CN104570860A - 一种激光扫描共聚焦显微镜硬件控制系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本案为一种激光扫描共聚焦显微镜硬件控制系统与方法，包括硬件部分：激光器、二色镜电机、狭缝电机、针孔电机、光电倍增管、扫描振镜、纳米位移台；还包括数据采集卡、下位机、上位机；所述激光器、二色镜电机、狭缝电机、针孔电机、PMT、扫描振镜、纳米位移台分别成光路连接；还包括扫描振镜控制电路，其与扫描振镜电性连接；在所述上位机和各硬件之间还包括下位机系统，各硬件间接的通过所述下位机系统与所述上位机通讯连接，其中，每个硬件设有唯一的识别码。本案通过下位机系统完成系统软件对各个硬件的间接控制，实现起来更加快捷，降低了整个系统实现的难度。

Description

一种激光扫描共聚焦显微镜硬件控制系统与方法
技术领域 本发明涉及一种硬件控制方法，特别是涉及一种用于激光扫描共聚焦显
微镜数据采集与处理的硬件控制系统与方法。
背景技术
激光扫描共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscopy，LSCM)是研究亚微米细微结构的有效技术手段，它是国内外从事生物医学和材料科学研究的科技工作者必备的大型科研仪器。激光扫描共聚焦显微镜由显微镜镜体，共聚焦扫描头，控制电箱和系统软件组成。大部分功能都是在软件端进行操作，因此需要系统软件控制整个显微镜的各个硬件，实现显微镜的各种功能。
系统软件需要控制的硬件有多个激光器，一对扫描振镜，声光可调谐滤波器，二色镜电机，多个光谱狭缝电机，针孔电机，多个光电倍增管，纳米位移台和数据采集卡等。每个硬件的控制接口和需要控制的功能都各不相同。
目前激光扫描共聚焦显微镜系统软件控制硬件的方式中，系统软件直接控制各个硬件，存在需要设计专用接口，设计专用通讯协议，实现复杂等问题。
发明内容 为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种激光扫描共聚焦显
微镜的硬件控制方法与系统，以解决现有技术中需要设计专用接口，设计专用通讯协议，实现复杂等问题。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种激光扫描共聚焦显微镜硬件控制系统，包括硬件部分：激光器、二
色镜电机、狭缝电机、针孔电机、光电倍增管、扫描振镜、纳米位移台；
还包括数据采集卡、下位机、上位机；
所述激光器、二色镜电机、狭缝电机、针孔电机、PMT、扫描振镜、纳米位移台分别成光路连接；
还包括扫描振镜控制电路，其与扫描振镜电性连接；在所述上位机和各硬件之间还包括下位机系统，各硬件间接的通过所述
下位机系统与所述上位机通讯连接，其中，每个硬件设有唯一的识别码。优选的是，所述的激光扫描共聚焦显微镜硬件控制系统，其中，所述下位机系统为ARM+FPGA。
一种激光扫描共聚焦显微镜硬件控制方法，所述激光器发出的激光通过扫描振镜、二色镜等光学系统逐点照射到样本上，样本上的点产生荧光后通过二色镜，进入光电倍增管被转换为电信号，通过数据采集卡进入所述上位机进行重建；
上位机和下位机通过指令中的识别码对特定硬件进行控制，用户在所述上位机的电脑软件上选择某一硬件并对硬件进行设置，生成相应的数据包，所述上位机通过TCP/IP协议将数据发送给下位机，下位机收到命令后根据硬件编号控制相应的硬件，各硬件执行相应的动作，完成动作后，硬件向下位机返回消息，下位机生成设置成功的数据包，发回给控制软件。
优选的是，所述的激光扫描共聚焦显微镜硬件控制方法，其中，所述上位机发送控制信号给所述数据采集卡和所述扫描振镜控制电路，控制电路产生控制信号，控制扫描振镜的运动。
优选的是，所述的激光扫描共聚焦显微镜硬件控制方法，其中，所述上位机还产生帧同步信号，行同步信号，数据采集卡设有采样时钟，使得数据采集卡的采集与振镜的运动一致。
优选的是，所述的激光扫描共聚焦显微镜硬件控制方法，其中，所述上位机发送指令后，下位机完成指令后返回完成与否的消息，指令没有成功执行，所述上位机中的软件系统重新发送指令。
本发明通过下位机系统完成系统软件对各个硬件的间接控制，实现起来更加快捷，降低了整个系统实现的难度；每个硬件都有唯一的识别码，硬件控制上位机和下位机之间采样TCP/IP进行通讯，统一利用现有通讯协议实现起来更加容易，无需进行复杂的协议设计，通讯方式实现方便快捷。
附图说明
图1为本发明一实施例所述的激光扫描共聚焦显微镜硬件控制系统与方法的系统结构框图。
图2为本发明一实施例所述的激光扫描共聚焦显微镜硬件控制系统与方法的硬件结构框图。
图3为本发明一实施例所述的激光扫描共聚焦显微镜硬件控制系统与方法的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
一种激光扫描共聚焦显微镜硬件控制系统，请参阅图1，包括硬件部分：激光器、二色镜电机、狭缝电机、针孔电机、光电倍增管、扫描振镜、纳米位移台；
还包括数据采集卡、下位机、上位机；所述激光器、二色镜电机、狭缝电机、针孔电机、PMT、扫描振镜、纳米位移台分别成光路连接；还包括扫描振镜控制电路，其与扫描振镜电性连接；
在所述上位机和各硬件之间还包括下位机系统，各硬件间接的通过所述下位机系统与所述上位机通讯连接，其中，每个硬件设有唯一的识别码。
进一步的，所述下位机系统为ARM+FPGA。
一种激光扫描共聚焦显微镜硬件控制方法，请参阅图2，所述激光器发出的激光通过扫描振镜、二色镜等光学系统逐点照射到样本上，样本上的点产生荧光后通过二色镜，进入光电倍增管被转换为电信号，通过数据采集卡进入所述上位机进行重建；
请参阅图3，上位机和下位机通过指令中的识别码对特定硬件进行控制，用户在所述上位机的电脑软件上选择某一硬件并对硬件进行设置，生成相应的数据包，所述上位机通过TCP/IP协议将数据发送给下位机，下位机收到命令后根据硬件编号控制相应的硬件，各硬件执行相应的动作，完成动作后，硬件向下位机返回消息，下位机生成设置成功的数据包，发回给控制软件。本发明还可以包括以下变形，所述上位机发送控制信号给所述数据采集卡和所述扫描振镜控制电路，控制电路产生控制信号，控制扫描振镜的运动。进一步的，所述上位机还产生帧同步信号，行同步信号，数据采集卡设有采样时钟，使得数据采集卡的采集与振镜的运动一致。进一步的，所述上位机发送指令后，下位机完成指令后返回完成与否的消息，指令没有成功执行，所述上位机中的软件系统重新发送指令。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种激光扫描共聚焦显微镜硬件控制系统，其特征在于，包括硬件部分：激光器、二色镜电机、狭缝电机、针孔电机、光电倍增管、扫描振镜、纳米位移台；
还包括数据采集卡、下位机、上位机；所述激光器、二色镜电机、狭缝电机、针孔电机、PMT、扫描振镜、纳米
位移台分别成光路连接；还包括扫描振镜控制电路，其与扫描振镜电性连接；
在所述上位机和各硬件之间还包括下位机系统，各硬件间接的通过所述下位机系统与所述上位机通讯连接，其中，每个硬件设有唯一的识别码。
2.如权利要求1所述的激光扫描共聚焦显微镜硬件控制系统，其特征在于，所述下位机系统为ARM+FPGA。
3.一种激光扫描共聚焦显微镜硬件控制方法，其特征在于，所述激光器发出的激光通过扫描振镜、二色镜等光学系统逐点照射到样本上，样本上的点产生荧光后通过二色镜，进入光电倍增管被转换为电信号，通过数据采集卡进入所述上位机进行重建；
上位机和下位机通过指令中的识别码对特定硬件进行控制，用户在所述上位机的电脑软件上选择某一硬件并对硬件进行设置，生成相应的数据包，所述上位机通过TCP/IP协议将数据发送给下位机，下位机收到命令后根据硬件编号控制相应的硬件，各硬件执行相应的动作，完成动作后，硬件向下位机返回消息，下位机生成设置成功的数据包，发回给控制软件。
4.如权利要求3所述的激光扫描共聚焦显微镜硬件控制方法，其特征在于，所述上位机发送控制信号给所述数据采集卡和所述扫描振镜控制电路，控制电路产生控制信号，控制扫描振镜的运动。
5.如权利要求3所述的激光扫描共聚焦显微镜硬件控制方法，其特征在于，所述上位机还产生帧同步信号，行同步信号，数据采集卡设有采样时钟，使得数据采集卡的采集与振镜的运动一致。
6.如权利要求3所述的激光扫描共聚焦显微镜硬件控制方法，其特征在于，所述上位机发送指令后，下位机完成指令后返回完成与否的消息，指令没有成功执行，所述上位机中的软件系统重新发送指令。
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