CN103439781B - 偏光显微图像自动采集分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏光显微图像自动采集分析装置，包括主支架、基板、四个橡胶脚、载物台、控制板装配体、移动滑台组件、相机装配体和光源装配体。本发明偏光显微图像自动采集分析装置，通过精密机械设计和光栅电机控制，实现了薄片保持不动，偏振片由电脑控制转动任意角度，实现了薄片和偏振片的相对运动，达到和显微镜下同样观测的效果，而由于薄片不动，采集到的图像视域位置和角度均保持不变，避免因为旋转薄片后矿物颜色变化跟踪错误，便于在同一视场进行识别统计和各个角度图像的分析处理。

Description

偏光显微图像自动采集分析装置

技术领域

本发明涉及一种偏光显微图像采集分析装置，尤其涉及一种偏光显微图像自动采集分析装置。

背景技术

在传统的岩石薄片观测中，矿物薄片偏光鉴定是将薄片放在偏光显微镜下，调整显微镜的偏振片为单偏光或者正交偏光状态，通过转动放薄片的载物台，观测薄片上颗粒的各种光性变化从而鉴定颗粒成分和统计粒度数据，不断地手工转动放薄片的载物台，才能观测不同矿物的变化情况。薄片转动，偏振片不动，这样会造成因为旋转薄片后矿物颜色变化跟踪错误，同时不能在同一位置观测矿物的各种变化，不便于在同一视场进行识别统计。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种偏光显微图像自动采集分析装置。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种偏光显微图像自动采集分析装置，包括主支架、基板、四个橡胶脚、载物台、控制板装配体、移动滑台组件、相机装配体和光源装配体，四个所述橡胶脚分别设置在所述基板的四个角部，所述主支架的下端与所述基板固定连接，所述移动滑台组件包括下偏光片座组件、上偏光片座组件、第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、两个直线导轨、两个直线导轨安装梁和四个导轨滑块，所述直线导轨安装梁的下端固定安装在所述基板上，所述直线导轨安装在所述直线导轨安装梁的上端，所述导轨滑块设置在所述直线导轨内，所述导轨滑块的上端与所述下偏光片座组件的下表面边缘连接，所述下偏光片座组件的下部设置有齿条，所述第一步进电机转轴上的第一齿轮与所述齿条咬合传动连接，所述下偏光片座组件包括第一下偏光片座组件和第二下偏光片座组件，所述第一下偏光片座组件与所述上偏光片座组件之间通过U型连接杆件连接，所述第一下偏光片座组件与所述第二步进电机之间通过第二齿轮传动连接，所述第二下偏光片座组件与所述第三步进电机之间通过第三齿轮传动连接。

具体地，所述移动滑台组件还包括第一步进电机驱动器、第二步进电机驱动器和第三步进电机驱动器，所述控制板装配体的控制信号输出端分别与所述第一步进电机驱动器的控制信号输入端、所述第二步进电机驱动器的控制信号输入端和所述第三步进电机驱动器的控制信号输入端连接，所述第一步进电机驱动器的驱动信号输出端与所述第一步进电机的驱动信号输入端连接，所述第二步进电机驱动器的驱动信号输出端与所述第二步进电机的驱动信号输入端连接，所述第三步进电机驱动器的驱动信号输出端与所述第三步进电机的驱动信号输入端连接。

偏振片的转动控制采用带编码器的电机，对运动控制做到精确到定位，保证每次起点的一致性，控制板装配体对旋转角度做到精确控制和记录，保证序列图像能形成完整的变换过程。

具体地，所述下偏光片座组件的下表面还设置有所述第一拖链装配体和所述第二拖链装配体，所述第一拖链装配体、所述第二拖链装配体和所述导轨滑块之间相互平行。

具体地，所述移动滑台组件还包括两个光电开关和两个遮光片，两个所述光电开关和两个所述遮光片分别设置在靠近电气箱长边侧板的所述直线导轨的两端。

具体地，所述主支架包括立柱主板、立柱侧板、立柱后盖板和立柱顶板。

具体地，所述光源装配体设置在所述第一下偏光片座组件下部，所述光源装配体包括LED光源盒和LED电路板，所述LED电路板设置在所述LED光源盒内，所述LED电路板通过四根第一铜柱与所述光源装配体的LED光源面板连接。

具体地，所述载物台包括XY平台、Z平台、Z平台盖板和平台连接板，所述Z平台与所述XY平台之间通过所述平台连接板连接，所述Z平台盖板设置在所述Z平台上，所述Z平台的侧面设置有Z平台位置调节器，所述XY平台的下部设置XY平台位置调节器。

通过XY平台位置调节器和Z平台位置调节器可实现对载物台的X、Y、Z轴的位置调节，该操作与显微镜下操作完全一致，无需重新适应。

具体地，所述相机装配体包括相机摄像头、采集头U型固定架、相机盒连接件、摄入设备固定架、相机盒上盖板、相机外罩、相机组合体和相机盒下盖板，所述立柱主板与所述相机盒连接件固定连接，所述相机摄像头通过支架与所述立柱主板连接。

具体地，所述立柱后盖板上设置有电源插座，所述主支架的上部内设置有相机直流电源，所述主支架的下部内设置有控制直流电源。

具体地，所述立柱后盖板的下部设置有数据传输接口。

数据传输接口用于整个偏光显微图像自动采集分析装置的数据传输。

本发明的有益效果在于：

本发明偏光显微图像自动采集分析装置，通过精密机械设计和光栅电机控制，实现了薄片保持不动，偏振片由电脑控制转动任意角度，实现了薄片和偏振片的相对运动，达到和显微镜下同样观测的效果，而由于薄片不动，采集到的图像视域位置和角度均保持不变，避免因为旋转薄片后矿物颜色变化跟踪错误，便于在同一视场进行识别统计和各个角度图像的分析处理。

附图说明

图1是本发明偏光显微图像自动采集分析装置的结构示意图；

图2是图1中的A-A剖面结构示意图；

图3是图1中的B-B剖面结构示意图；

图4是图1中的C-C剖面结构示意图；

图5是本发明中所述移动滑台组件的俯视图；

图6是图5中的A-A剖面结构示意图；

图7是本发明中所述相机装配体的结构示意图；

图8是本发明中所述相机装配体的主视图；

图9是图8中的A-A剖面示意图；

图10是本发明中所述相机装配体的侧视图；

图11是本发明中所述相机装配体的俯视图；

图12是本发明中所述光源组件的结构示意图；

图13是图12中的A-A剖面示意图。

图中：1-基板，2-电气箱短边侧板，3-立柱侧板，4-齿轮抱箍，5-Z平台，6-电气箱盖板，7-Z平台盖板，8-立柱后盖板，9-平台连接板，10-立柱顶板，11-相机盒固定槽，12-相机摄像头，13-XY平台位置调节器，14-XY平台，15-镜向立柱侧板，16-直线导轨安装梁，17-直线导轨，18-光源装配体，19-镜头辅助支架组件，20-第一齿轮，21-立柱主板，22-防尘罩压条，23-相机盒锁紧垫圈，24-步进电机固定板，25-第一步进电机，26-相机盒锁紧螺钉，27-第一步进电机驱动器，28-橡胶脚，29-第一下偏光座组件，30-电气箱长边侧板，31-九针串口，32-滑台后面板，33-第一光电开关，34-第一遮光片，35-开关电源，36-控制直流电源，37-控制板装配体，38-带灯船型开关，39-电源插座，40-插座装配体，41-电位器装配体，42-镜向电气箱侧板，43-第二铜柱，44-相机直流电源，45-电源插头，46-相机电源固定卡，47-第一拖链装配体，48-第二拖链装配体，49-第二步进电机驱动器，50-采集头U型固定架，51-相机盒连接件，52-摄入设备固定架，53-相机盒上盖板，54-相机外罩，55-相机组合体，56-相机盒下盖板，57-第二齿轮，58-底板，59-第二下偏光座组件，60-第二步进电机，61-导轨滑块，62-第三齿轮，63-上偏光片座组件，64-第一上下座连接件，65-第二上下座连接件，66-承座上端盖，67-电机过渡板，68-滑台盖板，69-齿条，70-第二光电开关，71-第二遮光片，72-第一铜柱，73-LED光源盒，74-LED光源面板，75-LED光源底板，76-LED电路板，77-第三步进电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1至图6所示，本发明偏光显微图像自动采集分析装置，包括主支架、基板1、四个橡胶脚28、载物台、控制板装配体37、移动滑台组件、相机装配体和光源装配体18，四个橡胶脚28分别设置在基板1的四个角部，主支架的下端与基板1固定连接，移动滑台组件包括下偏光片座组件、上偏光片座组件63、第一步进电机25、第二步进电机60、第三步进电机77、两个直线导轨17、两个直线导轨安装梁16和四个导轨滑块61，直线导轨安装梁16的下端固定安装在基板1上，直线导轨17安装在直线导轨安装梁16的上端，导轨滑块61设置在直线导轨17内，导轨滑块61的上端与下偏光片座组件的下表面边缘连接，下偏光片座组件的下部设置有齿条69，第一步进电机25转轴上的第一齿轮20与齿条69咬合传动连接，下偏光片座组件包括第一下偏光片座组件29和第二下偏光片座组件59，第一下偏光片座组件29与上偏光片座组件63之间通过U型连接杆件连接，第一下偏光片座组件29与第二步进电机60之间通过第二齿轮57传动连接，第二下偏光片座组件59与第三步进电机77之间通过第三齿轮62传动连接。

移动滑台组件还包括第一步进电机驱动器27、第二步进电机驱动器49和第三步进电机驱动器，控制板装配体37的控制信号输出端分别与第一步进电机驱动器27的控制信号输入端、第二步进电机驱动器49的控制信号输入端和第三步进电机驱动器的控制信号输入端连接，第一步进电机驱动器27的驱动信号输出端与第一步进电机25的驱动信号输入端连接，第二步进电机驱动器49的驱动信号输出端与第二步进电机60驱动信号输入端连接，第三步进电机驱动器的驱动信号输出端与第三步进电机77的驱动信号输入端连接。

偏振片的转动控制采用带编码器的电机，对运动控制做到精确到定位，保证每次起点的一致性，控制板装配体37对旋转角度做到精确控制和记录，保证序列图像能形成完整的变换过程。

下偏光片座组件的下表面还设置有第一拖链装配体47和第二拖链装配体48，第一拖链装配体47、第二拖链装配体48和导轨滑块61之间相互平行。

移动滑台组件还包括两个光电开关和两个遮光片，两个光电开关和两个遮光片分别设置在靠近电气箱长边侧板30的直线导轨17的两端。

主支架包括立柱主板21、立柱侧板3、立柱后盖板8和立柱顶板10。

如图12和图13所示，光源装配体18设置在第一下偏光片座组件29下部，光源装配体18包括LED光源盒73和LED电路板76，LED电路板76设置在LED光源盒73内，LED电路板76通过四根第一铜柱72与光源装配体18的LED光源面板74连接。

如图2所示，载物台包括XY平台14、Z平台5、Z平台盖板7和平台连接板9，Z平台5与XY平台14之间通过平台连接板9连接，Z平台盖板7设置在Z平台5上，Z平台5的侧面设置有Z平台位置调节器，XY平台14的下部设置XY平台位置调节器13。通过XY平台位置调节器13和Z平台位置调节器可实现对载物台的X、Y、Z轴的位置调节，该操作与显微镜下操作完全一致，无需重新适应。

如图7至图11所示，相机装配体包括相机摄像头12、采集头U型固定架50、相机盒连接件51、摄入设备固定架52、相机盒上盖板53、相机外罩54、相机组合体55和相机盒下盖板56，立柱主板21与相机盒连接件51固定连接，相机摄像头12通过支架与立柱主板21连接。

立柱后盖板8上设置有电源插座39，主支架的上部内设置有相机直流电源44，主支架的下部内设置有控制直流电源36。

立柱后盖板8的下部设置有数据传输接口。数据传输接口用于整个偏光显微图像自动采集分析装置的数据传输。

偏振片运动控制采用第一步进电机25、第二步进电机60和第三步进电机77，第一步进电机25、第二步进电机60和第三步进电机77均为带编码器电机，对运动控制做到精确到定位，保证每次起点的一致性，对旋转角度做到精确控制和记录，保证序列图像能形成完整的变换过程。采集过程完全实现自动化，无需人工干预。同时配置载物台，操作人员可以进行X、Y、Z轴调节，和显微镜下操作完全一致，无需重新适应。

在本发明中相机盒连接件51安装在相机盒固定槽11内，镜头辅助支架组件19用于固定相机摄像头12，并通过支架与立柱主板21连接，支架与镜头辅助支架组件19之间通过相机盒锁紧螺钉26连接，相机盒锁紧垫圈23设置在相机盒锁紧螺钉26下。

第一步进电机25固定在步进电机固定板24上。

本发明还包括电气箱短边侧板2、齿轮抱箍4、电气箱盖板6、镜向立柱侧板15、防尘罩压条22、九针串口31、滑台后面板32、第一光电开关33、第一遮光片34、开关电源35、带灯船型开关38、插座装配体40、电位器装配体41、镜向电气箱侧板42、第二铜柱43、电源插头45、相机电源固定卡46、采集头U型固定架50、底板58、第一上下座连接件64、第二上下座连接件65、承座上端盖66、电机过渡板67、滑台盖板68、第二光电开关70和第二遮光片71。

本发明还包括即插即用接口设计，能与自动载物台连接，可对岩石薄片进行全视场采集分析，通过计算机设定采集视场，自动采集全视场图像，对于后期分析鉴定统计的代表性和资料保存的完整性有着十分重要的意义。

光源装配体18采用LED光源，亮度高、寿命长、方便根据薄片情况调光源亮度。配置专门反射光源，可以进行岩石光片的岩石矿物观察、图像采集。

相机装配体中的成像采集头是自动对焦，采用镜头自动对焦的技术，完全实现自动化，不需要人工调整采集头。

本发明偏光显微图像自动采集分析装置完全由计算机来自动控制，操作人员只需在电脑显示器上观看和操作，不需要通过显微镜目镜观察。既可按操作人员设定的转动角度采集单偏光图像、也能按操作人员设定的转动角度采集正交偏光图像；单偏光正交偏光自动切换；单偏光、正交偏光图像中双折射性物质消光现象明暗变化位置不变，便于判断统计分析；能够采集保存双折射性物质360度完整四次消光现象系列图像和单偏光图像，便于后期审查、复检，不需要再查找以前的被测物体，被测物体如薄片本身也可能因为保存年限过久,树胶变黄变脆,发生龟裂和脱离失去原始状态，本装置采用自动控制，可以精确设定转动采集角度和自动采集，大大减小人工操作工作量；对装置所有状态实时检测，并且有自检与报警功能，利于系统的维护。

本发明偏光显微图像自动采集分析装置，主要用于矿物偏光粒度分析统计、矿物组分分析鉴定、岩石铸体薄片孔隙特征分析统计、矿物薄片偏光全角度变化图像保存等，以及其他显微镜薄片分析应用。适用于矿物偏光图像采集、矿物鉴定、资料保存、分析管理全过程，矿物图像采集过程区别于常规显微镜下鉴定方式，为矿物薄片偏光鉴定的革命性产品。本装置可广泛应用于地质、石油领域中，具有很高的实用价值。

本发明的配套软件智能化程度高，采集的系列图像，均为同视场光影变化图像，根据同一位置同一颗粒不同颜色明暗的变化，通过计算机技术自动提取颗粒边界，对于粒度自动统计有着重要的意义。同时结合设备其他手段（如干涉片、闪突起、糙面、贝克线等）在一定程度上减轻人工劳动强度，达到部分智能分析提取，将实践经验通过计算机处理实现使计算机完成鉴定分析鉴定主要工作成为可能。

该装置可以采集岩石铸体薄片图像，铸体薄片也可以采集偏光正交偏光图像，对比分析，更准确计算相关参数。既可进行粒度薄片图像采集分析、也可进行铸体薄片图像采集分析，一机多用，方便满足实验室多种图文数据需求。

该装置对薄片可以进行单偏光、正交偏光的全角度图像采集保存，可以选择采集保存一到四次完整消光现象。旋转角度可以随意设定，便于后期审查、复检，不需要再查找以前的被测物体；也便于多人在不同地点不同时期进行鉴定。使鉴定统计结果具有可回溯性、可重复性。即使不同时期不同人员鉴定统计结果不一样，也因为有完整的图像信息使得分析原因有据可查，鉴定结果更加客观准确。

Claims (8)

1.一种偏光显微图像自动采集分析装置，包括主支架、基板和四个橡胶脚，四个所述橡胶脚分别设置在所述基板的四个角部，所述主支架的下端与所述基板固定连接，其特征在于：还包括载物台、控制板装配体、移动滑台组件、相机装配体和光源装配体，所述移动滑台组件包括下偏光片座组件、上偏光片座组件、第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、两个直线导轨、两个直线导轨安装梁和四个导轨滑块，所述直线导轨安装梁的下端固定安装在所述基板上，所述直线导轨安装在所述直线导轨安装梁的上端，所述导轨滑块设置在所述直线导轨内，所述导轨滑块的上端与所述下偏光片座组件的下表面边缘连接，所述下偏光片座组件的下部设置有齿条，所述第一步进电机转轴上的第一齿轮与所述齿条咬合传动连接，所述下偏光片座组件的下表面还设置有第一拖链装配体和第二拖链装配体，所述第一拖链装配体、所述第二拖链装配体和所述导轨滑块之间相互平行；所述移动滑台组件还包括两个光电开关和两个遮光片，两个所述光电开关和两个所述遮光片分别设置在靠近电气箱长边侧板的所述直线导轨的两端；所述下偏光片座组件包括第一下偏光片座组件和第二下偏光片座组件，所述第一下偏光片座组件与所述上偏光片座组件之间通过U型连接杆件连接，所述第一下偏光片座组件与所述第二步进电机之间通过第二齿轮传动连接，所述第二下偏光片座组件与所述第三步进电机之间通过第三齿轮传动连接；所述光源装配体设置在所述第一下偏光片座组件下部；载物台包括XY平台、Z平台、Z平台盖板和平台连接板，所述Z平台的侧面设置有Z平台位置调节器，XY平台的下部设置有XY平台位置调节器。

2.根据权利要求1所述的偏光显微图像自动采集分析装置，其特征在于：所述移动滑台组件还包括第一步进电机驱动器、第二步进电机驱动器和第三步进电机驱动器，所述控制板装配体的控制信号输出端分别与所述第一步进电机驱动器的控制信号输入端、所述第二步进电机驱动器的控制信号输入端和所述第三步进电机驱动器的控制信号输入端连接，所述第一步进电机驱动器的驱动信号输出端与所述第一步进电机的驱动信号输入端连接，所述第二步进电机驱动器的驱动信号输出端与所述第二步进电机驱动器的驱动信号输入端连接，所述第三步进电机驱动器的驱动信号输出端与所述第三步进电机驱动器的驱动信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述的偏光显微图像自动采集分析装置，其特征在于：所述主支架包括立柱主板、立柱侧板、立柱后盖板和立柱顶板。

4.根据权利要求1所述的偏光显微图像自动采集分析装置，其特征在于：所述光源装配体包括LED光源盒和LED电路板，所述LED电路板设置在所述LED光源盒内，所述LED电路板通过四根第一铜柱与所述光源装配体的LED光源面板连接。

5.根据权利要求1所述的偏光显微图像自动采集分析装置，其特征在于：所述Z平台与所述XY平台之间通过所述平台连接板连接，所述Z平台盖板设置在所述Z平台上。

6.根据权利要求3所述的偏光显微图像自动采集分析装置，其特征在于：所述相机装配体包括相机摄像头、采集头U型固定架、相机盒连接件、摄入设备固定架、相机盒上盖板、相机外罩、相机组合体和相机盒下盖板，所述立柱主板与所述相机盒连接件固定连接，所述相机摄像头通过支架与所述立柱主板连接。

7.根据权利要求3所述的偏光显微图像自动采集分析装置，其特征在于：所述立柱后盖板上设置有电源插座，所述主支架的上部内设置有相机直流电源，所述主支架的下部内设置有控制直流电源。

8.根据权利要求3所述的偏光显微图像自动采集分析装置，其特征在于：所述立柱后盖板的下部设置有数据传输接口。