CN112230415A - 一种显微镜通道和物镜自动切换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显微镜通道和物镜自动切换装置及方法，其中装置包括光源切换部和物镜切换部，二者装配在一起，其中，光源切换部包括光源盒、舵机传动部、导轨部和支撑架，其中，舵机传动部和导轨部均与支撑架装配在一起，所述支撑架为平板状，中央位置设置一矩形空洞，光源盒设置在该空洞内，光源盒两侧由导轨部夹持，在空洞中沿导轨部左右滑动；舵机传动部与光源盒的端面连接，控制光源盒在空洞中沿导轨部左右滑动。本发明对显微镜的光源通道和物镜均可实现自动切换，设计巧妙、成本低廉、装配及操作简便。

Description

一种显微镜通道和物镜自动切换装置及方法

技术领域

本发明属于显微镜领域，涉及一种显微镜通道和物镜自动切换装置及方法。

背景技术

在医疗检测领域，显微镜是常用设备，而且伴随着自动化飞速发展，仪器自动镜检已几乎取代手工镜检。对于有镜检功能的仪器，显微镜都是放置在仪器内部，传统的显微镜大多结构复杂，整体结构偏大，由于仪器结构多倾向于小型化，常常会出现传统的显微镜安装在仪器内部时会占用较大空间，从而导致仪器内部布局无法做到最优，甚至会因为显微镜而更改仪器外形尺寸。

现有技术中，显微镜物镜切换方式和光源切换方式大部分是手动切换，自动化程度不高，在需要全自动化显微拍摄的场合手动切换已不适用。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有光源切换和物镜切换功能的显微镜通道和物镜自动切换装置及方法，实现实时、快速、精准的切换。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种显微镜通道和物镜自动切换装置，包括光源切换部和物镜切换部，二者装配在一起，其中，

所述光源切换部包括光源盒、舵机传动部、导轨部和支撑架，其中，舵机传动部和导轨部均与支撑架装配在一起，所述支撑架为平板状，中央位置设置一矩形空洞，光源盒设置在该空洞内，光源盒两侧由导轨部夹持，在空洞中沿导轨部左右滑动；所述舵机传动部与光源盒的端面连接，控制光源盒在空洞中沿导轨部左右滑动；所述光源盒包括设置在光源盒外设置的第一导轨和光源盒内依次设置的LED灯、激发光滤光片、凸透镜和分光片，还包括荧光滤光片、支撑板和外壳，第一导轨与导轨部接触，外壳的上下表面各设置两个孔，形成两个光源通道，两个光源通道之间为支撑板，荧光滤光片设置在外壳上表面的孔处、分光片的上方；

所述物镜切换部包括固定块、步进电机、防尘罩、小齿轮、双限位开关、转换器内圈、大齿轮、转换器外圈和物镜，其中，固定块与步进电机、防尘罩和转换器内圈固定连接；大齿轮和物镜均与转换器外圈装配，小齿轮与步进电机连接，小齿轮与大齿轮啮合，转换器内圈和转换器外圈同轴；大齿轮的上半部分设置n个空齿，n为3-6，下半部分为全齿，双限位开关与防尘罩固定连接，双限位开关对大齿轮的上半部分和下半部分的齿进行触发计数。

优选地，所述舵机传动部包括电动舵机、舵机臂、传动板和微型轴承，传动板与光源盒连接；舵机臂的一端与电动舵机连接，另一端通过微型轴承与传动板连接，电动舵机控制舵机臂顺时针和逆时针转动，转动时舵机臂带动传动板和与传动板连接的光源盒左右滑动。

优选地，所述传动板为L形，其L形的垂直面与光源盒连接，L形水平面的距光源盒远端侧设置滑槽，微型轴承设置在滑槽内。

优选地，所述导轨部包括钢丝导轨、保持架和钢珠，保持架设置在钢丝导轨中，钢珠设置在保持架中，保持架和钢珠与第一导轨接触，光源盒左右滑动时，钢珠在保持架的作用下，在钢丝导轨和第一导轨中滚动。

优选地，所述钢珠设置2-5个。

优选地，所述双限位开关包括上限位开关和下限位开关，上限位开关对大齿轮的上半部分进行触发计数，下限位开关对大齿轮的下半部分进行触发计数。

优选地，所述大齿轮的上半部分设置4个空齿。

基于上述目的，本发明还提供了一种采用上述显微镜通道和物镜自动切换装置的切换方法，对光源切换部的切换为，驱动电动舵机转动，使舵机臂顺时针或逆时针转动0-180°，切换光源通道；

对物镜切换部的切换为，驱动步进电机转找到零点，然后根据各物镜相对于零点位置，再次驱动步进电机转动，切换到所需物镜的位置；

其中，所述找到零点为，大齿轮每转过一个齿时，双限位开关触发一次，触发次数与每齿角度乘积为大齿轮转过的总角度，当下限位开关连续触发n次而上限位开关没有触发时，此位置为零点的位置；

切换到所需物镜的位置为，通过不同物镜相对于零点的角度对各物镜位置进行标定，当需要切换到某一物镜时，通过驱动步进电机转动相应角度，并结合下限位开关触发次数与每齿角度乘积所反馈的总角度，实现物镜自动切换。

优选地，在断电或出现异常时，物镜切换部重新找到零点。

基于上述目的，本发明还提供了一种对上述显微镜通道和物镜自动切换装置的装配方法，包括以下步骤：

S10，装配物镜切换部；

S20，装配光源切换部；

其中，装配物镜切换部包括以下步骤：

S11，将大齿轮与转换器外圈装配，将转换器内圈与转换器外圈及连接零件装配；

S12，将小齿轮安装在步进电机上并锁紧；

S13，将步进电机安装在固定块上；

S14，将固定块和防尘罩通过螺钉固定在转换器内圈上；

S15，将双限位开关安装在防尘罩上，并盖紧；

装配光源切换部包括以下步骤：

S21，将固定块和支撑架通过螺钉固定在一起；

S22，将光源盒中的LED灯、激发光滤光片、凸透镜、分光片和支撑板依次安装，将外壳通过螺钉固定，荧光滤光片安装在分光片上方的孔中，第一导轨安装在光源盒的两侧；

S23，将导轨部的钢珠装配在保持架中，保持架安装在钢丝导轨中；

S24，将光源盒放入支撑架的矩形空洞内，分别在光源盒两侧装配导轨部，将导轨部与支撑架固定；

S25，将舵机传动部与光源盒的端面和支撑架固定装配。

与现有技术相比，本发明至少有以下有益效果：

1、实现光源通道自动切换，可设置多个不同光源通道，由不同的滤光片和分光片组合，形成不同光源通道，光源通道的切换由舵机传动部自动完成，配置上位机或微处理器，对电动舵机控制，使其带动光源盒能够变换多个位置，以实现不同光源通道切换；

2、舵机传动部中采用电动舵机作为角度转动的驱动器，保持闭环控制执行，稳定可靠，保证装置可靠性；

3、实现物镜自动切换，通过大齿轮和双限位开关的设置，实现零点反馈和位置反馈，每次切换前找到零点，以保证准确切换不同物镜，设计巧妙、结构简单、实现简便。

附图说明

图1为本发明装置实施例的显微镜通道和物镜自动切换装置的结构示意图；

图2为本发明装置实施例的显微镜通道和物镜自动切换装置的光源切换部结构示意图；

图3为本发明装置实施例的显微镜通道和物镜自动切换装置的光源切换部的爆炸图；

图4为本发明装置具体实施例的显微镜通道和物镜自动切换装置的舵机传动部结构示意图；

图5为本发明装置具体实施例的显微镜通道和物镜自动切换装置的光源切换部通道A状态示意图；

图6为本发明装置具体实施例的显微镜通道和物镜自动切换装置的光源切换部通道B状态示意图；

图7为本发明装置具体实施例的显微镜通道和物镜自动切换装置的导轨部结构示意图；

图8为本发明装置具体实施例的显微镜通道和物镜自动切换装置的光源盒结构示意图；

图9为本发明装置具体实施例的显微镜通道和物镜自动切换装置的物镜切换部结构示意图；

图10为本发明装置具体实施例的显微镜通道和物镜自动切换装置的物镜切换部爆炸图；

图11为本发明装置具体实施例的显微镜通道和物镜自动切换装置的双限位开关处放大结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

装置实施例

参见图1，所示为本发明一实施例的显微镜通道和物镜自动切换装置，一种显微镜通道和物镜自动切换装置，包括光源切换部1和物镜切换部5，二者装配在一起，其中，

参见图2、图3，光源切换部1包括光源盒10、舵机传动部20、导轨部30和支撑架40，其中，舵机传动部20和导轨部30均与支撑架40装配在一起，支撑架40为平板状，中央位置设置一矩形空洞，光源盒10设置在该空洞内，光源盒10两侧由导轨部30夹持，在空洞中沿导轨部30左右滑动；舵机传动部20与光源盒10的端面连接，控制光源盒10在空洞中沿导轨部30左右滑动,。

参见图8，光源盒10包括设置在光源盒10外设置的第一导轨11和光源盒10内依次设置的LED灯12、激发光滤光片13、凸透镜14和分光片15，还包括荧光滤光片16、支撑板17和外壳18，第一导轨11与导轨部30接触，外壳18的上下表面各设置两个孔，形成两个光源通道，两个光源通道之间为支撑板17，支撑板17起到分隔光源通道和支撑作用，荧光滤光片16设置在外壳18上表面的孔处、分光片15的上方。

参见图9、图10，物镜切换部5包括固定块51、步进电机52、防尘罩53、小齿轮54、双限位开关55、转换器内圈56、大齿轮57、转换器外圈58和物镜59，其中，固定块51与步进电机52、防尘罩53和转换器内圈56固定连接；大齿轮57和物镜59均与转换器外圈58装配，小齿轮54与步进电机52连接，小齿轮54与大齿轮57啮合，转换器内圈56和转换器外圈58同轴；大齿轮57的上半部分设置n个空齿，n为3-6，下半部分为全齿，双限位开关55与防尘罩53固定连接，双限位开关55对大齿轮57的上半部分和下半部分的齿进行触发计数。

通过上述设置，支撑架40上设置光源切换部1，支撑架40下设置物镜切换部5，光源盒10两侧和导轨部30都安装有由两根钢丝组成的导轨，导轨部30设置有3个或多个钢珠32和保持架31参见图7。光源盒10两侧设置的导轨部30固定在支撑架40上，光源盒10可以在导轨部30的夹持中间左右滑动，光源盒10内部结构参见图8，此实施例中，通道A为荧光通道，由LED灯12、激发光滤光片13、凸透镜14、分光片15、荧光滤光片16组合而成，通过使用不同的激发光滤光片13、分光片15和荧光滤光片16的组合可得到不同的光源通道；通道B为普通光源通道，为一通孔。

具体实施例中，参见图4，舵机传动部20包括电动舵机21、舵机臂22、传动板23和微型轴承24，传动板23与光源盒10连接；舵机臂22的一端与电动舵机21连接，另一端通过微型轴承24与传动板23连接，电动舵机21控制舵机臂22顺时针和逆时针转动，转动时舵机臂22带动传动板23和与传动板23连接的光源盒10左右滑动。参见图5为舵机传动部20控制光源盒10在支撑架40的矩形空洞最右端，有效光源通道为图8中通道A时的示意图，此时舵机臂22在电动舵机21的右侧，与电动舵机21呈90°；参见图6为舵机传动部20控制光源盒10在支撑架40的矩形空洞最左端，有效光源通道为图8中通道B时的示意图，此时舵机臂22在电动舵机21的左侧，与电动舵机21呈90°；舵机臂22可以电动舵机21为中心转动0-180°。传动板23可以为L形，其L形的垂直面与光源盒10连接，L形水平面的距光源盒10远端侧设置滑槽，微型轴承24设置在滑槽内，微型轴承24保证了在舵机臂22转动时，微型轴承24在滑槽内顺滑滑动，从而使得光源盒10稳定进行光源通道的切换。并且因舵机臂22可以在0-180°范围内任意角度转动，故在光源盒10中可设置多个不同光源通道，具体不同光源的设置方法如前述的不同镜片组合，此处不赘述。

参见图7，导轨部30包括钢丝导轨33、保持架31和钢珠32，保持架31设置在钢丝导轨33中，钢珠32设置在保持架31中，保持架31和钢珠32与第一导轨11接触，光源盒10左右滑动时，钢珠32在保持架31的作用下，在钢丝导轨33和第一导轨11中滚动。具体实施例中钢珠32可设置2-5个，钢珠32对滑动起到润滑作用，现有技术中亦有导轨设置了钢珠32，但没有设置保持架31，本发明除了设置了若干个钢珠32，还设置了保持架31，保证钢珠32在滑动过程中本身的位置不发生变化，仅仅自转，保证润滑作用的同时，还使得导轨部30更加稳定。

物镜切换部5中转换器外圈58可绕转换器内圈56中心轴转动，转换器内圈56固定在固定块51上，转换器外圈58上安装有一个大齿轮57，通过安装在固定块51上的步进电机52和小齿轮54带动其转动；防尘罩53用来固定双限位开关55和防尘；双限位开关55用来识别当前物镜59实际位置，其结构参见图11，大齿轮57上半部分有4个空齿，下半部分为全齿，上限位开关551对大齿轮57的上半部分进行触发计数，下限位开关552对大齿轮57的下半部分进行触发计数；大齿轮57每转过一个齿时双限位开关55触发一次，触发次数与每齿角度乘积就是大齿轮57转过的总角度。当下限位开关552连续触发4次而上限位开关551没有触发时，默认此位置为零点位置。然后通过物镜59相对于零点的角度对物镜59位置进行标定，当需要切换到某一物镜59时，通过驱动步进电机52转动，并结合下限位开关552反馈的位置实现物镜59自动切换。具体实施例中，对物镜59的切换还可以配合上升下降立柱，因不同倍数的物镜59高度不一致，在切换不同物镜59时，可对物镜59进行上升和下降操作，以更好地进行切换物镜和对焦。

切换方法实施例

与上述装置实施例对应的，对光源切换部的切换为，驱动电动舵机转动，使舵机臂顺时针或逆时针转动0-180°，切换光源通道；

对物镜切换部的切换为，驱动步进电机转找到零点，然后根据各物镜相对于零点位置，再次驱动步进电机转动，切换到所需物镜的位置；

其中，找到零点为，大齿轮每转过一个齿时，双限位开关触发一次，触发次数与每齿角度乘积为大齿轮转过的总角度，当下限位开关连续触发n次而上限位开关没有触发时，此位置为零点的位置；

切换到所需物镜的位置为，通过不同物镜相对于零点的角度对各物镜位置进行标定，当需要切换到某一物镜时，通过驱动步进电机转动相应角度，并结合下限位开关触发次数与每齿角度乘积所反馈的总角度，实现物镜自动切换。

在断电或出现异常时，物镜切换部重新找到零点。

装配方法实施例

包括以下步骤：

S10，装配物镜切换部；

S20，装配光源切换部；

其中，装配物镜切换部包括以下步骤：

S11，将大齿轮与转换器外圈装配，将转换器内圈与转换器外圈及连接零件装配；

S12，将小齿轮安装在步进电机上并锁紧；

S13，将步进电机安装在固定块上；

S14，将固定块和防尘罩通过螺钉固定在转换器内圈上；

S15，将双限位开关安装在防尘罩上，并盖紧；

装配光源切换部包括以下步骤：

S21，将固定块和支撑架通过螺钉固定在一起；

S22，将光源盒中的LED灯、激发光滤光片、凸透镜、分光片和支撑板依次安装，将外壳通过螺钉固定，荧光滤光片安装在分光片上方的孔中，第一导轨安装在光源盒的两侧；

S23，将导轨部的钢珠装配在保持架中，保持架安装在钢丝导轨中；

S24，将光源盒放入支撑架的矩形空洞内，分别在光源盒两侧装配导轨部，将导轨部与支撑架固定；

S25，将舵机传动部与光源盒的端面和支撑架固定装配。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种显微镜通道和物镜自动切换装置，其特征在于，包括光源切换部和物镜切换部，二者装配在一起，其中，

所述光源切换部包括光源盒、舵机传动部、导轨部和支撑架，其中，舵机传动部和导轨部均与支撑架装配在一起，所述支撑架为平板状，中央位置设置一矩形空洞，光源盒设置在该空洞内，光源盒两侧由导轨部夹持，在空洞中沿导轨部左右滑动；所述舵机传动部与光源盒的端面连接，控制光源盒在空洞中沿导轨部左右滑动；所述光源盒包括设置在光源盒外设置的第一导轨和光源盒内依次设置的LED灯、激发光滤光片、凸透镜和分光片，还包括荧光滤光片、支撑板和外壳，第一导轨与导轨部接触，外壳的上下表面各设置两个孔，形成两个光源通道，两个光源通道之间为支撑板，荧光滤光片设置在外壳上表面的孔处、分光片的上方；

所述物镜切换部包括固定块、步进电机、防尘罩、小齿轮、双限位开关、转换器内圈、大齿轮、转换器外圈和物镜，其中，固定块与步进电机、防尘罩和转换器内圈固定连接；大齿轮和物镜均与转换器外圈装配，小齿轮与步进电机连接，小齿轮与大齿轮啮合，转换器内圈和转换器外圈同轴；大齿轮的上半部分设置n个空齿，n为3-6，下半部分为全齿，双限位开关与防尘罩固定连接，双限位开关对大齿轮的上半部分和下半部分的齿进行触发计数。

2.根据权利要求1所述的显微镜通道和物镜自动切换装置，其特征在于，所述舵机传动部包括电动舵机、舵机臂、传动板和微型轴承，传动板与光源盒连接；舵机臂的一端与电动舵机连接，另一端通过微型轴承与传动板连接，电动舵机控制舵机臂顺时针和逆时针转动，转动时舵机臂带动传动板和与传动板连接的光源盒左右滑动。

3.根据权利要求2所述的显微镜通道和物镜自动切换装置，其特征在于，所述传动板为L形，其L形的垂直面与光源盒连接，L形水平面的距光源盒远端侧设置滑槽，微型轴承设置在滑槽内。

4.根据权利要求1所述的显微镜通道和物镜自动切换装置，其特征在于，所述导轨部包括钢丝导轨、保持架和钢珠，保持架设置在钢丝导轨中，钢珠设置在保持架中，保持架和钢珠与第一导轨接触，光源盒左右滑动时，钢珠在保持架的作用下，在钢丝导轨和第一导轨中滚动。

5.根据权利要求4所述的显微镜通道和物镜自动切换装置，其特征在于，所述钢珠设置2-5个。

6.根据权利要求1所述的显微镜通道和物镜自动切换装置，其特征在于，所述双限位开关包括上限位开关和下限位开关，上限位开关对大齿轮的上半部分进行触发计数，下限位开关对大齿轮的下半部分进行触发计数。

7.根据权利要求1所述的显微镜通道和物镜自动切换装置，其特征在于，所述大齿轮的上半部分设置4个空齿。

8.一种采用权利要求1-7之一所述的显微镜通道和物镜自动切换装置的切换方法，其特征在于，对光源切换部的切换为，驱动电动舵机转动，使舵机臂顺时针或逆时针转动0-180°，切换光源通道；

对物镜切换部的切换为，驱动步进电机转找到零点，然后根据各物镜相对于零点位置，再次驱动步进电机转动，切换到所需物镜的位置；

其中，所述找到零点为，大齿轮每转过一个齿时，双限位开关触发一次，触发次数与每齿角度乘积为大齿轮转过的总角度，当下限位开关连续触发n次而上限位开关没有触发时，此位置为零点的位置；

切换到所需物镜的位置为，通过不同物镜相对于零点的角度对各物镜位置进行标定，当需要切换到某一物镜时，通过驱动步进电机转动相应角度，并结合下限位开关触发次数与每齿角度乘积所反馈的总角度，实现物镜自动切换。

9.根据权利要求8所述的显微镜通道和物镜自动切换装置的切换方法，其特征在于，在断电或出现异常时，物镜切换部重新找到零点。

10.一种权利要求1-7之一所述的显微镜通道和物镜自动切换装置的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10，装配物镜切换部；

S20，装配光源切换部；

其中，装配物镜切换部包括以下步骤：

S11，将大齿轮与转换器外圈装配，将转换器内圈与转换器外圈及连接零件装配；

S12，将小齿轮安装在步进电机上并锁紧；

S13，将步进电机安装在固定块上；

S14，将固定块和防尘罩通过螺钉固定在转换器内圈上；

S15，将双限位开关安装在防尘罩上，并盖紧；

装配光源切换部包括以下步骤：

S21，将固定块和支撑架通过螺钉固定在一起；

S22，将光源盒中的LED灯、激发光滤光片、凸透镜、分光片和支撑板依次安装，将外壳通过螺钉固定，荧光滤光片安装在分光片上方的孔中，第一导轨安装在光源盒的两侧；

S23，将导轨部的钢珠装配在保持架中，保持架安装在钢丝导轨中；

S24，将光源盒放入支撑架的矩形空洞内，分别在光源盒两侧装配导轨部，将导轨部与支撑架固定；

S25，将舵机传动部与光源盒的端面和支撑架固定装配。

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