CN211043791U - 一种现场用便携式超景深3d显微系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种现场用便携式超景深3D显微系统及其成像方法，涉及光电无损3D检测设备技术领域；其包括显微镜头、升降模组、XY平移台和壳体，显微镜头上配设有照明光源，显微镜头和升降模组均位于壳体内侧，显微镜头通过连接块与升降模组连接，升降模组内设有用于驱动显微镜头沿竖直方向移动的步进电机，XY平移台上设置有支撑块，升降模组固定在支撑块上，以使显微镜头随着支撑块沿观察平面X方向及Y方向移动；通过实施本技术方案，可有效解决现有显微镜仅限于现场平面观察样品细微表观质量，难以全面观察微观目标而作出定量分析的技术问题，可实现无损观察样品的同时现场观察大型起伏物体细微缺陷表现情况，确定样品缺陷等级，实用性好。

Description

一种现场用便携式超景深3D显微系统

技术领域

本发明涉及光电无损3D检测设备技术领域，尤其涉及一种现场用便携式超景深3D显微检测系统。

背景技术

金相检验是特种设备的重要检验方法，便携式显微镜是现场金相检验的最主要仪器，但是显微镜自发明以来，其存在景深太小、只能平面观察、图像清晰度不够以及局部高/低反光无法准确观测样品等技术问题，一直限制着显微镜在工业生产和科研中的使用。便携现场金相显微镜属于显微镜的分支，同样面临这个问题，但随着科技得到迅速的发展，人们对微观世界的观察认识提出越来越高的需求，在需求的驱动下数码3D显微镜技术得到迅速的发展，但普通3D显微镜因显微镜固有的特点致使它的景深受到一定程度的限制，有限的景深将会给研究人员观察显微样本时带来诸多不便之处。

例如本申请发明人在实现本发明实施例的过程中，发现现有现场显微镜至少存在如下技术问题:一方面显微镜在观察高低起伏样品时，其同一个观察视野内的聚焦情况不是统一的聚焦，即显微镜在观察实验样本时呈现出的样本显微图像不能拥有统一的清晰度，显微图像存在有模糊情况，显微镜的观察研究人员在一个完整视野范围内不能很全面的理解实验样本所携带的全部信息量，无法准确表述大型物体表面微观的实际数据，例如对圆形的管道或锅炉圆弧面现场打磨困难，不易打磨平整的样品，均难以检验；另一方面传统现场显微镜只能平面观察样品细微表观质量，难以3D微观成像，限于对观察样品细微表观质量定性而无法定量分析，在进行失效分析时需要大景深进行断口分析，但现有显微镜过小而无法实现，例如无法对腐蚀坑等进行三维测量，故无法现场定量的检测样本。

实用新型内容

为解决上述现有显微镜仅限于现场平面观察样品细微表观质量，难以全面观察微观目标而作出定量分析的技术问题，本发明的目的在于提供一种现场用便携式超景深3D显微系统，其目的一在于能够无损观察样品的同时现场观察大型物体细微缺陷表现情况，其目的二在于可有效解决现有现场显微镜仅限于平面观察样品细微表观质量，难以全面观察微观目标而只能作出定性而无法作出定量分析的难题；其目的三在于具有轻便易携、单人快速操作的特点，能现场准确表述起伏物体表面微观情况，在现场实践中具有较好的实用性。

本发明采用的技术方案如下：

一种现场用便携式超景深3D显微系统，包括

显微镜头，所述显微镜头上配设有照明光源；

升降模组，所述显微镜头通过连接块与所述升降模组连接，所述升降模组内设有用于驱动显微镜头沿竖直方向移动的步进电机和齿轮齿条传动机构；

XY平移台，所述XY平移台上设置有支撑块，所述升降模组固定在所述支撑块上，以使显微镜头随着支撑块沿观察平面X方向及Y方向移动；

壳体，所述显微镜头和升降模组均位于所述壳体内侧。

本技术方案中观察平面即检查样品的所需观察区域X方向与Y方向构成的水平面，如此现场检测工作者通过XY平移台驱动显微镜头随着支撑块沿样品观察区域X方向及Y方向移动，精确查找到样品所需观察的微观区域；同时通过升降模组中的步进电机带动显微镜头沿竖直方向上升或下降移动，进而能够无损观察样品的同时现场观察大型物体细微缺陷表现情况，尤其对于具有高低起伏样品检测分析，能够清晰看到每一层不同深度的观察面，可有效解决现有现场显微镜仅限于平面观察样品细微表观质量，难以全面观察微观目标而仅限于作出定性而无法作出定量分析的难题；且其通过壳体安装，具有轻便易携、单人快速操作的特点，具有较好的实用性。

可选地，还包括图像采集模块、一体化控制电路板以及与一体化控制电路板连接的移动终端，所述图像采集模块位于所述显微镜头的上端，图像采集模块被配置为用于采集所述显微镜头下方的观察样本图像，所述图像采集模块与一体化控制电路板连接，所述一体化控制电路板上设有与图像采集模块相对应的图像输出接口以及电源模组。如此图像采集模块可通过一体化控制电路板将采集的图像信息反馈给移动终端，显示成供检测工作者观察的图像，并结合升降模组内步进电机和齿轮齿条传动机构的配合设计，能够对现场高低起伏样品不同高度层次进行细微缺陷实时观察，利于现场检测工作者无损观察样品的同时现场观察大型物体细微缺陷表现情况，并结合全面观察微观目标而确定样品细微缺陷等级。

可选地，所述一体化控制电路板上设有步进电机控制器模组和步进电机驱动器模组及对应的控制信号接口，所述步进电机与一体化控制电路板上的步进电机驱动器模组连接，所述步进电机控制器模组被配置为控制所述步进电机驱动器模组驱动步进电机带动显微镜头沿竖直方向移动。结合上述一体化控制电路板与移动终端连接，及图像采集模块与一体化控制电路板连接，如此通步进电机控制器模组控制步进电机驱动器模组驱动步进电机带动连接块以及与连接块连接的显微镜头沿竖直方向上升或下降移动，能够动态地对高低起伏较大的大型样品细微缺陷进行实时观察；步进电机带动显微镜头寻找到高低起伏样品最高点与最低点，并通过移动终端执行多层扫描，在每层扫描时通过图像采集模块采集该层图像并传输至移动终端，移动终端同时记录其高度数据，进而利于现场检测工作者对样品细微质量进行精确全面的分析，以获得精确的样品细微质量信息。

可选地，所述XY平移台上设置有分别驱动支撑块沿X方向移动及沿Y方向移动的调节手柄和齿轮齿条机构，以使显微镜头随着支撑块沿观察平面X方向及Y方向移动。XY平移台的驱动方式可选手动直线调节驱动方式，例如由齿轮齿条构成的直线驱动机构，以使在观察平面X方向及Y方向上通过调节手柄驱动齿轮转动带动齿条以及位于XY平移台上的支撑块沿X方向及Y方向移动，该传动机构及驱动方式为现有技术，而本技术方案采用手动调节XY平移台实现带动与支撑块连接的升降模组及显微镜头沿X方向及Y方向精确移动，便于查找微小目标。

可选地，所述显微镜头上安装有为其提供照明光源的同轴照明器或环形照明器，所述照明光源为LED光源，所述同轴照明器或环形照明器与一体化控制电路板上的电源模组接口连接，以使一体化控制电路板上的电源模组为其供电。如此，显微镜头的镜身上安装有具有高亮度LED光源的同轴照明器或环形照明器，利用照明光源发出的光线照射至物镜下方待观察样品的观察平面，并实现将照射图像传输至显微镜头目镜上方的图像采集模块，图像采集模块将采集的图像信息传输至移动终端，以使移动终端显示高低起伏样品每层的图样清晰可见；本技术方案优选在显微镜头的镜身上安装同轴照明器，同轴照明器呈一字型结构设计，可减小设计体积，且照明器采用与一体化控制电路板连接，可由一体化控制电路板上的电源模组为其供电，无需额外设计供电单元，结构简单小型化，但在实践工作中具有可靠实用性。

可选地，所述壳体上设置有通讯接口，所述一体化控制电路板与所述通讯接口连接，所述移动终端通过通讯接口与一体化控制电路板连接。

可选地，所述移动终端为移动电脑，所述移动电脑被配置为用于接收图像采集模块采集的图像信息以及起伏样品的高度数据并对样品表面进行3D建模。本技术方案中移动电脑接收图像采集模块采集的图像信息和接收升降模组中步进电机带动显微镜头升降移动而获得起伏样品的高度数据，多层扫描高度数据和对应层的图像信息进入移动终端内3D成像测量软件，实现对检测样品微观表面准确的3D建模，能够实现对现场高低起伏样品无损的同时进行细微缺陷实时观察，通过统一清晰度的表面纹理结构，进而准确表达大型物体表面微观的实际数据。

本技术方案移动电脑可以安装有3D成像测量软件，该3D成像测量软件具有采集多层图像和对应高度数据的功能，而显微镜固有的小景深特点为：最小景深<1微米，景深外模糊，景深内清晰，而该3D成像测量软件通过清晰度比较算法，去除每层图像中的景深外模糊部分，保留每层图像中景深内清晰部分，最终通过保留下来的具有高度数据的清晰部分，即在观察样品细微表观质量时，呈现出的样本显微图像拥有统一的清晰度，并通过微观实现3D成像与建模能够很全面的理解实验样本所携带的全部信息量，进而准确表述大型物体表面微观的实际数据。

可选地，所述一体化控制电路板固定在所述壳体内侧，且所述壳体内侧还安装有充电电池组，所述充电电池组安装在所述支撑块靠近所述壳体的一侧，所述壳体上还设置有与充电电池组相适配并连接的充电接口；所述充电电池组与所述一体化控制电路板连接。如此壳体可对位于其内侧的一体化控制电路板、充电电池组及显微镜头和升降模组起到较好的防护作用；而充电电池组通过充电接口充电进而通过一体化控制电路板实现为显微系统供电；一体化控制电路板整体为长方体结构设计且长度尺寸控制在100mm×80mm×20mm之内，以满足显微系统移动检测和小型化的设计要求。

可选地，所述壳体为底面呈开口状的长方体，所述显微镜头和支撑块分别位于长方体壳体内侧两端，所述XY平移台位于所述壳体的开口下方，所述壳体的顶部设置有一提手。便于快速操作，适用于各类缺陷、瑕疵高低起伏的样品同时又需要看清楚细节的不同场合，轻巧便携且操作简单，同时便于现场快速移动，具有较好的实用性。

可选地，所示XY平移台的底部设置有磁性V形支座，磁性V型支座包括固定在XY平移台底部的支撑体和沿支撑体两侧分布的磁性棒，用以对观察样品进行吸附或压紧固定。两侧磁性棒构成的吸附或压紧平面与检测平面平行设置，能够对金属类管材、圆形样品等检查样品实现任意角度的吸附或压紧，以使观察样品过程中夹持稳定而不会对观察样品造成损害，以使通过显微系统无损杨平的同时达到全面观察检测的功能。

如上所述，本发明相对于现有技术至少具有如下有益效果：

1.本发明显微系统整体结构体积小型化，壳体可对位于其内侧的显微系统组件起到较好的保护作用，且通过壳体顶部设计的提手机构，具有轻便易携且便于现场的手持快速移动的特点；本发明显微镜头配设有手动XY平移台，能够精确查找到样品所需观察的微观区域；并结合升降模组中步进电机的结构设计，能够无损观察样品的同时现场观察大型物体细微缺陷表现情况，尤其对于具有高低起伏样品检测分析，能够清晰看到每一层不同深度的观察面，可有效解决现有现场显微镜仅限于平面观察样品细微表观质量，难以全面观察微观目标而仅限于作出定性而无法作出定量分析的难题。

2.本发明显微系统还配置有图像采集模块、一体化控制电路板以及与一体化控制电路板连接的移动终端，一体化控制电路板采用微型设计内置于壳体内侧，其集合有图像采集模块、步进电机控制器模组、步进电机驱动器模组、电源模组和对应的图像输出接口，控制信号接口于一体，其信号传输稳定且结构设计巧妙，如此图像采集模块可通过一体化控制电路板将采集的图像信息反馈给移动终端，显示成供检测工作者观察的图像，并结合升降模组内步进电机的设计，能够对现场高低起伏样品不同高度层次进行细微缺陷实时观察，利于现场检测工作者无损观察样品的同时现场观察大型起伏物体细微缺陷表现情况，并结合全面观察微观目标而确定样品细微缺陷等级。

3.本发明显微系统控制面板上设有步进电机控制器模组和步进电机驱动器模组，步进电机控制器模组被配置为用于控制步进电机驱动器模组驱动升降模组中的步进电机带动显微镜头沿竖直方向移动，结合上述一体化控制电路板与移动终端连接，及图像采集模块与一体化控制电路板连接，能够动态地对高低起伏较大的大型样品细微缺陷进行实时观察；步进电机带动显微镜头寻找到高低起伏样品最高点与最低点，并通过移动终端执行多层扫描，在每层扫描时通过图像采集模块采集该层图像并传输至移动终端，进而利于现场检测工作者对样品细微质量进行精确全面的分析，以获得精确的样品细微质量信息。

4.本发明移动终端采用移动电脑，在移动电脑中安装有3D成像测量软件，该3D成像测量软件具有采集多层图像和对应高度数据的功能，通过3D成像测量软件对多层扫描高度数据和对应层的图像信息进行处理，去除每层图像中的景深外模糊部分，保留每层图像中景深内清晰部分，最终通过保留下来的具有高度数据的清晰部分，即在观察样品细微表观质量时，呈现出的样本显微图像拥有统一的清晰度，并通过3D成像与建模能够很全面的理解实验样本所携带的全部信息量，进而准确表述大型物体表面微观的实际数据，利于检测者在工作现场无损的观察样品细微缺陷表观情况，确定样品缺陷等级并测量缺陷部位3D尺寸进而实现定量分析，具有较好的实用性。

5.本发明显微镜上安装有具有高亮度LED光源的同轴照明器或环形照明器，利用照明光源发出的光线照射至物镜下方待观察样品的观察平面，并实现将照射图像传输至显微镜头目镜上方的图像采集模块，图像采集模块将采集的图像信息传输至移动终端，以使移动终端显示的图样清晰可见，具有更好的成像效果。

6.本发明显微系统使用操作简单，具有单人快速操作的特点,同时实现高低起伏样品现场3D成像以及现场测量样品缺陷部位3D尺寸等，可有效解决现有现场显微设备无法直接在现场实现显微放大观察样品且操作繁琐的缺陷，在现场实践中具有较好的实用性，在现场显微镜技术领域具有较好的应用前景，适合推广应用。

附图说明

本发明将通过具体实施例并参照附图的方式说明，其中

图1是本发明实施例现场用便携式超景深3D显微系统的结构示意图；

图2是图1另一视角的示意图；

图3是本发明实施例中磁性V形支座的安装示意图。

附图标记说明：1-显微镜头；11-镜身；12-物镜；2-同轴照明器；3-图像采集模块；4-一体化控制电路板；5-连接块；6-升降模组；7-支撑块；8-充电电池组；9-XY平移台；10-壳体；13-提手；14-调节手柄；15-磁性V形支座；15A-支撑体；15B-磁性棒。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

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。

实施例一

实施例基本如图1和图2所示：本实施例提供了一种现场用便携式超景深3D显微系统，用于对现场高低起伏样品细微表观质量进行定量分析检测，其包括显微镜头1、升降模组6、XY平移台9和及壳体10，显微镜头1和升降模组6均位于壳体10内侧，且显微镜头1上配设有照明光源，具体地，显微镜头1可选用现有高倍显微镜，也可选用工业单筒低倍显微镜，其具体结构及工作原理为现有技术，并不为本公开的发明点，故在此不作赘述；在显微镜头1上配设有照明光源，具体地，显微镜头1上安装有为其提供照明光源的同轴照明器2或环形照明器，照明光源为LED光源，本实施例优选为使用同轴照明器2为显微镜头1提供高亮度LED光源，同轴照明器2呈一字型结构设计，可减小设计体积；如此本实施例显微镜头1集合高倍率物镜12镜身11、同轴照明器2和物镜12为一体的现场显微镜头1，在高倍率物镜12镜身11中对应位置设有半反半透反射镜，达到同轴照明的效果；在镜身11的下端面设置有物镜12转盘，可安置并切换多个物镜12，满足不同倍数的检测需求。

为能够无损观察高低起伏样品的同时现场观察大型物体细微缺陷表现情况，显微镜头1通过连接块5与升降模组6连接，升降模组6内设有用于驱动显微镜头1沿竖直方向移动的步进电机和齿轮齿条传动机构(未示出)，通过升降模组6中的步进电机带动连接块5以及显微镜头1沿竖直方向上升或下降移动，进而能够无损观察样品的同时现场观察大型物体细微缺陷表现情况，尤其对于具有高低起伏样品检测分析，能够清晰看到每一层不同深度的观察面；同时为精确查找到样品所需观察的微观区域，本实施例提供的XY平移台9位于壳体10开口底面下方，且XY平移台9上设置有支撑块7，升降模组6固定在支撑块7上，以使显微镜头1随着升降模组6及支撑块7沿观察平面X方向及Y方向移动，在现场大型物体的所需观察区域精确查找到样品所需观察的微观区域。

本实施例提供的壳体10结构具体为底面呈开口状的长方体结构，显微镜头1位于壳体10内部左侧，支撑块7及与支撑块7连接的升降模组6位于壳体10右侧，XY平移台9位于壳体10开口右侧下方，壳体10的顶部设置有一提手13，整个现场显微镜设备重量低于五公斤，具有整体结构体积小型化，便于手持操作，同时便于现场快速移动的特点；同时本实施例提供的XY平移台9为手动XY平移台9，XY平移台9上设置有分别驱动支撑块7沿X方向移动及沿Y方向移动的调节手柄14和齿轮齿条机构，以使显微镜头1随着支撑块7沿观察平面X方向及Y方向移动，适用于各类缺陷、瑕疵面积较大同时又需要看清楚细节的不同场合，轻巧便携且操作简单；进一步地，XY平移台9的驱动方式可选手动直线调节驱动方式，例如由齿轮齿条构成的直线驱动机构，以使在观察平面X方向及Y方向上通过调节手柄14驱动齿轮转动带动齿条以及位于XY平移台9上的支撑块7沿X方向及Y方向移动，本实施例中齿轮齿条传动机构及驱动方式为现有技术，而本技术方案采用手动调节XY平移台实现带动与支撑块7连接的升降模组6及显微镜头1沿X方向及Y方向精确移动，便于查找微小目标。

为实现对现场观察样品细微缺陷实时观察，并显示成供检测工作者观察的图像，本实施例显微系统还包括图像采集模块3、一体化控制电路板4以及与一体化控制电路板4连接的移动终端，图像采集模块3位于显微镜头1的上端，图像采集模块3被配置为用于采集显微镜头1下方的观察样本图像，图像采集模块3可以直接安装在一体化控制电路板4上，也可以通过信号线或电源线与一体化控制电路板4连接，一体化控制电路板上设有与图像采集模块相对应的图像输出接口以及电源模组，移动终端对应与图像输出接口连接，本实施例提供的图像采集模块3具体选用现有彩色CCD感光芯片或彩色CMOS感光芯片，例如型号为sony IMX22的感光芯片，能够获得真实彩色的样品表面纹理结构，如此图像采集模块3可通过一体化控制电路板4将采集的图像信息反馈给移动终端(未示出)，显示成供检测工作者观察的图像，并结合升降模组6内步进电机和齿轮齿条传动机构的配合设计，能够对现场高低起伏样品不同高度层次进行细微缺陷实时观察，利于现场检测工作者无损观察样品的同时现场观察大型物体细微缺陷表现情况，并结合全面观察微观目标而确定样品细微缺陷等级。

本实施例提供的一体化控制电路板4整体为长方体结构设计且长度尺寸控制在100mm×80mm×20mm之内，一体化控制电路板4固定安装在壳体10内侧并位于显微镜头1和支撑块7上方，以满足移动观察检测方便和现场显微镜小型化的需求；在一体化控制电路板4上还设置有步进电机控制器模组和步进电机驱动器模组及对应的控制信号接口，步进电机与一体化控制电路板4上的步进电机控制器模组和步进电机驱动器模组连接及电源模组接口连接，步进电机控制器模组被配置为控制步进电机驱动器模组驱动步进电机带动显微镜头沿竖直方向移动。结合上述一体化控制电路板4与移动终端连接，及图像采集模块3与一体化控制电路板4连接，本实施了提供的步进电机具体选用五相步进电机，升降传动结构具体选用齿轮齿条机构，以保证显微镜头1移动的平稳性，防止移动过程中出现丢步的现象，并能准确记录显微镜上身或下降移动的距离，确保最终测量的准确性，如此通步进电机控制器模组控制步进电机驱动器模组驱动步进电机带动连接块5以及与连接块5连接的显微镜头1沿竖直方向上升或下降移动，能够动态地对高低起伏较大的大型样品细微缺陷进行实时观察；步进电机带动显微镜头1寻找到高低起伏样品最高点与最低点，并通过移动终端执行多层扫描，在每层扫描时通过图像采集模块3采集该层图像并传输至移动终端，进而利于现场检测工作者对样品细微质量进行精确全面的分析，以获得精确的样品细微质量信息。

本实施例提供的移动终端为移动电脑，在壳体10上配设有与一体化控制电路板4连接的通讯接口，如此移动电脑可通过通讯接口与一体化控制电路板4连接，移动电脑被配置为用于接收图像采集模块3采集的图像信息以及起伏样品的高度数据并对样品表面进行3D建模，在移动电脑中安装有3D成像测量软件，移动电脑接收图像采集模块3采集的图像信息和接收升降模组6中步进电机带动显微镜头1升降移动而获得起伏样品的高度数据，多层扫描高度数据和对应层的图像信息进入移动终端内3D成像测量软件，实现对检测样品微观表面准确的3D建模，3D建模成像实现方式为：3D成像测量软件具有采集多层图像和对应高度数据的功能，而显微镜固有的小景深特点为：最小景深<1微米，景深外模糊，景深内清晰，而该3D成像测量软件通过清晰度比较算法，去除每层图像中的景深外模糊部分，保留每层图像中景深内清晰部分，最终通过保留下来的具有高度数据的清晰部分，即在观察样品细微表观质量时，呈现出的样本显微图像拥有统一的清晰度，并通过微观实现3D成像与建模能够很全面的理解实验样本所携带的全部信息量，进而准确表述大型物体表面微观的实际数据；能够实现对现场高低起伏样品无损的同时进行细微缺陷实时观察，通过统一清晰度的表面纹理结构，进而准确表达大型物体表面微观的实际数据，能够达到实验室和检测现场两用的使用效果，可有效解决现有现场显微镜仅限于平面观察样品细微表观质量，难以全面观察微观目标而仅限于作出定性而无法作出定量分析的难题，能准确表述大型物体表面微观的实际数据，在现场实践中具有较好的实用性，在现场显微镜技术领域具有较好的应用前景。

本实施例提供的同轴照明器2通过电源线与一体化控制电路板4上的电源模组接口连接，显微镜头1的镜身11上安装有具有高亮度LED光源的同轴照明器2，利用照明光源发出的光线照射至物镜12下方待观察样品的观察平面，并实现将照射图像传输至显微镜头1目镜上方的图像采集模块3，图像采集模块3将采集的图像信息传输至移动终端，以使移动终端显示的图样清晰可见。

如图3所示，在显微系统XY平移台9底部加配有磁性V型支座15，磁性V型支座15包括固定在XY平移台9底部的支撑体15A和沿支撑体15A两侧分布的磁性棒15B构成，能够对金属类管材、圆形样品等检查样品实现任意角度的吸附或压紧，以使观察样品过程中夹持稳定而不会对观察样品造成损害，以使通过显微系统无损杨平的同时达到全面观察检测的功能，本实施例在壳体10内侧还安装有充电电池组8，充电电池组8固定安装在支撑块7靠近壳体10的一侧，在壳体10上还设置有与充电电池组8相适配并连接的充电接口，充电电池组8与一体化控制电路板4连接，如此充电电池组8通过供电给一体化控制电路板4而为同轴照明器2以及步进电机提供电源，且壳体10的设计还可对位于其内侧的一体化控制电路板4、充电电池组8及显微镜头1和升降模组6起到较好的防护作用。

实施例二

另一方面，实施例二还提供了一种现场用便携式超景深3D显微系统的成像方法，应用于上述现场用便携式超景深3D显微系统，包括以下步骤：

S1，将显微系统置于观察样品检查区域上方，打开移动终端和显微镜头1上的照明光源；

S2，将便携式超景深3D显微镜的显微镜头1前光斑对准检查样品的所需观察区域，并将检查样品和显微镜固定稳定；

S3，利用移动终端对一体化控制电路板4上的步进电机控制器模组发出上升或下降指令，升降模组6中的步进电机执行该指令，同时移动终端实时接收图像采集模块3传输的图像信息并显示在移动终端的屏幕上，反复观察移动终端屏幕，直到观察区域有局部清晰的图像出现为止；

S4，转动XY平移台9的调节手柄14，以使显微镜头1随着支撑块7沿观察区域X方向及Y方向移动，精确查找到样品所需观察的微观区域；

S5，利用移动终端对一体化控制电路板4上的步进电机控制器模组发出上升指令，升降模组6中的步进电机执行该指令，带动显微镜头1上升找到起伏样品的最高点，在操作界面中设置为最高点的位置(终点)；

S6，利用移动终端对一体化控制电路板4上的步进电机控制器模组发出下降指令，升降模组6中的步进电机执行该指令，带动显微镜头1下降找到起伏样品的最低点，在操作界面中设置为最低点的位置(终点)；

S7，利用移动终端执行多层扫描的3D合成命令，在每层扫描运动停止的同时，记录该层的高度数据，并同时对应采集该层高度数据的图像信息，再将每层高度数据和与其对的图像信息进入3D成像测量软件，完成起伏样品3D建模；

S8，点击移动终端3D测量，进入模型测量界面，对建模后的样品进行空间三维测量；

S9，点击移动终端3D保存，同时对所建立的3D模型和3D测量数据进行保存。

作为本实施例的优选，步骤S2中对检查样品采用的固定方式为通过磁性V形支座15对其进行吸附或压紧固定，在显微系统XY平移台9底部加配有磁性V型支座，能够对金属类管材、圆形样品等检查样品实现任意角度的吸附或压紧，以使观察样品过程中夹持稳定而不会对观察样品造成损害，以使通过显微系统无损杨平的同时达到全面观察检测的功能。

综上所述，本实施例现场用便携式超景深3D显微系统能够无损观察样品的同时观察大型物体3D细微缺陷表现情况，同时具有轻便易携、单人快速操作的特点；可有效解决现有现场显微镜仅限于平面观察样品细微表观质量，难以全面观察微观目标而仅限于作出定性而无法作出定量分析的难题；能够动态地对高低起伏较大的大型样品细微缺陷进行3D检测，观察到的样本显微图像拥有统一的清晰度，如此精确确定样品缺陷等级并测量缺陷3D尺寸进而实现定量分析，以获得精确的样品细微质量信息，在现场实践中具有较好的实用性，在现场显微镜技术领域具有较好的应用前景，适合推广应用。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种现场用便携式超景深3D显微系统，其特征在于：包括

显微镜头，所述显微镜头上配设有照明光源；

升降模组，所述显微镜头通过连接块与所述升降模组连接，所述升降模组内设有用于驱动显微镜头沿竖直方向移动的步进电机和齿轮齿条传动机构；

XY平移台，所述XY平移台上设置有支撑块，所述升降模组固定在所述支撑块上，以使显微镜头随着支撑块沿观察平面X方向及Y方向移动；

壳体，所述显微镜头和升降模组均位于所述壳体内侧。

2.根据权利要求1所述的现场用便携式超景深3D显微系统，其特征在于：还包括图像采集模块、一体化控制电路板以及与一体化控制电路板连接的移动终端，所述图像采集模块位于所述显微镜头的上端，图像采集模块被配置为用于采集所述显微镜头下方的观察样本图像，所述图像采集模块与一体化控制电路板连接，所述一体化控制电路板上设有与图像采集模块相对应的图像输出接口以及电源模组。

3.根据权利要求2所述的现场用便携式超景深3D显微系统，其特征在于：所述一体化控制电路板上设有步进电机控制器模组和步进电机驱动器模组及对应的控制信号接口，所述步进电机与一体化控制电路板上的步进电机驱动器模组连接，所述步进电机控制器模组被配置为控制所述步进电机驱动器模组驱动步进电机带动显微镜头沿竖直方向移动。

4.根据权利要求2所述的现场用便携式超景深3D显微系统，其特征在于：所述XY平移台上设置有分别驱动支撑块沿X方向移动及沿Y方向移动的调节手柄和齿轮齿条机构，以使显微镜头随着支撑块沿观察平面X方向及Y方向移动。

5.根据权利要求2所述的现场用便携式超景深3D显微系统，其特征在于：所述显微镜头上安装有为其提供照明光源的同轴照明器或环形照明器，所述照明光源为LED光源，所述同轴照明器或环形照明器与一体化控制电路板的电源模组接口连接，以使一体化控制电路板上的电源模组为其供电。

6.根据权利要求2所述的现场用便携式超景深3D显微系统，其特征在于：所述壳体上设置有通讯接口，所述一体化控制电路板与所述通讯接口连接，所述移动终端通过通讯接口与一体化控制电路板连接。

7.根据权利要求6所述的现场用便携式超景深3D显微系统，其特征在于：所述移动终端为移动电脑，所述移动电脑被配置为用于接收图像采集模块采集的图像信息以及起伏样品的高度数据并对样品表面进行3D建模。

8.根据权利要求2所述的现场用便携式超景深3D显微系统，其特征在于：所述一体化控制电路板固定在所述壳体内侧，且所述壳体内侧还安装有充电电池组，所述充电电池组安装在所述支撑块靠近所述壳体的一侧，所述壳体上还设置有与充电电池组相适配并连接的充电接口；所述充电电池组与所述一体化控制电路板连接。

9.根据权利要求1所述的现场用便携式超景深3D显微系统，其特征在于：所述壳体为底面呈开口状的长方体，所述显微镜头和支撑块分别位于长方体壳体内侧两端，所述XY平移台位于所述壳体的开口下方，所述壳体的顶部设置有一提手。

10.根据权利要求1所述的现场用便携式超景深3D显微系统，其特征在于：所示XY平移台的底部设置有磁性V形支座，磁性V型支座包括固定在XY平移台底部的支撑体和沿支撑体两侧分布的磁性棒，用以对观察样品进行吸附或压紧固定。

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