CN204540150U - 自动聚焦拍摄培养物的人工气候箱 - Google Patents
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Abstract
自动聚焦拍摄培养物的人工气候箱，它借助三套直线轴位移装置，让计算机RS232C接口操作摄像头平移以对准目标，操作摄像头在竖直方向移动以调节拍摄物距，并有辅助拍摄的照明LED灯。三套直线轴位移装置相互垂直安装，摄像头安装在第三套直线轴位移装置的滑台上，计算机RS232C接口的RTS与DTR以及TXD联合控制三组步进电机驱动电路，还通过交流固态继电器控制照明LED灯。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物实验领域的生物培养设备，具体涉及一种自动聚焦拍摄培养物的人工气候箱。
背景技术
《视频记录可调光波光照培养箱》（ZL 2013205546840，授权公告日：2014-02-05）隔着双层真空玻璃隔板去拍摄光照培养箱内的培养物，这尚未满足视频拍摄便于聚焦成像的基本要求。尤其对于模拟各种气候条件的人工气候箱，如果培养箱内处于暗黑的状态，就得需要辅助拍摄的光源。当然这光源还不能影响培养箱内的气候状态。
发明内容
本实用新型提供一种自动聚焦拍摄培养物的人工气候箱，它借助三套直线轴位移装置让计算机RS232C接口操作摄像头平移以对准目标，操作摄像头在竖直方向移动以调节拍摄物距，，并当光照不足时，在拍摄的瞬间自动、短暂地点亮照明LED灯。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括一台人工气候箱、三套直线轴位移装置、一个摄像头、一台计算机、一个交流固态继电器以及一个照明LED灯；其中，第一套直线轴位移装置通过其金属底板上的销钉孔安置在人工气候箱内部的顶部，第二套直线轴位移装置通过其金属底板上的销钉孔以及第一套直线轴位移装置的滑台上的销钉孔安置到第一套直线轴位移装置的滑台上，第三套直线轴位移装置通过其第一块金属板上的销钉孔以及第二套直线轴位移装置的滑台上的销钉孔安置到第二套直线轴位移装置的滑台上，这三套直线轴位移装置的滚珠丝杆相互垂直；摄像头安装在第三套直线轴位移装置的滑台上，摄像头通过摄像头的USB电缆连接到计算机的USB接口；74HC273的数据输出端Q7以及+5V电源的负极分别连接到一个交流固态继电器的两个输入控制端，该交流固态继电器的两个输出受控端与220V市电以及一个照明LED灯组成串联回路；计算机RS232C接口的输出联络线RTS经过电平转换电路连接到8位串入并行出移位寄存器74HC164的时钟输入端，计算机RS232C接口的输出联络线DTR经过电平转换电路连接到74HC164的一个串行数据输入端，74HC164的另一个串行数据输入端以及清零端都连接到+5V电源的正极，74HC164的8个并行数据输出端与74HC273的8个数据输入端D一一连接，74HC273有8个数据输出端：Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7以及Q8，这8个数据输出端各自连接有一个下拉电阻，Q1与Q2分别连接到第一套直线轴位移装置的步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，Q3与Q4分别连接到第二套直线轴位移装置的步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，Q5与Q6分别连接到第三套直线轴位移装置的步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，计算机RS232C接口的数据输出线TXD经过电平转换电路连接到74HC273的时钟输入端，74HC273的时钟输入端还连接有一个下拉电阻，74HC273的清零端连接到+5V电源的负极。
所述一套直线轴位移装置包括两根光轴、一根滚珠丝杆、两个法兰直线轴承、三个直线轴承、三个螺母座、一个滑台、两块金属板、一块金属底板、一个联轴器、一个步进电机、一个步进电机架以及一组步进电机驱动电路；其中，两根光轴以及滚珠丝杆彼此平行，各自穿过一个直线轴承，这三个直线轴承上各自配合有一个螺母座，滑台是一个金属板，滑台上面开设有销钉孔，滑台通过螺丝同时固定在上述三个螺母座上；两块金属板各自开设有左、中、右三个圆孔，第一根光轴的两端分别安装在这两块金属板的左圆孔上，通过这两个左圆孔上的螺丝固定，第二根光轴的两端分别安装在这两块金属板的右圆孔上，通过这两个右圆孔上的螺丝固定；两块金属板上中间的圆孔各自通过螺丝安装一个法兰直线轴承，滚珠丝杆的一端安置在第一块金属板上的法兰直线轴承中，滚珠丝杆的另一端穿过第二块金属板上的法兰直线轴承，然后连接到联轴器的一端，联轴器的另一端连接到一台步进电机，该步进电机通过一个步进电机架安置在该套直线轴位移装置的金属底板上，并与一组步进电机驱动电路的输出端相连接，该组步进电机驱动电路还有一根正转控制线和一根反转控制线；两块金属板都安置在该套直线轴位移装置的金属底板上，两块金属板以及金属底板上分别开设有销钉孔。
本实用新型的有益效果是：计算机RS232C接口操作两套直线轴位移装置的两个步进电机转动，使得摄像头在水平面上移动以对准目标，计算机RS232C接口操作第三套直线轴位移装置的步进电机转动，在竖直方向可以调节拍摄物距，如果计算机程序确认光照不足，拍摄时还会短暂地开启照明LED灯，该LED灯是冷光源，不影响人工气候箱内的状况，实现了观察人工气候箱内培养物的自动化。
附图说明：
下面结合附图进一步说明本实用新型。
图1是本实用新型的主要关系方框图。
图2是计算机RS232C接口信号与TTL电平的电平转换电路图，其中，信号名称后括号内的数字系该信号线在计算机RS232C接口中的排序。
图3是计算机RS232C接口控制三个步进电机正转或者反转的电路图。
图1中，1. 人工气候箱，2. 计算机，21. 计算机USB接口，22. 计算机RS232C接口，3. 摄像头，4. 三套直线轴位移装置，41. - 43. 一个步进电机以及一组步进电机驱动电路，51. 交流固态继电器，52. 220V市电，53. 照明LED灯。
具体实施方式
图1表示本实用新型主要的结构关系。图1中，三套直线轴位移装置（4）安置在人工气候箱（1）的顶部，也可以方便地安置在人工气候箱（1）的底部。摄像头（3）通过计算机的USB接口（21）连接到计算机（2），它安装在三套直线轴位移装置（4）的第三套直线轴位移装置的滑台上。
图1中，控制交流固态继电器（51）的是图3所示的74HC273输出端的信号Q7。交流固态继电器（51）的两个输出受控端决定能否提供220V市电（52）给照明LED灯（53），也就是Q7决定照明LED灯泡（53）的亮与灭。
图1所示三个步进电机以及步进电机驱动电路（41）- （43）受到图3所示计算机RS232C接口（22）的RTS、DTR以及TXD的联合控制。信号RTS与DTR由MSComm32.OCX的属性RTSEnable与 DTREnable决定。输出一个字符，TXD线上就会产生一串脉冲，起始位必须是一个低电平，因此操作74HC273的输出跟随74HC164的输出信号变化，避免74HC164 串入并出移位过程中的过渡性信息影响三组步进电机驱动电路。
计算机RS232C接口（22）可以查阅《Visual_Basic与RS-232串行通信控制（最新版）》（范逸之、陈立元编著，清华大学出版社，2002年 6月第1版）。步进电机驱动电路及其与步进电机的连接关系请参考《51单片机应用实例详解》（第281页，杨欣等编著，清华大学出版社，2010年5月第1版）。
计算机RS232C接口（22）的信号电平属于负逻辑，它与TTL电平之间的电平转换通过图2所示两个集成电路MAX232来完成。
Claims (2)
1.自动聚焦拍摄培养物的人工气候箱，其特征是：包括一台人工气候箱、三套直线轴位移装置、一个摄像头、一台计算机、一个交流固态继电器以及一个照明LED灯；其中，第一套直线轴位移装置通过其金属底板上的销钉孔安置在人工气候箱内部的顶部，第二套直线轴位移装置通过其金属底板上的销钉孔以及第一套直线轴位移装置的滑台上的销钉孔安置到第一套直线轴位移装置的滑台上，第三套直线轴位移装置通过其第一块金属板上的销钉孔以及第二套直线轴位移装置的滑台上的销钉孔安置到第二套直线轴位移装置的滑台上，这三套直线轴位移装置的滚珠丝杆相互垂直；摄像头安装在第三套直线轴位移装置的滑台上，摄像头通过摄像头的USB电缆连接到计算机的USB接口；74HC273的数据输出端Q7以及+5V电源的负极分别连接到一个交流固态继电器的两个输入控制端，该交流固态继电器的两个输出受控端与220V市电以及一个照明LED灯组成串联回路；计算机RS232C接口的输出联络线RTS经过电平转换电路连接到8位串入并行出移位寄存器74HC164的时钟输入端，计算机RS232C接口的输出联络线DTR经过电平转换电路连接到74HC164的一个串行数据输入端，74HC164的另一个串行数据输入端以及清零端都连接到+5V电源的正极，74HC164的8个并行数据输出端与74HC273的8个数据输入端D一一连接，74HC273有8个数据输出端：Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7以及Q8，这8个数据输出端各自连接有一个下拉电阻，Q1与Q2分别连接到第一套直线轴位移装置的步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，Q3与Q4分别连接到第二套直线轴位移装置的步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，Q5与Q6分别连接到第三套直线轴位移装置的步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，计算机RS232C接口的数据输出线TXD经过电平转换电路连接到74HC273的时钟输入端，74HC273的时钟输入端还连接有一个下拉电阻，74HC273的清零端连接到+5V电源的负极。
2.根据权利要求1所述的自动聚焦拍摄培养物的人工气候箱，其特征是：所述一套直线轴位移装置包括两根光轴、一根滚珠丝杆、两个法兰直线轴承、三个直线轴承、三个螺母座、一个滑台、两块金属板、一块金属底板、一个联轴器、一个步进电机、一个步进电机架以及一组步进电机驱动电路；其中，两根光轴以及滚珠丝杆彼此平行，各自穿过一个直线轴承，这三个直线轴承上各自配合有一个螺母座，滑台是一个金属板，滑台上面开设有销钉孔，滑台通过螺丝同时固定在上述三个螺母座上；两块金属板各自开设有左、中、右三个圆孔，第一根光轴的两端分别安装在这两块金属板的左圆孔上，通过这两个左圆孔上的螺丝固定，第二根光轴的两端分别安装在这两块金属板的右圆孔上，通过这两个右圆孔上的螺丝固定；两块金属板上中间的圆孔各自通过螺丝安装一个法兰直线轴承，滚珠丝杆的一端安置在第一块金属板上的法兰直线轴承中，滚珠丝杆的另一端穿过第二块金属板上的法兰直线轴承，然后连接到联轴器的一端，联轴器的另一端连接到一台步进电机，该步进电机通过一个步进电机架安置在该套直线轴位移装置的金属底板上，并与一组步进电机驱动电路的输出端相连接，该组步进电机驱动电路还有一根正转控制线和一根反转控制线；两块金属板都安置在该套直线轴位移装置的金属底板上，两块金属板以及金属底板上分别开设有销钉孔。
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