CN202453578U - 基于油镜的全自动显微图像扫描采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于油镜的全自动显微图像扫描采集装置，该装置包括所匹配的三维微调系统、控制系统及图像采集系统。此装置能实现显微镜下标本油镜高精度扫描与标本图像采集，为生物医学检验及分析研究实验等提供更高水平的检测手段。

Description

基于油镜的全自动显微图像扫描采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于油镜的全自动显微图像扫描采集装置，更确切地说涉及一种油镜下显微图像采集和合成装置。

背景技术

现代医学检测的不断进步与发展，对于显微镜检测的要求也越来越高，检测项目越来越繁多。为获得准确的诊断结论，要求观察的标本量也越来越大。当前广泛采用手动显微镜镜检，需要人实时操作并观察，如在低倍镜下观察到的目标，当转到高倍镜观察时，需重新调节视野和聚焦，才能清楚地观察到目标，通常此过程占用检测人员大量的时间和精力。

目前临床或医学显微镜镜检几乎都是操作人员实时操作观察，主要存在以下不足：

1．操作者只能以显微镜下看见的有限个局部视场内标本对象进行诊断或判定，难免有重要标本信息遗漏，不能实际对整个标本片内容做诊断分析。

2.操作者必须实时职守操作和观察。

3镜检视野移动后很难再次准确回到原视野位置，很难实现标本特定点的重复定位。

发明内容

本实用新型之目的在于：提供一种能符合现代检验标本量大、扫描视野多和高准确诊断率，为实现镜检结果可视化，而提出的一种全自动显微图像扫描采集装置。该装置能与控制系统结合，可以实现无人值守、全标本片自动扫描任务。

    本实用新型是这样实现的：一种基于油镜的全自动显微图像扫描采集装置，包括三维微调系统、控制系统和 图像采集系统。所述三维微调系统采用高精密光栅尺、精密丝杠和电机，光栅尺和读数头在相对移动时，读数头反馈X、Y、Z向位移信息给控制系统，实现平台实际位移计算与电机之间的闭环控制。

    本实用亲新型中，所述三维微调系统为： 

    1）． X向精密控制机构由X向滑架、玻片、波片夹、光珊尺、读数头、精密丝杆、连接块和控制电机组成。光珊尺固定在X向滑架上，读数头固定Y向滑架上。精密丝杆与X向滑架连接，精密丝杆转动时带动X向滑架左右运动。控制电机通过连接块 和Y向滑架固接，控制电机轴与精密丝杆连接，带动精密丝杆转动，驱功X向滑架及玻片左右移动。光栅尺在左右移动时，读数头通过光栅尺移动增量测算玻片左右移动距离，并将结果反馈给控制器，控制器计算并输出信号给控制电机，驱动精密丝杆推动X向滑架移动，控制玻片X向的精密定位。

    2）．Y向精密控制机构由Y向滑架、载物台托架、光栅尺、读数头、精密丝杆、丝杆座、丝杆滑块、连接块和控制电机组成。光栅尺固定在载物台托架上，读数头固定在Y向滑架上，控制电机和精密丝杆固定在Y向滑架上，丝杆滑块与载物台托架固定，控制电机驱动Y向滑架前后移动。读数头将测算结果传送到控制器，控制器再通过计算比较驱动控制电机，实现Y向的精密定位。

    3）．Z向精密控制机构由支撑架、Z向活动架、光栅尺、读数头、精密齿条、精密齿轮和控制电机组成。光栅尺固定在Z向活动架上，读数头固定在显微镜镜架上，读数头测算两者相对位移量。当摄像头采集图像时候，载物台在控制电机的驱动下，在设定的位置上下某一距离内移动，摄像头在成像清晰时，控制器自动抓获清晰图像。读数头记录成像清晰位置并传送至控制器，控制器将此位置默认为下次采图时设定位置，并通过光栅尺和读数头测算和控制上下位移，实现快速精准的显微镜上下调焦。

    本实用亲新型中，所述图像采集系统包括：

图像CCD，分辨率800×600及以上，帧率30帧／秒以上。

显微镜－CCD接口。

生物显微镜，无限远光学系统，有4倍、10倍、40倍、100倍等平场消色差物镜。

    本实用新型中，所述控制系统包括：

    1）．归零：

系统通电，X、Y、Z三个方向电机在控制系统和光栅尺定位系统下回归至设定坐标零点（X₀，Y₀，Z₀）。

    2）．图像扫描采集：

    自Z₀点在Z方向上下运动一定距离（此垂直行程由Z轴光栅尺定位），找到最清晰的一幅图像并保存，记录该图（X，Y，Z）座标，如果X规定步数没有走完则X移动一步，否则Y移动一步，如果XY都已走完则停止。

    3）．图像合成：

根据图像左右、上下边沿规定重叠区域的图像特征进行每张图像拼接，形成一张大图。

    4）． 图像定位：

浏览采集的图像或选择拼接图像中的局部区域时通过双击图像，则系统根据当前图像对应的（X，Y，Z）座标，启动三轴电机动作将该图像对应的下视野显示出来，以便操作人员仔细观察。

附图说明

图1：X向精密控制机构结构图；

图2：Y向精密控制机构结构图；

    图3：Z向精密控制机构结构图。

具体实施方式

    下面结合附图的实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

    一种基于油镜的全自动显微图像扫描采集装置，包括三维微调系统、控制系统和 

图像采集系统。所述三维微调系统采用高精密光栅尺、精密丝杠和电机，光栅尺和读数头在相对移动时，读数头反馈X、Y、Z向位移信息给控制系统，实现平台实际位移计算与电机之间的闭环控制。

所述三维微调系统包括： 

    1）． X向精密控制机构1，如图1所示，由X向滑架11、玻片12、波片夹13、光珊尺14、读数头15、精密丝杆16、连接块17和控制电机18组成。光珊尺14固定在X向滑架11上，读数头15固定在Y向滑架21上。精密丝杆16与X向滑架11连接，精密丝杆16转动时带动X向滑架11左右运动。控制电机18通过连接块17 和Y向滑架21固接，控制电机18轴与精密丝杆16连接，带动精密丝杆16转动，驱功X向滑架11及玻片12左右移动。光栅尺14在左右移动时，读数头15通过光栅尺14移动增量测算玻片12左右移动距离，并将结果反馈给控制器，控制器计算并输出信号给控制电机18，驱动精密丝杆16推动X向滑架11移动，控制玻片12 在X向的精密定位。

    2）．Y向精密控制机构2，如图2所示，由Y向滑架21、载物台托架22、光栅尺23、读数头24、精密丝杆25、丝杆座26、丝杆滑块27、连接块28和控制电机29组成。光栅尺23固定在载物台托架22上，读数头24固定在Y向滑架21上，控制电机29和精密丝杆25固定在Y向滑架21上，丝杆滑块27与载物台托架22固定，控制电机29驱动Y向滑架21前后移动。读数头24将测算结果传送到控制器，控制器再通过计算比较驱动控制电机29，实现Y向的精密定位。

    3）．Z向精密控制机构3，如图3所示，由支撑架31、Z向活动架32、光栅尺33、读数头34、精密齿条35、精密齿轮36和控制电机37组成。光栅尺33固定在Z向活动架32上，读数头34固定在显微镜镜架上，读数头34测算两者相对位移量。当摄像头采集图像时候，载物台在控制电机37的驱动下在设定的位置上下某一距离内移动，摄像头在成像清晰时，控制器自动抓获清晰图像。读数头34记录成像清晰位置并传送至控制器，控制器将此位置默认为下次采图时设定位置，并通过光栅尺33和读数头34测算和控制上下位移，实现快速精准的显微镜上下调焦。

    所述图像采集系统包括：

图像CCD，分辨率800×600及以上，帧率30帧／秒以上。

显微镜－CCD接口。

生物显微镜，无限远光学系统，有4倍、10倍、40倍、100倍等平场消色差物镜。

    所述控制系统包括：

    1）．归零：

系统通电，X、Y、Z三个方向电机在控制系统和光栅尺定位系统下回归至设定坐标零点（X₀，Y₀，Z₀）。

    2）．图像扫描采集：

    自Z₀点在Z方向上下运动一定距离（此垂直行程由Z轴光栅尺定位），找到最清晰的一幅图像并保存，记录该图（X，Y，Z）座标，如果X规定步数没有走完则X移动一步，否则Y移动一步，如果XY都已走完则停止。

    3）．图像合成：

根据图像左右、上下边沿规定重叠区域的图像特征进行每张图像拼接，形成一张大图。

    4）．图像定位：

浏览采集的图像或选择拼接图像中的局部区域时通过双击图像，则系统根据当前图像对应的（X，Y，Z）座标，启动三轴电机动作将该图像对应的下视野显示出来，以便操作人员仔细观察。

本实用新型的工作步聚为：

    标本安装：将标本玻片固定安装在双层载物工作台上，对准显微镜镜头。归零：电机上电，接原始方向运动，X、Y、Z三个方向上当光栅尺接收到反馈信号时即为物理“0”位，然后继续运动到达设定好的三轴座标初始位置（X₀，Y₀，Z₀）。图像扫描采集：自Z₀点在Z方向上下运动一定距离（此垂直行程由Z轴光栅尺定位），找到最清晰的一幅图像并保存，记录该图（X，Y，Z）座标。如果X规定步数没有走完则X移动一步，否则Y移动一步，如果XY都已走完则停止。图像合成：根据图像左右、上下边沿规定重叠区域的图像特征进行每张图像拼接，形成一张大图。图像定位：浏览采集的图像或选择拼接图像中的局部区域时通过双击图像，则系统根据当前图像对应的（X，Y，Z）座标，启动三轴电机动作将该图像对应的显微镜下视野重显示出来，以便操作人员仔细观察。

本实用新型基于油镜的全自动显微图像扫描采集装置不局限于上述的实施例，本领域技术人员做出非实质性的改变，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于油镜的全自动显微图像扫描采集装置，包括三维微调系统、控制系统和图像采集系统；其特征在于：所述三维微调系统采用高精密光栅尺、精密丝杠和电机，光栅尺和读数头在相对移动时，读数头反馈X、Y、Z向位移信息给控制系统，实现平台实际位移计算与电机之间的闭环控制。

2.根据权利要求1所述的基于油镜的全自动显微图像扫描采集装置，其特征在于：所述三维微调系统包括：

    1）．X向精密控制机构（1）由X向滑架（11）、玻片（12）、波片夹（13）、光珊尺（14）、读数头（15）、精密丝杆（16）、连接块（17）和控制电机（18）组成；光珊尺（14）固定在X向滑架（11）上，读数头（15）固定在Y向滑架（21）上；精密丝杆（16）与X向滑架（11）连接，精密丝杆（16）转动时带动X向滑架（11）左右运动；控制电机（18）通过连接块（17） 和Y向滑架（21）固接，控制电机（18）轴与精密丝杆（16）连接，带动精密丝杆（16）转动，驱功X向滑架（11）及玻片（12）左右移动；光栅尺（14）在左右移动时，读数头（15）根据光栅尺（14）移动增量，测算玻片（12）左右移动距离，并将结果反馈给控制器，控制器计算输出信号给控制电机（18），驱动精密丝杆（16）推动X向滑架（11）移动，控制玻片（12）在X向的精密定位；

    2）．Y向精密控制机构（2）由Y向滑架（21）、载物台托架（22）、光栅尺（23）、读数头（24）、精密丝杆（25）、丝杆座（26）、丝杆滑块（27）、连接块（28）和控制电机（29）组成；光栅尺（23）固定在载物台托架（22）上，读数头（24）固定在Y向滑架（21）上，控制电机（29）和精密丝杆（25）固定在Y向滑架（21）上，丝杆滑块（27）与载物台托架（22）固定，控制电机（29）驱动Y向滑架（21）前后移动；读数头（24）将测算结果传送到控制器，控制器再通过计算比较驱动控制电机（29），实现Y向的精密定位；

    3）．Z向精密控制机构（3）由支撑架（31）、Z向活动架（32）、光栅尺（33）、读数头（34）、精密齿条（35）、精密齿轮（36）和控制电机（37）组成；光栅尺（33）固定在Z向活动架（32）上，读数头（34）固定在显微镜镜架上，读数头（34）测算两者相对位移量；当摄像头采集图像时候，载物台在控制电机（37）的驱动下在设定的位置上下某一距离内移动，摄像头在成像清晰时，控制器自动抓获清晰图像；读数头（34）记录成像清晰位置并传送至控制器，控制器将此位置默认为下次采图时设定位置，并通过光栅尺（33）和读数头（34）测算和控制上下位移，实现快速精准的显微镜物镜上下调焦。

3．根据权利要求1所述的基于油镜的全自动显微图像扫描采集装置，其特征在于：所述图像采集系统包括：

图像CCD，分辨率800×600及以上，帧率30帧／秒以上；

显微镜－CCD接口；

生物显微镜，无限远光学系统，有4倍、10倍、40倍、100倍等平场消色差物镜。

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