專利名稱：自動正置金相顯微鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及顯微鏡，具體是一種自動正置金相顯微鏡。
背景技術：
目前，傳統的自動正置金相顯微鏡構造是由視度調節圈、目鏡、變倍調節器、調焦手輪、反射照明器、物鏡、止緊手輪、工作臺、顯微鏡底座、透射光座、反射鏡調節旋鈕組成。 將金相樣品放在工作臺上，調節光源亮度，轉動變倍調節器進行物鏡倍率轉換，旋轉調焦手輪進行手動調焦，調焦清楚后可以觀察到金相試樣的表面結構和組織形態。目前的自動正置金相顯微鏡存在以下問題 1、光源亮度雖然可調，但是缺乏直觀的亮度顯示。2、工作臺X，Y，Z有了一定的電動控制，但是不能實現物鏡的自由轉換與自動調焦ο采用的電動控制設備昂貴，技術復雜，從而導致設備價格昂貴。
發明內容
為了提高自動化程度，實現自動正置金相顯微鏡操作的直觀方便，并實現遠程網絡應用，本發明提供一種新的自動正置金相顯微鏡。本發明的自動正置金相顯微鏡，包括鏡筒、鏡臂、工作臺、物鏡、光源座、電路板，在鏡筒頂部設置CCD接口，工作臺是由X向步進電機、Y向步進電機、Z向步進電機分別控制的 X向臺板、Y向臺板、Z向臺板組成的三軸聯動工作臺，物鏡安裝在由W軸步進電機控制的物鏡轉換器上，可接收PC機指令并處理和對光源進行數字化調節的單片機電路設置于顯微鏡內的電路板中。上述的三軸聯動工作臺從下至上依次為Z向臺板、Y向臺板、X向臺板，三塊臺板之間設有滾珠導軌，Z向步進電機設置在鏡臂上，X向步進電機設置在Y向臺板的側邊處，Y 向臺板設置在Z向臺板下側，Z向臺板與工作臺固定架連接，Z向步進電機輸出軸軸端設有微調手輪，Z向步進電機輸出軸上設有齒輪與設置在鏡臂導軌滑塊上的齒條嚙合，工作臺固定架通過滑塊與豎直的鏡臂導軌配接，Y向步進電機輸出軸的一端設有調節手輪，Y向步進電機輸出軸的另一端通過聯軸器與螺旋絲桿連接，與固定在Z向臺板上的螺母嚙合，X向步進電機輸出軸的一端設有調節手輪，X向步進電機輸出軸的另一端通過連接的絲桿與設置在χ向臺板上的螺母嚙合。為了更好地限制X向臺板、Y向臺板、Z向臺板的運動，本發明有限制X向臺板、Y 向臺板、Z向臺板運動的光電傳感器擋片及其配套的左右極限位置光電傳感器、前后極限位置光電傳感器、上下極限位置光電傳感器，X向光電傳感器擋片固定在X向臺板上，左極限位置光電傳感器固定在Y向臺板側邊沿左邊，右極限位置光電傳感器固定在Y向臺板側邊沿右邊，Y向光電傳感器擋片固定在Y向臺板底側，前極限位置光電傳感器固定在Z向臺板底側前端，后極限位置光電傳感器固定在Z向臺板底側后端，Z向光電傳感器擋片固定在臺板座側面，上極限位置光電傳感器通過物鏡轉換器傳感器固定架固定在鏡臂側面上部， 下極限位置光電傳感器由物鏡轉換器傳感器固定架固定在鏡臂側面下部。本發明將物鏡轉換器固定在光源座上，W軸步進電機通過支承座固定在光源座的底端中部，W軸步進電機軸上固定一小同步帶輪，大同步帶輪固定在物鏡轉換器側面，大同步帶輪和小同步帶輪通過同步帶連接。在物鏡轉換器上安置物鏡轉換器傳感器，物鏡轉換器傳感器固定在物鏡轉換器傳感器固定架的中部，物鏡轉換器傳感器固定架固定在光源座的底端，物鏡轉換器傳感器檔片固定在物鏡轉換器上端邊緣。本發明光源部分采用單片機實現數字化調光；采用四軸三聯動方式(三軸聯動是 X Y Z工作臺板的聯動機構，四軸三聯動是控制工作臺的X、Y、Z向電動調節以及鏡頭的電動切換。)，可通過計算機向單片機發令控制工作臺的X、Y、Z向電動調節以及鏡頭的電動切換；使用光電傳感器對載物臺進行位置控制，可滿足遠程網絡實驗的要求，同時有效防止運動過程中的誤操作，保護儀器。使用光電傳感器對物鏡轉換器進行初始位置檢測，減少物鏡轉換器旋轉的累積誤差；設置的CCD接口，可以通過數字化CCD采集圖像顯示在計算機上， 并實現了自動調焦。總之，本發明的自動正置金相顯微鏡
1、自動化程度大大提高，利用步進電機實現了 X、Y、Z軸的轉動和物鏡轉換器的自動轉換，方便了各種調焦操作。2、自動調焦精確，速度快，利用步進電機實現載物臺的水平移動，控制精度高；通過步進電機的垂直調焦，實現自動調焦，可控進度高。3、操作安全，由于采用了光電限位開關使得在載物臺的移動和自動調焦的過程中的可操作范圍的正確性得到了保證，有效地減少了誤操作。4、本發明性價比高，國內產品為；Γ6萬元，而本產品售價大概為1.5萬元。明顯低于國內外同類產品，具有較高的性價比。
圖1是本發明的自動正置金相顯微鏡的主題結構示意圖； 圖2是本發明的機電控制系統示意圖。
具體實施例方式見圖1結合圖2。在鏡筒2頂部設置CXDl，CXDl下是C⑶接口 14，工作臺是由X向步進電機3、Y向步進電機7、Z向步進電機10分別控制的X向臺板11、Y向臺板5、Z向臺板6組成的三軸聯動工作臺，物鏡安裝在由W軸步進電機觀控制的物鏡轉換器4上，可接收PC機指令并處理和對光源進行數字化調節的單片機9設置于顯微鏡內的電路板中。工作臺的X、Y、Z各向的電動調節機構主要作用是進行自動調焦。所述的控制機構包括三軸聯動工作臺、X向步進電機3、Y向步進電機7、Z向步進電機10、工作臺固定架 33、Χ絲桿螺母^、Υ絲桿螺母15和調節手輪，三軸聯動工作臺由X向工作臺板11、Υ向工作臺板5、Z向工作臺板6組合而成，從下至上依次為Z向工作臺板6、Y向工作臺板5、X向工作臺板11，三塊臺板之間設有滾珠導軌24，Z向步進電機10設置在鏡臂12上，X向步進電機3設置在Y向工作臺板5的側邊處，Y向工作臺板7設置在Z向工作臺板6下側；Z向工作臺板6與工作臺固定架33連接，Z向步進電機10輸出軸軸端設有微調手輪，軸上設有齒輪與設置在鏡臂12導軌滑塊上的齒條嚙合，工作臺固定架33通過滑塊與豎直的鏡臂12 導軌配接，Z向步進電機10帶動導軌滑塊向Z方向移動，實現整個工作臺的Z向移動；Y向工作臺板7輸出軸的一端設有Y向調節手輪，另一端通過聯軸器與螺旋絲桿連接，與固定在 Z向工作臺板6上的螺母嚙合，Y向工作臺板7轉動帶動Y向工作臺板5、X向工作臺板11、 γ向絲桿螺母15與X向步進電機3作Y方向移動；X向工作臺板11與Y向工作臺板5通過滾珠導軌M相連，X向步進電機3的一端設有X向調節手輪，另一端連接有絲桿與設置在 X向工作臺板11上的螺母嚙合，X向步進電機3轉動帶動X向工作臺板11、固定在X向工作臺板11上的樣品夾定頭、載玻片與樣品作X方向移動。X向光電傳感器擋片23固定在X向臺板11上，左極限位置光電傳感器22固定在 Y向臺板5側邊沿左邊，右極限位置光電傳感器(圖中未標出)固定在Y向臺板5側邊沿右邊，Y向光電傳感器擋片17固定在Y向臺板5底側，前極限位置光電傳感器16固定在Z向臺板6底側前端，后極限位置光電傳感器18固定在Z向臺板6底側后端，Z向光電傳感器擋片20固定在臺板座側面，上極限位置光電傳感器11通過物鏡轉換器傳感器固定架31固定在鏡臂12側面上部，下極限位置光電傳感器19由物鏡轉換器傳感器固定架31固定在鏡臂12側面下部。物鏡轉換器4用于安裝物鏡、固定在光源座12上，W軸向步進電機觀通過支承座固定在光源座12的底端中部，電機軸上固定一小同步帶輪27 ；大同步帶輪(圖中未標出)固定在物鏡轉換器4側面，大同步帶輪和小同步帶輪27通過同步帶連接。在物鏡轉換器上4 安置物鏡轉換器傳感器30，物鏡轉換器傳感器30固定在物鏡轉換器傳感器固定架31的中部，物鏡轉換器傳感器固定架31固定在光源座12的底端，物鏡傳感器檔片32固定在物鏡轉換器4上端邊緣。本發明的自動正置金相顯微鏡運行過程如下上位機(PC機)開機，下位機9 (單片機)開機；上位機(PC機)與下位機9通過數據線相連。將樣品置于載玻片上；下位機9 根據物鏡轉換器傳感器30對物鏡轉換器4進行初始位置檢測，下位機9在接收到上位機的復位請求后，控制W軸向步進電機觀轉動，帶動物鏡轉換器4轉動到初始位置，W軸向步進電機觀停止，Z向步進電機10轉動，工作臺向上下運動，Z向步進電機10停止，復位完成； 下位機9在接收到上位機的左(右)調節請求后，控制X向步進電機3轉動，樣品隨載玻片和固定在X向臺板11上的樣品夾定板和樣品夾定頭、X向臺板11 一起左(右)運動，當X向光電傳感器擋片23接觸到左(右)極限位置光電傳感器22 (圖中未標出右極限位置光電傳感器)的檢測區域，左(右)極限位置傳感器22 (圖中未標出右極限位置光電傳感器)發送信號給下位機9，下位機9控制X向步進電機3停止；下位機9在接收到上位機的前(后)調節請求后，控制Y向臺板7轉動，樣品和Y向臺板5、X向臺板11 一起前(后)運動，當Y向光電傳感器擋片17接觸到前(后)極限光電位置傳感器16(18)的檢測區域，前(后)極限光電位置傳感器16 (18)發送信號給下位機9，下位機9控制Y向臺板7停止；下位機9在接收到上位機的聚焦請求后，下位機9向上位機發出檢測申請并控制Z向步進電機10轉動，上位機接收到檢測申請信號后開始進行圖像數據采集和圖像識別并將檢測結果顯示出來；在上位機開始圖像處理前需要根據上一次圖像識別的結果向下位機9發出調焦信號，下位機9控制Z向步進電機10正反轉，用“爬坡法”尋找到最清晰的物鏡一次像，Z向步進電機10 停止，調焦完成；當Z向光電傳感器擋片20接觸到上(下)極限位置光電傳感器21 (19)的檢測區域，上(下)極限光電位置傳感器21 (19)發送信號給下位機9，下位機9控制Z向步進電機10停止。
權利要求
1.自動正置金相顯微鏡，包括鏡筒、鏡柱、物鏡、光源座、電路板，其特征在于鏡筒頂部設置CCD接口，工作臺是由X向步進電機、Y向步進電機、Z向步進電機分別控制的X向臺板、Y向臺板、Z向臺板組成的三軸聯動工作臺，物鏡安裝在由W軸步進電機控制的物鏡轉換器上，可接收PC機指令并處理和對光源進行數字化調節的單片機電路設置于顯微鏡內的電路板中。
2.根據權利要求1所述的自動正置金相顯微鏡，其特征在于三軸聯動工作臺從下至上依次為Z向臺板、Y向臺板、X向臺板，三塊臺板之間設有滾珠導軌，Z向步進電機設置在鏡臂上，X向步進電機設置在Y向臺板的側邊處，Y向臺板設置在Z向臺板下側，Z向臺板與工作臺固定架連接，Z向步進電機輸出軸軸端設有微調手輪，Z向步進電機輸出軸上設有齒輪與設置在鏡臂導軌滑塊上的齒條嚙合，工作臺固定架通過滑塊與豎直的鏡臂導軌配接，Y 向步進電機輸出軸的一端設有調節手輪，Y向步進電機輸出軸的另一端通過聯軸器與螺旋絲桿連接，與固定在Z向臺板上的螺母嚙合，X向步進電機輸出軸的一端設有調節手輪，X向步進電機輸出軸的另一端通過連接的絲桿與設置在X向臺板上的螺母嚙合。
3.根據權利要求1或2所述的自動正置金相顯微鏡，其特征在于有限制X向臺板、Y 向臺板、Z向臺板運動的光電傳感器擋片及其配套的左右極限位置光電傳感器、前后極限位置光電傳感器、上下極限位置光電傳感器，X向光電傳感器擋片固定在X向臺板上，左極限位置光電傳感器固定在Y向臺板側邊沿左邊，右極限位置光電傳感器固定在Y向臺板側邊沿右邊，Y向光電傳感器擋片固定在Y向臺板底側，前極限位置光電傳感器固定在Z向臺板底側前端，后極限位置光電傳感器固定在Z向臺板底側后端，Z向光電傳感器擋片固定在臺板座側面，上極限位置光電傳感器通過物鏡轉換器傳感器固定架固定在鏡臂側面上部， 下極限位置光電傳感器由物鏡轉換器傳感器固定架固定在鏡臂側面下部。
4.根據權利要求1所述的自動正置金相顯微鏡，其特征在于物鏡轉換器固定在光源座上，W軸步進電機通過支承座固定在光源座的底端中部，W軸步進電機軸上固定一小同步帶輪，大同步帶輪固定在物鏡轉換器側面，大同步帶輪和小同步帶輪通過同步帶連接。
5.根據權利要求1或3所述的自動正置金相顯微鏡，其特征在于物鏡轉換器上安置物鏡轉換器傳感器，物鏡轉換器傳感器固定在物鏡轉換器傳感器固定架的中部，物鏡轉換器傳感器固定架固定在光源座的底端，物鏡轉換器傳感器檔片固定在物鏡轉換器上端邊緣。
全文摘要
本發明的自動正置金相顯微鏡，包括鏡筒、鏡臂、工作臺、物鏡、光源座、電路板，在鏡筒頂部設置CCD接口，工作臺是由X向步進電機、Y向步進電機、Z向步進電機分別控制的X向臺板、Y向臺板、Z向臺板組成的三軸聯動工作臺，物鏡安裝在由W軸步進電機控制的物鏡轉換器上，可接收PC機指令并處理和對光源進行數字化調節的單片機電路設置于顯微鏡內的電路板中。該自動正置金相顯微鏡可通過計算機控制工作臺的X、Y、Z向電動調節以及鏡頭的電動切換，對載物臺進行位置控制和對物鏡轉換器進行位置檢測，可以通過數字化CCD采集圖像顯示在計算機上，可滿足遠程網絡實驗的要求。
文檔編號G02B21/00GK102253483SQ201110201498
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月19日 優先權日2011年7月19日
發明者于新業, 孟慶新, 張雪飛, 李鵬, 柴華昕, 肖冉, 肖華鵬, 蕭澤新, 趙瑩瑩, 鄧仕超 申請人:桂林電子科技大學