一种显微镜光学变焦控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种显微镜光学变焦控制系统及方法，该控制系统包括步进电机控制器、步进电机驱动器、步进电机、第一齿轮、第二齿轮和传动部件；步进电机控制器对接收的TCP/IP数据包解析获得对步进电机的控制命令，步进电机控制器控制步进电机驱动器而驱动步进电机转动，步进电机通过带动第一、二齿轮转动而带动传动部件转动，从而带动显微镜镜头轴向移动，感应装置与第二齿轮相对设置且随第二齿轮转动，第二齿轮圆周边缘旁设有第一、二限位开关，分别检测感应装置是否转动到极限位置，若转动到极限位置，第一、二限位开关分别产生触发信号并将触发信号反馈到步进电机控制器，控制步进电机作相应运动。本控制系统具有出色的精度和耐久度。

【技术实现步骤摘要】
一种显微镜光学变焦控制系统及方法
本专利技术涉及一种显微镜光学变焦控制系统及方法。
技术介绍
光学变焦是通过改变显微镜镜头在物体和焦点之间的位置，使观测到的局部图像更加清晰。因此，显微镜镜头大都采用光学变焦，并且对于控制精度要求很高。显微镜变焦的关键是改变镜头的位置，一般场合是由操作人员手动调节，使显微镜镜头到达合适的位置。但手动变焦速度慢、精度低，且容易因人为失误而损坏显微镜镜头，为了得到更精确的观测图像数据，寻求一种操作简便可靠的显微镜光学变焦控制系统及方法是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种显微镜光学变焦远制系统及方法，以解决上述现有技术存在的变焦速度慢、精度低且显微镜镜头安全性得不到保障的技术问题。为此，本专利技术提出一种显微镜光学变焦控制系统，包括步进电机控制器、步进电机驱动器、步进电机、第一齿轮、第二齿轮、传动部件、第一限位开关、第二限位开关和感应装置；其中，所述步进电机控制器用于对接收到的远程控制器发送的TCP/IP数据包进行解析获得对步进电机的控制命令，所述TCP/IP数据包封装有对所述步进电机的控制命令，所述步进电机控制器通过控制所述步进电机驱动器而驱动所述步进电机转动，所述步进电机的转轴与第一齿轮连接，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述传动部件与所述第二齿轮连接，所述步进电机通过带动第一齿轮和第二齿轮转动而带动所述传动部件转动，所述传动部件转动带动显微镜镜头沿轴向移动，所述感应装置与所述第二齿轮相对固定设置，所述感应装置随着所述第二齿轮转动而转动，在所述第二齿轮的圆周边缘旁边设有所述第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关和第二限位开关分别用于检测所述感应装置是否转动到绝对起点和绝对终点，所述绝对起点和绝对终点分别对应显微镜镜头轴向移动的绝对原点和绝对最远点，所述感应装置分别位于所述绝对起点和绝对终点的情况下，所述第一限位开关和所述第二限位开关分别用于产生触发信号并将所述触发信号反馈到所述步进电机控制器，所述步进电机控制器控制所述步进电机停止转动或反向转动。优选地，所述显微镜光学变焦控制系统还包括用于固定所述感应装置的固定装置，所述固定装置与所述第二齿轮固定连接，所述固定装置随着所述第二齿轮的转动而转动。优选地，所述固定装置呈空心柱体结构，所述固定装置穿设在所述传动部件上，所述第二齿轮穿设在所述固定装置上，所述固定装置的轴向宽度大于所述第二齿轮的轴向宽度，所述第二齿轮、所述固定装置以及传动部件的轴向相互平行，且所述固定装置的内径等于所述传动部件的外径，所述固定装置的外径等于所述第二齿轮的内径；所述感应装置设置在所述固定装置的侧壁上。优选地，所述显微镜光学变焦控制系统还包括用于固定所述第一限位开关和第二限位开关的固定支架，所述第一限位开关、第二限位开关设置在所述固定支架朝向所述感应装置的表面上。优选地，所述第一限位开关和所述第二限位开关为近触开关，所述感应装置为金属块。优选地，所述显微镜光学变焦控制系统还包括显微镜镜头位置查询模块，所述显微镜镜头位置查询模块用于查询显微镜镜头所处位置。优选地，所述显微镜光学变焦控制系统还包括远程控制器，所述远程控制器用于向所述步进电机控制器发送所述TCP/IP数据包。本专利技术还提出一种使用上述显微镜光学变焦控制系统的光学变焦控制方法，包括以下步骤：S1、所述步进电机控制器发送转动N个脉冲的控制命令给所述步进电机驱动器，所述步进电机驱动器驱动所述步进电机转动，所述步进电机转动驱动所述传动部件转动；S2、所述显微镜镜头在所述传动部件的带动下从显微镜镜头上次移动停止的位置开始轴向移动；S3、所述步进电机控制器判断所述感应装置是否转动到所述第一限位开关或第二限位开关位置处，若在转动N个脉冲的过程中，所述感应装置转动到所述第一限位开关或第二限位开关位置处，所述步进电机控制器控制所述步进电机停止转动或反向转动，若在转动N个脉冲完成时，所述感应装置未转动到所述第一限位开关或第二限位开关位置处，所述步进电机控制器控制所述步进电机停止转动，并锁定所述显微镜镜头；S4、所述步进电机控制器判断显微镜镜头从最近一次位于所述绝对原点的时刻至当前时刻之间变焦的次数是否达到预设次数，若是，则执行步骤S5；S5、所述步进电机控制器发送感应装置回到第一限位开关位置的控制命令给所述步进电机驱动器，所述步进电机驱动器驱动所述步进电机转动，所述步进电机转动驱动所述传动部件转动；S6、所述显微镜镜头在所述传动部件的带动下从显微镜镜头上次移动停止的位置开始轴向移动；S7、所述步进电机控制器判断所述感应装置是否转动到所述第一限位开关位置处，若是，所述步进电机控制器控制所述步进电机停止转动。本专利技术提出的显微镜光学变焦远制系统及方法利用步进电机驱动显微镜镜头焦距变化，使显微镜镜头到达相应位置后被步进电机锁定，确保了显微镜镜头不会由于震动等外部原因产生位置变化，同时利用两个限位开关确保显微镜镜头在移动过程中不会到达不被允许的位置，确保了显微镜镜头的安全性。附图说明图1是本专利技术具体实施方式的显微镜光学变焦控制系统实施框图一；图2是本专利技术具体实施方式的显微镜光学变焦控制系统结构示意图一；图3是本专利技术具体实施方式的显微镜光学变焦控制系统结构示意图二；图4是本专利技术具体实施方式的显微镜光学变焦控制系统实施框图二。具体实施方式下面结合具体实施方式并对照附图对本专利技术作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。本专利技术提出一种显微镜光学变焦控制系统，参见图1本专利技术具体实施方式的显微镜光学变焦控制系统实施框图一。该显微镜光学变焦控制系统包括步进电机控制器、步进电机驱动器、步进电机1、传动部件2、第一齿轮3、第二齿轮4、第一限位开关5、第二限位开关6和感应装置7。其中，步进电机控制器用于对接收到的远程控制器发送的TCP/IP数据包进行解析获得对步进电机1的控制命令，TCP/IP数据包封装有对步进电机1的控制命令，步进电机驱动器接收步进电机控制器发送的控制命令并驱动步进电机1的转轴作相应运动，步进电机1的转轴与第一齿轮3连接，第二齿轮4与第一齿轮3啮合，传动部件2与第二齿轮4连接，步进电机1通过带动第一齿轮3和第二齿轮4转动而带动传动部件2转动，从而传动部件2带动显微镜镜头沿轴向移动。感应装置7与第二齿轮4相对固定设置，感应装置7随着第二齿轮4的转动而转动，在第二齿轮4的圆周边缘旁边设有第一限位开关5和第二限位开关6，第一限位开关5和第二限位开关6分别用于限定第二齿轮4转动的两个极限位置，即转动的绝对起点和绝对终点，这两个极限位置分别对应显微镜镜头轴向移动过程中的两个极限位置，即轴向移动的绝对原点和绝对最远点，第一限位开关5和第二限位开关6分别用于检测感应装置7是否转动到绝对起点和绝对终点；感应装置7分别位于绝对起点和绝对终点的情况下，感应装置7分别与第一限位开关5或第二限位开关6的距离处于预设的检测范围内，第一限位开关5和第二限位开关6分别用于产生触发信号并将触发信号反馈到步进电机控制器，步进电机控制器控制步进电机1停止转动或反向转动，从而通过第一限位开关5和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显微镜光学变焦控制系统，其特征在于，包括步进电机控制器、步进电机驱动器、步进电机、第一齿轮、第二齿轮、传动部件、第一限位开关、第二限位开关和感应装置；其中，所述步进电机控制器用于对接收到的远程控制器发送的TCP/IP数据包进行解析获得对步进电机的控制命令，所述TCP/IP数据包封装有对所述步进电机的控制命令，所述步进电机控制器通过控制所述步进电机驱动器而驱动所述步进电机转动，所述步进电机的转轴与第一齿轮连接，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述传动部件与所述第二齿轮连接，所述步进电机通过带动第一齿轮和第二齿轮转动而带动所述传动部件转动，所述传动部件转动带动显微镜镜头沿轴向移动，所述感应装置与所述第二齿轮相对固定设置，所述感应装置随着所述第二齿轮转动而转动，在所述第二齿轮的圆周边缘旁边设有所述第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关和第二限位开关分别用于检测所述感应装置是否转动到绝对起点和绝对终点，所述绝对起点和绝对终点分别对应显微镜镜头轴向移动的绝对原点和绝对最远点，所述感应装置分别位于所述绝对起点和绝对终点的情况下，所述第一限位开关和所述第二限位开关分别用于产生触发信号并将所述触发信号反馈到所述步进电机控制器，所述步进电机控制器控制所述步进电机停止转动或反向转动。...

【技术特征摘要】
1.一种显微镜光学变焦控制系统，其特征在于，包括步进电机控制器、步进电机驱动器、步进电机、第一齿轮、第二齿轮、传动部件、第一限位开关、第二限位开关和感应装置；其中，所述步进电机控制器用于对接收到的远程控制器发送的TCP/IP数据包进行解析获得对步进电机的控制命令，所述TCP/IP数据包封装有对所述步进电机的控制命令，所述步进电机控制器通过控制所述步进电机驱动器而驱动所述步进电机转动，所述步进电机的转轴与第一齿轮连接，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述传动部件与所述第二齿轮连接，所述步进电机通过带动第一齿轮和第二齿轮转动而带动所述传动部件转动，所述传动部件转动带动显微镜镜头沿轴向移动，所述感应装置与所述第二齿轮相对固定设置，所述感应装置随着所述第二齿轮转动而转动，在所述第二齿轮的圆周边缘旁边设有所述第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关和第二限位开关分别用于检测所述感应装置是否转动到绝对起点和绝对终点，所述绝对起点和绝对终点分别对应显微镜镜头轴向移动的绝对原点和绝对最远点，所述感应装置分别位于所述绝对起点和绝对终点的情况下，所述第一限位开关和所述第二限位开关分别用于产生触发信号并将所述触发信号反馈到所述步进电机控制器，所述步进电机控制器控制所述步进电机停止转动或反向转动；所述显微镜光学变焦控制系统还包括用于固定所述感应装置的固定装置，所述固定装置与所述第二齿轮固定连接，所述固定装置随着所述第二齿轮的转动而转动；所述固定装置呈空心柱体结构，所述固定装置穿设在所述传动部件上，所述第二齿轮穿设在所述固定装置上，所述固定装置的轴向宽度大于所述第二齿轮的轴向宽度，以确保步进电机对显微镜镜头移动更可靠地控制，所述第二齿轮、所述固定装置以及传动部件的轴向相互平行，且所述固定装置的内径等于所述传动部件的外径，所述固定装置的外径等于所述第二齿轮的内径；所述感应装置设置在所述固定装置的侧壁上。2.如权利要求1所述的显微镜光学变焦控制系统，其特征在于，所述显微镜光学变焦控制系统还包括用于固定所述第一限位开关和第二限位开关的固定支架，所述第一限...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈道毅，王苗，林雄伟，李磊，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44