自動化聚焦立體拍攝培養(yǎng)物的人工氣候箱的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及生物實驗領(lǐng)域的生物培養(yǎng)設(shè)備，具體涉及一種自動化聚焦立體拍攝培養(yǎng)物的人工氣候箱。
【背景技術(shù)】
[0002]利用攝像頭視頻觀察培養(yǎng)物不需要打開光照培養(yǎng)箱?！兑曨l記錄可調(diào)光波光照培養(yǎng)箱》(ZL 2013205546840，授權(quán)公告日:2014-02-05)作了初步嘗試。但是，該方案沒有解決成像聚焦清晰的問題，成像很不全面，拍攝目標(biāo)需要人工安排，對于培養(yǎng)箱內(nèi)出現(xiàn)的昏暗的模擬氣候狀況其視頻記錄缺少必要的應(yīng)對措施。因此，它雖然使用計算機(jī)操作攝像頭拍攝，但距離自動化甚遠(yuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種自動化聚焦立體拍攝培養(yǎng)物的人工氣候箱，該人工氣候箱內(nèi)部的頂部與底部分別設(shè)置有一套XYZ軸位移裝置、一個攝像頭以及一個輔助拍攝的照明LED燈，每一個攝像頭借助XYZ軸位移裝置作三維方向移動，當(dāng)?shù)搅藰O端的位置時，自動停止前進(jìn)；兩個攝像頭各自在水平面上移動并定位目標(biāo)，在豎直方向自動調(diào)節(jié)拍攝物距，計算機(jī)分析圖象認(rèn)為拍攝光照不足時，與正在進(jìn)行拍攝的攝像頭對應(yīng)的一個照明LED燈會自動地、短暫地發(fā)光。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:它包括一臺人工氣候箱、兩套XYZ軸位移裝置、兩個攝像頭、一臺計算機(jī)、兩個交流固態(tài)繼電器、兩個照明LED燈、兩塊MAX232、兩塊 74HC164、兩塊 74HC273、兩塊 74HC165、兩塊 74HC30、一塊 74HC32 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人工氣候箱內(nèi)部的頂部與底部，每一套XYZ軸位移裝置中的第三套直線軸位移裝置的滑臺上安置有一個攝像頭，兩個攝像頭分別通過USB電纜連接到計算機(jī)的一個USB接口，計算機(jī)的RS232C接口的兩根輸出聯(lián)絡(luò)線、兩根輸入聯(lián)絡(luò)線以及串行數(shù)據(jù)輸出端經(jīng)過兩塊電平轉(zhuǎn)換電路MAX232以后分別變換成TTL電平信號RTS與DTR、CTS與⑶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以及兩塊74HC165的時鐘端，DTR分別連接到第一塊74HC164的一個串行數(shù)據(jù)輸入端以及兩塊74HC165的兩個SHIFT/LOAD端，TXD連接到兩塊74HC273的時鐘端，第一塊74HC164的另一個串行數(shù)據(jù)輸入端、兩塊74HC164的清零端、兩塊74HC273的清零端都連接到+5V電源的正極，兩塊74HC165的片選端INH以及第一塊74HC165的串行數(shù)據(jù)輸入端SER都連接到+5V電源的負(fù)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(shù)據(jù)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軸位移裝置的三個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的正轉(zhuǎn)控制線與反轉(zhuǎn)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軸位移裝置的三個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的正轉(zhuǎn)控制線與反轉(zhuǎn)控制線，每一塊74HC273的第七位輸出端7Q與+5V電源的負(fù)極一起分別連接到一個交流固態(tài)繼電器的兩個輸入控制端，每一個交流固態(tài)繼電器的輸出受控端與一個照明LED燈以及市電組成串聯(lián)回路，第一塊74HC165的串行數(shù)據(jù)輸出端連接到第二塊74HC165的串行數(shù)據(jù)輸入端SER，第二塊74HC165的串行數(shù)據(jù)輸出端連接到CTS，兩塊74HC165的十六個并行數(shù)據(jù)輸入端各自連接有一個上拉電阻，第一塊74HC165的低六位并行數(shù)據(jù)輸入端分別連接到第一套XYZ軸位移裝置的六個微動開關(guān)的一端，還分別連接到第一塊74HC30的六個輸入端，第二塊74HC165的低六位并行數(shù)據(jù)輸入端分別連接到第二套XYZ軸位移裝置的六個微動開關(guān)的一端，還分別連接到第二塊74HC30的六個輸入端，兩塊74HC30空余的輸入端都連接到+5V電源的正極，它倆的輸出端分別連接到74HC32的兩個輸入端，74HC32的輸出端連接到⑶，這十二個微動開關(guān)的另一端各自連接一個下拉電阻。
[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(jìn)電機(jī)、一個步進(jìn)電機(jī)架、一組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路以及兩個微動開關(guān)；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(shè)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(shè)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(lián)軸器的一端，該聯(lián)軸器的另一端連接到一個步進(jìn)電機(jī)的軸，該步進(jìn)電機(jī)通過步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)驅(qū)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(shè)有銷釘孔；兩個微動開關(guān)分別安置在該套直線軸位移裝置的兩塊金屬板上靠近法蘭直線軸承的地方，都面朝滑臺，并當(dāng)該套直線軸位移裝置的滾珠絲桿上直線軸承所承載的滑臺移近所述法蘭直線軸承時能受到該滑臺的觸碰。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:1)兩個攝像頭分別從培養(yǎng)物的上方與下方自動定位目標(biāo)，
2)從上、下兩個方向分別拍攝，3)拍攝時光照不足則有一個與進(jìn)行拍攝的攝像頭對應(yīng)的照明LED燈自動地、短暫地發(fā)光，該照明LED燈光源屬于冷光源，不影響人工氣候箱內(nèi)的狀況，4)采用六對微動開關(guān)探測攝像頭是否位移到了極端，避免了步進(jìn)電機(jī)空轉(zhuǎn)；總之，功能完備，為計算機(jī)自動化操作視頻記錄創(chuàng)造了物質(zhì)基礎(chǔ)。
【附圖說明】
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[0008]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0009]圖1是本發(fā)明的主要組成方框圖。
[0010]圖2是計算機(jī)RS232C接口與本發(fā)明對接的電平轉(zhuǎn)換電路圖，其中，左邊的信號名稱后括號內(nèi)的數(shù)字系該信號線在計算機(jī)RS232C接口中的排序。
[0011]圖3是計算機(jī)RS232C接口信號RTS、DTR以及TXD控制六個步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)的電路圖。
[0012]圖4是計算機(jī)RS232C接口的CTS線查詢十二個微動開關(guān)受到觸碰與否的電路圖。
[0013]圖5是十二個微動開關(guān)受到觸碰而產(chǎn)生計算機(jī)RS232C接口中斷請求信號⑶的電路圖。
[0014]圖1中，1.人工氣候箱，2.計算機(jī)，21.第一個計算機(jī)USB接口，22.計算機(jī)RS232C接口，23.第二個計算機(jī)USB接口，3.第一個攝像頭，4.第一套XYZ軸位移裝置，41.-46.第一套XYZ軸位移裝置上的微動開關(guān)，47.-49.第一套XYZ軸位移裝置上的一個步進(jìn)電機(jī)及其一組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，51.第一個交流固態(tài)繼電器，52.第一個照明LED燈，6.第二套XYZ軸位移裝置，61.第二個攝像頭，62.第二個交流固態(tài)繼電器，63.第二個照明LED燈。
【具體實施方式】
[0015]圖1表示本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)關(guān)系。第一個攝像頭(3)與第二個攝像頭(61)分別安裝在第一套XYZ軸位移裝置(4)與第二套XYZ軸位移裝置(6)的第三套直線軸位移裝置的滑臺上，兩個攝像頭分別通過USB電纜連接到計算機(jī)(2)的第一個USB接口(21)與第二個USB接口(23)。兩套XYZ軸位移裝置分別安置在人工氣候箱(I)的頂部與底部。六個微動開關(guān)(41)-(46)分別安置在第一套XYZ軸位移裝置(4)的三套直線軸位移裝置的六塊金屬板上，并當(dāng)所述三套直線軸位移裝置的三根滾珠絲桿所承載的直線軸承上的滑臺移動到接近相應(yīng)的金屬板上的法蘭直線軸承的極端位置處時，能受到該滑臺的觸碰。每一組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路有正轉(zhuǎn)控制線與反轉(zhuǎn)控制線兩根。第一套XYZ軸位移裝置(4)的三套直線軸位移裝置的三個步進(jìn)電機(jī)以及三組步進(jìn)電