專利名稱：一種連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于體視顯微鏡齊焦性能檢測的一種連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置及方法。
背景技術(shù)：
體視顯微鏡是一種工作距離大，體視感強的顯微鏡，主要有定檔變倍和連續(xù)變倍兩種形式。定檔變倍體視顯微鏡的物鏡倍率是固定的，倍數(shù)可選擇性有限，目前使用不多。 連續(xù)變倍體視顯微鏡的物鏡倍率則可連續(xù)無級變化，且在變化過程中像面保持穩(wěn)定，象質(zhì)良好。具有成像清晰范圍大，體視效果好，操作空間足以及放大率選擇自由等優(yōu)點，在教育學習及工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有的連續(xù)變倍方式(也稱連續(xù)變焦方式)有兩種光學補償方式和機械補償方式。光學補償方式結(jié)構(gòu)相對簡單，像面漂移不穩(wěn)定，只適用于小相對口徑和小視場的變焦距設(shè)計。只有當對像面位置不要求固定，即在連續(xù)變倍過程中，不要求像面完全補償?shù)那疤嵯拢鈱W補償法才可用于稍大倍率的變焦系統(tǒng)?，F(xiàn)有主流廠家生產(chǎn)的連續(xù)變倍體視顯微鏡的變焦方式一般采用機械補償式，這種方式可以在理論上做到像面不漂移，但是變倍補償組以一非線性的曲線在運動，對變倍曲線的加工精度要求比較高，因而光學裝校的難度也相應(yīng)增大。變倍體視顯微鏡的生產(chǎn)過程中往往會碰到不齊焦質(zhì)量問題，這個問題除了要求零件精度保證外，主要靠校正手段保證。因此，連續(xù)變倍體的齊焦性校正在連續(xù)變倍體視顯微鏡生產(chǎn)過程中十分重要，校正精度的好壞直接決定產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。一個典型的機械補償法的變焦距系統(tǒng)(ZOOM)如附圖1所示，其中變倍體一般由前固定組1-1，變倍組1-2，補償組1-3和后固定組1-4構(gòu)成。變倍組作線性移動，補償組作相對少量非線性移動，以達到光學系統(tǒng)既變倍而像面位置又穩(wěn)定的要求。理想的連續(xù)變倍系統(tǒng)是在物鏡倍率固定后，調(diào)整變倍體內(nèi)的變倍組鏡片，使倍率連續(xù)變化，而目鏡觀察到的圖像都是清晰的。不管是從低倍變化到高倍還是從高倍變化到低倍，物面始終在整個光學系統(tǒng)的景深范圍內(nèi)。也就是說，該變倍系統(tǒng)是齊焦的。傳統(tǒng)的變倍體調(diào)校裝置，一般包括機架1’、變倍體裝載機構(gòu)2’、物鏡3’、人眼雙目觀察頭4’、調(diào)焦手輪5’、變倍手輪6’，參見圖2所示，在生產(chǎn)過程中，變倍體的齊焦性的校正過程如下(1)、將裝配好的變倍體放入變倍體裝載結(jié)構(gòu)2’ ；(2)、調(diào)整變倍手輪6’，將變倍體調(diào)整至最低倍位置；(3)、調(diào)整調(diào)焦手輪5’，從雙目觀察頭4’中觀察物像直到清晰；(4)、調(diào)節(jié)變倍手輪6’進行變倍，增大變倍體倍率。繼續(xù)從雙目頭4’中進行人眼觀察，調(diào)整變倍體中鏡片組之間的位置，使物像清晰；反復進行步驟(4)調(diào)整，直到變倍體倍率在連續(xù)變倍范圍內(nèi)任取一值時由雙目頭 4’所觀察到的物像都能保持清晰為止。即齊焦在連續(xù)變倍范圍內(nèi)一致，從而獲得合格的顯微鏡產(chǎn)品。如上所述步驟中，圖像清晰與否的判讀完全依靠人眼的觀察進行，只是一個定性過程，沒有定量的參照標準。因此受主觀因素的影響較大，在長時間工作后，人眼疲勞度的增加會嚴重影響清晰度的判斷。此外，對于步驟(4)中鏡片組的之間所需調(diào)整的間隔大小以及調(diào)整組別判斷，完全依賴工人自身的經(jīng)驗與技術(shù)知識的累積，新手與熟手之間的差別巨大。因此，所生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性不能保證。誤差相差很大，不合格率偏高，從而導致生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)成本加大，嚴重制約生產(chǎn)規(guī)模的擴大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種能降低目視定性檢測所帶來的人為誤差的連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種能降低目視定性檢測所帶來的人為誤差的連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測方法。本發(fā)明解決上述第一個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置，包括機架；能沿所述機架上下移動、用于放置變倍體的變倍體裝載機構(gòu)，該變倍體裝載機構(gòu)上設(shè)置有用于調(diào)整所述變倍體倍率的變倍體控制機構(gòu)；設(shè)置在所述變倍體控制機構(gòu)上的物鏡；用于調(diào)整所述變倍體裝載機構(gòu)在所述機架上位置的調(diào)焦控制機構(gòu)；其特征在于所述變倍體控制機構(gòu)包括變倍手輪及帶動該變倍手輪轉(zhuǎn)動的變倍控制電機；所述調(diào)焦控制機構(gòu)包括調(diào)焦手輪及帶動該調(diào)焦手輪轉(zhuǎn)動的調(diào)焦控制電機；所述連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置還包括與所述物鏡相配合的圖像采集裝置；與所述圖像采集裝置連接的、用于獲得圖像的質(zhì)量評價信息的精度判斷裝置；與所述變倍控制電機和調(diào)焦控制電機相連、用于控制變倍控制電機和調(diào)焦控制電機工作的運動控制模塊。作為改進，本發(fā)明還包括聚焦參照位置指示器。所述機架具有多個適應(yīng)所述物鏡倍率要求的工作檔位。所述圖像采集裝置采用高分辨率攝像頭。本發(fā)明解決上述第二個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為在上述連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置基礎(chǔ)上，通過以下步驟實現(xiàn)(1)、運動控制模塊控制變倍控制電機，調(diào)整變倍手輪至變倍體為最低倍率；(2)、運動控制模塊控制調(diào)焦控制電機，調(diào)整調(diào)焦手輪，以一定的間隔勻速移動變倍體裝載機構(gòu)，上述間隔由人工設(shè)定；(3)、在變倍體裝載機構(gòu)勻速移動過程中，由所述圖像采集裝置將采集的圖像送入精度判斷裝置，由精度判斷裝置對采集的圖像進行質(zhì)量評價，找到移動過程中的最佳的圖像質(zhì)量位置，通過該位置可獲得當前倍率下的實際聚焦位置，與聚焦參照位置進行比較，即可獲得當前的齊焦精度；如果實際聚焦位置與聚焦參照位置之間的誤差在誤差范圍內(nèi)，判為合格，否則為不合格；0)、如步驟(3)判斷結(jié)果為合格，則運動控制模塊控制變倍控制電機，轉(zhuǎn)換變倍體倍率，重復0)-(3)的過程，倍率的轉(zhuǎn)換以勻間隔向上增加，直至最高倍率；(5)、如果變倍體最高倍率檢測也為合格，則整個變倍體的調(diào)校過程結(jié)束，該變倍體為合格品。在所述步驟(3)中，如果判斷結(jié)果為不合格，將變倍體由裝配人員重新進行調(diào)整， 并且通過精度判斷裝置進行焦點偏離分析，依據(jù)光學知識與精度判斷裝置預先設(shè)定的調(diào)校處理數(shù)據(jù)庫，提供更為詳細的裝校建議，以達到準確齊焦的目的，裝配人員調(diào)整后，轉(zhuǎn)入步驟(2)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)、以圖像采集裝置代替人眼，對圖像質(zhì)量的精度有準確的判斷，不受人眼生理局限的影響，不受人體的疲勞度影響，對工人自身的要求降低，檢測結(jié)果更穩(wěn)定，具有可重復性；O)、以電機的控制代替人手工對調(diào)焦手輪的轉(zhuǎn)動，保證了調(diào)焦過程中的勻速性和快速性，使圖像采集裝置采集的圖像更為客觀，排除了個體觀察感受不同所帶來的質(zhì)量差
已
升；(3)、采用本發(fā)明提供的檢測裝置，對工人自身的檢測經(jīng)驗要求降低，合格與否的判斷由裝置給出，工人經(jīng)過簡單培訓后就可以上崗，大大降低了工人的培養(yǎng)周期，降低了企業(yè)在用工上難度和經(jīng)費支出，對員工的流動性也有了更強的抵抗性；(4)、由于本裝置無工作時長的困擾，易于操作，大大提高生產(chǎn)效率。


圖1為現(xiàn)有的連續(xù)變倍體視顯微鏡結(jié)構(gòu)；圖2為現(xiàn)有的變倍體調(diào)焦結(jié)構(gòu)；圖3為本發(fā)明實施例中連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實施例中一個合格變倍體調(diào)校過程流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做出詳細說明。本實施例中的連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置，包括機架1、物鏡2、變倍體裝載機構(gòu)3、變倍體控制機構(gòu)、調(diào)焦控制機構(gòu)、圖像采集裝置5、精度判斷裝置6、運動控制模塊7，請參見圖3所示，其中變倍體裝載機構(gòu)3用于放置變倍體，變倍體裝載機構(gòu)3通過調(diào)焦控制機構(gòu)活動設(shè)置在所述機架上、且使所述變倍體裝載機構(gòu)3能沿所述機架上下移動，本實施例中，調(diào)焦控制機構(gòu)包括調(diào)焦手輪4及帶動該調(diào)焦手輪4轉(zhuǎn)動的調(diào)焦控制電機(圖中未示出)，變倍體裝載機構(gòu)3上設(shè)置有用于調(diào)整所述變倍體倍率的變倍體控制機構(gòu)，所述變倍體控制機構(gòu)包括變倍手輪8及帶動該變倍手輪8轉(zhuǎn)動的變倍控制電機(圖中未示出)；本實施例中，機架1有4個不同檔位，適用于4種不同倍率的物鏡2，4個檔位的工作距離分別為 32. 5mm, 78mm, 126mm, 280mm,符合當前體視顯微鏡所要求物鏡的倍率。變倍控制電機和調(diào)焦控制電機均采用步進電機，采用1 細分方案，使之最小步進角達到0.02°，滿足變倍精度要求。機架上還設(shè)置有聚焦參照位置指示器9。聚焦參照位置是作為聚焦精度的一個基準用的，該位置是開始預先設(shè)定的，不同的變倍體這個參照位置在機架上的位置是不同的。圖像采集裝置5與所述物鏡2相配合使用，齊焦位置嚴格保證與目鏡理論齊焦位置一致。圖像采集裝置5采用130萬像素USB2.0接口的高分辨率攝像頭，將每一個倍率下的標準網(wǎng)格分劃板的圖像送入精度判斷裝置6，由精度判斷裝置6對采集的圖像進行質(zhì)量評價。精度判斷裝置6對采集的圖像進行質(zhì)量評價的方式可以采用常規(guī)技術(shù)，本實施例中采用的是專利號為ZL200910097044.X的發(fā)明專利中公開的自動聚焦方法中的圖像質(zhì)量評價方法，可具體參見該專利方法中的步驟三到步驟八中公開的關(guān)于圖像質(zhì)量評價的方法。上述檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟，參見圖4所示(1)、運動控制模塊控制變倍控制電機，調(diào)整變倍手輪至變倍體為最低倍率；O)、運動控制模塊控制調(diào)焦控制電機，調(diào)整調(diào)焦手輪，以一定的間隔勻速移動變倍體裝載機構(gòu)，上述間隔由人工設(shè)定；(3)、在變倍體裝載機構(gòu)勻速移動過程中，由所述圖像采集裝置將采集的圖像送入精度判斷裝置，由精度判斷裝置對采集的圖像進行質(zhì)量評價，找到移動過程中的最佳的圖像質(zhì)量位置，通過該位置可獲得當前倍率下的實際聚焦位置，與聚焦參照位置進行比較，即可獲得當前的齊焦精度；如果實際聚焦位置與聚焦參照位置之間的誤差在誤差范圍內(nèi)，判為合格，否則為不合格；如果判斷結(jié)果為不合格，將變倍體由裝配人員重新進行調(diào)整，并且通過精度判斷裝置進行焦點偏離分析，依據(jù)光學知識與精度判斷裝置預先設(shè)定的調(diào)校處
理數(shù)據(jù)庫，提供更為詳細的裝校建議，以達到準確齊焦的目的，裝配人員調(diào)整后，轉(zhuǎn)入步驟 ⑵；0)、如步驟(3)判斷結(jié)果為合格，則運動控制模塊控制變倍控制電機，轉(zhuǎn)換變倍體倍率，重復0)-(3)的過程，倍率的轉(zhuǎn)換以勻間隔向上增加，直至最高倍率；(5)、如果變倍體最高倍率檢測也為合格，則整個變倍體的調(diào)校過程結(jié)束，該變倍體為合格品。
權(quán)利要求
1 一種連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置，包括機架；能沿所述機架上下移動、用于放置變倍體的變倍體裝載機構(gòu)，該變倍體裝載機構(gòu)上設(shè)置有用于調(diào)整所述變倍體倍率的變倍體控制機構(gòu)；設(shè)置在所述變倍體控制機構(gòu)上的物鏡；用于調(diào)整所述變倍體裝載機構(gòu)在所述機架上位置的調(diào)焦控制機構(gòu)；其特征在于所述變倍體控制機構(gòu)包括變倍手輪及帶動該變倍手輪轉(zhuǎn)動的變倍控制電機；所述調(diào)焦控制機構(gòu)包括調(diào)焦手輪及帶動該調(diào)焦手輪轉(zhuǎn)動的調(diào)焦控制電機；所述連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置還包括與所述物鏡相配合的圖像采集裝置；與所述圖像采集裝置連接的、用于獲得圖像的質(zhì)量評價信息的精度判斷裝置；與所述變倍控制電機和調(diào)焦控制電機相連、用于控制變倍控制電機和調(diào)焦控制電機工作的運動控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置，其特征在于還包括聚焦參照位置指示器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置，其特征在于所述機架具有多個適應(yīng)所述物鏡倍率要求的工作檔位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置，其特征在于所述圖像采集裝置采用高分辨率攝像頭。
5.一種如權(quán)利要求2所述連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置的檢測方法，其特征在于包括以下步驟(1)、運動控制模塊控制變倍控制電機，調(diào)整變倍手輪至變倍體為最低倍率；(2)、運動控制模塊控制調(diào)焦控制電機，調(diào)整調(diào)焦手輪，以一定的間隔勻速移動變倍體裝載機構(gòu)，上述間隔由人工設(shè)定；(3)、在變倍體裝載機構(gòu)勻速移動過程中，由所述圖像采集裝置將采集的圖像送入精度判斷裝置，由精度判斷裝置對采集的圖像進行質(zhì)量評價，找到移動過程中的最佳的圖像質(zhì)量位置，通過該位置可獲得當前倍率下的實際聚焦位置，與聚焦參照位置進行比較，即可獲得當前的齊焦精度；如果實際聚焦位置與聚焦參照位置之間的誤差在誤差范圍內(nèi)，判為合格，否則為不合格；G)、如步驟(3)判斷結(jié)果為合格，則運動控制模塊控制變倍控制電機，轉(zhuǎn)換變倍體倍率，重復0)-(3)的過程，倍率的轉(zhuǎn)換以勻間隔向上增加，直至最高倍率；(5)、如果變倍體最高倍率檢測也為合格，則整個變倍體的調(diào)校過程結(jié)束，該變倍體為合格品。
6.根據(jù)權(quán)利要求所述的檢測方法，其特征在于在所述步驟(3)中，如果判斷結(jié)果為不合格，將變倍體由裝配人員重新進行調(diào)整，并且通過精度判斷裝置進行焦點偏離分析，依據(jù)光學知識與精度判斷裝置預先設(shè)定的調(diào)校處理數(shù)據(jù)庫，提供更為詳細的裝校建議，以達到準確齊焦的目的，裝配人員調(diào)整后，轉(zhuǎn)入步驟O)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于體視顯微鏡齊焦性能檢測的連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置。其包括機架；能沿所述機架上下移動的變倍體裝載機構(gòu)；物鏡；用于調(diào)整所述變倍體裝載機構(gòu)在所述機架上位置的調(diào)焦控制機構(gòu)；與所述物鏡相配合的圖像采集裝置；與所述圖像采集裝置連接的、用于獲得圖像的質(zhì)量評價信息的精度判斷裝置；與所述變倍控制電機和調(diào)焦控制電機相連、用于控制變倍控制電機和調(diào)焦控制電機工作的運動控制模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于采用本發(fā)明提供的連續(xù)變倍體視顯微鏡檢測裝置，能解決目視定性檢測所帶來的人為誤差，以此幫助裝配人員調(diào)校和檢測，從而大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度，該裝置實現(xiàn)了焦距偏差的精確調(diào)整。
文檔編號G01M11/02GK102261986SQ201110162668
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者丁海波, 曾麗珠, 楊鳴, 毛磊, 邱元芳 申請人:南京江南永新光學有限公司, 寧波永新光學股份有限公司