專利名稱：顯微鏡自動(dòng)操作系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯微鏡的操作方式，特別是顯微鏡的自動(dòng)化操作，將顯微鏡的手工操作變成自動(dòng)化操作。
背景技術(shù)：
顯微鏡的很多應(yīng)用場(chǎng)合，需要操作人員反復(fù)多次進(jìn)行同一種程式化的操作，其中包括調(diào)整顯微鏡的載物臺(tái)使之依次到達(dá)一系列預(yù)定的位置，將物鏡和視場(chǎng)亮度調(diào)整到預(yù)定的使用狀態(tài)。這種長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)進(jìn)行的操作，枯燥而且容易使人疲勞，也容易使觀測(cè)的結(jié)果出現(xiàn)人為偏差。

發(fā)明內(nèi)容
將顯微鏡的手工操作變成自動(dòng)化操作是本發(fā)明要解決的問(wèn)題，也是本發(fā)明的目的。本發(fā)明利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)，通過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)上述操作的自動(dòng)化。這項(xiàng)發(fā)明適用于對(duì)傳統(tǒng)倒置顯微鏡的自動(dòng)化改造，也可用于具有自動(dòng)控制功能的新型顯微鏡。
本發(fā)明的技術(shù)方案是在現(xiàn)有的顯微鏡上增加電動(dòng)載物臺(tái)(25)、電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器(26)、電動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)(27)、控制臺(tái)(28)；電動(dòng)載物臺(tái)是通過(guò)其上的固定架(3)、固定支架(7)、連接支架(6)連接固定在顯微鏡平臺(tái)(20)上；電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器(26)通過(guò)連接支架(12)、和支架(17)連接固定在顯微鏡上；電動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)(27)分別通過(guò)軸套(11、8)將其粗調(diào)和細(xì)調(diào)機(jī)構(gòu)連接固定在顯微鏡原調(diào)焦機(jī)構(gòu)左右兩側(cè)；控制盒(28)用電纜和各步進(jìn)電機(jī)(18)連接；顯微鏡CCD接口(36)上安裝攝像機(jī)(2)，用電纜(1)與計(jì)算機(jī)連接。
電動(dòng)載物臺(tái)連接固定在顯微鏡的平臺(tái)(28)上，精密平臺(tái)(4)帶動(dòng)固定架(3)做X方向上的運(yùn)動(dòng)，精密平臺(tái)(5)帶動(dòng)精密平臺(tái)(4)做Y方向上的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)固定架(3)的X、Y方向上的運(yùn)動(dòng)。
電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器(26)采用步進(jìn)電機(jī)(18)驅(qū)動(dòng)蝸桿(14)帶動(dòng)一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)異型蝸輪(15)轉(zhuǎn)動(dòng)，異型蝸輪(15)套在物鏡轉(zhuǎn)換器上，物鏡轉(zhuǎn)換器位置傾斜，當(dāng)調(diào)焦時(shí)要上下移動(dòng)。
電動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)(27)采用步進(jìn)電機(jī)(18)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)調(diào)焦旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)，完成調(diào)焦的功能。
控制盒表面有按鍵、電源開(kāi)關(guān)(32)、控制盒指示燈(33)、控制盒顯示器(19)，電控部分置于控制盒內(nèi)包括微處理器I4(40)、存儲(chǔ)器I2(41)、顯示器R4、R8～R11(19)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(42)、小鍵盤(pán)(39)、電源(32)；微處理器是電控盒的核心器件，其中存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)示教和掃描數(shù)據(jù)、顯示電路用于顯示當(dāng)前位置和速度，控制盒可以脫離PC機(jī)獨(dú)立完成點(diǎn)示教、掃描以及這兩種工作方式之間的切換。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的控制裝置—控制盒，包括一個(gè)專用計(jì)算機(jī)和功率放大器，其作用是通過(guò)鍵盤(pán)接受操作員的控制命令，存儲(chǔ)示教數(shù)據(jù)并帶動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行器(如步進(jìn)電機(jī)等)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制?？刂破鬟€可通過(guò)計(jì)算機(jī)接口接受其它外部計(jì)算機(jī)的控制，代替鍵盤(pán)完成示教和掃描的全部操作，并且向外部計(jì)算機(jī)送出反映當(dāng)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的各種信息(位置、速度、物鏡等)。這一結(jié)構(gòu)，使得這一自動(dòng)控制裝置可以與計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)相結(jié)合，從而獲得廣泛的應(yīng)用。精密平臺(tái)使得手動(dòng)載物臺(tái)從手工操作中解脫出來(lái)。由于絲杠、絲母付采用精磨加工及使用專用彈簧消除間隙，使精密平臺(tái)的綜合精度為2微米，完全達(dá)到并超過(guò)原先手動(dòng)載物平臺(tái)的精度要求。電動(dòng)載物臺(tái)具有手動(dòng)載物平臺(tái)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)載物臺(tái)使操作人員從手工操作中解脫出來(lái)，通過(guò)觀察監(jiān)視器屏幕的圖像用控制盒按鍵即可操作載物臺(tái)運(yùn)動(dòng)；此外傳統(tǒng)的手動(dòng)載物臺(tái)只能一次一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，而電動(dòng)載物臺(tái)可以在X、Y兩個(gè)方向做復(fù)合運(yùn)動(dòng)，并能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)及多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)等智能化操作。
電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器(26)使原來(lái)的物鏡器(38)自動(dòng)準(zhǔn)確定位。自動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)(27)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，讓調(diào)焦旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)完成調(diào)焦的功能。


圖1，現(xiàn)有倒置顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意2，本發(fā)明的顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意3，本發(fā)明的顯微鏡各部分裝配關(guān)系示意4，電動(dòng)載物臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意5，電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意6，調(diào)焦機(jī)構(gòu)(粗調(diào))圖7，調(diào)焦結(jié)構(gòu)(細(xì)調(diào))圖8，精密平臺(tái)結(jié)構(gòu)9，控制盒圖10，顯微鏡自動(dòng)操作系統(tǒng)控制電路結(jié)構(gòu)框11(a)顯微鏡自動(dòng)操作系統(tǒng)控制電路原理11(b)顯微鏡自動(dòng)操作系統(tǒng)控制電路原理11(c)微處理器(40)電路11(d)存儲(chǔ)器(41)電路11(e)鍵盤(pán)接口圖11(f)驅(qū)動(dòng)器接口圖11(g)顯示器驅(qū)動(dòng)器電路11(h)計(jì)算機(jī)接口電路11(i)電源電路12，控制盒結(jié)構(gòu)示意13，控制盒面板功能示意14，示教流程框15，載玻片16，載玻片中的一個(gè)大格圖其中1.接計(jì)算機(jī)的電纜 2.攝像機(jī) 3.固定架 4.精密平臺(tái) 5.精密平臺(tái) 6.連接支架7.固定支架 8.軸套 9.彈性連軸器 10.電機(jī)支撐架 11.軸套 12.連接支架 13.支架 14.蝸桿 15.異型蝸輪 16.光電開(kāi)關(guān) 17.支架 18.步進(jìn)電機(jī) 19.控制盒顯示器 20.顯微鏡平臺(tái) 21.精密平臺(tái)靜軌 22.精密平臺(tái)動(dòng)軌 23.精密平臺(tái)絲杠24.精密平臺(tái)絲母 25.電動(dòng)載物臺(tái) 26.電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器 27.電動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu) 28.控制盒 29.手動(dòng)平臺(tái) 30.調(diào)焦旋鈕(細(xì)調(diào)) 31.調(diào)焦旋鈕(粗調(diào)) 32.電源 33.控制盒指示燈 34.亮度調(diào)節(jié)旋鈕 35.目鏡 36.CCD接口 37.照明系統(tǒng) 38.手動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器 39.小鍵盤(pán) 40.微處理器 41.存儲(chǔ)器 42.電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 43.運(yùn)動(dòng)平臺(tái)44.LED數(shù)碼管 45.大格序號(hào) 46.小格序號(hào) 47.速度設(shè)定值具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)地說(shuō)明圖1是現(xiàn)有的倒置顯微鏡結(jié)構(gòu)示意圖，全部要手動(dòng)操作。
圖2是本發(fā)明的安裝有自動(dòng)操作系統(tǒng)的顯微鏡。
圖3是圖2的裝配示意圖，在現(xiàn)有的顯微鏡上增加電動(dòng)載物臺(tái)(25，圖4)、電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器(26，圖5)、電動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)(27，圖6，圖7)和控制盒(28，圖9)四大部分。在顯微鏡CCD接口(36)上安裝攝像機(jī)(2)，用電纜線(1)與計(jì)算機(jī)連接?？刂坪杏秒娎|與調(diào)焦機(jī)構(gòu)(27)連接(左邊的是粗調(diào)，軸套11套在調(diào)焦旋鈕30上；右邊是細(xì)調(diào)，軸套8套在調(diào)焦旋鈕31上)。
電動(dòng)載物臺(tái)(25)由固定支架(3)、兩個(gè)精密平臺(tái)(4、5)、連接支架(6、7)固定支架、步進(jìn)電機(jī)(18)組成。也可以說(shuō)是由X、Y軸二維微型精密平臺(tái)(4，5)水平垂直搭建組成。通過(guò)其上的固定架(3)、固定支架(7)、連接支架(6)連接固定在顯微鏡的平臺(tái)(28)上。微型精密平臺(tái)由動(dòng)軌(22)、靜軌(21)、絲杠(23)、絲母(24)組成。微型精密平臺(tái)由小型步進(jìn)電機(jī)(18)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)絲杠(23)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲母直線運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)動(dòng)軌沿靜軌方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。精密平臺(tái)(4)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)X方向運(yùn)動(dòng)，精密平臺(tái)(5)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)Y方向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)固定架(3)的X、Y方向上的運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)載物臺(tái)可以沿X、Y單方向運(yùn)動(dòng)，也可以做X、Y方向的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。
電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器(26)位置是傾斜的，而且調(diào)焦聚時(shí)需上下運(yùn)動(dòng)，所以使用標(biāo)準(zhǔn)的傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)非常困難。電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器(26)采用步進(jìn)電機(jī)(18)驅(qū)動(dòng)蝸桿(14)帶動(dòng)一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)異型蝸輪(15)轉(zhuǎn)動(dòng)，異型蝸輪套在物鏡轉(zhuǎn)換器上帶動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到物鏡轉(zhuǎn)換的功能。如圖所示異型蝸輪(15)套在物鏡轉(zhuǎn)換器上，步進(jìn)電機(jī)(18)與蝸桿(14)緊配合連接并固定在支架(13)上，支架(13)固定在連接支架(12)上，連接支架(12)支撐整體并與顯微鏡平臺(tái)固定。光電開(kāi)關(guān)(16)與支架(17)連接，支架(17)固定在顯微鏡上。由于物鏡轉(zhuǎn)換器位置傾斜并且當(dāng)調(diào)焦時(shí)要上下移動(dòng)，所以要求當(dāng)物鏡轉(zhuǎn)換器上下移動(dòng)時(shí)，蝸桿與異型蝸輪必須一直嚙合。
自動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)(27)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)(18)，通過(guò)彈性連軸器(9)、軸套(8)與顯微鏡上的調(diào)焦旋鈕(30，31)相連，帶動(dòng)調(diào)焦旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)，完成調(diào)焦的功能。套在左邊調(diào)焦旋鈕(30)上的調(diào)焦機(jī)構(gòu)是粗調(diào)，套在右邊調(diào)焦旋鈕(31)上的調(diào)焦機(jī)構(gòu)是細(xì)調(diào)。支架(10)支撐電機(jī)。
電控部分置于一個(gè)控制盒內(nèi)，上面有特定的按鍵和顯示器件?？刂坪斜砻嬗须娫撮_(kāi)關(guān)(32)、控制盒指示燈(33)、控制盒顯示器(19)。電控部分包括微處理器I4(40)、存儲(chǔ)器(41)I2、顯示器(19)R4、R8～R11、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(42)、小鍵盤(pán)(39)、電源(32)鍵盤(pán)掃描電路。其中存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)示教數(shù)據(jù)、顯示電路用于顯示當(dāng)前位置和速度。控制盒可以脫離PC機(jī)獨(dú)立完成點(diǎn)示教、掃描以及這兩種工作方式之間的切換。
微處理器是電控制盒的核心器件，通過(guò)I2C總線連接存儲(chǔ)器E2PROM；微處理器通過(guò)LED顯示驅(qū)動(dòng)芯片I3驅(qū)動(dòng)控制盒顯示器；小鍵盤(pán)通過(guò)鍵盤(pán)接口J2和微處理器相連；微處理器通過(guò)JM1口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接?？刂坪型ㄟ^(guò)電纜線與顯微鏡上的電動(dòng)機(jī)連接起來(lái)。
系統(tǒng)有兩種工作方式示教方式和掃描方式。
示教方式示教方式是顯微鏡的學(xué)習(xí)過(guò)程。操作員通過(guò)控制器上的按鍵，根據(jù)自己的意愿選擇設(shè)置運(yùn)動(dòng)速度，可切換物鏡放大倍數(shù)，并引導(dǎo)顯微鏡的載物臺(tái)依次到達(dá)期望的目標(biāo)位置，在每一個(gè)位置點(diǎn)上操作員還要根據(jù)自己的需要，通過(guò)按鍵選擇物鏡和焦距，控制器可以自動(dòng)記憶這些位置、采用的速度以及相應(yīng)的物鏡和焦距，存儲(chǔ)當(dāng)時(shí)的位置坐標(biāo)并給予順序編號(hào)，由此完成了一個(gè)點(diǎn)的示教過(guò)程，由它們構(gòu)成示教數(shù)據(jù)，除非重新示教，這些數(shù)據(jù)將永遠(yuǎn)自動(dòng)保存，以后可反復(fù)利用，斷電也不會(huì)丟失。
具體過(guò)程包括下述步驟(1)按下小鍵盤(pán)的“示教”按鈕確定工作方式(2)通過(guò)小鍵盤(pán)上的“增速”“減速”按鈕選擇載物臺(tái)的移動(dòng)速度(3)通過(guò)小鍵盤(pán)上的“高倍”“低倍”按鈕選擇物鏡放大倍數(shù)(4)過(guò)小鍵盤(pán)上的“↑”、“↓”、“←”、“→”按鈕控制載物臺(tái)前后左右移動(dòng)(5)通過(guò)小鍵盤(pán)上的“程序1”“程序2”按鈕將當(dāng)時(shí)的位置賦給所顯示的序號(hào)掃描方式掃描方式下，一經(jīng)啟動(dòng)，顯微鏡將根據(jù)所保存的示教數(shù)據(jù)自動(dòng)地重現(xiàn)示教過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)(包括載物臺(tái)的位置、到達(dá)每一目標(biāo)點(diǎn)的速度、停留的時(shí)間、以及所選擇的物鏡和焦距)，直至最后一點(diǎn)，中間過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)。這個(gè)過(guò)程也可以以單步的方式進(jìn)行，操作員每按一次按鍵，顯微鏡就按順序運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)位置，直到最后。選擇一套程序后，任意時(shí)間按復(fù)位鍵，將使載物臺(tái)自動(dòng)回到初始的0000#位置，以后每按一次“下一格”鍵，載物臺(tái)就運(yùn)動(dòng)到順序號(hào)加一的位置，并按示教的樣子調(diào)整物鏡，直至最后一個(gè)位置。每按一次“上一格”，載物臺(tái)就運(yùn)動(dòng)到順序號(hào)減一的位置，并按示教的樣子調(diào)整物鏡，直至初始的0000#位置。按下小鍵盤(pán)的“掃描”按鈕確定工作方式。具體過(guò)程包括下述步驟(1)按“復(fù)位”鍵載物臺(tái)自動(dòng)恢復(fù)到初始位置(0#)(2)“程序1”“程序2”鍵用于在兩套運(yùn)動(dòng)程序中進(jìn)行選擇(3)“上一格”“下一格”用于控制載物臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，“前一格”“后一格”鍵—將使載物臺(tái)運(yùn)動(dòng)到前一大格或后一大格的起始位置圖10是顯微鏡自動(dòng)操作系統(tǒng)控制電路結(jié)構(gòu)框圖。各部分的連接關(guān)系如圖11所示。圖中單片計(jì)算機(jī)I4通過(guò)I2C總線連接E2PROM存儲(chǔ)器I2和LED顯示驅(qū)動(dòng)芯片I3。單片計(jì)算機(jī)I4的10各開(kāi)關(guān)兩I/O接口用于按鍵的控制，它們通過(guò)J2與鍵盤(pán)相連；另外還有15各I/O接口用于三個(gè)步進(jìn)電機(jī)的控制，它們通過(guò)JM1連接器與電機(jī)相連。單片機(jī)RA0、RA1、RA2三個(gè)接口用于光電開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)采集，它們通過(guò)電連接器JL與光電開(kāi)關(guān)相連。單片機(jī)的串口TXD、RXD通過(guò)接口芯片I1接至連接口JRS1，它用于與PC機(jī)間的通訊。
小鍵盤(pán)面板功能說(shuō)明1)掃描鍵、示教鍵——用于工作方式選擇。點(diǎn)亮的工作方式指示燈表示出當(dāng)前所選中的工作方式。
2)數(shù)碼管顯示——最高位顯示所選擇的速度檔，最多四檔；次高兩位顯示當(dāng)時(shí)的大格序號(hào)(兩位十進(jìn)制數(shù))；最低兩位顯示當(dāng)時(shí)的小格序號(hào)(兩位十進(jìn)制數(shù))。0速是最高速，3速是最低速。
3)復(fù)位鍵——使系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)到所示教的0000#位置和物鏡低倍位置，復(fù)位速度默認(rèn)為最高速度。
4)高倍、低倍鍵——示教方式下，用于物鏡放大倍數(shù)的選擇。高倍鍵在掃描方式下無(wú)效，低倍鍵在掃描方式下可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)大格的快速瀏覽。
5)增速、減速鍵——示教方式下，用于設(shè)置載物臺(tái)的移動(dòng)速度，速度共四檔，每按一次增速或減速鍵，速度就提高或降低一檔。選中的速度檔次在LED顯示區(qū)用最低位顯示。增速、減速鍵在掃描方式下無(wú)效。
6)↑、↓、←、→鍵——示教方式下，用于控制載物臺(tái)前后左右移動(dòng)。按下鍵時(shí)載物臺(tái)運(yùn)動(dòng)、抬起后運(yùn)動(dòng)停止。這些鍵在掃描方式下無(wú)效。
7)上一小格、下一小格鍵——掃描方式下，按一次“下一小格”鍵，將使載物臺(tái)運(yùn)動(dòng)到當(dāng)前小格序號(hào)增一的位置，如果當(dāng)前大格數(shù)據(jù)已經(jīng)滿了，則自動(dòng)調(diào)整到下一大格位置，小格置0，LED顯示區(qū)的高四位在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)隨之改變；每按一次“上一小格”鍵，載物臺(tái)就退回到當(dāng)前位置序號(hào)減一的位置附近，顯示的位置序號(hào)隨之改變。示教方式下，按下“下一小格”鍵，將把顯示的小格序號(hào)增一，如果已經(jīng)超過(guò)16，則大格數(shù)增1，小格置0；“上一小格”鍵將小格序號(hào)減1，如果小于0，則大格數(shù)減1，小格置0。
8)前一大格、后一大格鍵——掃描方式下，按下前一大格、后一大格鍵之一，將使載物臺(tái)運(yùn)動(dòng)到前一大格或后一大格的起始位置(小格序號(hào)為零的位置)，顯示的位置序號(hào)隨之改變；示教方式下，按下“后一大格”鍵，將把顯示的大格序號(hào)增一，并使小格序號(hào)為零；“前一大格”鍵，將把顯示的大格序號(hào)減1，并使小格序號(hào)置0。見(jiàn)圖15。
選擇運(yùn)動(dòng)程序1時(shí)的運(yùn)動(dòng)序9)程序1、程序2鍵——控制盒可保存兩套運(yùn)動(dòng)程序，分別稱“程序1”和“程序2”。LED顯示的大格序號(hào)在1～49范圍內(nèi)屬于運(yùn)動(dòng)程序1；在50～99范圍內(nèi)屬于運(yùn)動(dòng)程序2。目前程序2的功能沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。掃描方式下，程序1鍵不響應(yīng)。示教方式下，按下程序1鍵，則將當(dāng)時(shí)的位置保存到E2PROM中(注意在每個(gè)位置處，不要按動(dòng)兩次程序1鍵，這樣做會(huì)將有效數(shù)據(jù)沖刷掉)。
實(shí)施例1.系統(tǒng)加電，載物臺(tái)回到0000#位置，“大格小格”顯示0000#，速度為0(最高速)，此時(shí)默認(rèn)為“掃描”狀態(tài)，掃描指示燈亮。
2.想進(jìn)行掃描演示，那么按動(dòng)“下一大格”鍵，“大格小格”顯示0100#，載物臺(tái)相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)到存儲(chǔ)的0100#位置處。此時(shí)，速度值、顯微鏡高低倍值相應(yīng)地恢復(fù)成存儲(chǔ)時(shí)的速度值和高低倍值。此后依次按動(dòng)“下一大格”，則載物臺(tái)依次運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)的大格存儲(chǔ)位置處。在每一個(gè)大格起始位置，按動(dòng)“低倍”鍵，可以快速遍歷瀏覽整個(gè)大格。
如果想詳細(xì)查看大格內(nèi)的情況，可以按“下一小格”鍵，則載物臺(tái)進(jìn)入相應(yīng)的小格位置處。
3.要進(jìn)行“示教”，先按“示教”鍵，則示教指示燈亮。此時(shí)，可以按動(dòng)方向鍵，使載物臺(tái)移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢?，然后按?dòng)“大格”“小格”鍵，調(diào)整“大格小格”的顯示值，再按“程序1”鍵，則當(dāng)前的狀態(tài)被保存到存儲(chǔ)器中。在每個(gè)位置處，“程序1”只能被按動(dòng)一次，如果多次按動(dòng)，那么存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是不正確的。
0000#位置不可以存儲(chǔ)(對(duì)“程序1”鍵不響應(yīng))，其它能顯示的位置處都能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
如果要修改前面的數(shù)據(jù)，則修改處往后的數(shù)據(jù)被沖刷掉。
4.“示教”完成后，按“掃描”鍵，則整個(gè)系統(tǒng)再次復(fù)位。以下的操作可以參照步驟2或者步驟3。
注意在“示教”時(shí)，每個(gè)大格的起始位置請(qǐng)?jiān)O(shè)置在如下(1.5，1.5)處(這是為了快速瀏覽的功能便于實(shí)現(xiàn)而要求的)。見(jiàn)圖16。
權(quán)利要求
1.一種顯微鏡自動(dòng)操作系統(tǒng)，其特征在于在現(xiàn)有的顯微鏡上增加電動(dòng)載物臺(tái)(25)、電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器(26)、電動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)(27)、控制臺(tái)(28)；電動(dòng)載物臺(tái)是通過(guò)其上的固定架(3)、固定支架(7)、連接支架(6)連接固定在顯微鏡平臺(tái)(20)上；電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器(26)通過(guò)連接支架(12)、和支架(17)連接固定在顯微鏡上；電動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)(27)分別通過(guò)軸套(11、8)將其粗調(diào)和細(xì)調(diào)機(jī)構(gòu)連接固定在顯微鏡原調(diào)焦機(jī)構(gòu)左右兩側(cè)；控制盒(28)用電纜和各步進(jìn)電機(jī)(18)連接；顯微鏡CCD接口(36)上安裝攝像機(jī)(2)，用電纜(1)與計(jì)算機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微鏡自動(dòng)操作系統(tǒng)，其特征在于電動(dòng)載物臺(tái)(25)由固定支架(3)、精密平臺(tái)(4、5)、連接支架(6)、固定支架(7)、步進(jìn)電機(jī)組成(18)，通過(guò)其上的固定架(3)、固定支架(7)、連接支架(6)連接固定在顯微鏡的平臺(tái)(28)上，精密平臺(tái)(5)的動(dòng)軌與固定支架(7)連接，固定不動(dòng)，精密平臺(tái)(4)通過(guò)連接支架(6)與精密平臺(tái)(5)連接；微型精密平臺(tái)由動(dòng)軌(22)、靜軌(21)、絲杠(23)、絲母(24)組成，由小型步進(jìn)電機(jī)(18)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)絲杠(23)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲母直線運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)動(dòng)軌沿靜軌方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)；精密平臺(tái)(4)的動(dòng)軌滑塊與固定架(3)連接并帶動(dòng)固定架(3)做X方向上的運(yùn)動(dòng)，精密平臺(tái)(5)帶動(dòng)精密平臺(tái)(4)做Y方向上的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)固定架(3)的X、Y方向上的運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微鏡自動(dòng)操作系統(tǒng)，其特征在于電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器(26)采用步進(jìn)電機(jī)(18)驅(qū)動(dòng)蝸桿(14)帶動(dòng)一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)異型蝸輪(15)轉(zhuǎn)動(dòng)，異型蝸輪(15)套在物鏡轉(zhuǎn)換器上，步進(jìn)電機(jī)(18)與蝸桿(14)緊配合連接并固定在支架(13)上，支架(13)固定在連接支架(12)上，連接支架(12)支撐整體并與顯微鏡平臺(tái)固定，光電開(kāi)關(guān)(16)與支架(17)連接，支架(17)固定在顯微鏡上，異型蝸輪帶動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)動(dòng)，由于物鏡轉(zhuǎn)換器位置傾斜并且當(dāng)調(diào)焦時(shí)要上下移動(dòng)，所以要求當(dāng)物鏡轉(zhuǎn)換器上下移動(dòng)時(shí)，蝸桿與異型蝸輪必須一直嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微鏡自動(dòng)操作系統(tǒng)，其特征在于電動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)(27)采用步進(jìn)電機(jī)(18)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)彈性連軸器(9)、軸套(8)與顯微鏡上的調(diào)焦旋鈕(30，31)相連，帶動(dòng)調(diào)焦旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)，完成調(diào)焦的功能；套在左邊調(diào)焦旋鈕(30)上的調(diào)焦機(jī)構(gòu)是粗調(diào)，套在右邊調(diào)焦旋鈕(31)上的調(diào)焦機(jī)構(gòu)是細(xì)調(diào)；支架(10)支撐電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微鏡自動(dòng)操作系統(tǒng)，控制盒表面有按鍵、電源開(kāi)關(guān)(32)、控制盒指示燈(33)、控制盒顯示器(19)，電控部分置于控制盒內(nèi)，其特征在于電控部分包括微處理器I4(40)、存儲(chǔ)器I2(41)、顯示器R4、R8～R11(19)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(42)、小鍵盤(pán)(39)、電源(32)；微處理器是電控盒的核心器件，微處理器通過(guò)I2C總線連接存儲(chǔ)器E2PROM；微處理器通過(guò)LED顯示驅(qū)動(dòng)芯片I3驅(qū)動(dòng)控制盒顯示器；小鍵盤(pán)通過(guò)鍵盤(pán)接口J2和微處理器相連；微處理器通過(guò)JM1口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，控制盒通過(guò)電纜線與顯微鏡上的步進(jìn)電機(jī)(18)連接起來(lái)；其中存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)示教和掃描數(shù)據(jù)、顯示電路用于顯示當(dāng)前位置和速度，控制盒可以脫離PC機(jī)獨(dú)立完成點(diǎn)示教、掃描以及這兩種工作方式之間的切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微鏡自動(dòng)控制系統(tǒng)的操作方法，其特征在于它包括示教和掃描兩種方式，示教方式包括下述步驟(1)按下小鍵盤(pán)的“示教”按鈕確定工作方式(2)通過(guò)小鍵盤(pán)上的“增速”“減速”按鈕選擇載物臺(tái)的移動(dòng)速度(3)通過(guò)小鍵盤(pán)上的“高倍”“低倍”按鈕選擇物鏡放大倍數(shù)(4)通過(guò)小鍵盤(pán)上的“↑”、“↓”、“←”、“→”按鈕控制載物臺(tái)前后左右移動(dòng)(5)通過(guò)小鍵盤(pán)上的“程序1”“程序2”按鈕將當(dāng)時(shí)的位置賦于所顯示的序號(hào)掃描方式包括下述步驟(1)按下小鍵盤(pán)的“掃描”按鈕確定工作方式(2)按“復(fù)位”鍵載物臺(tái)自動(dòng)恢復(fù)到初始位置(0#)(3)“程序1”“程序2”鍵用于在兩套運(yùn)動(dòng)程序中進(jìn)行選擇“上一格”“下一格”用于控制載物臺(tái)的運(yùn)動(dòng)；“前一格”“后一格”鍵—將使載物臺(tái)運(yùn)動(dòng)到前一大格或后一大格的起始位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顯微鏡的操作方式，特別是顯微鏡的自動(dòng)化操作，將顯微鏡的手工操作變成自動(dòng)化操作。它由四部分構(gòu)成電動(dòng)載物臺(tái)、電動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)、控制盒。自動(dòng)操作系統(tǒng)通過(guò)對(duì)顯微鏡的載物臺(tái)、物鏡轉(zhuǎn)換器、調(diào)焦機(jī)構(gòu)的改造，使顯微鏡的鏡下觀測(cè)由傳統(tǒng)的手工操作變成自動(dòng)的。該系統(tǒng)是通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)各自由度，達(dá)到精確控制。該系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了顯微鏡的自動(dòng)化的智能操作；具有快速、準(zhǔn)確、智能化的特點(diǎn)，大大地提高了鏡下觀測(cè)的效率；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、產(chǎn)品化水平高。
文檔編號(hào)G06F9/00GK1529194SQ20031010663
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月14日
發(fā)明者安剛, 李彬, 趙鳳海, 張建勛, 盧桂章, 安 剛 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)