自動聚焦立體拍攝培養物的光照培養箱的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及生物實驗領域的生物培養設備，具體涉及一種自動聚焦立體拍攝培養物的光照培養箱。
【背景技術】
[0002]視頻觀察光照培養箱內的培養物希望整體清晰成像。《視頻記錄可調光波光照培養箱》(ZL 2013205546840，授權公告日:2014-02-05)用攝像頭隔著雙層真空玻璃隔板拍攝培養物，這僅僅是一個初步的嘗試。
【發明內容】
[0003]本實用新型提供一種自動聚焦立體拍攝培養物的光照培養箱，該光照培養箱安排兩個攝像頭，它倆可以分別作平面移動以選取目標，在豎直方向移動以調節拍攝的物距，一個拍攝培養物的上部，另一個拍攝培養物的底部。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:它包括一臺光照培養箱、兩套XYZ軸位移裝置、兩個攝像頭、一臺計算機、兩塊MAX232、兩塊74HC164、兩塊74HC273以及+5V電源；其中，兩套XYZ軸位移裝置分別通過其中的第一套直線軸位移裝置的金屬底板上的銷釘孔安裝到光照培養箱內部的頂部與底部，兩個攝像頭各自安置在一套XYZ軸位移裝置中的第三套直線軸位移裝置的滑臺上，各自通過USB電纜連接到計算機的一個USB接口 ；計算機的RS232C接口的兩根輸出聯絡線以及串行數據輸出端經過兩塊電平轉換電路MAX232以后分別變換成TTL電平信號RTS與DTR以及TXD，它們各自連接有一個下拉電阻，RTS還分別連接到兩塊74HC164的時鐘端，DTR連接到第一塊74HC164的一個串行數據輸入端，TXD連接到兩塊74HC273的時鐘端，第一塊74HC164的另一個串行數據輸入端、兩塊74HC164的清零端以及兩塊74HC273的清零端都連接到+5V電源的正極，兩塊74HC164的十六個輸出端與兩塊74HC273的十六個輸入端D —一連接，第一塊74HC164的最高位輸出端QH還連接到第二塊74HC164的兩個串行數據輸入端，兩塊74HC273的十六個輸出端各自連接有一個下拉電阻，第一塊74HC273的低六位輸出端兩個一組分別連接到第一套XYZ軸位移裝置的三組步進電機驅動電路的正轉控制線與反轉控制線，第二塊74HC273的低六位輸出端兩個一組分別連接到第二套XYZ軸位移裝置的三組步進電機驅動電路的正轉控制線與反轉控制線。
[0005]所述一套XYZ軸位移裝置包括三套直線軸位移裝置；其中，第二套直線軸位移裝置通過其金屬底板上的銷釘孔以及第一套直線軸位移裝置的滑臺上的銷釘孔安置到第一套直線軸位移裝置的滑臺上，第三套直線軸位移裝置通過其第一塊金屬板上的銷釘孔以及第二套直線軸位移裝置的滑臺上的銷釘孔安置到第二套直線軸位移裝置的滑臺上；這三套直線軸位移裝置的滾珠絲桿相互垂直。
[0006]所述一套直線軸位移裝置包括兩根光軸、一根滾珠絲桿、兩個法蘭直線軸承、三個直線軸承、三個螺母座、一個滑臺、兩塊金屬板、一塊金屬底板、一個步進電機、一個步進電機架以及一組步進電機驅動電路；其中，兩根光軸以及滾珠絲桿彼此平行，各自穿過一個直線軸承，這三個直線軸承上各自配合有一個螺母座，滑臺是一個金屬板，滑臺上面開設有銷釘孔，滑臺通過螺絲同時固定在上述三個螺母座上；兩塊金屬板各自開設有左、中、右三個圓孔，第一根光軸的兩端分別安裝在這兩塊金屬板的左圓孔上，通過這兩個左圓孔上的螺絲固定，第二根光軸的兩端分別安裝在這兩塊金屬板的右圓孔上，通過這兩個右圓孔上的螺絲固定；兩塊金屬板上中間的圓孔各自通過螺絲安裝一個法蘭直線軸承，滾珠絲桿的一端安置在第一塊金屬板上的法蘭直線軸承中，滾珠絲桿的另一端穿過第二塊金屬板上的法蘭直線軸承，然后連接到一個聯軸器的一端，該聯軸器的另一端連接到一個步進電機的軸，該步進電機通過步進電機架安置到該套直線軸位移裝置的金屬底板上，并與一組步進電機驅動電路配合；兩塊金屬板都安置在該套直線軸位移裝置的金屬底板上，兩塊金屬板以及金屬底板上分別開設有銷釘孔。
[0007]本實用新型的有益效果是:借助兩套XYZ軸位移裝置，兩個攝像頭既可以分別選取目標又可以分別聚焦目標，為從培養物的上方與下方分別實施自動化拍攝提供了物質基礎。
[0008]【附圖說明】:
[0009]下面結合附圖進一步說明本實用新型。
[0010]圖1是本實用新型主要的結構方框圖。
[0011 ]圖2是計算機RS232C接口的電平轉換電路圖，其中，信號名稱后括號內的數字系該信號線在計算機RS232C接口中的排序。
[0012]圖3是計算機RS232C接口信號RTS、DTR以及TXD控制六個步進電機正轉或者反轉的電路圖。
[0013]圖1中，1.光照培養箱，2.計算機，21.第一個計算機USB接口，22.第二個計算機USB接口，23.計算機RS232C接口，3.第一個攝像頭，4.第一套XYZ軸位移裝置，41.-43.第一套XYZ軸位移裝置上的一個步進電機及其一組步進電機驅動電路，6.第二套XYZ軸位移裝置，61.第二個攝像頭。
【具體實施方式】
[0014]圖1中，第二套XYZ軸位移裝置(6)與第一套XYZ軸位移裝置(4)的結構相同，分別安裝在光照培養箱(I)的頂部與底部。第一套XYZ軸位移裝置(4)包括三套直線軸位移裝置，這三套直線軸位移裝置分別安裝有一個步進電機及其一組步進電機驅動電路(41)、一個步進電機及其一組步進電機驅動電路(42)以及一個步進電機及其一組步進電機驅動電路(43 )。第一個攝像頭(3 )安裝在第一套XYZ軸位移裝置(4 )的第三套直線軸位移裝置的滑臺上，因此，第一個攝像頭(3)可以作三維直線移動，它與第二個攝像頭(61)分別通過USB電纜連接到計算機(2)的第一個USB接口(21)與第二個USB接口(22)。
[0015]第一套XYZ軸位移裝置(4)以及第二套XYZ軸位移裝置(6)—共有六個步進電機以及六組步進電機驅動電路，每一組步進電機驅動電路都有步進電機正轉控制線與反轉控制線兩根，總共需要十二個控制信號來管理。因此，圖3中，為此設計了兩塊74HC273，它倆共有十六個輸出端，滿足管理步進電機驅動電路的需要。上述十二個控制信號由計算機RS232C接口(23)的輸出聯絡線DTR依照時間順序產生。輸出聯絡線RTS充當時鐘信號，兩塊74HC164把該DTR串行信號移位成16位并行輸出信號，送往六組步進電機驅動電路的正轉控制線與反轉控制線，驅動六個步進電機正轉或者反轉。
[0016]圖3中，兩塊74HC164把串行信號移位成正確的并行信號的過程中會產生一些錯誤的過渡性的信號。因此，只有當正確的并行輸出信號產生以后才允許施加到步進電機驅動電路上，這由TXD來控制兩塊74HC273輸出并寄存數據的動作時刻。
[0017]RS232C接口的信號電平與TTL電平信號不一樣，需要經過電平轉換電路才能匹配。圖2提供了一例。
[0018]步進電機驅動電路及其與步進電機的連接關系請參考單片機的有關書籍，例如《51單片機應用實例詳解》(第281頁，楊欣等編著，清華大學出版社，2010年5月第I版)。計算機RS232C接口的控制請參看《Visual_Basic與RS-232串行通信控制(最新版)》(范逸之、陳立元編著，清華大學出版社，2002年6月第I版)。
【主權項】
1.自動聚焦立體拍攝培養物的光照培養箱，其特征是:包括一臺光照培養箱、兩套XYZ軸位移裝置、兩個攝像頭、一臺計算機、兩塊MAX232、兩塊74HC164、兩塊74HC273以及+5V電源；其中，兩套XYZ軸位移裝置分別通過其中的第一套直線軸位移裝置的金屬底板上的銷釘孔安裝到光照培養箱內部的頂部與底部，每一個攝像頭安置在一套XYZ軸位移裝置中的第三套直線軸位移裝置的滑臺上，通過USB電纜連接到計算機的一個USB接口 ；計算機的RS232C接口的兩根輸出聯絡線以及串行數據輸出端經過兩塊電平轉換電路MAX232以后分別變換成TTL電平信號RTS與DTR以及TXD，它們各自連接有一個下拉電阻，RTS還分別連接到兩塊74HC164的時鐘端，DTR連接到第一塊74HC164的一個串行數據輸入端，TXD連接到兩塊74HC273的時鐘端，第一塊74HC164的另一個串行數據輸入端、兩塊74HC164的清零端以及兩塊74HC273的清零端都連接到+5V電源的正極，兩塊74HC164的十六個輸出端與兩塊74HC273的十六個輸入端D——連接，第一塊74HC164的最高位輸出端QH還連接到第二塊74HC164的兩個串行數據輸入端，兩塊74HC273的十六個輸出端各自連接有一個下拉電阻，第一塊74HC273的低六位輸出端兩個一組分別連接到第一套XYZ軸位移裝置的三組步進電機驅動電路的正轉控制線與反轉控制線，第二塊74HC273的低六位輸出端兩個一組分別連接到第二套XYZ軸位移裝置的三組步進電機驅動電路的正轉控制線與反轉控制線。
2.根據權利要求1所述的自動聚焦立體拍攝培養物的光照培養箱，其特征是:所述一套XYZ軸位移裝置包括三套直線軸位移裝置；其中，第二套直線軸位移裝置通過其金屬底板上的銷釘孔以及第一套直線軸位移裝置的滑臺上的銷釘孔安置到第一套直線軸位移裝置的滑臺上，第三套直線軸位移裝置通過其第一塊金屬板上的銷釘孔以及第二套直線軸位移裝置的滑臺上的銷釘孔安置到第二套直線軸位移裝置的滑臺上；這三套直線軸位移裝置的滾珠絲桿相互垂直。
3.根據權利要求2所述的自動聚焦立體拍攝培養物的光照培養箱，其特征是:所述一套直線軸位移裝置包括兩根光軸、一根滾珠絲桿、兩個法蘭直線軸承、三個直線軸承、三個螺母座、一個滑臺、兩塊金屬板、一塊金屬底板、一個步進電機、一個步進電機架以及一組步進電機驅動電路；其中，兩根光軸以及滾珠絲桿彼此平行，各自穿過一個直線軸承，這三個直線軸承上各自配合有一個螺母座，滑臺是一個金屬板，滑臺上面開設有銷釘孔，滑臺通過螺絲同時固定在上述三個螺母座上；兩塊金屬板各自開設有左、中、右三個圓孔，第一根光軸的兩端分別安裝在這兩塊金屬板的左圓孔上，通過這兩個左圓孔上的螺絲固定，第二根光軸的兩端分別安裝在這兩塊金屬板的右圓孔上，通過這兩個右圓孔上的螺絲固定；兩塊金屬板上中間的圓孔各自通過螺絲安裝一個法蘭直線軸承，滾珠絲桿的一端安置在第一塊金屬板上的法蘭直線軸承中，滾珠絲桿的另一端穿過第二塊金屬板上的法蘭直線軸承，然后連接到一個聯軸器的一端，該聯軸器的另一端連接到一個步進電機的軸，該步進電機通過步進電機架安置到該套直線軸位移裝置的金屬底板上，并與一組步進電機驅動電路配合；兩塊金屬板都安置在該套直線軸位移裝置的金屬底板上，兩塊金屬板以及金屬底板上分別開設有銷釘孔。
【專利摘要】自動聚焦立體拍攝培養物的光照培養箱，它借助兩套XYZ軸位移裝置讓兩個攝像頭從培養物的上方與下方分別選取目標，分別聚焦拍攝。計算機RS22C接口的RTS接級聯的兩塊74HC164的時鐘端，DTR接第一塊74HC164的串行數據輸入端，TXD接兩塊74HC273的時鐘端，兩塊74HC273的輸入與74HC164的輸出一一連接，兩塊74HC273的輸出端中的十二個分別接到六組步進電機驅動電路。
【IPC分類】C12M1-00, C12M1-36, G03B17-56, A01G9-16, C12M3-00
【公開號】CN204550614
【申請號】CN201520034766
【發明人】曾藝
【申請人】于茜
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年1月20日