的电压VmaX及Vmin使得Vref参考电压可调范围变大或变小进而调节图像的灰度及对比度，使得激光器33发出的光符合要求，扫描到胶片上清晰准确。

Claims

1、一种扫描装置，由扫描器、扫描器支架及控制电路组成，其特征在于扫描器通过两根扫描光轴固定安装在扫描器支架上，控制电路的成像机构先进先出存储器FIFO和D/A转换器安装在扫描器的PCB固定架上，DICOM控制器和Motorola打印控制器安装在车架下空腔的安装板上，控制电路的嵌入式控制系统采用Motorola打印控制器，Motorola打印控制器控制I/O、驱动单元、成像机构和D/A转换器。

2、根据权利要求1所述的扫描装置，其特征在于所说的扫描器，是在同一水平面内的两根处处平行的扫描光轴通过轴套与扫描拖架相连接，轴与轴套之间光滑接触，两根扫描光轴固定在扫描左侧板及扫描右侧板上，丝杠穿过丝母及拖架通过联轴器与电机连接并固定到扫描左侧板上，丝杠与两根扫描轴之间的距离处处相等并且轴心在同一水平面内，拖架上安装有高速电机及激光发生器，在拖架的左方安装有光电管固定架，拖架的上方安装有PCB固定架，拖架的左右两端安装有遮光板。

3、根据权利要求1所述的扫描装置，其特征在于所说的扫描器支架，扫描圆筒与半圆法兰连接，形成180°的半圆形，半圆形法兰固定在支承板上，与支承板连接的角铁通过缓冲弹性胶垫固定在底板上。

4、根据权利要求1所述的扫描装置，其特征在于所说的控制电路由PC104数据总线、Motorola打印控制器、可编程逻辑阵列、先入先出存储器、反相缓冲器/线驱动器、总线接受发送器、IO数据接口和Laser数据接口组成，PC104数据总线的8位数据输出引脚SD0-SD7、10位地址输出引脚AS0-AS9、IOR和IOW控制命令输出引脚分别与可编程逻辑阵列的数据输入引脚SD0-SD7、地址输入引脚AS0-AS9、IOW、IOR输入引脚相连接，通过可编程逻辑阵列的8位数据输出引脚与先入先出存储器的数据输入引脚相连；同时Motorola打印控制器的8位数据输出引脚也与先入先出存储器的数据输入引脚相连，命令输出引脚nRET、nFIFO Rst、nEF、nFIFO Rd、nFIFO Wr与先入先出存储器的命令输入引脚相连接；并且nFIFO Rd、nFIFO Wr命令输出引脚还与可编程逻辑控制单元的nFIFO Rd、nFIFO Wr相连；先入先出存储器的数据输出引脚Q0-Q7连接与8位总线接收发送器的输入引脚，8位数据总线的输出引脚与Laser数据接口相连接；由Motorola打印控制器的控制命令输出引脚Ena、Dir、Pul连接与反相缓冲器/线驱动器的2A2、2A3、2A4输入引脚，并由反相缓冲器/线驱动器的输出引脚STEP Ena、STEP Dir、STEP Pul连接到IO数据接口上，控制扫描器上步进电机的运作，由Motorola打印控制器输出控制信号引脚SDO、SCK、C32-5、nDAC-Wr、CS-U11、CS-8902连接到反相缓冲器/线驱动器的输入引脚1A1-2A4端，通过反相缓冲器/线驱动器的输出命令引脚1Y1-2Y4连接到Laser数据接口，控制激光器的运作，打印SEVER将数据通过PC104-BUS总线传出8位的图像数据信号SD[0-7]和10位的地址信号AS[0-9]到可编程逻辑阵列XC95 144XL-TQ100(B)中，微处理单元Motorola打印控制器将存储器读(nFIFO Rd)命令和存储器写(nFIFO Wr)命令发给先进先出(FIFO)存储器中，同时将控制激光器及步进电机的信号通过反相缓冲器/线驱动器发送到Laser数据接口内和IO数据接口，FIFO存储器先从可编程逻辑阵列中将图像数据读入并写出到八位总线接收发送器内，总线接收发送器在有效电平下将接收到的八位图像数据发送到Laser数据接口内。

5、根据权利要求4所述的扫描装置，其特征在于其激光器发光电路由Laser数据接口、8位总线接收发送器、并行DA转换器、放大器、电阻、电容、可调电阻、三极管、串行DA转换器、反相器等组成，Laser数据接口的8位数据信号连接到总线接收发送器的输入引脚端，总线接收发送器的数据输出引脚端连接到并行DA转换器的输入端，通过DA转换器的转换将数据信号转换为模拟信号通过输出引脚输出到与之相连的放大器I的输入引脚端，放大器I的放大作用输出一个电压经过与之连接的电阻、放大器IV等到达激光器，同时Laser数据接口的控制信号输出到反相器的A2-A6输入端，通过反相器的反相作用控制信号通过Y3引脚输出到与之连接的并行DA转换器的输入端Cs和Wr，Y4、Y5、Y6输出到与之相连的串行DA转换器的输入端SCLK、Din、Sync引脚上，通过串行DA转换器的转换输出VoutA、VoutB两个电压到两个放大器的+输入端，通过放大器的作用将电压输出到与之相连的并行DA转换器的Vref端，调节Vref端的参考电压进而调节激光器的灰度与对比度，激光器发光是由总线接收发送器从Laser数据接口接收到的图像数据信号发送给并行DA转换器内，DA转换器将接收到的数字信号转换成模拟信号电压输出给放大器I，放大的电压通过电路传给半导体激光器，使得激光器发光，激光器发出的光的强弱转为电压后通过由放大器II、电阻、电容组成的反馈电路反馈回来高电压或低电压加到放大器IV的负引脚端，当电压过高时由放大器III、可调电阻、三极管、电阻组成的钳位电路导通接地电压为零，则放大器IV的输入端+引脚电压为零使输出的电压变小，半导体激光器的光变弱，反相器从Laser数据接口接收到的图像数据信号并将时钟控制信号、水平触发信号及连续数据传输到串行DA转换器内，由串行DA转换器的VoutA和VoutB输出的电压VmaX及Vmin使得Vref参考电压可调范围变大或变小进而调节图像的灰度及对比度，使得激光器发出的光符合要求，扫描到胶片上清晰准确。