一种粒子的照亮装置的制作方法

1.本发明涉及粒子领域，尤其涉及一种粒子的照亮装置。


背景技术：

2.传统的照亮粒子采用的方式是利用整体区域照亮的方法，具体原理是：利用一束led条形光源（650nm），直接照亮粒子整体运动区域，从而进行粒子观测及控制。然而现有技术存在以下缺陷：1、led光源散射严重，光源与产生光斑的一致性差，导致用相机观看粒子画面质量差，影响观看效果；2、整个粒子运动区域被一并照亮，容易将其他杂质（如粉尘等微粒）误认成目标粒子，干扰观测，使目标粒子没有被很好的束缚住；3、传统技术不能实现单个粒子照亮操控，单个粒子照亮操控性差，功能单一。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种粒子的照亮装置，以解决背景技术提到的缺陷。
4.本发明的目的采用如下技术方案实现：一种粒子的照亮装置，包括:光纤激光器，所述光纤激光器用于发射光束；光纤准直器，所述光纤准直器用于校正光束；三轴电动滑台机构，所述光纤准直器安装在所述三轴电动滑台机构上，所述三轴电动滑台机构用于移动光纤准直器相对于粒子的位置；光纤耦合器，所述光纤耦合器用于光纤激光器与光纤准直器之间的光束传输；所述光纤激光器可发射多束光束，经由所述光纤耦合器及所述光纤准直器，最终射出多束光束。
5.进一步地，所述光纤激光器的输出端与所述光纤耦合器的输入端相连，所述光纤耦合器的输出端与所述光纤准直器的输入端相连。
6.进一步地，还包括图像识别机构及控制器，所述图像识别机构用于获取粒子的位置信息并将获取到的粒子的位置信息反馈给所述控制器，所述控制器根据反馈的粒子的位置信息驱动所述三轴电动滑台机构运动，以使经光纤准直器发出的光束将该位置的粒子照亮，所述三轴电动滑台机构及图像识别机构分别与所述控制器连接。
7.进一步地，所述三轴电动滑台机构包括底板，所述底板上固定有电动y轴移动机构，所述电动y轴移动机构上固定有电动x轴移动机构，所述电动x移动机构上固定有连接件，所述连接件连接有电动z轴移动机构，所述z轴移动机构上固定有用于安装所述光纤准直器的准直器夹具，x轴滑台、y轴滑台和z轴滑台，所述x轴移动机构、电动y轴移动机构、电动z轴移动机构分别连接有一步进电机，三个步进电机分别与所述控制器电连接。
8.进一步地，所述准直器夹具包括上固定块及下固定块，所述下固定块与所述电动z轴移动机构连接，所述上固定块及下固定块之间形成有用于夹持所述光纤准直器的夹持通道，所述夹持通道贯通所述准直器夹具。
9.进一步地，所述下固定块的上表面设有下凹槽，所述上固定块的下表面对应所述下凹槽的位置设有上凹槽，所述上凹槽与所述下凹槽相配合形成所述夹持通道。
10.进一步地，所述夹持通道设有多个，相邻两个所述夹持通道具有夹角。
11.进一步地，所述光纤准直器设有8个，所述光纤激光器的输出端设有8个光纤接口，所述光纤耦合器输出端通过连接8根光纤，分别与对应的8个光纤准直器连接。
12.进一步地，所述光纤激光器发射的激光波长是650nm。
13.进一步地，所述图像识别机构包括ccd相机，所述ccd相机的镜头对准粒子的运动区域并拍摄粒子，以获取粒子的位置信息。
14.相比现有技术，本发明的有益效果在于：在本发明中，光纤激光器发射的多束光束，经由光纤耦合器及所述光纤准直器射出，以照亮粒子，由于光纤准直器通过三轴电动滑台机构进行位置控制，运动，以使经光纤准直器发出的光束将该位置的粒子照亮，可以实现粒子移动照亮的实时跟随以及可以实现单个粒子的照亮，操控性好；采用激光照亮粒子，激光具有单色性好、方向性强、亮度高、相干性好等特点，有利于提高粒子的照亮效果，解决了传统的led光源照射存在的散射严重、观看粒子画面质量差的缺陷；光束经过光纤准直器射出，能得到准直的激光光束，有利于提高照亮粒子的效果。
附图说明
15.图1 为本发明提供的一种粒子的照亮装置的示意图；图2为本发明提供的一种粒子的照亮装置的准直器夹具的分解图；图中：1、光纤激光器；2、光纤耦合器；3、光纤准直器；4、三轴电动滑台机构；40、底板；41、电动y轴移动机构；42、电动x轴移动机构；43、连接件；44、电动z轴移动机构；45、准直器夹具；451、上固定块；4510、上凹槽；452、下固定块；4520、下凹槽；453、夹持通道。
具体实施方式
16.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
17.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“一个”、“另一个”等用于区分相似的元件，这些术语以及其它类似术语不旨在限制本发明的范围。
18.本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个
元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在各附图中，相同或相应的元件采用相应的附图标记(例如，以“1xx”和“2xx”标识的元件结构相同、功能类似)。
19.如图1-2所示，为本发明提供一种粒子的照亮装置，包括：光纤激光器1，所述光纤激光器1用于发射光束；光纤准直器3，所述光纤准直器3用于校正光束；三轴电动滑台机构4，所述光纤准直器3安装在所述三轴电动滑台机构4上，所述三轴电动滑台机构4用于移动光纤准直器3相对于粒子的位置；光纤耦合器2，所述光纤耦合器2用于光纤激光器1与光纤准直器3之间的光束传输；所述光纤激光器1可发射多束光束，经由所述光纤耦合器2及所述光纤准直器3，最终射出多束光束。
20.在本发明中，光纤激光器1发射的多束光束，经由光纤耦合器2及所述光纤准直器3射出，以照亮粒子，由于光纤准直器3通过三轴电动滑台机构4进行位置控制，运动，以使经光纤准直器3发出的光束将该位置的粒子照亮，可以实现粒子移动照亮的实时跟随以及可以实现单个粒子的照亮，操控性好；采用激光照亮粒子，激光具有单色性好、方向性强、亮度高、相干性好等特点，有利于提高粒子的照亮效果，解决了传统的led光源照射存在的散射严重、观看粒子画面质量差的缺陷。光束经过光纤准直器3射出，能得到准直的激光光束，便于照亮粒子。
21.作为优选的实施方式，所述光纤激光器1的输出端与所述光纤耦合器2的输入端相连，所述光纤耦合器2的输出端与所述光纤准直器3的输入端相连。
22.作为优选的实施方式，还包括图像识别机构及控制器，所述图像识别机构用于获取粒子的位置信息并将获取到的粒子的位置信息反馈给所述控制器，所述控制器根据反馈的粒子的位置信息驱动所述三轴电动滑台机构4运动，以使经光纤准直器3发出的光束将该位置的粒子照亮，所述三轴电动滑台机构4及图像识别机构分别与所述控制器连接。
23.本发明的粒子（sic，直径5-10μm）在特定区域运动，先通过图像识别机构拍摄该区域的粒子，以获取粒子的位置信息，并将该粒子的位置信息反馈给控制器，控制器根据接收的粒子位置信息控制三轴电动滑台机构4进行运动，以使经光纤准直器3发出的光束将该位置的粒子照亮，实现粒子移动照亮的实时跟随。通过三轴电动滑台机构4、图像识别机构及控制器相互配合，实现全闭环的实时运动控制；由于射出的光束通过三轴电动滑台机构4进行相应的控制，大大提高单个粒子照亮操控性。本发明可以单独操作单个粒子的照亮以及给图像识别机构提供一致性好的背光，方便图像识别机构进行观察拍摄。
24.作为优选的实施方式，所述三轴电动滑台机构4包括底板40，所述底板40上固定有电动y轴移动机构41，所述电动y轴移动机构41上固定有电动x轴移动机构42，所述电动x移动机构上固定有连接件43，所述连接件43连接有电动z轴移动机构44，所述z轴移动机构上固定有用于安装所述光纤准直器3的准直器夹具45，x轴滑台、y轴滑台和z轴滑台，所述x轴移动机构、电动y轴移动机构41、电动z轴移动机构44分别连接有一步进电机，三个步进电机分别与所述控制器电连接。x轴移动机构、电动y轴移动机构41、电动z轴移动机构44分别通过步进电机驱动，步进电机可以实现快速精确定位，位移精度高，整体运动精度≤0.01mm。
本实施例所述x轴移动机构、电动y轴移动机构41、电动z轴移动机构44均为现有技术。
25.作为优选的实施方式，所述准直器夹具45包括上固定块451及下固定块452，所述下固定块452与所述电动z轴移动机构44连接，所述上固定块451及下固定块452之间形成有用于夹持所述光纤准直器3的夹持通道453，所述夹持通道453贯通所述准直器夹具45。本实施例采用夹持通道453对光纤准直器3进行夹持固定，便于安装和拆卸。本实施例的所述上固定块451与所述下固定块452通过螺纹紧固件进行连接。如此便于安装和更换光纤准直器3。本实施例的螺纹紧固件可以是螺钉、螺栓等。
26.作为优选的实施方式，所述下固定块452的上表面设有下凹槽4520，所述上固定块451的下表面对应所述下凹槽4520的位置设有上凹槽4510，所述上凹槽4510与所述下凹槽4520相配合形成所述夹持通道453。具有结构简单、安装成本低特点。
27.作为优选的实施方式，所述夹持通道453设有多个，相邻两个所述夹持通道453具有夹角。这样可以安装多个光纤准直器3，有利于提高照亮粒子的精度和照亮范围。
28.作为优选的实施方式，所述光纤准直器3设有8个，所述光纤激光器1的输出端设有8个光纤接口，所述光纤耦合器2输出端通过连接8根光纤，分别与对应的8个光纤准直器3连接。当然，光纤准直器3的数量还可以9个、10个，光纤准直器3的数量根据实际情况进行设计。
29.作为优选的实施方式，所述光纤激光器1发射的激光波长是650nm。具体地，本实施例光纤激光器1的输入端连接有一条650nm波长的总光纤。
30.作为优选的实施方式，所述图像识别机构包括ccd相机，所述ccd相机的镜头对准粒子的运动区域并拍摄粒子，以获取粒子的位置信息。
31.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。