CN208477197U - 一种三轴运动机构及包含其的显微扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三轴运动机构及包含其的显微扫描装置，属于医疗器械领域，其通过对应设置X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构，分别在各运动机构中设置丝杆和滑块相互组合的传动形式，有效实现了待扫描成像样本在扫描平面上的定位和样本的准确聚焦成像。本实用新型中的三轴运动机构及包含其的显微扫描装置，其结构简单，设置简便，设置成本较低，有效保证了样本定位过程中的稳定调节，减少了样本的波动，提升了样本的扫描成像质量和扫描成像效率，降低了显微扫描成像的成本，具有较好的应用推广价值。

Description

一种三轴运动机构及包含其的显微扫描装置

技术领域

本实用新型属于医疗器械领域，具体涉及一种三轴运动机构及包含其的显微扫描装置。

背景技术

在生物医药领域，显微扫描成像装置的应用十分广泛，在其应用过程中，往往需要将被显微扫描的样本放置在载物台上，通过载物台带动样本沿X轴和/或Y轴运动，使得样本的各部位可依次通过物镜的聚焦平面，继而可通过物镜对样本上的各点分别成像，并最终将各点的成像通过拼合得到整个样本的像，从而完成样本的显微扫描。

在现有技术中，显微扫描成像装置的三轴运动平台往往结构复杂，造价昂贵，三轴运动的协调性较差，导致样本的运动定位精度较低，使得样本的扫描成像质量较差，且由于三轴运动平台的控制较为复杂，使得样本位置定位的效率较低，再加上现有三轴运动平台对主体支架的刚性要求较高，一旦支架的刚度受影响，样本运动过程中出现的波动往往会较大，进而影响扫描结果的准确性，具有较大的应用局限性。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种三轴运动机构及包含其的显微扫描装置，其通过对应设置的X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构，可有效实现待扫描样本在扫描平面上的稳定、快速、准确定位，缩短样本定位和聚焦的时间，提升样本扫描的效率，保证样本扫描的精度，降低样本扫描成型的成本。

为实现上述目的，本实用新型的一个方面，提供一种三轴运动机构，其特征在于，包括对应设置在固定梁上的X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构；其中，

所述X轴运动机构包括第一丝杆、第一滑块和第一滑轨，所述第一丝杆可绕轴转动，其沿所述固定梁的长度方向设置，所述第一滑块套设在该第一丝杆的外周上并与之组成螺纹丝杆副，且所述第一滑轨固定设置在所述固定梁上，其轨道方向平行于所述第一丝杆的轴线，并在该第一滑轨中匹配设置有第一滑板，所述第一滑板与所述第一滑块固定连接，以使得所述第一滑板可在所述第一滑块带动下往复移动；

所述Y轴运动机构包括固定设置在所述第一滑板上的第二滑轨，其沿所述固定梁的宽度方向设置，且对应所述第二滑轨设置有第二滑板，所述第二滑板对应匹配在所述第二滑轨中并可在所述第二滑轨中往复移动；

所述Z轴运动机构包括沿所述固定梁高度方向设置的第三丝杆和对应设置在第三丝杆上并与之组成螺纹丝杆副的第三滑板，所述第三丝杆可绕轴转动，并转换成所述第三滑板沿所述固定梁高度方向的往复移动。

作为本实用新型的进一步改进，对应所述第一丝杆对应设置有第一电机，其输出轴与所述第一丝杆的一端匹配连接，并可驱动所述第一丝杆绕轴转动。

作为本实用新型的进一步改进，对应所述第二滑板设置有可相互匹配成螺纹丝杆副的第二滑块和第二丝杆，所述第二丝杆可绕轴转动，其沿所述第二滑轨的轨道方向设置，且所述第二滑块与所述第二滑板固定连接。

作为本实用新型的进一步改进，对应所述第二丝杆设置有第二电机，所述第二电机的输出轴与所述第二丝杆的一端匹配连接。

作为本实用新型的进一步改进，对应所述第三丝杆设置有第三电机，所述第三电机的输出轴与所述第三丝杆的一端匹配连接，并可对应驱动所述第三丝杆转动。

作为本实用新型的进一步改进，所述Z轴运动机构还包括竖向支架，所述竖向支架固定连接在所述固定梁上，并在该竖向支架上对应所述第三滑板设置有轨道方向平行于所述第三丝杆轴线的第三滑轨，继而所述第三滑板对应匹配在所述第三滑轨中。

作为本实用新型的进一步改进，对应所述第一丝杆设置有一对丝杆支架，两所述丝杆支架沿所述固定梁的长度方向间隔设置，且所述第一丝杆的一端活动连接在一个所述丝杆支架上，其另一端穿过另一个所述丝杆支架后与所述第一电机的输出轴对应匹配连接。

本实用新型的另一个方面，提供一种显微扫描装置，包含所述的三轴运动机构，其特征在于，

该显微扫描装置还包括可用于对样本扫描成像的摄像机和可用于固定所述样本的样本固定平台；其中，

所述摄像机设置在所述第三滑板上，其光轴方向平行于所述第三丝杆的轴线方向，且所述样本固定平台与所述第二滑板固定连接，并可使得所述摄像机与所述样本固定平台上的所述样本对正，从而完成所述样本的显微扫描。

作为本实用新型的进一步改进，所述样本固定平台为片托支架，所述片托支架上可对应容置并固定片托，且所述片托上可对应固定至少一个所述样本。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的三轴运动机构，其通过对应设置X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构，由三轴运动机构对应匹配运动，能有效实现待扫描成像样本在扫描平面上的定位和样本的准确聚焦成像，三轴运动机构的结构简单，控制简便，控制精度较高，能有效提升样本的定位精度和定位效率，缩短样本定位扫描的时间；

(2)本实用新型的三轴运动机构，其在各轴运动机构中分别设置丝杆和滑块，由丝杆和滑块组成螺纹丝杆副来进行传动，传动的稳定性好，噪音少，进一步提升三轴运动机构的运行准确性，避免了样本在定位过程中的波动或者窜动，减少了样本定位过程中可能产生的误差，提升了样本扫描的质量；

(3)本实用新型的显微扫描装置，其通过在三轴运动机构上对应设置样本固定平台和摄像机来对应完成样本的扫描成像，样本的定位便捷，定位精度高，摄像机的调焦过程简便，调焦效率和调焦精度高，能有效提升样本扫描的效率，降低样本扫描成像过程中的误差，提升扫描成像的质量，降低样本扫描成像的成本，具有较好的应用推广价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例中X轴运动机构和Y轴运动机构对应匹配的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中Z轴运动机构的整体结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.X轴运动机构，101.第一丝杆，102.第一滑块，103.第一电机，104.丝杆支架，105.第一滑轨，106.第一滑板；2.Y轴运动机构，201.第二丝杆，202.第二滑板，203第二电机，204.第二滑轨，205.第二滑块；3.Z轴运动机构，301.第三丝杆，302.第三滑板，303.第三电机，304.竖向支架，305.第三滑轨；4.固定梁，5.摄像机，6.样本固定平台。

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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型优选实施例中的三轴运动机构如图1和图2中所示，其包括X轴运动机构1、Y轴运动机构2和Z轴运动机构3，优选实施例中的上述三轴运动机构依次对应设置在固定梁4上，优选实施例中的固定梁4优选呈长方体柱状结构，其长度方向优选为X轴方向，相应地，其宽度方向为优选实施例中的Y轴方向，其高度方向为优选实施例中的Z轴方向，即X轴方向、Y轴方向、Z轴方向两两相互垂直，构成三轴坐标系。

进一步具体地，优选实施例中的X轴运动机构如图1中所示，其包括第一丝杆101、第一滑块102、第一电机103、丝杆支架104、第一滑轨105和第一滑板106，其中，第一丝杆101沿固定梁5的长度方向上设置，对应其两端的固定设置有一对丝杆支架104，优选实施例中的两丝杆支架104间隔设置在固定梁5沿长度方向的侧面上，第一丝杆101的一端活动连接其中一个丝杆支架104，另一端穿过另一个丝杆支架104后与第一电机103的输出轴对应连接，并可在第一电机103的驱动下对应转动，相应地，第一电机103对应固定在固定梁5的侧面上，其输出轴与第一丝杆101同轴设置；进一步地，第一丝杆101和第一滑块102对应设置，即第一滑块102对应设置在第一丝杆101上，两者组成螺纹丝杆副结构，通过第一丝杆101的转动可转换为第一滑块102的水平运动。需要说明的是，此处及后续所记载的“螺纹丝杆副”指的是滑块与丝杆以螺纹对应匹配的一种传动形式，通过丝杆的转动可对应转换为滑块沿丝杆轴向的水平运动，从而完成丝杆转动到滑块水平移动的转换，这在现有技术中应用较为成熟，故而不做赘述。

进一步地，第一滑轨105对应设置在固定梁5上，其轨道方向沿固定梁5的长度方向设置，即第一滑轨105的轨道方向平行于第一丝杆101的轴线方向；进一步地，优选实施例中的第一滑轨105设置在固定梁5的底面上，且在第一滑轨105中对应设置有第一滑板106，其可在第一滑轨105中沿其轨道方向往复移动；且第一滑板106呈板状结构，其与第一滑块102对应匹配连接，即第一滑板106可在第一滑块102的带动下沿固定梁5的长度反向往复移动，即沿X轴方向往复移动。

进一步地，优选实施例中的Y轴运动机构如图1和图2中所示，其对应X轴运动机构设置，包括沿固定梁5宽度方向设置的第二滑轨204，第二滑轨204对应设置在第一滑板106上，且对应第二滑轨204设置有第二滑板202，其与第二滑轨204对应设置，并可在第二滑轨204的引导下沿固定梁5的宽度方向运动，即沿Y轴方向运动；进一步地，对应第二滑板202设置有第二电机203和第二丝杆201，第二丝杆201的轴线平行于第二滑轨204的轨道方向，其一端与第二电机203的输出轴对应匹配，并对应其设置有第二滑块205，第二滑块205同轴套设在第二丝杆201的外周上，两者组成螺纹丝杆副，即第二丝杆201的转动可对应转换为第二滑块205沿Y轴方向的水平运动；进一步地，第二滑块205与第二滑板202固定连接，即第二滑块205的水平运动可对应转换为第二滑板202的水平运动，从而第二滑板202可在第二丝杆201的驱动下沿Y轴方向往复移动。当然，第二电机203可对应固定在第一滑板106上，第二丝杆201也可通过对应设置的类似于丝杆支架104的结构固定在第一滑板106上，这均可根据实际需要进行优选，在此不做赘述。

进一步地，优选实施例中的Z轴运动机构如图1和图2中所示，其对应设置在固定量5上，包括竖向设置的第三丝杆301、第三滑板302、第三电机303和竖向支架304，具体地，优选实施例中的竖向支架304固定设置在固定梁5的侧面上，其轴线竖向设置，即与固定梁5的高度方向平行，第三丝杆301对应竖向设置在竖向支架304中，其轴线平行于竖向支架304的轴线，即沿Z轴设置；进一步地，第三电机303设置在竖向支架304的顶部，其输出轴与第三丝杆301的顶部对应连接，以对应驱动第三丝杆301转动，相应地，在竖向支架304的一侧竖向设置有第三滑轨305，且第三滑板302对应匹配在该第三滑轨305中，并可在第三滑轨305的导向下沿竖向进行往复升降，即沿Z轴方向往复移动；进一步地，第三滑板302和第三丝杆301对应匹配形成螺纹丝杆副，继而第三丝杆301的转动可对应转换为第三滑板302沿Z轴的往复移动。

通过上述X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构的对应匹配，可实现待扫描样本在待扫描成像平面上的定位和扫描摄像装置的聚焦。具体地，在优选实施例中，通过X轴运动机构和Y轴运动机构来对应完成待扫描样本在扫描平面上的定位，再通过Z轴运动机构来对应带动扫描用摄像装置进行竖向升降，完成样本在摄像装置中的聚焦和清晰成像，继而通过X轴运动机构和Y轴运动机构的对应控制，可完成待扫描样本各位置与摄像装置的对正和/或多个样本的扫描成像。

进一步地，优选实施例中含有上述所记载的X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构的显微成像装置还包括对应设置在Z轴运动机构上的摄像机5，其优选固定连接在第三滑板302上，且其光轴方向平行于第三滑轨305的轨道方向，并可随第三滑板302竖向升降；进一步地，对应Y轴运动机构设置有样本固定平台6，其优选与第二滑板202固定连接，并可用于固定一个或者多个待扫描的样本，继而可由X轴运动机构和Y轴运动机构对应带动样本固定平台6及平台上的样本沿X轴和/或Y轴运动，从而使得待扫描的样本可与摄像机5的物镜对正，实现样本在扫描平面上的定位；相应地，通过Z轴运动机构上的第三滑板302带动摄像机5竖向升降，可对应实现待扫描样本在摄像机5中的聚焦，从而有效完成样本的清晰扫描成像。需要说明的是，优选实施例中的显微成像装置工作时，其X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构往往同时运动，以完成样本各位置的持续对焦及扫描成像，并继而完成样本固定平台6上各样本的扫描成像。

进一步优选地，优选实施例中的样本固定平台6为片托支架，其以侧边固定连接第二滑板202的侧边，即与第二滑板202设置在同一水平面上，该片托支架上往往开设有片托容置槽，以对应容置并固定片托，且片托上往往固定设置有多个包含样本的载玻片，从而实现多个样本在样本固定平台6上的有效固定，再分别通过第一滑板106和第二滑板202的正交滑动，可实现各样本在扫描平面上的定位，确保与摄像机5的对正；显然，片托支架和片托的结构和设置形式并非本专利研究的重点，故而在此不做赘述。

本实用新型中的三轴运动机构，其通过对应设置X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构，由三轴运动机构对应匹配，实现待扫描成像样本在扫描平面上的定位和样本的准确聚焦成像，整个运动机构的结构简单，造价较低，且控制简便，协调性好，能快速实现样本的定位和清晰扫描成像，减少样本扫描过程中样本的窜动，大大提升样本扫描成像的效率和准确性，缩短单个样本和多个样本扫描成像的周期，降低样本扫描成像的成本，具有十分重要的推广应用价值。

本领域的技术人员容易理解，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 (9)

1.一种三轴运动机构，其特征在于，包括对应设置在固定梁(4)上的X轴运动机构(1)、Y轴运动机构(2)和Z轴运动机构(3)；其中，

所述X轴运动机构(1)包括第一丝杆(101)、第一滑块(102)和第一滑轨(105)，所述第一丝杆(101)可绕轴转动，其沿所述固定梁(4)的长度方向设置，所述第一滑块(102)套设在该第一丝杆(101)的外周上并与之组成螺纹丝杆副，且所述第一滑轨(105)固定设置在所述固定梁(4)上，其轨道方向平行于所述第一丝杆(101)的轴线，并在该第一滑轨(105)中匹配设置有第一滑板(106)，所述第一滑板(106)与所述第一滑块(102)固定连接，以使得所述第一滑板(106)可在所述第一滑块(102)带动下往复移动；

所述Y轴运动机构(2)包括固定设置在所述第一滑板(106)上的第二滑轨(204)，其沿所述固定梁(4)的宽度方向设置，且对应所述第二滑轨(204)设置有第二滑板(202)，所述第二滑板(202)对应匹配在所述第二滑轨(204)中并可在所述第二滑轨(204)中往复移动；

所述Z轴运动机构(3)包括沿所述固定梁(4)高度方向设置的第三丝杆(301)和对应设置在第三丝杆(301)上并与之组成螺纹丝杆副的第三滑板(302)，所述第三丝杆(301)可绕轴转动，并转换成所述第三滑板(302)沿所述固定梁(4)高度方向的往复移动。

2.根据权利要求1所述的三轴运动机构，其中，对应所述第一丝杆(101)对应设置有第一电机(103)，其输出轴与所述第一丝杆(101)的一端匹配连接，并可驱动所述第一丝杆(101)绕轴转动。

3.根据权利要求2所述的三轴运动机构，其中，对应所述第二滑板(202)设置有可相互匹配成螺纹丝杆副的第二滑块(205)和第二丝杆(201)，所述第二丝杆(201)可绕轴转动，其沿所述第二滑轨(204)的轨道方向设置，且所述第二滑块(205)与所述第二滑板(202)固定连接。

4.根据权利要求3所述的三轴运动机构，其中，对应所述第二丝杆(201)设置有第二电机(203)，所述第二电机(203)的输出轴与所述第二丝杆(201)的一端匹配连接。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的三轴运动机构，其中，对应所述第三丝杆(301)设置有第三电机(303)，所述第三电机(303)的输出轴与所述第三丝杆(301)的一端匹配连接，并可对应驱动所述第三丝杆(301)转动。

6.根据权利要求5所述的三轴运动机构，其中，所述Z轴运动机构(3)还包括竖向支架(304)，所述竖向支架(304)固定连接在所述固定梁(4)上，并在该竖向支架(304)上对应所述第三滑板(302)设置有轨道方向平行于所述第三丝杆(301)轴线的第三滑轨(305)，继而所述第三滑板(302)对应匹配在所述第三滑轨(305)中。

7.根据权利要求2～4中任一项所述的三轴运动机构，其中，对应所述第一丝杆(101)设置有一对丝杆支架(104)，两所述丝杆支架(104)沿所述固定梁(4)的长度方向间隔设置，且所述第一丝杆(101)的一端活动连接在一个所述丝杆支架(104)上，其另一端穿过另一个所述丝杆支架(104)后与所述第一电机(103)的输出轴对应匹配连接。

8.一种显微扫描装置，包含权利要求1～7中任一项所述的三轴运动机构，其特征在于，

该显微扫描装置还包括可用于对样本扫描成像的摄像机(5)和可用于固定所述样本的样本固定平台(6)；其中，

所述摄像机(5)设置在所述第三滑板(302)上，其光轴方向平行于所述第三丝杆(301)的轴线方向，且所述样本固定平台(6)与所述第二滑板(202)固定连接，并可使得所述摄像机(5)与所述样本固定平台(6)上的所述样本对正，从而完成所述样本的显微扫描。

9.根据权利要求8所述的显微扫描装置，其中，所述样本固定平台(6)为片托支架，所述片托支架上可对应容置并固定片托，且所述片托上可对应固定至少一个所述样本。