奧林巴斯CV-260圖像處理裝置結構組成與故障排除

黃世安，于 巍

（聯勤保障部隊第980醫院醫學工程科，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窺鏡系統，在國內各級醫院廣泛應用，其故障多見于電子內窺鏡。CV-260圖像處理裝置作為整個系統的核心，發生故障會導致系統癱瘓，在多年的維護中，筆者總結分析了該圖像處理裝置的結構特點，并歸納總結了2例故障排除過程，供同行參考。

1 CV-260圖像處理裝置結構組成

260系列電子內窺鏡系統包括圖像處理裝置CV-260、冷光源CLV-260、電子內窺鏡、醫用顯示器、鍵盤、臺車、工作站等[1-2]。

CV-260是整個電子內窺鏡系統的核心，內含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），其結構如圖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內部結構簡圖

接口板用以連接電子內窺鏡，讀取相關信息，并將表征圖像的電子信號傳輸到主控板。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。

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

主控板由上下2塊電路板組成，通過3個數據接口相連，供電電源為Secondary circuit。上板負責完成圖像白平衡、色彩增強調整，連接各種控制裝置。電源輸入為5.2 V/5 A，復雜可編程邏輯器件（complex programmable logic device，CPLD）為 EPM3256AQC20 8-7N，CPU型號因散熱片遮擋未知。后蓋的端口有監視器遠程端口、100BASE-TX網絡端口、鍵盤接口、數字文件遠程端口、打印機遠程端口、SCV（software capability verification）遠程端口、選項A端口、腳踏開關端口、VTR（video tape recorder）遠程端口。

下板連接按鍵板和接口板，負責將圖像轉為視頻格式輸出。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實現圖像處理，場存儲器M54V122228-25存儲數據，FIFO（first input first output）存儲器S81V10160-12緩存待輸出圖像。后蓋的端口有監視器端口、圖像端口、數字文件端口、打印機輸入端口、選項B端口、光源端口。

2 故障維修實例

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

開機黑屏，按鍵無反應。

2.1.2 故障分析與排除

依據對系統結構的分析可知，冷光源、電子胃腸鏡、鍵盤、工作站與系統開機無關，將上述逐一移除后開機，故障現象不變，可排除其發生故障的可能性。按鍵無反應，也可排除顯示器的問題，重點將故障定位于CV-260圖像處理裝置上。

開機后，風扇轉動，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無卡死，說明按鍵板無故障；而接口板發生故障，一般為圖像問題，不會涉及黑屏、按鍵無反應等系統問題，由此判斷故障點在主控板上。

觀察開機過程，發現設備未進入自檢程序，開機不正常。仔細觀察主控板上下2塊電路板，發現各IC芯片均為超大規模集成電路，唯獨在主控板上板有一黃色IC芯片為可插拔器件（型號為M4T28-BR12SH1），查閱該型號數據，得知為一時鐘計時器，內含一枚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，開機恢復正常，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系統中用于保護隨機存取存儲器（random access memory，RAM）中的信息（如時間、用戶設置參數）不丟失，失電后，CPU讀取不到相應參數，會導致開機自檢不通過引發異?；騾祷謴统鰪S設置、無法保存等現象。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 故障現象

開機反復重啟，且越發頻繁，無法正常使用。

2.2.2 故障分析與排除

該機約半年前出現使用過程中無故重啟的現象，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，問題仍出現在CV-260圖像處理裝置上。首先單獨測量M4T28-BR12SH1，有2.3 V輸出，說明該IC芯片正常。仔細觀察，發現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內部各功能模塊相互關系的分析，電源板為其他板卡提供電力支持，測量結果已排除其故障的可能；接口板連接電子內窺鏡，并接受電子內窺鏡傳導過來的圖像信號，因未接電子內窺鏡，此功能處于閑置狀態，嘗試移除接口板的電源，開機故障依舊，可見故障并未發生在該板卡上；按鍵板是微動開關和LED指示燈的組合，將其移除，開機測試故障依舊，因此排除按鍵板故障的可能。

根據用戶描述，半年前重啟后，各項功能正常，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生故障，也應該是視頻輸出異常，而不會出現反復重啟的現象，因此主控板下板發生故障的可能性不大。

故障范圍縮小至主控板上板，反復重啟，要么是程序錯誤，被看門狗程序反復復位；要么為供電電路異常。如果是程序錯誤，反復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載發生故障。查看各功能IC芯片的技術參數文檔，無意中發現均為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轉換模塊，將輸入的5.2 V轉化為3.3 V，為各IC芯片供電，LMS1587CS-ADJ（U629）的輸出為 1.8 V。用萬用表測量發現，當故障發生時，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，發現故障依舊，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，用可調穩壓開關電源調至3.3 V/2 A作為替代電源，開機測試12 h，未見重啟現象發生。單獨測試UNR3.3/8 D5T發現有大負載的情況下，輸出電壓有跳變，最終確定為U631供電故障引起CV-260反復重啟。購置了一塊UNR3.3/8 D5TC，安裝試機，故障排除。

圖2 主控板上板供電示意圖

3 小結

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