自動(dòng)化聚焦拍攝培養(yǎng)物的光照培養(yǎng)箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及生物實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的生物培養(yǎng)設(shè)備，具體涉及一種自動(dòng)化聚焦拍攝培養(yǎng)物的光照培養(yǎng)箱。
【背景技術(shù)】
[0002]《視頻記錄可調(diào)光波光照培養(yǎng)箱》(ZL2013205546840，授權(quán)公告日:2014-02-05)試圖利用攝像頭視頻記錄培養(yǎng)物的生長(zhǎng)情況，但是，隔著雙層真空玻璃隔板去拍攝光照培養(yǎng)箱內(nèi)的情況并不利于清晰成像，拍攝的對(duì)象也得放置在與觀察孔相當(dāng)?shù)母叨?，談不上自?dòng)化聚焦攝像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)化聚焦拍攝培養(yǎng)物的光照培養(yǎng)箱，該光照培養(yǎng)箱通過(guò)三套直線(xiàn)軸位移裝置讓攝像頭在水平面上發(fā)生二維直線(xiàn)位移以對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，在豎直方向發(fā)生位移以調(diào)節(jié)拍攝物距，既清晰成像，還當(dāng)攝像頭位移到三個(gè)坐標(biāo)軸方向各自的兩個(gè)極端的位置時(shí)，自動(dòng)停止步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:它包括一臺(tái)光照培養(yǎng)箱、三套直線(xiàn)軸位移裝置、一個(gè)攝像頭、一臺(tái)計(jì)算機(jī)、三個(gè)步進(jìn)電機(jī)、三個(gè)步進(jìn)電機(jī)架、三組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及兩個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)；其中，每一套直線(xiàn)軸位移裝置的兩塊金屬板上靠近法蘭直線(xiàn)軸承的地方分別安裝一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，所述兩個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)都面朝該套直線(xiàn)軸位移裝置的滑臺(tái)，并當(dāng)所述滑臺(tái)移近所述法蘭直線(xiàn)軸承的時(shí)候，該滑臺(tái)會(huì)觸碰到該法蘭直線(xiàn)軸承所屬金屬板上的微動(dòng)開(kāi)關(guān)；三套直線(xiàn)軸位移裝置的六個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)的一端都連接到+5V電源的負(fù)極，這六個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)的另一端分別連接到74HC165的8個(gè)并行信號(hào)輸入端中的六個(gè)，還分別連接到一個(gè)8輸入與非門(mén)74HC30的六個(gè)輸入端，74HC165的8個(gè)并行信號(hào)輸入端以及74HC30剩余的兩個(gè)輸入端各自連接有一個(gè)上拉電阻，74HC30的輸出端經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路連接到計(jì)算機(jī)RS232C接口的輸入聯(lián)絡(luò)線(xiàn)⑶，74HC165的串行信號(hào)輸出端QH經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路以后連接到計(jì)算機(jī)RS232C接口的輸入聯(lián)絡(luò)線(xiàn)CTS，74HC165的串行信號(hào)輸入端SER連接到+5V電源的正極，74HC165的片選端INH連接到+5V電源的負(fù)極；第一套直線(xiàn)軸位移裝置通過(guò)其金屬底板上的銷(xiāo)釘孔安置在光照培養(yǎng)箱內(nèi)部的頂部，第二套直線(xiàn)軸位移裝置通過(guò)其金屬底板上的銷(xiāo)釘孔以及第一套直線(xiàn)軸位移裝置的滑臺(tái)上的銷(xiāo)釘孔安置到第一套直線(xiàn)軸位移裝置的滑臺(tái)上，第三套直線(xiàn)軸位移裝置通過(guò)其第一塊金屬板上的銷(xiāo)釘孔以及第二套直線(xiàn)軸位移裝置的滑臺(tái)上的銷(xiāo)釘孔安置到第二套直線(xiàn)軸位移裝置的滑臺(tái)上，這三套直線(xiàn)軸位移裝置的滾珠絲桿相互垂直；攝像頭安裝在第三套直線(xiàn)軸位移裝置的滑臺(tái)上，攝像頭通過(guò)攝像頭的USB電纜連接到計(jì)算機(jī)的USB接口 ；計(jì)算機(jī)RS232C接口的輸出聯(lián)絡(luò)線(xiàn)RTS經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路連接到8位串入并行出移位寄存器74HC164以及8位并行裝入或串入串出寄存器74HC165各自的時(shí)鐘輸入端，計(jì)算機(jī)RS232C接口的輸出聯(lián)絡(luò)線(xiàn)DTR經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路以后分別連接到74HC164的一個(gè)串行數(shù)據(jù)輸入端以及74HC165的SHIFT/LOAD端，74HC164的另一個(gè)串行數(shù)據(jù)輸入端以及清零端都連接到+5V電源的正極，74HC164的8個(gè)并行數(shù)據(jù)輸出端與74HC273的8個(gè)數(shù)據(jù)輸入端D——連接，74HC273有8個(gè)數(shù)據(jù)輸出端:Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7以及Q8，這8個(gè)數(shù)據(jù)輸出端各自連接有一個(gè)下拉電阻，Ql與Q2分別連接到第一組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的正轉(zhuǎn)控制線(xiàn)與反轉(zhuǎn)控制線(xiàn)，該組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與第一個(gè)步進(jìn)電機(jī)配合，第一個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)第一個(gè)步進(jìn)電機(jī)架安裝在第一套直線(xiàn)軸位移裝置的金屬底板上，Q2與Q3分別連接到第二組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的正轉(zhuǎn)控制線(xiàn)與反轉(zhuǎn)控制線(xiàn)，該組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與第二個(gè)步進(jìn)電機(jī)配合，第二個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)第二個(gè)步進(jìn)電機(jī)架安裝在第二套直線(xiàn)軸位移裝置的金屬底板上，Q5與Q6分別連接到第三組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的正轉(zhuǎn)控制線(xiàn)與反轉(zhuǎn)控制線(xiàn)，該組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與第三個(gè)步進(jìn)電機(jī)配合，第三個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)第三個(gè)步進(jìn)電機(jī)架安裝在第三套直線(xiàn)軸位移裝置的金屬底板上，所述三個(gè)步進(jìn)電機(jī)的軸分別連接到三套直線(xiàn)軸位移裝置的三個(gè)聯(lián)軸器上；計(jì)算機(jī)RS232C接口的數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)TXD經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路以后連接到74HC273的時(shí)鐘輸入端，74HC273的時(shí)鐘輸入端還連接有一個(gè)下拉電阻，74HC273的清零端連接到+5V電源的負(fù)極。
[0005]所述一套直線(xiàn)軸位移裝置包括兩根光軸、一根滾珠絲桿、兩個(gè)法蘭直線(xiàn)軸承、三個(gè)直線(xiàn)軸承、三個(gè)螺母座、一個(gè)滑臺(tái)、兩塊金屬板、一塊金屬底板以及一個(gè)聯(lián)軸器；其中，兩根光軸以及滾珠絲桿彼此平行，各自穿過(guò)一個(gè)直線(xiàn)軸承，這三個(gè)直線(xiàn)軸承上各自配合有一個(gè)螺母座，滑臺(tái)是一個(gè)金屬板，滑臺(tái)上面開(kāi)設(shè)有銷(xiāo)釘孔，滑臺(tái)通過(guò)螺絲同時(shí)固定在上述三個(gè)螺母座上；兩塊金屬板各自開(kāi)設(shè)有左、中、右三個(gè)圓孔，第一根光軸的兩端分別安裝在這兩塊金屬板的左圓孔上，通過(guò)這兩個(gè)左圓孔上的螺絲固定，第二根光軸的兩端分別安裝在這兩塊金屬板的右圓孔上，通過(guò)這兩個(gè)右圓孔上的螺絲固定；兩塊金屬板上中間的圓孔各自通過(guò)螺絲安裝一個(gè)法蘭直線(xiàn)軸承，滾珠絲桿的一端安置在第一塊金屬板上的法蘭直線(xiàn)軸承中，滾珠絲桿的另一端穿過(guò)第二塊金屬板上的法蘭直線(xiàn)軸承，然后連接到聯(lián)軸器的一端；兩塊金屬板都安置在該套直線(xiàn)軸位移裝置的金屬底板上，兩塊金屬板以及金屬底板上分別開(kāi)設(shè)有銷(xiāo)釘孔。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果是:計(jì)算機(jī)通過(guò)RS232C接口操作三個(gè)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)攝像頭先在水平面內(nèi)找對(duì)目標(biāo)物，再在豎直方向清晰成像，并當(dāng)攝像頭移動(dòng)到六個(gè)極端位置處時(shí)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)及時(shí)向計(jì)算機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，經(jīng)過(guò)查詢(xún)，相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)會(huì)停止進(jìn)一步的轉(zhuǎn)動(dòng)，避免步進(jìn)電機(jī)空轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了光照培養(yǎng)箱的自動(dòng)化觀察拍攝。
[0007]【附圖說(shuō)明】:
[0008]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0009]圖1是本實(shí)用新型主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
[0010]圖2是計(jì)算機(jī)RS232C接口信號(hào)與TTL電平信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換電路圖，其中，左邊信號(hào)名稱(chēng)后括號(hào)內(nèi)的數(shù)字系該信號(hào)線(xiàn)在計(jì)算機(jī)RS232C接口中的排序。
[0011]圖3是六個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)受到直線(xiàn)軸位移裝置上滑臺(tái)的觸碰而產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)⑶的電路圖。
[0012]圖4是計(jì)算機(jī)RS232C接口通過(guò)74HC165查詢(xún)六個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)的電路圖。
[0013]圖5是計(jì)算機(jī)RS232C接口信號(hào)RTS、DTR以及TXD控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)的電路圖。
[0014]圖1中，1.光照培養(yǎng)箱，2.計(jì)算機(jī)，21.計(jì)算機(jī)USB接口，22.計(jì)算機(jī)RS232C接口，3.攝像頭，4.三套直線(xiàn)軸位移裝置，41.- 46.微動(dòng)開(kāi)關(guān)，51.- 53.一個(gè)步進(jìn)電機(jī)以及一組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，攝像頭(3)通過(guò)計(jì)算機(jī)的USB接口(21)連接到計(jì)算機(jī)(2)，安裝在三套直線(xiàn)軸位移裝置(4)的第三套直線(xiàn)軸位移裝置的滑臺(tái)上，三套直線(xiàn)軸位移裝置(4)安置在光照培養(yǎng)箱(I)的上部，攝像頭(3)從上往下拍攝。也可以安排三套直線(xiàn)軸位移裝置(4)在光照培養(yǎng)箱(I)的底部，攝像頭(3)從下往上拍攝。三套直線(xiàn)軸位移裝置(4)的結(jié)構(gòu)難于用線(xiàn)條圖描述，淘寶網(wǎng)上可以檢索到相關(guān)的實(shí)物。每一套直線(xiàn)軸位移裝置配置有兩個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，三套一共有六個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)(41)- (46)。滾珠絲桿上的滑臺(tái)移動(dòng)到接近