專利名稱：自動正置金相顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及顯微鏡，具體是一種自動正置金相顯微鏡。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)的自動正置金相顯微鏡構(gòu)造是由視度調(diào)節(jié)圈、目鏡、變倍調(diào)節(jié)器、調(diào)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(diào)節(jié)旋鈕組成。 將金相樣品放在工作臺上，調(diào)節(jié)光源亮度，轉(zhuǎn)動變倍調(diào)節(jié)器進(jìn)行物鏡倍率轉(zhuǎn)換，旋轉(zhuǎn)調(diào)焦手輪進(jìn)行手動調(diào)焦，調(diào)焦清楚后可以觀察到金相試樣的表面結(jié)構(gòu)和組織形態(tài)。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(diào)，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(xiàn)物鏡的自由轉(zhuǎn)換與自動調(diào)
焦ο3、采用的電動控制設(shè)備昂貴，技術(shù)復(fù)雜，從而導(dǎo)致設(shè)備價格昂貴。 發(fā)明內(nèi)容為了提高自動化程度，實現(xiàn)自動正置金相顯微鏡操作的直觀方便，并實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，本實用新型提供一種新的自動正置金相顯微鏡。本實用新型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(shè)置CCD接口，工作臺是由X向步進(jìn)電機(jī)、Y向步進(jìn)電機(jī)、Z向步進(jìn)電機(jī)分別控制的X向臺板、Y向臺板、Z向臺板組成的三軸聯(lián)動工作臺，物鏡安裝在由W軸步進(jìn)電機(jī)控制的物鏡轉(zhuǎn)換器上，可接收PC機(jī)指令并處理和對光源進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)的單片機(jī)電路設(shè)置于顯微鏡內(nèi)的電路板中。上述的三軸聯(lián)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(shè)有滾珠導(dǎo)軌，Z向步進(jìn)電機(jī)設(shè)置在鏡臂上，X向步進(jìn)電機(jī)設(shè)置在Y向臺板的側(cè)邊處，Y 向臺板設(shè)置在Z向臺板下側(cè)，Z向臺板與工作臺固定架連接，Z向步進(jìn)電機(jī)輸出軸軸端設(shè)有微調(diào)手輪，Z向步進(jìn)電機(jī)輸出軸上設(shè)有齒輪與設(shè)置在鏡臂導(dǎo)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(dǎo)軌配接，Y向步進(jìn)電機(jī)輸出軸的一端設(shè)有調(diào)節(jié)手輪，Y向步進(jìn)電機(jī)輸出軸的另一端通過聯(lián)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(jìn)電機(jī)輸出軸的一端設(shè)有調(diào)節(jié)手輪，X向步進(jìn)電機(jī)輸出軸的另一端通過連接的絲桿與設(shè)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，本實用新型有限制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(cè)邊沿左邊，右極限位置光電傳感器固定在Y向臺板側(cè)邊沿右邊，Y向光電傳感器擋片固定在Y向臺板底側(cè)，前極限位置光電傳感器固定在Z 向臺板底側(cè)前端，后極限位置光電傳感器固定在Z向臺板底側(cè)后端，Z向光電傳感器擋片固定在臺板座側(cè)面，上極限位置光電傳感器通過物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定架固定在鏡臂側(cè)面上部，下極限位置光電傳感器由物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定架固定在鏡臂側(cè)面下部。本實用新型將物鏡轉(zhuǎn)換器固定在光源座上，W軸步進(jìn)電機(jī)通過支承座固定在光源座的底端中部，W軸步進(jìn)電機(jī)軸上固定一小同步帶輪，大同步帶輪固定在物鏡轉(zhuǎn)換器側(cè)面， 大同步帶輪和小同步帶輪通過同步帶連接。在物鏡轉(zhuǎn)換器上安置物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器，物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定在物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定架的中部，物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定架固定在光源座的底端，物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器檔片固定在物鏡轉(zhuǎn)換器上端邊緣。本實用新型光源部分采用單片機(jī)實現(xiàn)數(shù)字化調(diào)光；采用四軸三聯(lián)動方式(三軸聯(lián)動是X Y Z工作臺板的聯(lián)動機(jī)構(gòu)，四軸三聯(lián)動是控制工作臺的X、Y、Z向電動調(diào)節(jié)以及鏡頭的電動切換。)，可通過計算機(jī)向單片機(jī)發(fā)令控制工作臺的Χ、γ、ζ向電動調(diào)節(jié)以及鏡頭的電動切換；使用光電傳感器對載物臺進(jìn)行位置控制，可滿足遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實驗的要求，同時有效防止運動過程中的誤操作，保護(hù)儀器。使用光電傳感器對物鏡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行初始位置檢測，減少物鏡轉(zhuǎn)換器旋轉(zhuǎn)的累積誤差；設(shè)置的CCD接口，可以通過數(shù)字化CCD采集圖像顯示在計算機(jī)上，并實現(xiàn)了自動調(diào)焦?？傊?，本實用新型的自動正置金相顯微鏡1、自動化程度大大提高，利用步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)了 X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動和物鏡轉(zhuǎn)換器的自動轉(zhuǎn)換，方便了各種調(diào)焦操作。2、自動調(diào)焦精確，速度快，利用步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)載物臺的水平移動，控制精度高；通過步進(jìn)電機(jī)的垂直調(diào)焦，實現(xiàn)自動調(diào)焦，可控進(jìn)度高。3、操作安全，由于采用了光電限位開關(guān)使得在載物臺的移動和自動調(diào)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、本實用新型性價比高，國內(nèi)產(chǎn)品為3飛萬元，而本產(chǎn)品售價大概為1.5萬元。明顯低于國內(nèi)外同類產(chǎn)品，具有較高的性價比。

圖1是本實用新型的自動正置金相顯微鏡的主題結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的機(jī)電控制系統(tǒng)示意圖。
具體實施方式
見圖1結(jié)合圖2。在鏡筒2頂部設(shè)置CXDl，CXDl下是C⑶接口 14，工作臺是由X向步進(jìn)電機(jī)3、Y向步進(jìn)電機(jī)7、Z向步進(jìn)電機(jī)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(lián)動工作臺，物鏡安裝在由W軸步進(jìn)電機(jī)觀控制的物鏡轉(zhuǎn)換器4上，可接收PC機(jī)指令并處理和對光源進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)的單片機(jī)9設(shè)置于顯微鏡內(nèi)的電路板中。工作臺的X、Y、Z各向的電動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要作用是進(jìn)行自動調(diào)焦。所述的控制機(jī)構(gòu)包括三軸聯(lián)動工作臺、X向步進(jìn)電機(jī)3、Y向步進(jìn)電機(jī)7、Z向步進(jìn)電機(jī)10、工作臺固定架 33、Χ絲桿螺母^、Υ絲桿螺母15和調(diào)節(jié)手輪，三軸聯(lián)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(shè)有滾珠導(dǎo)軌24，Z向步進(jìn)電機(jī)10設(shè)置在鏡臂12上，X向步進(jìn)電機(jī)3設(shè)置在Y向工作臺板5的側(cè)邊處，Y向工作臺板7設(shè)置在Z向工作臺板6下側(cè)；Z向工作臺板6與工作臺固定架33連接，Z向步進(jìn)電機(jī)10輸出軸軸端設(shè)有微調(diào)手輪，軸上設(shè)有齒輪與設(shè)置在鏡臂12導(dǎo)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(dǎo)軌配接，Z向步進(jìn)電機(jī)10帶動導(dǎo)軌滑塊向Z方向移動，實現(xiàn)整個工作臺的Z向移動；Y向工作臺板7輸出軸的一端設(shè)有Y向調(diào)節(jié)手輪，另一端通過聯(lián)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(zhuǎn)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(jìn)電機(jī)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(dǎo)軌M相連，X向步進(jìn)電機(jī)3的一端設(shè)有X向調(diào)節(jié)手輪，另一端連接有絲桿與設(shè)置在 X向工作臺板11上的螺母嚙合，X向步進(jìn)電機(jī)3轉(zhuǎn)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(cè)邊沿左邊，右極限位置光電傳感器(圖中未標(biāo)出)固定在Y向臺板5側(cè)邊沿右邊，Y向光電傳感器擋片17固定在Y向臺板5底側(cè)，前極限位置光電傳感器16固定在Z向臺板6底側(cè)前端，后極限位置光電傳感器18固定在Z向臺板6底側(cè)后端，Z向光電傳感器擋片20固定在臺板座側(cè)面，上極限位置光電傳感器11通過物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定架31固定在鏡臂12側(cè)面上部，下極限位置光電傳感器19由物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定架31固定在鏡臂12側(cè)面下部。物鏡轉(zhuǎn)換器4用于安裝物鏡、固定在光源座12上，W軸向步進(jìn)電機(jī)觀通過支承座固定在光源座12的底端中部，電機(jī)軸上固定一小同步帶輪27 ；大同步帶輪(圖中未標(biāo)出)固定在物鏡轉(zhuǎn)換器4側(cè)面，大同步帶輪和小同步帶輪27通過同步帶連接。在物鏡轉(zhuǎn)換器上4 安置物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器30，物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器30固定在物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定架31的中部，物鏡轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器4上端邊緣。本實用新型的自動正置金相顯微鏡運行過程如下上位機(jī)(PC機(jī))開機(jī)，下位機(jī)9 (單片機(jī))開機(jī)；上位機(jī)(PC機(jī))與下位機(jī)9通過數(shù)據(jù)線相連。將樣品置于載玻片上；下位機(jī) 9根據(jù)物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器30對物鏡轉(zhuǎn)換器4進(jìn)行初始位置檢測，下位機(jī)9在接收到上位機(jī)的復(fù)位請求后，控制W軸向步進(jìn)電機(jī)觀轉(zhuǎn)動，帶動物鏡轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)動到初始位置，W軸向步進(jìn)電機(jī)28停止，Z向步進(jìn)電機(jī)10轉(zhuǎn)動，工作臺向上下運動，Z向步進(jìn)電機(jī)10停止，復(fù)位完成；下位機(jī)9在接收到上位機(jī)的左(右)調(diào)節(jié)請求后，控制X向步進(jìn)電機(jī)3轉(zhuǎn)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(dāng)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(biāo)出右極限位置光電傳感器)的檢測區(qū)域，左(右)極限位置傳感器22 (圖中未標(biāo)出右極限位置光電傳感器)發(fā)送信號給下位機(jī)9，下位機(jī)9控制X向步進(jìn)電機(jī)3停止；下位機(jī)9在接收到上位機(jī)的前(后) 調(diào)節(jié)請求后，控制Y向臺板7轉(zhuǎn)動，樣品和Y向臺板5、X向臺板11 一起前(后)運動，當(dāng)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(qū)域，前(后)極限光電位置傳感器16 (18)發(fā)送信號給下位機(jī)9，下位機(jī)9控制Y向臺板7停止；下位機(jī)9在接收到上位機(jī)的聚焦請求后，下位機(jī)9向上位機(jī)發(fā)出檢測申請并控制Z向步進(jìn)電機(jī)10轉(zhuǎn)動， 上位機(jī)接收到檢測申請信號后開始進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集和圖像識別并將檢測結(jié)果顯示出來; 在上位機(jī)開始圖像處理前需要根據(jù)上一次圖像識別的結(jié)果向下位機(jī)9發(fā)出調(diào)焦信號，下位機(jī)9控制Z向步進(jìn)電機(jī)10正反轉(zhuǎn)，用“爬坡法”尋找到最清晰的物鏡一次像，Z向步進(jìn)電機(jī) 10停止，調(diào)焦完成；當(dāng)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(qū)域，上(下)極限光電位置傳感器21 (19)發(fā)送信號給下位機(jī)9，下位機(jī)9控制Z向步進(jìn)電機(jī)10停止。
權(quán)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(shè)置CCD接口，工作臺是由X向步進(jìn)電機(jī)、Y向步進(jìn)電機(jī)、Z向步進(jìn)電機(jī)分別控制的X向臺板、Y向臺板、Z向臺板組成的三軸聯(lián)動工作臺，物鏡安裝在由W軸步進(jìn)電機(jī)控制的物鏡轉(zhuǎn)換器上，可接收PC機(jī)指令并處理和對光源進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)的單片機(jī)電路設(shè)置于顯微鏡內(nèi)的電路板中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動正置金相顯微鏡，其特征在于三軸聯(lián)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(shè)有滾珠導(dǎo)軌，Z向步進(jìn)電機(jī)設(shè)置在鏡臂上，X向步進(jìn)電機(jī)設(shè)置在Y向臺板的側(cè)邊處，Y向臺板設(shè)置在Z向臺板下側(cè)，Z向臺板與工作臺固定架連接，Z向步進(jìn)電機(jī)輸出軸軸端設(shè)有微調(diào)手輪，Z向步進(jìn)電機(jī)輸出軸上設(shè)有齒輪與設(shè)置在鏡臂導(dǎo)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(dǎo)軌配接，Y 向步進(jìn)電機(jī)輸出軸的一端設(shè)有調(diào)節(jié)手輪，Y向步進(jìn)電機(jī)輸出軸的另一端通過聯(lián)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(jìn)電機(jī)輸出軸的一端設(shè)有調(diào)節(jié)手輪，X向步進(jìn)電機(jī)輸出軸的另一端通過連接的絲桿與設(shè)置在X向臺板上的螺母嚙合。
3.根據(jù)權(quán)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(cè)邊沿左邊，右極限位置光電傳感器固定在Y向臺板側(cè)邊沿右邊，Y向光電傳感器擋片固定在Y向臺板底側(cè)，前極限位置光電傳感器固定在Z向臺板底側(cè)前端，后極限位置光電傳感器固定在Z向臺板底側(cè)后端，Z向光電傳感器擋片固定在臺板座側(cè)面，上極限位置光電傳感器通過物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定架固定在鏡臂側(cè)面上部， 下極限位置光電傳感器由物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定架固定在鏡臂側(cè)面下部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動正置金相顯微鏡，其特征在于物鏡轉(zhuǎn)換器固定在光源座上，W軸步進(jìn)電機(jī)通過支承座固定在光源座的底端中部，W軸步進(jìn)電機(jī)軸上固定一小同步帶輪，大同步帶輪固定在物鏡轉(zhuǎn)換器側(cè)面，大同步帶輪和小同步帶輪通過同步帶連接。
5.根據(jù)權(quán)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(zhuǎn)換器上安置物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器，物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定在物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定架的中部，物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器固定架固定在光源座的底端，物鏡轉(zhuǎn)換器傳感器檔片固定在物鏡轉(zhuǎn)換器上端邊緣。
專利摘要本實用新型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(shè)置CCD接口，工作臺是由X向步進(jìn)電機(jī)、Y向步進(jìn)電機(jī)、Z向步進(jìn)電機(jī)分別控制的X向臺板、Y向臺板、Z向臺板組成的三軸聯(lián)動工作臺，物鏡安裝在由W軸步進(jìn)電機(jī)控制的物鏡轉(zhuǎn)換器上，可接收PC機(jī)指令并處理和對光源進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)的單片機(jī)電路設(shè)置于顯微鏡內(nèi)的電路板中。該自動正置金相顯微鏡可通過計算機(jī)控制工作臺的X、Y、Z向電動調(diào)節(jié)以及鏡頭的電動切換，對載物臺進(jìn)行位置控制和對物鏡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行位置檢測，可以通過數(shù)字化CCD采集圖像顯示在計算機(jī)上，可滿足遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實驗的要求。
文檔編號G02B21/00GK202177736SQ20112025429
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者于新業(yè), 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(xué)