一種自給型全自動(dòng)顯微鏡控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種顯微鏡控制系統(tǒng)，尤其涉及一種自給型全自動(dòng)顯微鏡控制系統(tǒng)，屬于顯微鏡自動(dòng)控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]顯微鏡廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，是一種常見(jiàn)的光學(xué)儀器。儀器自動(dòng)化、智能化的發(fā)展對(duì)顯微鏡的自動(dòng)化程度提出了更高的要求，應(yīng)用中急需全自動(dòng)控制顯微鏡系統(tǒng)。全自動(dòng)控制顯微鏡系統(tǒng)的核心部分是自動(dòng)聚焦技術(shù)，因此如何有效地實(shí)現(xiàn)顯微鏡的自動(dòng)聚焦成為提尚顯微分析系統(tǒng)性能、實(shí)現(xiàn)尚精度測(cè)量的關(guān)鍵冋題。
顯微鏡聚焦方法目前主要可以分成兩大類:一類是激光共焦法[I]。它是利用激光束經(jīng)照明針孔形成點(diǎn)光源，對(duì)標(biāo)本內(nèi)焦平面的每一點(diǎn)掃描，標(biāo)本上的被照射點(diǎn)，在探測(cè)孔處成像，由探測(cè)孔后的光電倍增管接收，迅速在計(jì)算機(jī)屏幕上形成熒光圖像。該方法復(fù)雜度高，不易實(shí)現(xiàn)。另一類方法是通過(guò)焦面圖像與非焦面圖像的銳度、邊緣等特征來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦
[2],如運(yùn)用絕對(duì)方差函數(shù)、平面微分平方和函數(shù)、灰度梯度算子函數(shù)、灰度差分法、能量譜函數(shù)、小波變換、羅伯茨算子、拉普拉斯算子等評(píng)價(jià)函數(shù)，該方法對(duì)硬件處理速度要求高，因此對(duì)其進(jìn)一步發(fā)展有一定的局限性。
[0003]例如申請(qǐng)?zhí)枮椤?00710118135.8”的一種自動(dòng)控制數(shù)碼顯微鏡光源的方法，包括以下步驟:I)顯微鏡端的圖像傳感器根據(jù)寄存器內(nèi)保存的曝光時(shí)間數(shù)值獲得圖像數(shù)據(jù)，圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器，再通過(guò)顯微鏡端傳輸模塊發(fā)送給計(jì)算機(jī)端；2)計(jì)算機(jī)端的計(jì)算機(jī)傳輸模塊接收顯微鏡端發(fā)送過(guò)來(lái)的圖像數(shù)據(jù)，再發(fā)送給處理模塊；3)所述處理模塊根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)結(jié)合預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出該次獲得圖像的明亮度數(shù)值，并與事先設(shè)定在計(jì)算機(jī)端存儲(chǔ)單元內(nèi)的圖像明亮度數(shù)值范圍和/或曝光時(shí)間數(shù)值范圍進(jìn)行比較，進(jìn)而由指令生存單元生成顯示輸出圖像指令、調(diào)節(jié)曝光時(shí)間或是調(diào)節(jié)顯微鏡的光源的亮度的指令；4)根據(jù)步驟3)生成指令執(zhí)行步驟I)或5) ;5)輸出顯示該次圖像。
[0004]又如申請(qǐng)?zhí)枮椤?01010297468.3”種基于便攜橋搭結(jié)構(gòu)的顯微鏡自動(dòng)控制臺(tái)，控制平臺(tái)上面連接放置顯微鏡的中央放置臺(tái)，控制平臺(tái)上分別設(shè)置粗、細(xì)調(diào)焦控制機(jī)構(gòu)、隨動(dòng)升降臺(tái)和光源控制機(jī)構(gòu)，粗、細(xì)調(diào)焦控制機(jī)構(gòu)分別分布于中央放置臺(tái)左右兩側(cè)、且均由一帶動(dòng)顯微鏡焦距調(diào)節(jié)旋鈕旋轉(zhuǎn)的可控伸縮式橋搭結(jié)構(gòu)組成；位于中央放置臺(tái)一側(cè)的隨動(dòng)升降臺(tái)上設(shè)有均由一雙伸縮柱鏈條橋搭結(jié)構(gòu)和一旋轉(zhuǎn)橋搭結(jié)構(gòu)組合成的顯微鏡載物臺(tái)的Χ、γ向控制機(jī)構(gòu)；顯微鏡的上部設(shè)置圖像掃描攝像機(jī)，圖像掃描攝像機(jī)連接計(jì)算機(jī)；本發(fā)明解決了直接對(duì)旋鈕控制的打滑及失步問(wèn)題，控制簡(jiǎn)單、實(shí)用、方便且容易用于其它顯微鏡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)【背景技術(shù)】的不足提供了一種自給型全自動(dòng)顯微鏡控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案一種自給型全自動(dòng)顯微鏡控制系統(tǒng)，包含CCD攝像頭、行幀分離模塊、行同步模塊、幀同步模塊、視頻信號(hào)模塊、帶通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、微控制器模塊、CPLD模塊、步進(jìn)電機(jī)和供電模塊，所述CCD攝像頭依次通過(guò)視頻信號(hào)模塊、帶通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器連接微控制器模塊，所述微控制器模塊通過(guò)CPLD模塊連接步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出端連接CCD攝像頭的輸入端，所述CCD攝像頭連接行幀分離模塊，所述行幀分離模塊分別通過(guò)行同步模塊和幀同步模塊連接微控制器模塊；
所述供電模塊包含依次連接的溫差電能收集器、電能管理電路，所述電能管理電路包含MPPT模塊、電能輸出接口、升壓電路和能量緩沖器，所述能量緩沖器包含儲(chǔ)能電容、比較器和穩(wěn)壓器，所述MPPT模塊的輸出端連接電能輸出接口的輸入端、所述電能輸出接口的輸出端連接升壓電路的輸入端，所述升壓電路的輸出端連接穩(wěn)壓器的輸入端，所述比較器和儲(chǔ)能電容分別連接在升壓電路和穩(wěn)壓器之間；
其中，CCD攝像頭，用于實(shí)時(shí)采集切片對(duì)象的光學(xué)圖像；
視頻信號(hào)模塊，用于將采集的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成模擬圖像的視頻信號(hào)；
帶通濾波器，用于濾掉視頻信號(hào)的高頻噪聲和低頻信號(hào)；
A/D轉(zhuǎn)換器，用于將過(guò)濾后的視頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成視頻數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而傳輸至微控制器模塊；
行幀分離模塊，用于將CCD攝像頭采集的光學(xué)圖像進(jìn)行行幀分離；
行同步模塊，用于進(jìn)行行同步；
幀同步模塊，用于進(jìn)行幀同步；
微控制器模塊，用于在行同步和幀同步的的控制下，根據(jù)接收的視頻數(shù)字信號(hào)通過(guò)CPLD模塊驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，改變CCD攝像頭的焦距，從而獲得清晰的圖像實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦。
[0007]作為本發(fā)明一種自給型全自動(dòng)顯微鏡控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述CCD攝像頭的芯片型號(hào)為DGT-004。
[0008]作為本發(fā)明一種自給型全自動(dòng)顯微鏡控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述微控制器模塊采用ARM系列單片機(jī)。
[0009]作為本發(fā)明一種自給型全自動(dòng)顯微鏡控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述A/D轉(zhuǎn)換器的芯片型號(hào)為ML14433。
[0010]作為本發(fā)明一種自給型全自動(dòng)顯微鏡控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步進(jìn)電機(jī)的芯片型號(hào)為86BYG。
[0011]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明將模擬圖像的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，而是直接截取各點(diǎn)的模擬視頻信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與處理，得到圖像正確聚焦與否的判據(jù)參數(shù)，給出反饋信號(hào)，控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向，調(diào)節(jié)系統(tǒng)使之處于正確聚焦?fàn)顟B(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦。大大簡(jiǎn)化了圖像處理的過(guò)程，縮短了自動(dòng)聚焦時(shí)間；
2、本發(fā)明通過(guò)改善聚焦算法和改變硬件電路的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)顯微鏡的快速聚焦，從而提高了顯微鏡聚焦的精度；
3、本發(fā)明采用ARM系列單片機(jī)提高了系統(tǒng)的可靠性，且專用性強(qiáng)，功耗低。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
如圖1所示，一種自給型全自動(dòng)顯微鏡控制系統(tǒng)，包含CCD攝像頭、行幀分離模塊、行同步模塊、幀同步模塊、視頻信號(hào)模塊、帶通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、微控制器模塊、CPLD模塊、步進(jìn)電機(jī)和供電模塊，所述CCD攝像頭依次通過(guò)視頻信號(hào)模塊、帶通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器連接微控制器模塊，所述微控制器模塊通過(guò)CPLD模塊連接步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出端連接CCD攝像頭的輸入端，所述CCD攝像頭連接行幀分離模塊，