CN203904356U - 一种基于显微视觉的食品细菌智能检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于食品细菌检测自动化控制领域，涉及一种基于显微视觉的食品细菌智能检测装置。显微镜上安装有使检验样本三维可调的三个方向的电机，通过在显微镜上安装相机实时采集图像信息，同时将图像信息传递给计算机，计算机通过安装的软件进行分析后，通过安装的运动控制卡控制三个方向的电机实现检验样本图像的清晰，并通过计算机内部的信息对细菌进行检测。该实用新型使得系统可以实现自动、快速、准确地采集清晰的细菌图片，检测结果通过反馈给远程控制的移动终端。
Description
技术领域
本实用新型属于食品细菌检测自动化控制领域，尤其涉及一种基于显微视觉的食品细菌智能检测装置。
背景技术
细菌与食品安全的关系密切。细菌污染对人体的直接危害一方面表现在摄入被污染的食物可能会引起食物中毒现象的发生，据报道，细菌性食物中毒在国内外都是最常见的食物中毒。另一方面，是由于一般的细菌都有分解蛋白质的能力，因此细菌的污染会导致食品腐败变质。因此，不管在我国还是在国外的一些国家，菌落总数都是其食品卫生标准中最为普遍检测的一项食品微生物检测指标。在我国，按照国家食品卫生标准的规定，绝大多数食品均需要检测菌落总数以衡量其食品的卫生状况。该项指标被誉为食品卫生检测中最常检测的指标。
目前，平板计数法（Aerobic plate count，APC）是国内外普遍采用的一种细菌总数的检测方法。平板计数法计数准确，操作简单，对检测人员的知识水平要求较低，但是由于该方法检测时间较长，给该方法的应用带来了一些弊端。固相细胞计数法（Solid Phase Cytometry，SPC），可以结合流式细胞器和落射荧光显微镜技术使用。该法的优点是不需要前增菌过程，就可以在单个细胞水平上提供准确而快速的检测结果，检测的灵敏度很高，但是检测费用特别高。
近年来，随着PC机性能的大幅提升和CCD价格的不断下降，基于PC的显微镜自动调焦系统开始出现。这种系统利用PC强大的运算能力，对CCD相机采集到的图像进行清晰度评价，进而驱动显微镜的聚焦轴运动直到找到正确的聚焦点。自动调焦技术原理虽然古老,但实现的方法都是最新科技成果。
显微镜自动聚焦系统是利用计算机来分析处理调焦过程中采集的一系列图像，用图像清晰度评价函数来判断离焦状态，再通过串口通讯方式控制步进电机，驱动调焦执行结构，使显微镜的物镜在行程范围内上下移动，最终使物镜运动到清晰聚焦的位置。
在自动聚焦执行机构的研究中，人们多以步进电机驱动显微镜的载物台或物镜。在Z轴方向，步进电机驱动显微镜载物台或者物镜在竖直方向移动来调焦。一般显微镜的物镜镜头与载物台之间的最大距离不超过30mm,利用软件控制电机运行，传动机构在传动过程中可能会出现误差，同时，如果操作上也可能出现错误，会导致显微镜物镜与检测样本接触，严重的可能导致检测样本被压碎。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于显微视觉的食品细菌智能检测装置，旨在解决现有检测设备中传动机构在传动过程中会出现误差，在操作不当时，会导致显微镜物镜与检测样本接触，严重的可能导致检测样本被压碎的问题。
本实用新型是这样实现的，
一种基于显微视觉的食品细菌智能检测装置，包括显微镜和计算机，分别在显微镜的载物台的横向与纵向上设置有横向传动装置与纵向传动装置，所述横向传动装置带动载玻片横向移动，所述纵向传动装置带动载物台纵向移动，显微镜的粗微调调焦手轮通过一联轴器与一Z轴电机连接，通过Z轴电机带动载物台竖直方向运动；在显微镜的目镜上安装相机用于获取检测样本的显微检测图并上传至计算机进行分析，计算机上安装运动控制卡，计算机可向运动控制卡发出相应指令控制横向传动装置、纵向传动装置或/和Z轴电机的运作。
进一步地，所述横向传动装置包括X轴电机、与X轴电机的输出齿轮相咬合的X轴齿条，所述X轴齿条与载玻片固定的连杆连接，通过X轴齿条的运动带动载玻片在载物台的X轴向运动。
进一步地，所述纵向传动装置包括Y轴电机、与Y轴电机的输出齿轮相咬合的Y轴齿条，所述Y轴齿条固定在载物台上。
进一步地，所述载玻片的位置设置有电阻式薄膜压力传感器，电阻式薄膜压力传感器与运动控制卡的输入端连接。
进一步地，显微镜的物镜外部套设有物镜保护筒。
本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：
本实用新型克服了普通生物显微镜人工调焦和细菌计数的缺陷，将大部分人工操作步骤转为系统自动完成，相比同类产品，智能化程度高，可以实现显微镜自动聚焦，自动防碰损，得到检测结果后自动输出检测报告，移动终端远程控制部分是移动终端通过无线通信控制细菌智能检测部分，使得系统可以实现自动、快速、准确地采集清晰的细菌图片，检测结果通过反馈给远程控制的移动终端。
该装置在自动对焦显微镜载物台加装一套防破损部分，显微镜物镜与载玻片接触时，电阻式薄膜压力传感器检测并反馈给计算机中，控制电机停止或者反转，防止挤压或发生以致压碎载波片，起到保护作用。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的设备结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的显微镜的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的载物台结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的物镜的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1结合图2所示，本实用新型的设备结构示意图，该装置包括显微镜3、计算机1以及设置在显微镜3目镜上通过接口与显微镜连接的相机2，相机2从载物台4获取检测样本17的显微图，相机2采用CCD相机，相机2的另一端作为输出端通过USB信号线5与计算机1连接，在获取通过显微镜3获取检测样本17的显微检测图时，要接上电源线，并打开显微镜的光源6。
如图2结合图3所示，该显微镜3包括镜座，镜柱，镜筒，一端活动连接镜柱、一端连接镜筒的镜臂，载物台，夹片、与夹片16连接的载玻片18以及设置在镜座上用于调焦的粗微调调焦手轮7，分别在显微镜的载物台4的横向与纵向上设置有横向传动装置与纵向传动装置，横向传动装置带动载玻片横向移动，在本实施例中，横向传动装置包括X轴电机10、与X轴电机10的输出齿轮相咬合的X轴齿条11，X轴齿条11与载玻片固定的连杆连接，通过X轴齿条11的运动带动载玻片在载物台4的X轴向运动，X轴齿条11在载物台4上的固定可以采用两固定轮，将X轴齿条11设置为在两轮上转动的形式，实现载波片横向移动而载物台不动。纵向传动装置带动载物台纵向移动，纵向传动装置包括Y轴电机12、与Y轴电机12的输出齿轮相咬合的Y轴齿条13，Y轴齿条13固定在载物台上，在齿轮的作用下，Y轴齿条13带动载物台4在Y方向上的来回移动。
在原有显微镜的粗微调调焦手轮7上通过一联轴器9与连接有Z轴电机8，通过Z轴电机8带动载物台竖直方向运动。
X轴电机10、Y轴电机12以及Z轴电机8的转动速度以及转向均有通过计算机1来控制的，在计算机1上安装有运动控制卡，运动控制卡的输出端分别通过控制器与X轴电机10、Y轴电机12以及Z轴电机8连接，计算机通过相机反馈回的图像来判断检测样品是否在物镜的视场内，从而通过调节X轴电机、Y轴电机使得检测样品在正确的位置，根据相机传递的图像进而通过计算机内部的软件进行分析判断该图像是否为清晰的显微图，然后计算机通过运动控制卡控制Z轴电机的转速和方向，驱动载物台4沿竖直方向运动，以此来调焦。
如图3所示，在载玻片的位置设置有电阻式薄膜压力传感器，电阻式薄膜压力传感器15与运动控制卡的一输入端连接。电阻式薄膜压力传感器15通过串口导线19与运动控制卡相连接；安装时，将电阻式薄膜压力传感器15贴在载物台的钢板垫片上，检测样本放在电阻式薄膜压力传感器15上，如图4所示，为了保护物镜不受损坏，在显微镜的物镜外部套设有物镜保护筒20。当执行时出现误差或者操作问题使物镜保护筒20与检测样本17接触，此时电阻式薄膜压力传感器的电阻会发生改变，运动控制卡内程序根据电信号设定某一电压阈值或者电流阈值，当压力达到阈值时，运动控制卡控制Z轴方向电机停止转动或者反转，从而避免了显微镜物镜14与检测样本17的损坏。
本实用新型在每次调焦后，计算机内部的系统都会计算出当前所采集的显微检测图的清晰度，直至清晰度相对最大，则停止调焦。然后对此图进行相应的图像处理，并统计出细菌的种类和数量。检测的细菌结果还可以通过无线通信4将结果传递给移动终端远程控制部分，用户可直接读取检测结果，输出的结果同时可通过无线通信传递给用户的移动通信设备，移动通信设备通信设备也可以通过无线通信远程控制细菌智能检测装置进行细菌检测。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于显微视觉的食品细菌智能检测装置，包括显微镜和计算机，其特征在于，分别在显微镜的载物台的横向与纵向上设置有横向传动装置与纵向传动装置，所述横向传动装置带动载玻片横向移动，所述纵向传动装置带动载物台纵向移动，显微镜的粗微调调焦手轮通过一联轴器与一Z轴电机连接，通过Z轴电机带动载物台竖直方向运动；在显微镜的目镜上安装相机用于获取检测样本的显微检测图并上传至计算机进行分析，计算机上安装运动控制卡，计算机可向运动控制卡发出相应指令控制横向传动装置、纵向传动装置或/和Z轴电机的运作。
2.按照权利要求1所述的基于显微视觉的食品细菌智能检测装置，其特征在于，所述横向传动装置包括X轴电机、与X轴电机的输出齿轮相咬合的X轴齿条，所述X轴齿条与载玻片固定的连杆连接，通过X轴齿条的运动带动载玻片在载物台的X轴向运动。
3.按照权利要求1所述的基于显微视觉的食品细菌智能检测装置，其特征在于，所述纵向传动装置包括Y轴电机、与Y轴电机的输出齿轮相咬合的Y轴齿条，所述Y轴齿条固定在载物台上。
4.按照权利要求1所述的基于显微视觉的食品细菌智能检测装置，其特征在于，所述载玻片的位置设置有电阻式薄膜压力传感器，电阻式薄膜压力传感器与运动控制卡的一输入端连接。
5.按照权利要求1所述的基于显微视觉的食品细菌智能检测装置，其特征在于，显微镜的物镜外部套设有物镜保护筒。
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