专利名称：自动正置金相显微镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及显微镜，具体是一种自动正置金相显微镜。
背景技术：
目前，传统的自动正置金相显微镜构造是由视度调节圈、目镜、变倍调节器、调焦手轮、反射照明器、物镜、止紧手轮、工作台、显微镜底座、透射光座、反射镜调节旋钮组成。 将金相样品放在工作台上，调节光源亮度，转动变倍调节器进行物镜倍率转换，旋转调焦手轮进行手动调焦，调焦清楚后可以观察到金相试样的表面结构和组织形态。目前的自动正置金相显微镜存在以下问题1、光源亮度虽然可调，但是缺乏直观的亮度显示。2、工作台X，Y，Z有了一定的电动控制，但是不能实现物镜的自由转换与自动调
焦ο3、采用的电动控制设备昂贵，技术复杂，从而导致设备价格昂贵。 发明内容为了提高自动化程度，实现自动正置金相显微镜操作的直观方便，并实现远程网络应用，本实用新型提供一种新的自动正置金相显微镜。本实用新型的自动正置金相显微镜，包括镜筒、镜臂、工作台、物镜、光源座、电路板，在镜筒顶部设置CCD接口，工作台是由X向步进电机、Y向步进电机、Z向步进电机分别控制的X向台板、Y向台板、Z向台板组成的三轴联动工作台，物镜安装在由W轴步进电机控制的物镜转换器上，可接收PC机指令并处理和对光源进行数字化调节的单片机电路设置于显微镜内的电路板中。上述的三轴联动工作台从下至上依次为Z向台板、Y向台板、X向台板，三块台板之间设有滚珠导轨，Z向步进电机设置在镜臂上，X向步进电机设置在Y向台板的侧边处，Y 向台板设置在Z向台板下侧，Z向台板与工作台固定架连接，Z向步进电机输出轴轴端设有微调手轮，Z向步进电机输出轴上设有齿轮与设置在镜臂导轨滑块上的齿条啮合，工作台固定架通过滑块与竖直的镜臂导轨配接，Y向步进电机输出轴的一端设有调节手轮，Y向步进电机输出轴的另一端通过联轴器与螺旋丝杆连接，与固定在Z向台板上的螺母啮合，X向步进电机输出轴的一端设有调节手轮，X向步进电机输出轴的另一端通过连接的丝杆与设置在χ向台板上的螺母啮合。为了更好地限制X向台板、Y向台板、Z向台板的运动，本实用新型有限制X向台板、Y向台板、Z向台板运动的光电传感器挡片及其配套的左右极限位置光电传感器、前后极限位置光电传感器、上下极限位置光电传感器，X向光电传感器挡片固定在X向台板上， 左极限位置光电传感器固定在Y向台板侧边沿左边，右极限位置光电传感器固定在Y向台板侧边沿右边，Y向光电传感器挡片固定在Y向台板底侧，前极限位置光电传感器固定在Z 向台板底侧前端，后极限位置光电传感器固定在Z向台板底侧后端，Z向光电传感器挡片固定在台板座侧面，上极限位置光电传感器通过物镜转换器传感器固定架固定在镜臂侧面上部，下极限位置光电传感器由物镜转换器传感器固定架固定在镜臂侧面下部。本实用新型将物镜转换器固定在光源座上，W轴步进电机通过支承座固定在光源座的底端中部，W轴步进电机轴上固定一小同步带轮，大同步带轮固定在物镜转换器侧面， 大同步带轮和小同步带轮通过同步带连接。在物镜转换器上安置物镜转换器传感器，物镜转换器传感器固定在物镜转换器传感器固定架的中部，物镜转换器传感器固定架固定在光源座的底端，物镜转换器传感器档片固定在物镜转换器上端边缘。本实用新型光源部分采用单片机实现数字化调光；采用四轴三联动方式(三轴联动是X Y Z工作台板的联动机构，四轴三联动是控制工作台的X、Y、Z向电动调节以及镜头的电动切换。)，可通过计算机向单片机发令控制工作台的Χ、γ、ζ向电动调节以及镜头的电动切换；使用光电传感器对载物台进行位置控制，可满足远程网络实验的要求，同时有效防止运动过程中的误操作，保护仪器。使用光电传感器对物镜转换器进行初始位置检测，减少物镜转换器旋转的累积误差；设置的CCD接口，可以通过数字化CCD采集图像显示在计算机上，并实现了自动调焦。总之，本实用新型的自动正置金相显微镜1、自动化程度大大提高，利用步进电机实现了 X、Y、Z轴的转动和物镜转换器的自动转换，方便了各种调焦操作。2、自动调焦精确，速度快，利用步进电机实现载物台的水平移动，控制精度高；通过步进电机的垂直调焦，实现自动调焦，可控进度高。3、操作安全，由于采用了光电限位开关使得在载物台的移动和自动调焦的过程中的可操作范围的正确性得到了保证，有效地减少了误操作。4、本实用新型性价比高，国内产品为3飞万元，而本产品售价大概为1.5万元。明显低于国内外同类产品，具有较高的性价比。
图1是本实用新型的自动正置金相显微镜的主题结构示意图；图2是本实用新型的机电控制系统示意图。
具体实施方式
见图1结合图2。在镜筒2顶部设置CXDl，CXDl下是C⑶接口 14，工作台是由X向步进电机3、Y向步进电机7、Z向步进电机10分别控制的X向台板11、Y向台板5、Z向台板6组成的三轴联动工作台，物镜安装在由W轴步进电机观控制的物镜转换器4上，可接收PC机指令并处理和对光源进行数字化调节的单片机9设置于显微镜内的电路板中。工作台的X、Y、Z各向的电动调节机构主要作用是进行自动调焦。所述的控制机构包括三轴联动工作台、X向步进电机3、Y向步进电机7、Z向步进电机10、工作台固定架 33、Χ丝杆螺母^、Υ丝杆螺母15和调节手轮，三轴联动工作台由X向工作台板11、Υ向工作台板5、Z向工作台板6组合而成，从下至上依次为Z向工作台板6、Y向工作台板5、X向工作台板11，三块台板之间设有滚珠导轨24，Z向步进电机10设置在镜臂12上，X向步进电机3设置在Y向工作台板5的侧边处，Y向工作台板7设置在Z向工作台板6下侧；Z向工作台板6与工作台固定架33连接，Z向步进电机10输出轴轴端设有微调手轮，轴上设有齿轮与设置在镜臂12导轨滑块上的齿条啮合，工作台固定架33通过滑块与竖直的镜臂12 导轨配接，Z向步进电机10带动导轨滑块向Z方向移动，实现整个工作台的Z向移动；Y向工作台板7输出轴的一端设有Y向调节手轮，另一端通过联轴器与螺旋丝杆连接，与固定在 Z向工作台板6上的螺母啮合，Y向工作台板7转动带动Y向工作台板5、X向工作台板11、 γ向丝杆螺母15与X向步进电机3作Y方向移动；X向工作台板11与Y向工作台板5通过滚珠导轨M相连，X向步进电机3的一端设有X向调节手轮，另一端连接有丝杆与设置在 X向工作台板11上的螺母啮合，X向步进电机3转动带动X向工作台板11、固定在X向工作台板11上的样品夹定头、载玻片与样品作X方向移动。X向光电传感器挡片23固定在X向台板11上，左极限位置光电传感器22固定在 Y向台板5侧边沿左边，右极限位置光电传感器(图中未标出)固定在Y向台板5侧边沿右边，Y向光电传感器挡片17固定在Y向台板5底侧，前极限位置光电传感器16固定在Z向台板6底侧前端，后极限位置光电传感器18固定在Z向台板6底侧后端，Z向光电传感器挡片20固定在台板座侧面，上极限位置光电传感器11通过物镜转换器传感器固定架31固定在镜臂12侧面上部，下极限位置光电传感器19由物镜转换器传感器固定架31固定在镜臂12侧面下部。物镜转换器4用于安装物镜、固定在光源座12上，W轴向步进电机观通过支承座固定在光源座12的底端中部，电机轴上固定一小同步带轮27 ；大同步带轮(图中未标出)固定在物镜转换器4侧面，大同步带轮和小同步带轮27通过同步带连接。在物镜转换器上4 安置物镜转换器传感器30，物镜转换器传感器30固定在物镜转换器传感器固定架31的中部，物镜转换器传感器固定架31固定在光源座12的底端，物镜传感器档片32固定在物镜转换器4上端边缘。本实用新型的自动正置金相显微镜运行过程如下上位机(PC机)开机，下位机9 (单片机)开机；上位机(PC机)与下位机9通过数据线相连。将样品置于载玻片上；下位机 9根据物镜转换器传感器30对物镜转换器4进行初始位置检测，下位机9在接收到上位机的复位请求后，控制W轴向步进电机观转动，带动物镜转换器4转动到初始位置，W轴向步进电机28停止，Z向步进电机10转动，工作台向上下运动，Z向步进电机10停止，复位完成；下位机9在接收到上位机的左(右)调节请求后，控制X向步进电机3转动，样品随载玻片和固定在X向台板11上的样品夹定板和样品夹定头、X向台板11 一起左(右)运动，当X 向光电传感器挡片23接触到左(右)极限位置光电传感器22 (图中未标出右极限位置光电传感器)的检测区域，左(右)极限位置传感器22 (图中未标出右极限位置光电传感器)发送信号给下位机9，下位机9控制X向步进电机3停止；下位机9在接收到上位机的前(后) 调节请求后，控制Y向台板7转动，样品和Y向台板5、X向台板11 一起前(后)运动，当Y向光电传感器挡片17接触到前(后)极限光电位置传感器16(18)的检测区域，前(后)极限光电位置传感器16 (18)发送信号给下位机9，下位机9控制Y向台板7停止；下位机9在接收到上位机的聚焦请求后，下位机9向上位机发出检测申请并控制Z向步进电机10转动， 上位机接收到检测申请信号后开始进行图像数据采集和图像识别并将检测结果显示出来; 在上位机开始图像处理前需要根据上一次图像识别的结果向下位机9发出调焦信号，下位机9控制Z向步进电机10正反转，用“爬坡法”寻找到最清晰的物镜一次像，Z向步进电机 10停止，调焦完成；当Z向光电传感器挡片20接触到上(下)极限位置光电传感器21 (19) 的检测区域，上(下)极限光电位置传感器21 (19)发送信号给下位机9，下位机9控制Z向步进电机10停止。
权利要求1.自动正置金相显微镜，包括镜筒、镜柱、物镜、光源座、电路板，其特征在于镜筒顶部设置CCD接口，工作台是由X向步进电机、Y向步进电机、Z向步进电机分别控制的X向台板、Y向台板、Z向台板组成的三轴联动工作台，物镜安装在由W轴步进电机控制的物镜转换器上，可接收PC机指令并处理和对光源进行数字化调节的单片机电路设置于显微镜内的电路板中。
2.根据权利要求1所述的自动正置金相显微镜，其特征在于三轴联动工作台从下至上依次为Z向台板、Y向台板、X向台板，三块台板之间设有滚珠导轨，Z向步进电机设置在镜臂上，X向步进电机设置在Y向台板的侧边处，Y向台板设置在Z向台板下侧，Z向台板与工作台固定架连接，Z向步进电机输出轴轴端设有微调手轮，Z向步进电机输出轴上设有齿轮与设置在镜臂导轨滑块上的齿条啮合，工作台固定架通过滑块与竖直的镜臂导轨配接，Y 向步进电机输出轴的一端设有调节手轮，Y向步进电机输出轴的另一端通过联轴器与螺旋丝杆连接，与固定在Z向台板上的螺母啮合，X向步进电机输出轴的一端设有调节手轮，X向步进电机输出轴的另一端通过连接的丝杆与设置在X向台板上的螺母啮合。
3.根据权利要求1或2所述的自动正置金相显微镜，其特征在于有限制X向台板、Y 向台板、Z向台板运动的光电传感器挡片及其配套的左右极限位置光电传感器、前后极限位置光电传感器、上下极限位置光电传感器，X向光电传感器挡片固定在X向台板上，左极限位置光电传感器固定在Y向台板侧边沿左边，右极限位置光电传感器固定在Y向台板侧边沿右边，Y向光电传感器挡片固定在Y向台板底侧，前极限位置光电传感器固定在Z向台板底侧前端，后极限位置光电传感器固定在Z向台板底侧后端，Z向光电传感器挡片固定在台板座侧面，上极限位置光电传感器通过物镜转换器传感器固定架固定在镜臂侧面上部， 下极限位置光电传感器由物镜转换器传感器固定架固定在镜臂侧面下部。
4.根据权利要求1所述的自动正置金相显微镜，其特征在于物镜转换器固定在光源座上，W轴步进电机通过支承座固定在光源座的底端中部，W轴步进电机轴上固定一小同步带轮，大同步带轮固定在物镜转换器侧面，大同步带轮和小同步带轮通过同步带连接。
5.根据权利要求1或3所述的自动正置金相显微镜，其特征在于物镜转换器上安置物镜转换器传感器，物镜转换器传感器固定在物镜转换器传感器固定架的中部，物镜转换器传感器固定架固定在光源座的底端，物镜转换器传感器档片固定在物镜转换器上端边缘。
专利摘要本实用新型的自动正置金相显微镜，包括镜筒、镜臂、工作台、物镜、光源座、电路板，在镜筒顶部设置CCD接口，工作台是由X向步进电机、Y向步进电机、Z向步进电机分别控制的X向台板、Y向台板、Z向台板组成的三轴联动工作台，物镜安装在由W轴步进电机控制的物镜转换器上，可接收PC机指令并处理和对光源进行数字化调节的单片机电路设置于显微镜内的电路板中。该自动正置金相显微镜可通过计算机控制工作台的X、Y、Z向电动调节以及镜头的电动切换，对载物台进行位置控制和对物镜转换器进行位置检测，可以通过数字化CCD采集图像显示在计算机上，可满足远程网络实验的要求。
文档编号G02B21/00GK202177736SQ20112025429
公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者于新业, 孟庆新, 张雪飞, 李鹏, 柴华昕, 肖冉, 肖华鹏, 萧泽新, 赵莹莹, 邓仕超 申请人:桂林电子科技大学