CN204550602U

CN204550602U - 自动聚焦立体拍摄培养物的人工气候箱

Info

Publication number: CN204550602U
Application number: CN201520034388.7U
Authority: CN
Inventors: 曾艺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2015-01-19
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2025-01-19

Abstract

自动聚焦立体拍摄培养物的人工气候箱，借助两套XYZ轴位移装置，使得两个摄像头分别从培养物的上方与下方自动定位目标并自动调节拍摄物距，两个摄像头各自配置一个照明LED灯，该照明LED灯会根据拍摄时的光照情况及时地、短暂地发光，使得成像清晰，而这并不影响培养物的环境，适合于各种培养环境下视频观察培养物。包括一台人工气候箱、两套XYZ轴位移装置、两个摄像头、一台计算机、两个交流固态继电器、两个照明LED灯、两块MAX232、两块74HC164、两块74HC273以及+5V电源。每一套XYZ轴位移装置都由三套直线轴位移装置相互垂直地叠加而成，分别安装在人工气候箱的顶部与底部。

Description

自动聚焦立体拍摄培养物的人工气候箱

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立体拍摄培养物的人工气候箱。

背景技术

观察人工气候箱内培养的植物应当既可以拍摄到植物的叶又可以记录到植物的根系，特别是在模拟昏暗的气候条件下进行视频记录还得有适当的照明。而《视频记录可调光波光照培养箱》（ZL 2013205546840，授权公告日：2014-02-05）距离要求甚远。

发明内容

本实用新型提供一种自动聚焦立体拍摄培养物的人工气候箱，该人工气候箱的两个摄像头各自借助一套XYZ轴位移装置在培养物的上方与下方作平面移动以定位目标，在竖直方向移动以聚焦清晰培养物，并当光照不足时，培养物的上方或者下方会有相应的照明LED灯在拍摄时短暂地发光。

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、两套XYZ轴位移装置、两个摄像头、一台计算机、两个交流固态继电器、两个照明LED灯、两块MAX232、两块74HC164、两块74HC273以及+5V电源；其中，计算机的RS232C接口的两根输出联络线以及串行数据输出端经过两块电平转换电路MAX232以后分别变换成TTL电平信号RTS与DTR以及TXD，RTS、DTR、TXD以及两块74HC273的十六个输出端各自连接有一个下拉电阻，第一块74HC273的低六位输出端两个一组分别连接到第一套XYZ轴位移装置的三组步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，第二块74HC273的低六位输出端两个一组分别连接到第二套XYZ轴位移装置的三组步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，每一块74HC273的第七位输出端7Q与+5V电源的负极一起分别连接到一个交流固态继电器的两个输入控制端，每一个交流固态继电器的输出受控端与一个照明LED灯以及市电组成串联回路；TXD连接到两块74HC273的时钟端，两块74HC273的十六个输入端D与两块74HC164的十六个输出端一一连接，两块74HC164的时钟端连接到RTS，第一块74HC164的最高位输出端QH还连接到第二块74HC164的两个串行数据输入端，第一块74HC164的一个串行数据输入端连接到DTR，第一块74HC164的另一个串行数据输入端、两块74HC164的清零端以及两块74HC273的清零端都连接到+5V电源的正极；两套XYZ轴位移装置分别通过其中的第一套直线轴位移装置的金属底板上的销钉孔安装到人工气候箱内部的顶部与底部，两个摄像头各自安置在一套XYZ轴位移装置中的第三套直线轴位移装置的滑台上，分别通过USB电缆连接到计算机的一个USB接口。

所述一套XYZ轴位移装置包括三套直线轴位移装置；其中，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。

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，然后连接到一个联轴器的一端，该联轴器的另一端连接到一个步进电机的轴，该步进电机通过步进电机架安置到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配合；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：借助两套XYZ轴位移装置，两个摄像头分别从培养物的上方与下方自动定位目标并自动调节拍摄物距，两个摄像头各自配置一个照明LED灯，该照明LED灯会根据拍摄时的光照情况及时地、短暂地发光，使得成像清晰，而这并不影响培养物的环境，适合于各种培养环境下作视频观察。

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组成方框图。

图2是计算机RS232C接口与本实用新型对接的电平转换电路图，其中，左边的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接口信号RTS、DTR以及TXD控制六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. 第一个计算机USB接口，22. 第二个计算机USB接口，23. 计算机RS232C接口，3. 第一个摄像头，4. 第一套XYZ轴位移装置，41. - 43. 第一套XYZ轴位移装置上的一个步进电机及其一组步进电机驱动电路，51. 第一个交流固态继电器，52. 第一个照明LED灯，6. 第二套XYZ轴位移装置，61. 第二个摄像头，62. 第二个交流固态继电器，63. 第二个照明LED灯。

具体实施方式

本实用新型的整体结构关系如图1所示。两套XYZ轴位移装置分别安置在人工气候箱（1）的内部的顶部与底部，第一套XYZ轴位移装置（4）与第二套XYZ轴位移装置（6）的第三套直线轴位移装置的滑台上分别安装有第一个摄像头（3）与第二个摄像头（61）。两个摄像头分别通过USB电缆连接到计算机（2）的第一个USB接口（21）与第二个USB接口（22）。第一套XYZ轴位移装置（4）上的三套直线轴位移装置的三个步进电机及其三组步进电机驱动电路（41） - （43）受到图3中第一块74HC273六个输出端的操作。第二套XYZ轴位移装置（6）与第一套XYZ轴位移装置（4）的结构相同，其中的三套直线轴位移装置的三个步进电机以及三组步进电机驱动电路（图1中未画出）受到图3中第二块74HC273六个输出端的操作。

如图2所示，RS232C接口的信号需要经过电平转换电路例如MX232的电平转换才能与TTL电平信号相匹配。

图3中，两块74HC164级联，在时钟信号RTS的作用下，把串行信号DTR串行移位成16位并行输出信号，构成驱动六个步进电机正转或者反转的控制信号。考虑到串行接口在产生步进电机驱动信号的过程中发生有一些过渡性信号，由TXD控制两块74HC273把正确的步进电机驱动信号在正确的时刻输出到步进电机驱动电路。供给六组步进电机驱动电路一共花费两块74HC273 十二个输出信号。两块74HC273各自空余两根信号线，如图3所示。选取第一块74HC273的输出端7Q（表示为7Q A）控制第一个交流固态继电器（51），选取第二块74HC273的输出端7Q（表示为7Q B）控制第二个交流固态继电器（62），因此得以分别控制第一个照明LED灯（52）与第二个照明LED灯（63）。

步进电机驱动电路及其与步进电机的连接关系请参考单片机的有关书籍，例如《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接口的控制请参看《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）。

Claims

1.自动聚焦立体拍摄培养物的人工气候箱，其特征是：包括一台人工气候箱、两套XYZ轴位移装置、两个摄像头、一台计算机、两个交流固态继电器、两个照明LED灯、两块MAX232、两块74HC164、两块74HC273以及+5V电源；其中，计算机的RS232C接口的两根输出联络线以及串行数据输出端经过两块电平转换电路MAX232以后分别变换成TTL电平信号RTS与DTR以及TXD，RTS、DTR、TXD以及两块74HC273的十六个输出端各自连接有一个下拉电阻，第一块74HC273的低六位输出端两个一组分别连接到第一套XYZ轴位移装置的三组步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，第二块74HC273的低六位输出端两个一组分别连接到第二套XYZ轴位移装置的三组步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，每一块74HC273的第七位输出端7Q与+5V电源的负极一起分别连接到一个交流固态继电器的两个输入控制端，每一个交流固态继电器的输出受控端与一个照明LED灯以及市电组成串联回路；TXD连接到两块74HC273的时钟端，两块74HC273的十六个输入端D与两块74HC164的十六个输出端一一连接，两块74HC164的时钟端连接到RTS，第一块74HC164的最高位输出端QH还连接到第二块74HC164的两个串行数据输入端，第一块74HC164的一个串行数据输入端连接到DTR，第一块74HC164的另一个串行数据输入端、两块74HC164的清零端以及两块74HC273的清零端都连接到+5V电源的正极；两套XYZ轴位移装置分别通过其中的第一套直线轴位移装置的金属底板上的销钉孔安装到人工气候箱内部的顶部与底部，两个摄像头各自安置在一套XYZ轴位移装置中的第三套直线轴位移装置的滑台上，分别通过USB电缆连接到计算机的一个USB接口。

2. 根据权利要求1所述的自动聚焦立体拍摄培养物的人工气候箱，其特征是：所述一套XYZ轴位移装置包括三套直线轴位移装置；其中，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。

3.根据权利要求2所述的自动聚焦立体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，然后连接到一个联轴器的一端，该联轴器的另一端连接到一个步进电机的轴，该步进电机通过步进电机架安置到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配合；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。