專利名稱：基于油鏡的全自動顯微圖像掃描采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種基于油鏡的全自動顯微圖像掃描采集裝置，更確切地說涉及一種油鏡下顯微圖像采集和合成裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)檢測的不斷進(jìn)步與發(fā)展，對于顯微鏡檢測的要求也越來越高，檢測項目越來越繁多。為獲得準(zhǔn)確的診斷結(jié)論，要求觀察的標(biāo)本量也越來越大。當(dāng)前廣泛采用手動顯微鏡鏡檢，需要人實(shí)時操作并觀察，如在低倍鏡下觀察到的目標(biāo)，當(dāng)轉(zhuǎn)到高倍鏡觀察吋，需重新調(diào)節(jié)視野和聚焦，才能清楚地觀察到目標(biāo)，通常此過程占用檢測人員大量的時間和精力。 目前臨床或醫(yī)學(xué)顯微鏡鏡檢幾乎都是操作人員實(shí)時操作觀察，主要存在以下不足I.操作者只能以顯微鏡下看見的有限個局部視場內(nèi)標(biāo)本對象進(jìn)行診斷或判定，難免有重要標(biāo)本信息遺漏，不能實(shí)際對整個標(biāo)本片內(nèi)容做診斷分析。2.操作者必須實(shí)時職守操作和觀察。3鏡檢視野移動后很難再次準(zhǔn)確回到原視野位置，很難實(shí)現(xiàn)標(biāo)本特定點(diǎn)的重復(fù)定位。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型之目的在于提供ー種能符合現(xiàn)代檢驗標(biāo)本量大、掃描視野多和高準(zhǔn)確診斷率，為實(shí)現(xiàn)鏡檢結(jié)果可視化，而提出的一種全自動顯微圖像掃描采集裝置。該裝置能與控制系統(tǒng)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)無人值守、全標(biāo)本片自動掃描任務(wù)。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于油鏡的全自動顯微圖像掃描采集裝置，包括三維微調(diào)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)。所述三維微調(diào)系統(tǒng)采用高精密光柵尺、精密絲杠和電機(jī)，光柵尺和讀數(shù)頭在相對移動吋，讀數(shù)頭反饋X、Y、Z向位移信息給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平臺實(shí)際位移計算與電機(jī)之間的閉環(huán)控制。本實(shí)用親新型中，所述三維微調(diào)系統(tǒng)為I). X向精密控制機(jī)構(gòu)由X向滑架、玻片、波片夾、光珊尺、讀數(shù)頭、精密絲桿、連接塊和控制電機(jī)組成。光珊尺固定在X向滑架上，讀數(shù)頭固定Y向滑架上。精密絲桿與X向滑架連接，精密絲桿轉(zhuǎn)動時帶動X向滑架左右運(yùn)動?？刂齐姍C(jī)通過連接塊和Y向滑架固接，控制電機(jī)軸與精密絲桿連接，帶動精密絲桿轉(zhuǎn)動，驅(qū)功X向滑架及玻片左右移動。光柵尺在左右移動時，讀數(shù)頭通過光柵尺移動增量測算玻片左右移動距離，并將結(jié)果反饋給控制器，控制器計算并輸出信號給控制電機(jī)，驅(qū)動精密絲桿推動X向滑架移動，控制玻片X向的精密定位。2). Y向精密控制機(jī)構(gòu)由Y向滑架、載物臺托架、光柵尺、讀數(shù)頭、精密絲桿、絲桿座、絲桿滑塊、連接塊和控制電機(jī)組成。光柵尺固定在載物臺托架上，讀數(shù)頭固定在Y向滑架上，控制電機(jī)和精密絲桿固定在Y向滑架上，絲桿滑塊與載物臺托架固定，控制電機(jī)驅(qū)動Y向滑架前后移動。讀數(shù)頭將測算結(jié)果傳送到控制器，控制器再通過計算比較驅(qū)動控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)Y向的精密定位。3). Z向精密控制機(jī)構(gòu)由支撐架、Z向活動架、光柵尺、讀數(shù)頭、精密齒條、精密齒輪和控制電機(jī)組成。光柵尺固定在Z向活動架上，讀數(shù)頭固定在顯微鏡鏡架上，讀數(shù)頭測算兩者相對位移量。當(dāng)攝像頭采集圖像時候，載物臺在控制電機(jī)的驅(qū)動下，在設(shè)定的位置上下某ー距離內(nèi)移動，攝像頭在成像清晰時，控制器自動抓獲清晰圖像。讀數(shù)頭記錄成像清晰位置并傳送至控制器，控制器將此位置默認(rèn)為下次采圖時設(shè)定位置，并通過光柵尺和讀數(shù)頭測算和控制上下位移，實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)的顯微鏡上下調(diào)焦。本實(shí)用親新型中，所述圖像采集系統(tǒng)包括圖像CXD，分辨率800X600及以上，幀率30幀/秒以上。顯微鏡一CXD接ロ。生物顯微鏡，無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，有4倍、10倍、40倍、100倍等平場消色差物鏡。本實(shí)用新型中，所述控制系統(tǒng)包括I).歸零系統(tǒng)通電，X、Y、Z三個方向電機(jī)在控制系統(tǒng)和光柵尺定位系統(tǒng)下回歸至設(shè)定坐標(biāo)零點(diǎn)(χ0，Υ0，ζ0)。2).圖像掃描采集自Ztl點(diǎn)在Z方向上下運(yùn)動一定距離(此垂直行程由Z軸光柵尺定位)，找到最清晰的一幅圖像并保存，記錄該圖(X，Y，Ζ)座標(biāo)，如果X規(guī)定步數(shù)沒有走完則X移動ー步，否則Y移動一歩，如果XY都已走完則停止。3).圖像合成根據(jù)圖像左右、上下邊沿規(guī)定重疊區(qū)域的圖像特征進(jìn)行每張圖像拼接，形成ー張大圖。4).圖像定位瀏覽采集的圖像或選擇拼接圖像中的局部區(qū)域時通過雙擊圖像，則系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前圖像對應(yīng)的(X，Y，Z)座標(biāo)，啟動三軸電機(jī)動作將該圖像對應(yīng)的下視野顯示出來，以便操作人員仔細(xì)觀察。

圖I :Χ向精密控制機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；圖2 :Υ向精密控制機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；圖3 :Ζ向精密控制機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖的實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)ー步詳細(xì)說明一種基于油鏡的全自動顯微圖像掃描采集裝置，包括三維微調(diào)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)。所述三維微調(diào)系統(tǒng)采用高精密光柵尺、精密絲杠和電機(jī)，光柵尺和讀數(shù)頭在相對移動時，讀數(shù)頭反饋X、Y、Z向位移信息給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平臺實(shí)際位移計算與電機(jī)之間的閉環(huán)控制。所述三維微調(diào)系統(tǒng)包括I). X向精密控制機(jī)構(gòu)1，如圖I所示，由X向滑架11、玻片12、波片夾13、光珊尺14、讀數(shù)頭15、精密絲桿16、連接塊17和控制電機(jī)18組成。光珊尺14固定在X向滑架11上，讀數(shù)頭15固定在Y向滑架21上。精密絲桿16與X向滑架11連接，精密絲桿16轉(zhuǎn)動時帶動X向滑架11左右運(yùn)動?？刂齐姍C(jī)18通過連接塊17和Y向滑架21固接，控制電機(jī)18軸與精密絲桿16連接，帶動精密絲桿16轉(zhuǎn)動，驅(qū)功X向滑架11及玻片12左右移動。光柵尺14在左右移動時，讀數(shù)頭15通過光柵尺1 4移動增量測算玻片12左右移動距離，并將結(jié)果反饋給控制器，控制器計算并輸出信號給控制電機(jī)18，驅(qū)動精密絲桿16推動X向滑架11移動，控制玻片12在X向的精密定位。2). Y向精密控制機(jī)構(gòu)2，如圖2所示，由Y向滑架21、載物臺托架22、光柵尺23、讀數(shù)頭24、精密絲桿25、絲桿座26、絲桿滑塊27、連接塊28和控制電機(jī)29組成。光柵尺23固定在載物臺托架22上，讀數(shù)頭24固定在Y向滑架21上，控制電機(jī)29和精密絲桿25固定在Y向滑架21上，絲桿滑塊27與載物臺托架22固定，控制電機(jī)29驅(qū)動Y向滑架21前后移動。讀數(shù)頭24將測算結(jié)果傳送到控制器，控制器再通過計算比較驅(qū)動控制電機(jī)29，實(shí)現(xiàn)Y向的精密定位。3). Z向精密控制機(jī)構(gòu)3，如圖3所示，由支撐架31、Z向活動架32、光柵尺33、讀數(shù)頭34、精密齒條35、精密齒輪36和控制電機(jī)37組成。光柵尺33固定在Z向活動架32上，讀數(shù)頭34固定在顯微鏡鏡架上，讀數(shù)頭34測算兩者相對位移量。當(dāng)攝像頭采集圖像時候，載物臺在控制電機(jī)37的驅(qū)動下在設(shè)定的位置上下某ー距離內(nèi)移動，攝像頭在成像清晰時，控制器自動抓獲清晰圖像。讀數(shù)頭34記錄成像清晰位置并傳送至控制器，控制器將此位置默認(rèn)為下次采圖時設(shè)定位置，并通過光柵尺33和讀數(shù)頭34測算和控制上下位移，實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)的顯微鏡上下調(diào)焦。所述圖像采集系統(tǒng)包括圖像CXD，分辨率800X600及以上，幀率30幀/秒以上。顯微鏡一CCD接ロ。生物顯微鏡，無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，有4倍、10倍、40倍、100倍等平場消色差物鏡。所述控制系統(tǒng)包括I).歸零系統(tǒng)通電，X、Y、Z三個方向電機(jī)在控制系統(tǒng)和光柵尺定位系統(tǒng)下回歸至設(shè)定坐標(biāo)零點(diǎn)(χ0，Υ0，ζ0)。2).圖像掃描采集自Ztl點(diǎn)在Z方向上下運(yùn)動一定距離(此垂直行程由Z軸光柵尺定位)，找到最清晰的一幅圖像并保存，記錄該圖(X，Y，Ζ)座標(biāo)，如果X規(guī)定步數(shù)沒有走完則X移動ー步，否則Y移動一歩，如果XY都已走完則停止。3).圖像合成根據(jù)圖像左右、上下邊沿規(guī)定重疊區(qū)域的圖像特征進(jìn)行每張圖像拼接，形成ー張大圖。4).圖像定位[0048]瀏覽采集的圖像或選擇拼接圖像中的局部區(qū)域時通過雙擊圖像，則系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前圖像對應(yīng)的(X，Y，Z)座標(biāo)，啟動三軸電機(jī)動作將該圖像對應(yīng)的下視野顯示出來，以便操作人員仔細(xì)觀察。本實(shí)用新型的工作步聚為標(biāo)本安裝將標(biāo)本玻片固定安裝在雙層載物工作臺上，對準(zhǔn)顯微鏡鏡頭。歸零電機(jī)上電，接原始方向運(yùn)動，X、Y、Z三個方向上當(dāng)光柵尺接收到反饋信號時即為物理“O”位，然后繼續(xù)運(yùn)動到達(dá)設(shè)定好的三軸座標(biāo)初始位置(Xtl, \，Z0)o圖像掃描采集自Ztl點(diǎn)在Z方向上下運(yùn)動一定距離(此垂直行程由Z軸光柵尺定位)，找到最清晰的一幅圖像并保存，記錄該圖(X，Y，Z)座標(biāo)。如果X規(guī)定步數(shù)沒有走完則X移動ー步，否則Y移動ー步，如果XY都已走完則停止。圖像合成根據(jù)圖像左右、上下邊沿規(guī)定重疊區(qū)域的圖像特征進(jìn)行每張圖像拼接，形成ー張大圖。圖像定位瀏覽采集的圖像或選擇拼接圖像中的局部區(qū)域時通過雙擊 圖像，則系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前圖像對應(yīng)的(Χ，γ，ζ)座標(biāo)，啟動三軸電機(jī)動作將該圖像對應(yīng)的顯微鏡下視野重顯示出來，以便操作人員仔細(xì)觀察。本實(shí)用新型基于油鏡的全自動顯微圖像掃描采集裝置不局限于上述的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員做出非實(shí)質(zhì)性的改變，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于油鏡的全自動顯微圖像掃描采集裝置，包括三維微調(diào)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)；其特征在于所述三維微調(diào)系統(tǒng)采用高精密光柵尺、精密絲杠和電機(jī)，光柵尺和讀數(shù)頭在相對移動時，讀數(shù)頭反饋X、Y、Z向位移信息給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平臺實(shí)際位移計算與電機(jī)之間的閉環(huán)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于油鏡的全自動顯微圖像掃描采集裝置，其特征在于所述三維微調(diào)系統(tǒng)包括 O.X向精密控制機(jī)構(gòu)(I)由X向滑架(11)、玻片(12)、波片夾(13)、光珊尺(14)、讀數(shù)頭(15)、精密絲桿(16)、連接塊(17)和控制電機(jī)(18)組成；光珊尺(14)固定在X向滑架(11)上，讀數(shù)頭(15)固定在Y向滑架(21)上；精密絲桿(16)與X向滑架(11)連接，精密絲桿(16)轉(zhuǎn)動時帶動X向滑架(11)左右運(yùn)動；控制電機(jī)(18)通過連接塊(17)和Y向滑架(21)固接，控制電機(jī)(18)軸與精密絲桿(16)連接，帶動精密絲桿(16)轉(zhuǎn)動，驅(qū)功X向滑架(11)及玻片(12)左右移動；光柵尺(14)在左右移動時，讀數(shù)頭(15)根據(jù)光柵尺(14)移動增量，測算玻片(12)左右移動距離，并將結(jié)果反饋給控制器，控制器計算輸出信號給控制電機(jī)(18)，驅(qū)動精密絲桿(16)推動X向滑架(11)移動，控制玻片(12)在X向的精密定位； 2).Y向精密控制機(jī)構(gòu)(2)由Y向滑架(21)、載物臺托架(22)、光柵尺(23)、讀數(shù)頭(24 )、精密絲桿(25 )、絲桿座(26 )、絲桿滑塊(27 )、連接塊(28 )和控制電機(jī)(29 )組成；光柵尺(23)固定在載物臺托架(22)上，讀數(shù)頭(24)固定在Y向滑架(21)上，控制電機(jī)(29)和精密絲桿(25)固定在Y向滑架(21)上，絲桿滑塊(27)與載物臺托架(22)固定，控制電機(jī)(29)驅(qū)動Y向滑架(21)前后移動；讀數(shù)頭(24)將測算結(jié)果傳送到控制器，控制器再通過計算比較驅(qū)動控制電機(jī)(29)，實(shí)現(xiàn)Y向的精密定位； 3).Z向精密控制機(jī)構(gòu)(3)由支撐架(31)、Z向活動架(32)、光柵尺(33)、讀數(shù)頭(34)、精密齒條(35)、精密齒輪(36)和控制電機(jī)(37)組成；光柵尺(33)固定在Z向活動架(32)上，讀數(shù)頭(34)固定在顯微鏡鏡架上，讀數(shù)頭(34)測算兩者相對位移量；當(dāng)攝像頭采集圖像時候，載物臺在控制電機(jī)(37)的驅(qū)動下在設(shè)定的位置上下某ー距離內(nèi)移動，攝像頭在成像清晰時，控制器自動抓獲清晰圖像；讀數(shù)頭(34)記錄成像清晰位置并傳送至控制器，控制器將此位置默認(rèn)為下次采圖時設(shè)定位置，并通過光柵尺(33)和讀數(shù)頭(34)測算和控制上下位移，實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)的顯微鏡物鏡上下調(diào)焦。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于油鏡的全自動顯微圖像掃描采集裝置，其特征在于所述圖像采集系統(tǒng)包括 圖像CXD，分辨率800X600及以上，幀率30幀/秒以上； 顯微鏡一 CCD接ロ； 生物顯微鏡，無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，有4倍、10倍、40倍、100倍等平場消色差物鏡。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于油鏡的全自動顯微圖像掃描采集裝置，該裝置包括所匹配的三維微調(diào)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及圖像采集系統(tǒng)。此裝置能實(shí)現(xiàn)顯微鏡下標(biāo)本油鏡高精度掃描與標(biāo)本圖像采集，為生物醫(yī)學(xué)檢驗及分析研究實(shí)驗等提供更高水平的檢測手段。
文檔編號G02B21/00GK202453578SQ20122005479
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者崔玉峰, 高原 申請人:上海北昂科學(xué)儀器有限公司