高集成度的x射線安檢機控制裝置的製作方法

2023-07-11 22:53:21 2

專利名稱：高集成度的x射線安檢機控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高集成度的X射線安檢機控制裝置，特別是涉及一種X射線安檢機上使用的具有嵌入式圖像處理算法的控制裝置，適合在可靠性要求較高的城市軌道交通以及民用航空中應用，屬於電子通信控制技術領域。
背景技術：
目前大量使用的X射線安檢機基本都是包括探測器模塊、X射線數據採集模塊、電氣控制模塊以及計算機。但是，例如上海英邁吉東影圖像設備有限公司的EI系統X射線安檢機、同方威視股份有限公司的X射線安檢機和北京中盾安民分析技術有限公司的神盾系列X射線安檢機中，一臺X射線安檢機內部都有非常多的分管各個模塊的電路板，數量眾多的電路板嚴重影響了整機的穩定性和可靠性。對於城市軌道交通中使用的X射線安檢機來說，一般要求每天要連續工作18小時以上，如果出現故障就必須在極短的時間內進行診斷和維修，X射線安檢機整機內部多個分管各模塊的電路板往往制約了維修的快速性。另外，目前的X射線安檢機基本上通過內部的計算機進行圖像處理和顯示，大量的數據處理對計算機配置要求較高。

發明內容
鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種高集成度的X射線安檢機控制裝置，對現有技術中X射線安檢機整機的各個模塊進行集成化整合，用於解決現有技術中X射線安檢機集成度低而降低整機的穩定性、可靠性以及制約快速診斷、維修整機的問題，本發明的高集成度也降低了整機維修的時間和成本，同時，解決了大量的數據處理對計算機配置要求較高的問題，進一步降低了成本。為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種高集成度的X射線安檢機控制裝置，包括集成在同一電路板上的運算放大模塊，連接所述安檢機的多個X射線傳感器，用於將各該X射線傳感器輸出的模擬圖像採集信號進行放大後輸出；模數轉換模塊，連接所述運算放大模塊，用於將所述運算放大模塊輸出的模擬圖像採集信號進行模數轉換，並輸出數字圖像採集信號；信號處理模塊，連接所述模數轉換模塊，用於將所述模數轉換模塊輸出的數字圖像採集信號進行圖像處理以獲取對應被測物的圖像數據；可編程邏輯模塊，用於對各該X射線傳感器、運算放大模塊、模數轉換模塊、以及信號處理模塊進行邏輯控制；網絡接口模塊，連接於所述信號處理模塊，用以將所述信號處理模塊獲取的圖像數據傳輸至外圍設備；控制接口模塊，連接於所述可編程邏輯模塊；
電氣控制模塊，連接於所述控制接口模塊；電源模塊，為所述電路板中各該模塊供電。可選地，所述模數轉換模塊為高速16位並行模數轉換器。可選地，所述信號處理模塊的核心單元為嵌入圖像處理算法的DSP單元。可選地，所述DSP單元為TMS320DM642晶片。可選地，所述網絡接口模塊包括100M乙太網接口。可選地，所述控制接口模塊包括RS422接口、RS232接口、8個通用數字IO接口、以及4個通用繼電器輸出接口。可選地，所述電氣控制模塊包括X射線源控制和驅動單元、傳送帶控制單元、變頻調速單元、以及光電開關控制單元。可選地，所述電源模塊包括電源單元，與外部12VDC/2A的供電開關電源相連接。可選地，所述電源單元輸出電壓包括+12￥、+6￥、_6￥、+5￥、+3. 3V、以及+1. 5V。如上所述，本發明的高集成度的X射線安檢機控制裝置，具有以下有益效果一方面，通過對現有技術中X射線安檢機整機的各個模塊進行集成化整合,並將相關模塊間的控制信號和反饋信號進行集中處理，以提高X射線安檢機整機的穩定性和可靠性，同時有助於快速診斷、維修整機，降低了維修的時間和成本；另一方面，在硬體層面採用嵌入式圖像處理算法，大大降低了大量的數據處理對計算機配置的要求，進而降低了成本。


圖I顯示為本發明的高集成度的X射線安檢機控制裝置的原理框圖。圖2顯示為本發明的高集成度的X射線安檢機控制裝置的控制接口模塊與電器控制模塊連接關係示意圖。元件標號說明
IX射線傳感器
2高集成度的X射線安檢機控制裝置
21運算放大模塊
22模數轉換模塊
23信號處理模塊
24可編程邏輯模塊
25網絡接口模塊
26控制接口模塊
2601RS422 接口
2602RS232 接口
26038個通用數字IO接口
26044個通用繼電器輸出接口
27電氣控制模塊
2701X射線源控制和驅動單元
2702傳送帶控制單元
4
27032704283
變頻調速單元光電開關控制單元電源模塊計算機
具體實施例方式以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。請參閱圖I至圖2。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，並非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。如圖I至圖2所示，本發明提供一種高集成度的X射線安檢機控制裝置2，包括運算放大模塊21、模數轉換模塊22、信號處理模塊23、可編程邏輯模塊24、網絡接口模塊25、 控制接口模塊26、電氣控制模塊27、以及電源模塊28。所述運算放大模塊21連接所述安檢機的多個X射線傳感器1，如圖I所示，用於將各該X射線傳感器I輸出的模擬圖像採集信號進行放大後輸出。需要說明的是，根據具有所述控制裝置2的具體型號的X射線安檢機所要求的信號增益，通過加載相應的程序至所述控制裝置2中的可編程邏輯模塊24，從而對所述運算放大模塊21的放大調節參數進行邏輯控制，進而從所述運算放大模塊21輸出相應放大倍數的圖像採集信號，即通過所述可編程邏輯模塊24對所述運算放大模塊21實現可編程的放大調節。所述模數轉換模塊22 (A/D轉換模塊)連接所述運算放大模塊21，如圖I所示，用於將所述運算放大模塊21輸出的模擬圖像採集信號進行模數轉換(A/D轉換)，並輸出數字圖像採集信號。在本實施例中，所述模數轉換模塊22為高速16位並行模數轉換模塊。需要說明的是，所述模數轉換模塊22的輸入端採樣邏輯是通過所述控制裝置2中的可編程邏輯模塊24 (FPGA模塊)進行邏輯控制的。所述信號處理模塊23 (DSP模塊)連接所述模數轉換模塊22，如圖I所示，用於將所述模數轉換模塊22輸出的數字圖像採集信號進行圖像處理以獲取對應被測物的圖像數據，其中，所述信號處理模塊23的核心單元為嵌入圖像處理算法的DSP單元，在本實施例中，所述DSP單元為TMS320DM642晶片。所述嵌入圖像處理算法的DSP單元，可進行實時多任務地運行圖像處理算法，從而對所述模數轉換模塊3輸出的圖像採集信號進行圖像處理，從而大大降低了大量的數據處理對X射線安檢機內部的計算機3的配置要求，降低了成本，其中，所述圖像處理算法包括圖像去噪算法、圖像增強算法、及圖像材質分類算法，所述圖像處理算法還包括根據需求另行開發的算法，如危險品模式識別算法。需要說明的是，如圖I所示，所述信號處理模塊23和所述控制裝置2中的可編程邏輯模塊24互相進行邏輯配合，從而對所述安檢機的X射線傳感器I進行信號採集和輸出的邏輯控制。具體地，在所述可編程邏輯模塊24中加載相應的採集邏輯(程序)，所述信號處理模塊23和所述控制裝置2中的可編程邏輯模塊24互相進行邏輯配合，進而控制所述信號處理模塊23，從而邏輯控制所述X射線傳感器I的信號採集和輸出。如圖I所示，所述可編程邏輯模塊24 (FPGA模塊)用於對各該運算放大模塊21的放大倍數、模數轉換模塊22的模數轉換以及信號處理模塊23的圖像處理進行邏輯控制，並與所述信號處理模塊23互相進行邏輯配合，進而對所述安檢機的X射線傳感器I的圖像採集和輸出進行邏輯控制，具體地，對所述可編程邏輯模塊24加載相應的邏輯(程序)，以實現對相應模塊的邏輯控制。需要說明的是，所述可編程邏輯模塊24還通過所述控制接口模塊26傳輸與所述電氣控制模塊27之間的邏輯控制信號和反饋信號。所述網絡接口模塊25連接於所述信號處理模塊23，如圖I所示，用以將所述信號處理模塊23獲取的圖像數據傳輸至外圍設備，在本實施例中，所述外圍設備為所述X射線安檢機內部的計算機3，即在本實施例中，所述網絡接口模塊25，通過乙太網標準的TCP協議，傳輸所述信號處理模塊23輸出的圖像數據以及X射線安檢機內部的所述計算機3發出的外部控制指令，進而通過所述計算機3使所述圖像數據形成完整的所述被測物的採集圖像，以實現所述計算機3發出的外部控制與高集成度的X射線安檢機控制裝置2之間的交互。在本實施例一中，所述網絡接口模塊25包括100M乙太網接口，抗幹擾性能優異。需要說明的是，通過加裝無線路由器和無線網卡可以進一步實現無線網絡傳輸。所述控制接口模塊26連接於所述可編程邏輯模塊24，如圖I至圖2所示，包括 RS422接口 2601、RS232接口 2602、8個通用數字IO接口 2603、以及4個通用繼電器輸出接口 2604。其中，所述RS422接口 2601和RS232接口 2602為串行數據接口。所述電氣控制模塊27連接於所述控制接口模塊26，如圖I至圖2所示，包括X射線源控制和驅動單元2701、傳送帶控制單元2702、變頻調速單元2703、以及光電開關控制單元2704。需要說明的是，通過所述控制接口模塊26來傳輸所述可編程邏輯模塊24和所述電氣控制模塊27之間的控制信號和反饋信號。需要進一步說明的是，如圖2所示，所述控制接口模塊26與電氣控制模塊27的連接關係如下所述X射線源控制和驅動單元2701與所述RS232接口 2602相連接；所述傳送帶控制單元2702與所述4個通用繼電器輸出接口 2604中的2個通用繼電器輸出接口相連接，其餘2個通用繼電器輸出接口備用；所述變頻調速單元2703與所述RS422接口 2601相連接；所述光電開關控制單元2704與8個通用數字IO接口 2603中的2個通用數字IO接口相連接，其餘6個通用數字IO接口備用。所述電源模塊28 (未圖示)為所述電路板中各該模塊供電，包括電源單元，與外部12VDC/2A的供電開關電源(未圖示)相連接，其中所述電源單元輸出電壓包括+12V、 +6V、-6V、+5V、+3. 3V、以及 +1. 5V。綜上所述，本發明一種高集成度的X射線安檢機控制裝置，一方面，通過對現有技術中X射線安檢機整機的各個模塊進行集成化整合，並將相關模塊間的控制信號和反饋信號進行集中處理，以提高X射線安檢機整機的穩定性和可靠性，同時有助於快速診斷、維修整機，降低了維修的時間和成本；另一方面，在硬體層面採用嵌入式圖像處理算法，大大降低了大量的數據處理對計算機配置的要求，進而降低了成本。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種高集成度的X射線安檢機控制裝置，其特徵在於，包括集成在同一電路板上的 運算放大模塊，連接所述安檢機的多個X射線傳感器，用於將各該X射線傳感器輸出的模擬圖像採集信號進行放大後輸出；模數轉換模塊，連接所述運算放大模塊，用於將所述運算放大模塊輸出的模擬圖像採集信號進行模數轉換，並輸出數字圖像採集信號；信號處理模塊，連接所述模數轉換模塊，用於將所述模數轉換模塊輸出的數字圖像採集信號進行圖像處理以獲取對應被測物的圖像數據；可編程邏輯模塊，用於對各該X射線傳感器、運算放大模塊、模數轉換模塊、以及信號處理模塊進行邏輯控制；網絡接口模塊，連接於所述信號處理模塊，用以將所述信號處理模塊獲取的圖像數據傳輸至外圍設備；控制接口模塊，連接於所述可編程邏輯模塊；電氣控制模塊，連接於所述控制接口模塊；電源模塊，為所述電路板中各該模塊供電。
2.根據權利要求I所述的高集成度的X射線安檢機控制裝置，其特徵在於所述模數轉換模塊為高速16位並行模數轉換器。
3.根據權利要求I所述的高集成度的X射線安檢機控制裝置，其特徵在於所述信號處理模塊的核心單元為嵌入圖像處理算法的DSP單元。
4.根據權利要求3所述的高集成度的X射線安檢機控制裝置，其特徵在於所述DSP單元為TMS320DM642晶片。
5.根據權利要求I所述的高集成度的X射線安檢機控制裝置，其特徵在於所述網絡接口模塊包括100M乙太網接口。
6.根據權利要求I所述的高集成度的X射線安檢機控制裝置，其特徵在於所述控制接口模塊包括RS422接口、RS232接口、8個通用數字IO接口、以及4個通用繼電器輸出接 □。
7.根據權利要求I所述的高集成度的X射線安檢機控制裝置，其特徵在於所述電氣控制模塊包括X射線源控制和驅動單元、傳送帶控制單元、變頻調速單元、以及光電開關控制單兀。
8.根據權利要求I所述的高集成度的X射線安檢機控制裝置，其特徵在於所述電源模塊包括電源單元，與外部12VDC/2A的供電開關電源相連接。
9.根據權利要求8所述的高集成度的X射線安檢機控制裝置，其特徵在於所述電源單元輸出電壓包括+12V、+6V、-6V、+5V、+3. 3V、以及+1. 5V。
全文摘要
本發明提供一種高集成度的X射線安檢機控制裝置，包括集成在同一電路板上的運算放大模塊、模數轉換模塊、信號處理模塊、可編程邏輯模塊、網絡接口模塊、控制接口模塊、電氣控制模塊、以及電源模塊。本發明一方面通過對上述模塊進行集成化整合，將相關模塊間的控制信號和反饋信號進行集中處理，以提高X射線安檢機整機的穩定性和可靠性，同時有助於快速診斷、維修整機，降低了維修的時間和成本；另一方面，所述信號處理模塊嵌入圖像處理算法，大大降低了大量的數據處理對X射線安檢機內部的計算機的配置要求，進一步降低了成本。
文檔編號G01V5/00GK102608667SQ20121005748
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月6日 優先權日2012年3月6日
發明者吳家榮, 吳敬秋, 彭寧嵩, 陸志文 申請人:上海高晶影像科技有限公司