CN102261986A - 一种连续变倍体视显微镜检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于体视显微镜齐焦性能检测的连续变倍体视显微镜检测装置。其包括机架；能沿所述机架上下移动的变倍体装载机构；物镜；用于调整所述变倍体装载机构在所述机架上位置的调焦控制机构；与所述物镜相配合的图像采集装置；与所述图像采集装置连接的、用于获得图像的质量评价信息的精度判断装置；与所述变倍控制电机和调焦控制电机相连、用于控制变倍控制电机和调焦控制电机工作的运动控制模块。与现有技术相比，本发明的优点在于：采用本发明提供的连续变倍体视显微镜检测装置，能解决目视定性检测所带来的人为误差，以此帮助装配人员调校和检测，从而大大提高生产效率和生产的自动化程度，该装置实现了焦距偏差的精确调整。

Description

一种连续变倍体视显微镜检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于体视显微镜齐焦性能检测的一种连续变倍体视显微镜检测装置及方法。

背景技术

体视显微镜是一种工作距离大，体视感强的显微镜，主要有定档变倍和连续变倍两种形式。定档变倍体视显微镜的物镜倍率是固定的，倍数可选择性有限，目前使用不多。连续变倍体视显微镜的物镜倍率则可连续无级变化，且在变化过程中像面保持稳定，象质良好。具有成像清晰范围大，体视效果好，操作空间足以及放大率选择自由等优点，在教育学习及工业生产中具有广泛的应用。

现有的连续变倍方式(也称连续变焦方式)有两种：光学补偿方式和机械补偿方式。光学补偿方式结构相对简单，像面漂移不稳定，只适用于小相对口径和小视场的变焦距设计。只有当对像面位置不要求固定，即在连续变倍过程中，不要求像面完全补偿的前提下，光学补偿法才可用于稍大倍率的变焦系统。现有主流厂家生产的连续变倍体视显微镜的变焦方式一般采用机械补偿式，这种方式可以在理论上做到像面不漂移，但是变倍补偿组以一非线性的曲线在运动，对变倍曲线的加工精度要求比较高，因而光学装校的难度也相应增大。

变倍体视显微镜的生产过程中往往会碰到不齐焦质量问题，这个问题除了要求零件精度保证外，主要靠校正手段保证。因此，连续变倍体的齐焦性校正在连续变倍体视显微镜生产过程中十分重要，校正精度的好坏直接决定产品质量的好坏。

一个典型的机械补偿法的变焦距系统(ZOOM)如附图1所示，其中变倍体一般由前固定组1-1，变倍组1-2，补偿组1-3和后固定组1-4构成。变倍组作线性移动，补偿组作相对少量非线性移动，以达到光学系统既变倍而像面位置又稳定的要求。

理想的连续变倍系统是：在物镜倍率固定后，调整变倍体内的变倍组镜片，使倍率连续变化，而目镜观察到的图像都是清晰的。不管是从低倍变化到高倍还是从高倍变化到低倍，物面始终在整个光学系统的景深范围内。也就是说，该变倍系统是齐焦的。

传统的变倍体调校装置，一般包括机架1’、变倍体装载机构2’、物镜3’、人眼双目观察头4’、调焦手轮5’、变倍手轮6’，参见图2所示，在生产过程中，变倍体的齐焦性的校正过程如下：

(1)、将装配好的变倍体放入变倍体装载结构2’；

(2)、调整变倍手轮6’，将变倍体调整至最低倍位置；

(3)、调整调焦手轮5’，从双目观察头4’中观察物像直到清晰；

(4)、调节变倍手轮6’进行变倍，增大变倍体倍率。继续从双目头4’中进行人眼观察，调整变倍体中镜片组之间的位置，使物像清晰；

反复进行步骤(4)调整，直到变倍体倍率在连续变倍范围内任取一值时由双目头4’所观察到的物像都能保持清晰为止。即齐焦在连续变倍范围内一致，从而获得合格的显微镜产品。

如上所述步骤中，图像清晰与否的判读完全依靠人眼的观察进行，只是一个定性过程，没有定量的参照标准。因此受主观因素的影响较大，在长时间工作后，人眼疲劳度的增加会严重影响清晰度的判断。此外，对于步骤(4)中镜片组的之间所需调整的间隔大小以及调整组别判断，完全依赖工人自身的经验与技术知识的累积，新手与熟手之间的差别巨大。因此，所生产的产品品质稳定性不能保证。误差相差很大，不合格率偏高，从而导致生产效率低下，生产成本加大，严重制约生产规模的扩大。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能降低目视定性检测所带来的人为误差的连续变倍体视显微镜检测装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种能降低目视定性检测所带来的人为误差的连续变倍体视显微镜检测方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该连续变倍体视显微镜检测装置，包括

机架；

能沿所述机架上下移动、用于放置变倍体的变倍体装载机构，该变倍体装载机构上设置有用于调整所述变倍体倍率的变倍体控制机构；

设置在所述变倍体控制机构上的物镜；

用于调整所述变倍体装载机构在所述机架上位置的调焦控制机构；

其特征在于：所述变倍体控制机构包括变倍手轮及带动该变倍手轮转动的变倍控制电机；所述调焦控制机构包括调焦手轮及带动该调焦手轮转动的调焦控制电机；所述连续变倍体视显微镜检测装置还包括

与所述物镜相配合的图像采集装置；

与所述图像采集装置连接的、用于获得图像的质量评价信息的精度判断装置；

与所述变倍控制电机和调焦控制电机相连、用于控制变倍控制电机和调焦控制电机工作的运动控制模块。

作为改进，本发明还包括聚焦参照位置指示器。

所述机架具有多个适应所述物镜倍率要求的工作档位。

所述图像采集装置采用高分辨率摄像头。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：在上述连续变倍体视显微镜检测装置基础上，通过以下步骤实现：

(1)、运动控制模块控制变倍控制电机，调整变倍手轮至变倍体为最低倍率；

(2)、运动控制模块控制调焦控制电机，调整调焦手轮，以一定的间隔匀速移动变倍体装载机构，上述间隔由人工设定；

(3)、在变倍体装载机构匀速移动过程中，由所述图像采集装置将采集的图像送入精度判断装置，由精度判断装置对采集的图像进行质量评价，找到移动过程中的最佳的图像质量位置，通过该位置可获得当前倍率下的实际聚焦位置，与聚焦参照位置进行比较，即可获得当前的齐焦精度；如果实际聚焦位置与聚焦参照位置之间的误差在误差范围内，判为合格，否则为不合格；

(4)、如步骤(3)判断结果为合格，则运动控制模块控制变倍控制电机，转换变倍体倍率，重复(2)-(3)的过程，倍率的转换以匀间隔向上增加，直至最高倍率；

(5)、如果变倍体最高倍率检测也为合格，则整个变倍体的调校过程结束，该变倍体为合格品。

在所述步骤(3)中，如果判断结果为不合格，将变倍体由装配人员重新进行调整，并且通过精度判断装置进行焦点偏离分析，依据光学知识与精度判断装置预先设定的调校处理数据库，提供更为详细的装校建议，以达到准确齐焦的目的，装配人员调整后，转入步骤(2)。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)、以图像采集装置代替人眼，对图像质量的精度有准确的判断，不受人眼生理局限的影响，不受人体的疲劳度影响，对工人自身的要求降低，检测结果更稳定，具有可重复性；

(2)、以电机的控制代替人手工对调焦手轮的转动，保证了调焦过程中的匀速性和快速性，使图像采集装置采集的图像更为客观，排除了个体观察感受不同所带来的质量差异；

(3)、采用本发明提供的检测装置，对工人自身的检测经验要求降低，合格与否的判断由装置给出，工人经过简单培训后就可以上岗，大大降低了工人的培养周期，降低了企业在用工上难度和经费支出，对员工的流动性也有了更强的抵抗性；

(4)、由于本装置无工作时长的困扰，易于操作，大大提高生产效率。

附图说明

图1为现有的连续变倍体视显微镜结构；

图2为现有的变倍体调焦结构；

图3为本发明实施例中连续变倍体视显微镜检测装置的结构示意图。

图4为本发明实施例中一个合格变倍体调校过程流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做出详细说明。

本实施例中的连续变倍体视显微镜检测装置，包括机架1、物镜2、变倍体装载机构3、变倍体控制机构、调焦控制机构、图像采集装置5、精度判断装置6、运动控制模块7，请参见图3所示，其中变倍体装载机构3用于放置变倍体，变倍体装载机构3通过调焦控制机构活动设置在所述机架上、且使所述变倍体装载机构3能沿所述机架上下移动，本实施例中，调焦控制机构包括：调焦手轮4及带动该调焦手轮4转动的调焦控制电机(图中未示出)，变倍体装载机构3上设置有用于调整所述变倍体倍率的变倍体控制机构，所述变倍体控制机构包括变倍手轮8及带动该变倍手轮8转动的变倍控制电机(图中未示出)；本实施例中，机架1有4个不同档位，适用于4种不同倍率的物镜2，4个档位的工作距离分别为：32.5mm，78mm，126mm，280mm，符合当前体视显微镜所要求物镜的倍率。

变倍控制电机和调焦控制电机均采用步进电机，采用128细分方案，使之最小步进角达到0.02°，满足变倍精度要求。

机架上还设置有聚焦参照位置指示器9。聚焦参照位置是作为聚焦精度的一个基准用的，该位置是开始预先设定的，不同的变倍体这个参照位置在机架上的位置是不同的。

图像采集装置5与所述物镜2相配合使用，齐焦位置严格保证与目镜理论齐焦位置一致。图像采集装置5采用130万像素USB2.0接口的高分辨率摄像头，将每一个倍率下的标准网格分划板的图像送入精度判断装置6，由精度判断装置6对采集的图像进行质量评价。精度判断装置6对采集的图像进行质量评价的方式可以采用常规技术，本实施例中采用的是专利号为ZL200910097044.X的发明专利中公开的自动聚焦方法中的图像质量评价方法，可具体参见该专利方法中的步骤三到步骤八中公开的关于图像质量评价的方法。

上述检测装置的检测方法，包括以下步骤，参见图4所示：

(1)、运动控制模块控制变倍控制电机，调整变倍手轮至变倍体为最低倍率；

(2)、运动控制模块控制调焦控制电机，调整调焦手轮，以一定的间隔匀速移动变倍体装载机构，上述间隔由人工设定；

(3)、在变倍体装载机构匀速移动过程中，由所述图像采集装置将采集的图像送入精度判断装置，由精度判断装置对采集的图像进行质量评价，找到移动过程中的最佳的图像质量位置，通过该位置可获得当前倍率下的实际聚焦位置，与聚焦参照位置进行比较，即可获得当前的齐焦精度；如果实际聚焦位置与聚焦参照位置之间的误差在误差范围内，判为合格，否则为不合格；如果判断结果为不合格，将变倍体由装配人员重新进行调整，并且通过精度判断装置进行焦点偏离分析，依据光学知识与精度判断装置预先设定的调校处理数据库，提供更为详细的装校建议，以达到准确齐焦的目的，装配人员调整后，转入步骤(2)；

(4)、如步骤(3)判断结果为合格，则运动控制模块控制变倍控制电机，转换变倍体倍率，重复(2)-(3)的过程，倍率的转换以匀间隔向上增加，直至最高倍率；

(5)、如果变倍体最高倍率检测也为合格，则整个变倍体的调校过程结束，该变倍体为合格品。

Claims (6)

1.一种连续变倍体视显微镜检测装置，包括

机架；

能沿所述机架上下移动、用于放置变倍体的变倍体装载机构，该变倍体装载机构上设置有用于调整所述变倍体倍率的变倍体控制机构；

设置在所述变倍体控制机构上的物镜；

用于调整所述变倍体装载机构在所述机架上位置的调焦控制机构；

其特征在于：所述变倍体控制机构包括变倍手轮及带动该变倍手轮转动的变倍控制电机；所述调焦控制机构包括调焦手轮及带动该调焦手轮转动的调焦控制电机；所述连续变倍体视显微镜检测装置还包括

与所述物镜相配合的图像采集装置；

与所述图像采集装置连接的、用于获得图像的质量评价信息的精度判断装置；

与所述变倍控制电机和调焦控制电机相连、用于控制变倍控制电机和调焦控制电机工作的运动控制模块。

2.根据权利要求1所述的连续变倍体视显微镜检测装置，其特征在于：还包括聚焦参照位置指示器。

3.根据权利要求1所述的连续变倍体视显微镜检测装置，其特征在于：所述机架具有多个适应所述物镜倍率要求的工作档位。

4.根据权利要求1所述的连续变倍体视显微镜检测装置，其特征在于：所述图像采集装置采用高分辨率摄像头。

5.一种如权利要求2所述连续变倍体视显微镜检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、运动控制模块控制变倍控制电机，调整变倍手轮至变倍体为最低倍率；

(2)、运动控制模块控制调焦控制电机，调整调焦手轮，以一定的间隔匀速移动变倍体装载机构，上述间隔由人工设定；

(3)、在变倍体装载机构匀速移动过程中，由所述图像采集装置将采集的图像送入精度判断装置，由精度判断装置对采集的图像进行质量评价，找到移动过程中的最佳的图像质量位置，通过该位置可获得当前倍率下的实际聚焦位置，与聚焦参照位置进行比较，即可获得当前的齐焦精度；如果实际聚焦位置与聚焦参照位置之间的误差在误差范围内，判为合格，否则为不合格；

(4)、如步骤(3)判断结果为合格，则运动控制模块控制变倍控制电机，转换变倍体倍率，重复(2)-(3)的过程，倍率的转换以匀间隔向上增加，直至最高倍率；

(5)、如果变倍体最高倍率检测也为合格，则整个变倍体的调校过程结束，该变倍体为合格品。

6.根据权利要求所述的检测方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，如果判断结果为不合格，将变倍体由装配人员重新进行调整，并且通过精度判断装置进行焦点偏离分析，依据光学知识与精度判断装置预先设定的调校处理数据库，提供更为详细的装校建议，以达到准确齐焦的目的，装配人员调整后，转入步骤(2)。

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