CN2359708Y

CN2359708Y - 光学显微镜载物台用的自动驱动装置

Info

Publication number: CN2359708Y
Application number: CN 99230990
Authority: CN
Inventors: 罗特军; 李晋川; 李德玉; 杨随先
Original assignee: 罗特军
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-01-19
Anticipated expiration: 2009-02-12

Abstract

一种光学显微镜用的自动驱动装置,由支承体、电机、传动机构、连接架、限位或定位部件、电控箱和计算机组成。电机有三部,一部与显微镜上操作载物台底座沿Z向移动的旋钮轴相连,两部分别安装在支承体、传动机构、连接架、限位或定位部件组成的X向、Y向驱动体上。该装置既可通过控制板上的按键,又可通过计算机控制显微镜载物台的移动。使用该装置,便于准确聚焦、精确定位,实现图像数据的连续自动采集与处理。

Description

光学显微镜载物台用的自动驱动装置

本实用新型属于与光学显微镜配套使用的装置，特别涉及一种光学显微镜载物台用的自动驱动装置。

显微镜是研究微观结构不可缺少的仪器，在医学、组织结构学、病理学及工业材料的微观构造等领域有着不可替代的作用。随着科技的发展，现代光学高倍显微镜已能够分辨μm级以下的物质结构。但是令人遗憾的是显微镜载物台的移动仍然依靠人的视觉用手来调整，这样既难保证测量精度，又不便于与摄像头、图象采集卡及计算机配套使用。一般而言，手动载物台存在以下问题：

1、通过目测图象、手动调整X-Y-Z轴的移动来实现聚焦、调整视场，难度大、效率低。

2、手动调整具有随意性、不能精确定位。

3、X-Y轴正反向移动重复定位性差，在显微镜载物台移动过程中无法保证某一视场的重复定位精度。

4、不能实现连续及确定位置的图像数据自动采集。

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光学显微镜载物台用的自动驱动装置，该装置可控制载物台在X-Y-Z方向上按要求移动，自动聚焦、调整视场。

实现本实用新型目的的自动驱动装置主要由支承体、电机、传动机构、连接架、限位或定位部件和电控箱组成。支承体有X向支承体和Y向支承体，它们各自独成一体，分别支承使载物台沿X与Y方向移动的各构件，X向支承体与载物台下动板相连，Y向支承体与载物台的底座相连；电机有三部，一部安装在X向支承体上，一部安装在Y向支承体上，一部与光学显微镜上操作载物台底座沿Z向运动的旋钮轴相连；传动机构有两套，分别安装在X向与Y向支承体上，其输入端与电机的输出端相连；连接架有X向连接架和Y向连接架，X向连接架的一端与X向传动机构的输出件相连、另一端与载物台的上动板相连，Y向连接架的一端与Y向传动机构的输出件相连、另一端与载物台下动板相连；限位或定位部件有两套，分别安装在X向与Y向支承体上，其安装位置与载物台在X向、Y向上设定的移动极限位置相匹配；电控箱为分立件，由箱体、箱体上设置的控制面板和箱体内安装的电路板构成，电路板上安装有单片机控制电路、驱动器接口电路、X-Y-Z电机驱动器及限位或定位控制电路，单片机控制电路的有关输出输入脚分别与控制面板的按键、显示器及驱动器接口电路、限位或定位控制电路相连，驱动器接口电路的输出端与X-Y-Z电机驱动器的输入端相连，操作控制面板上的按键，就可实现显微镜载物台在X-Y-Z方向上的移动。

本实用新型还可以配置计算机并在电控箱中的电路板上增加串行接口电路，该电路与单片机控制电路和计算机相连，接收来自计算机的指令并返回显微镜的工作状态。这样，使用者既可以通过控制板上的按键，又可通过计算机来控制显微镜载物台的移动。

为了保证驱动装置的精度及便于操作者使用，本实用新型还采取了以下技术措施：

1.电机选用步进电机；

2.传动机构由丝杆、螺母、锁紧螺母组成；

3.限位部件为纯具限位功能的限位开关，定位部件为兼有测距、限位功能的光栅微动仪。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是根据本实用新型所提出的光学显微镜载物台用的自动驱动装置的一种结构简图，它表明了自动驱动装置与载物台的装配关系；

图2是自动驱动装置的X向驱动体的一种结构简图，所选用的限位部件为限位开关；

图3是自动驱动装置的Y向驱动体的一种结构简图，所选用的限位部件为限位开关；

图4是自动驱动装置的X向驱动体的又一种结构简图，所选用的定位部件为光栅微动仪。

图5是自动驱动装置的Y向驱动体的又一种结构简图，所选用的定位部件为光栅微动仪；

图6是电控箱的外形图；

图7是自动驱动装置的一种电路框图，与限位开关配套。

图8是图7的一种电原理图；

图9是自动驱动装置的又一种电路框图，与光栅微动仪配套；

图10是图9的一种电原理图。

实施例1：

本实施例中的自动驱动装置的总体结构如图1、图6所示，驱动装置沿载物台移动的X-Y-Z向安装，驱动载物台沿Z向移动的步进电机2直接与光学显微镜上操作载物台底座沿Z向移动的旋钮轴10相连，驱动载物台沿X-Y向移动的步进电机2与其他部件相组配构成X向驱动体与Y向驱动体，电控箱为分立件，由箱体17、箱体上设置的控制面板18和箱体内安装的电路板构成，控制面板上设置有X-Y-Z移动控动按健、X-Y-Z轴设立、清零显示及移动距离显示。自动驱动装置的X向、Y向驱动体的结构如图4、图5所示，X向支承体3与载物台下动板12相连，Y向支承体与载物台的底座14相连，两部步进电机2分别安装在X、Y向支承体上；传动机构由精密丝杆8、螺母6和锁紧螺母7组成；步进电机2的输出轴通过联轴器4与丝杆8联为一体；步进电机轴的另一端安装有手动旋钮1；X向连接架5的一端与上动板11相连，另一端与螺母6、锁紧螺母7组合成一体；Y向连接架14的一端与载物台下动板12相连，另一端与螺母6、锁紧螺母7组合成一体；X向、Y向支承体上均安装有限位开关9，其安装位置与载物台在X向、Y向上设定的移动极限位置相匹配。电控箱中的电路板上安装的电路如图7、图8所示，有单片机控制电路、驱动器接口电路、X-Y-Z轴电机驱动器、串行接口电路和限位控制接口电路；单片机控制电路由单片机IC₁(8031)、接口IC₂(74LS373)、程序存贮器IC₃(2764)及非门IC13：A(74LS14)与外围元件构成的复位电路组成；驱动器接口电路由译码器IC₆(74LS138)，非门IC13：E、IC13：F(74LS14)及12个非门(7406)组成；串行接口电路由两个非门IC11：A、IC11：B(MAX202)组成；限位控制接口电路由与非门IC4：A(74LS20)及4个电阻R₁R₂R₃R₄组成；电机驱动器选用HH423H4型，驱动电流2A。

实施例2：

本实施例中的自动驱动装置的结构如图4、图5、图6、图9、图10所示。与实施例1不同之处是选用定位部件，且定位部件为光栅微动仪16，因此与之配套的控制电路包括单片机子系统与串行通讯接口电路。单片机子系统由IC₆(97C205)及非门IC13：B(74LS14)组成，串行通讯接口电路由两个非门IC₄：A、IC₄：B(MAX202)组成。

本实用新型具有以下优点：

1、分别由步进电机控制载物台沿横向、纵向和铅垂三个方向的运动和定位，可使视场的选取、精确定位和准确聚焦变得轻松容易，与手动调焦相比，极大地减轻了调整的困难和劳动强度，提高了工作效率。

2、载物台沿三个方向的运动采用三台步进电机分别控制，以便进行大范围特征搜索。

3、若系统配之以摄像头、图象采集卡和计算机联机工作，可方便地实现图象数据的连续自动采集与处理，提高采集处理的速度和精度。

4、载物台三个方向的移动均保留了手动旋钮调节装置，以备在不需电动驱动时仍可使用手驱动。

本实用新型提供的自动驱动装置既适用于现有各型手动式显微镜的自动化改造，又可作为新生产的显微镜的一个组成部分。

Claims

1、一种光学显微镜载物台用的自动驱动装置，其特征在于该装置包括支承体、电机、传动机构、连接架、限位或定位部件及电控箱，

支承体有X向支承体(3)和Y向支承体(13)，它们各自独成一体，分别支承使载物台沿X与Y方向移动的各构件，X向支承体与载物台下动板(12)相连，Y向支承体与载物台的底座(14)相连，

电机(2)有三部，一部安装在X向支承体(3)上，一部安装在Y向支承体(13)上，一部与光学显微镜上操作载物台底座沿Z向移动的旋钮轴(10)相连，

传动机构有两套，分别安装在X向与Y向支承体上，其输入端与电机(2)的输出端相连，

连接架有X向连接架(5)和Y向连接架(15)，X向连接架的一端与X向传动机构的输出件相连，另一端与载物台的上动板(11)相连，Y向连接架的一端与Y向传动机构的输出件相连，另一端与载物台下动板(12)相连，

限位或定位部件有两套，分别安装在X向与Y向支承体上，其安装位置与载物台在X向、Y向上设定的移动极限位置相匹配，

电控箱为分立件，由箱体(17)、箱体上设置的控制面板(18)和箱体内安装的电路板构成，电路板上安装有单片机控制电路、驱动器接口电路、X-Y-Z电机驱动器及限位或定位控制电路，单片机控制电路的输出输入脚分别与控制面板的按键、显示器及驱动器接口电路、限位或定位控制电路相连，驱动接口电路的输出端与X-Y-Z电机驱动器的输入端相连。

2、根据权利要求1所述的自动驱动装置，其特征在于还配置有计算机，电控箱中的电路板上相应安装了串行接口电路，串行接口电路与单片机控制电路、计算机相连，接收来自计算机的指令并返回显微镜的工作状态。

3、根据权利要求1或2所述的自动驱动装置，其特征在于：

A、电机(2)为步进电机，

B、传动机构由丝杆(8)、螺母(6)、锁紧螺母(7)组成。

4、根据权利要求1或2所述的自动驱动装置，其特征在于：

A、选用限位部件，且限位部件为限位开关(9)，

B、限位控制电路为限位控制接口电路。

5、根据权利要求3所述的自动驱动装置，其特征在于：

A、选用限位部件，且限位部件为限位开关(9)，

B、限位控制电路为限位控制接口电路。

6、根据权利要求1或2所述的自动驱动装置，其特征在于：

A、选用定位部件，且定位部件为光栅微动仪(16)，

B、定位控制电路由单片机子系统和串行通讯接口电路组成。

7、根据权利要求3所述的自动驱动装置，其特征在于：

A、选用定位部件，且定位部件为光栅微动仪(16)，

B、定位控制电路由单片机子系统和串行通讯接口电路组成。