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Windows下工業CT機掃描控制的研究
摘 要：介紹了一種CT掃描控制的，并給出了其在Windows平臺下的實現方法。實驗表明：該方法具有良好可靠性。關鍵詞：工業CT 掃描 Windows設備驅動
一、引言
工業機斷層掃描成像技術（Industrial Computerized Tomography）,簡稱工業CT或ICT，是計算機技術與放射學相結合的一門新的成像技術。工業CT在無損檢測（NDT）與無損評價（NDE）領域得到了廣泛的。
CT掃描檢測模式已經經歷了三代掃描模式。第三代掃描方式的此掃描檢測模式的示意如圖1
M個分度旋
輻射源
探測器陣列
圖1 第三代掃描示意圖
相對旋轉一周，完成一個斷層掃描檢測，獲得由N×N個數據組成的數據集。本文將Windows下第三代CT掃描檢測模式控制系統的開發。
二、系統總體結構
本文以重慶大學ICT研究中心研制的某臥式工業CT機為例闡述工業CT機掃描運動控制。臥式工業CT機主要要求對下列三個運動軸的位置進行控制：
1．分度運動（工件轉動）M1
分度運動的定位精度到等效探測器空間分布均勻性，直接影響圖象質量。可作正、反方向連續轉動。
2．插值運動M2
通過該方向的運動調整探測器的位移，以獲取更多的探測數據，提高分辨率。
3．工件分層運動M3
分層運動用于選擇CT掃描斷層位置。
選用研華公司的PCL_839三軸運動控制卡控制這三個運動。PCL_839卡自身含有3個脈沖發生器，能夠執行同步及獨立控制三個軸的運動任務。選用研華公司的三通道正交計數卡PCL_833獲取這三個運動位置反饋信號。控制原理框圖如圖2。
圖2 CT掃描運動控制框圖
三、Window下CT掃描控制軟件的開發
1．應用程序與驅動程序的交互
Windows中提供了以下5個API函數，通過它們可以像訪問一個文件那樣訪問設備。
（1）CreateFile()打開一個WDM設備
（2）CloseHandle()關閉一個WDM設備
（3）ReadFile()從設備讀數據
（4）WriteFile()向設備寫數據
（5）DeviceIoControl()設備控制命令，讀、寫操作可一起完成。
應用程序首先必須通過CreateFile()打開和創建到一個WDM設備連接，才能對它進行各種I/O 操作。下面將給出研華PCL_839卡驅動程序的DriverEntry例程，設置了驅動程序的入口點和主要回調例程，以后內核會在合適的環境下調用這些例程處理。
DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,
IN PUNICODE_STRING RegistryPath)
{NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
DriverObject->DriverExtension->AddDevice= PCL_839 AddDevice;
………….
Return status;
}
2．CT掃描過程控制
（1）CT掃描控制策略
為提高CT掃描效率及減少機器的損耗，采用CT掃描運動勻速方式，CT掃描速度的快慢根據采集的時間要求確定，在運動過程中到達一個采集點時，就給數據采集系統發送一個采集信號，通知采集系統準備讀取當前點的采集數據。CT掃描控制流程圖如下所示：
（2）CT掃描軟件的編寫
首先，用戶程序發出初始化電機的命令BYTE InitPCL_839 [] = //初始化命令碼
{…
PCL_839IO_WRITE, PARPORT_XX, 0xXX, //命令碼，操作地址，操作數
…
};
BYTE ChaZhiPCL_839 [] = //插值運動命令碼
{…
PCL_839IO_WRITE, PARPORT_XX, 0xXX, //命令碼，操作地址，操作數
…
};
初始化包括電機的操作模式，速度控制，及中斷使能等。
上面給出初始化、插值運動命令碼及在用戶態調用初始化命令碼的程序，在用戶態調用插值運動命令碼只需對DeviceIoControl修改即可，如下所示：
DeviceIoControl(hWdmIo, IOCTL_ PCL_839IO_RUN_CMDS,
ChaZhiPCL_839, ChaZhiPCL_839, // Input
rv, sizeof(rv), // Output
&BytesReturned, NULL)
其它操作如分度運動、分層運動與此類似，鑒于篇幅所限這里不再敘述。
CT掃描任務的強實時性要求程序與驅動程序能進行實時通信。為保證CT掃描系統的實時性，采用Win32事件對應用程序進行通信。當發生中斷時，設置事件的觸發狀態。驅動程序創建命名的核心態事件，具體步驟如下。
①聲明核心態事件
KEVENT myEventToSingnal; //在PCL_839設備擴展ｄｘ中聲明
②當核心事件發生時,設置事件為觸發態,實現ＷＤＭ對應用程序的通信
state=KeReadStateEvent(dx->myEventToSingnal);
設置事件為非觸發態
KeClearEvent(dx->myEventToSingnal);
③最后釋放事件句柄
ExFreePool((dx->myEventToSingnal);
由于在該軟件設計中，事件是由中斷發出的。在進行上述處理之前，必須有一些中斷初始步驟設置。應用程序在等待一個事件發生后，就對相應的事件做出快速反映，以保證CT掃描控制的實時性。
四、結論
在Windows 2000平臺上對CT掃描控制系統進行開發，不僅能更好的實現CT機的掃描控制，縮短開發周期，而且可以提高整個控制系統的可靠性、穩定性。
[1] （美）Chris Cant 著．Windows WDM設備驅動程序開發指南．機械工業出版社．
[2] 劉麗，劉紅霞．工業ＣＴ掃描臺高加速運動控制．鄭州航空工業管院學報(版)．第23卷第3期2004年6月．
[3] 劉鴻，王平，俞偉．ＷＤＭ驅動程序開發疑難．機應用．第23卷第6期2003年6月．
[4] 馬官營．楊明．吳曉琳Windows2000通用設備驅動程序設計．計算機應用．第23卷2003年6月
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