一种用于比色阵列传感器的成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于比色阵列传感器的成像装置，属于分析仪器技术领域。该成像装置包括微型CMOS摄像头、顶板、镜头筒、微距镜头、广角镜头、螺杆、导向杆、螺杆卡套、壳体、比色阵列传感器、中间板、白色LED补光板以及底板。该成像装置通过微型CMOS摄像头、微距镜头以及广角镜头之间的合理选用及搭配，白色LED面光源补光板的设计，以及机械结构上各焦距的合理调节，实现了对比色阵列传感器的近距离、高分辨率成像，其完全可以替代体积庞大的扫描仪对比色阵列传感器进行取像。本装置具有分辨率高、体积小、成本低、使用简便、携带方便等优点，因此，特别适用于基于比色原理的现场快速检测仪，以及其它以近距离为先且分辨率要求较高的场合。

【技术实现步骤摘要】
一种用于比色阵列传感器的成像装置
本专利技术属于分析仪器
，具体地涉及一种用于比色阵列传感器的成像装置。
技术介绍
在公共安全、环境监测、医学检测等领域普遍存在着对快速、灵敏、高通量、小型化检测仪器的需求。以阵列分析为基础的阵列传感器采用了人工模拟嗅觉系统的传感模式，可以实现平面上多点信息的同时获取，极大地提高了分析效率和检测通量，为小型化仪器的发展提供了新的契机。其中，光化学比色阵列传感器以其价格低廉、方法简单、响应快速、信息量大等优点，得到了日益广泛的应用。通常采用光谱或成像两种方式对光化学比色阵列传感器中所有传感单元的光学信号进行同时采集。光谱技术虽然包含信息量大但需要比较复杂的仪器设备，对每个传感单元数据的采集也需要一定时间，因此并不适用于相关小型化仪器。与光谱技术相比，成像技术具有在给定视野范围内能够检测多个传感器单元的优点，且成像技术比光谱技术简单，不需要特别复杂的仪器设备。一般用于光化学比色阵列传感器的成像设备主要有平板扫描仪、数码照相机、手机摄像头等。平板扫描仪虽然成像效果好，但其体积庞大，极大地限制了相关仪器的微型化设计；而使用数码照相机、手机摄像头等对比色阵列传感器成像虽然比较方便，但容易受到焦距、拍摄角度、外界光线强度等的干扰，所得结果的稳定性及重复性差。因此，如何提供一种可用于光化学比色阵列传感器的成像设备，同时满足分辨率高、体积小、成本低、使用简便、携带方便的要求，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于比色阵列传感器的成像装置，能够充分满足基于比色原理的相关小型化仪器的各项要求。本专利技术的技术方案是：一种用于比色阵列传感器的成像装置：所述装置包括微型CMOS摄像头、顶板、镜头筒、微距镜头、广角镜头、螺杆、导向杆、螺杆卡套、壳体、比色阵列传感器、中间板、白色LED补光板以及底板。1)上下开口的中空壳体；下方设置2)设有比色阵列传感器的中间板；下方设置3)设有白色LED补光板的底板；其中，壳体内主要由顶板和镜头筒组成，镜头筒设置在顶板的下方；顶板设有窗口，窗口处设有微型CMOS摄像头；镜头筒内部设有微距镜头和广角镜头。壳体内壁面竖直设有至少两个凸起的导向杆(优选为两个导向杆对称设置)，顶板侧壁面对应位置设有凹槽，所述凹槽与导向杆尺寸相当，导向杆用于使顶板和镜头筒在壳体内上下移动时保持垂直，壳体上部内壁面上螺有可拆卸的螺杆卡套，螺杆卡套位于顶板之上，螺杆卡套和顶板径向相对位置开有螺纹通孔，螺杆通过螺杆卡套和顶板上的螺纹通孔旋转运动带动顶板和镜头筒在壳体内上下移动，所述镜头筒通过螺钉与顶板固定。镜头筒中微距镜头的位置为靠近顶板一侧，广角镜头的位置为远离顶板一侧，所述微距镜头与广角镜头相对平行放置。所述导向杆可拆卸，通过螺钉固定于壳体侧壁。所述中间板中间挖空，放置比色阵列传感器，所述比色阵列传感器包括透明的反应试剂盒、比色阵列传感器膜，比色阵列传感器膜置于反应试剂盒中，膜上固载有可与待测分析物发生反应的指示剂；中间板侧壁横向开有两个通孔，插入用于通入待测分析物的进口管和出口管；所述底板设有与中间板中间挖空尺寸相当、位置相同的凹槽，白色LED补光板置于底板的凹槽内。中间板、底板与壳体通过螺钉固接；所述白色LED补光板由多个LED灯珠或LED面光源制作而成。所述反应试剂盒设有手柄，所述比色阵列传感器膜的材料为聚偏氟乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚酯薄膜、聚碳酸酯、醋酸纤维素酯膜、滤纸中的一种，采用聚合物或溶胶凝胶方法于比色阵列传感器膜上固载指示剂。比色阵列传感器膜上固载指示剂可以采用聚合物或溶胶凝胶方法(见中国专利：102466638B),所述待测分析物是指能与指示剂发生显色反应的待分析物。白色LED补光板将LED发出的光柔化均匀后为比色阵列传感器提供可见光补光照明，微型CMOS摄像头经过微距镜头与广角镜头变焦后为比色阵列传感器采集图像。所述微距镜头的放大率为1:1～1:10，广角镜头的广角度为0.2～0.7。提供一种方案,所述螺杆长度为20mm～60mm；所述壳体高度为30mm～80mm，微型CMOS摄像头与微距镜头之间的距离为0～5mm(摄像头置于顶板窗口内，可将摄像头设置在与顶板底部保持一个平面上，使摄像头与微距镜头之间的距离为0)，微距镜头与广角镜头之间的距离0～10mm，广角镜头与比色阵列传感器之间的距离0～50mm。关于各镜头之间的距离,根据实际需要进行调试。所述比色阵列传感器膜是指由多种指示剂组成的传感器阵列。本专利技术的成像装置不限制于方形体，还可以为筒状或其他形状。该成像装置的摄像头可通过排线与微型电脑相连接，微型电脑发送指令来控制取像时间并记录图像，最后通过连接到微型电脑的显示屏将图像显示出来。本专利技术的有益效果为:本专利技术通过微型CMOS摄像头、微距镜头以及广角镜头之间的合理选用及搭配，白色LED面光源补光板的设计，以及机械结构上各焦距的合理调节，实现了对比色阵列传感器的近距离、高分辨率成像，且不受外界干扰、稳定性及重复性好，完全可以替代体积庞大的扫描仪作为比色阵列传感器的成像装置。本专利技术分辨率高、体积小、成本低、使用简便、携带方便，特别适用于基于比色原理的现场快速检测仪，以及其它以近距离为先且分辨率要求较高的场合。附图说明图1是一种用于比色阵列传感器的成像装置结构示意图，其中，1为微型CMOS摄像头、2为顶板、3为镜头筒、4为微距镜头、5为广角镜头、6为螺杆、7为导向杆、8为螺杆卡套、9为壳体、10为比色阵列传感器、11为中间板、12为白色LED补光板、13为底板。图2是扫描仪与本申请所述成像设备度传感器阵列成像对比图。图3是利用图1所述成像设备对通入100ppmSO2气体的甲基红比色传感器每隔一分钟进行一次取像，并用Photoshop软件对图像的RGB值进行提取的结果图。图4是利用图1所述成像设备对通入不同浓度的SO2气体的溴甲酚紫比色传感器进行取色，并用Photoshop软件对图像的RGB值进行提取而得到的用于SO2检测的标准曲线。图5是利用图1所述成像设备对用于检测福美锌的传感器对不同浓度的福美锌进行检测时传感器进行图像，并用Photoshop软件对图像的RGB值进行提取而得到的用于福美锌检测的标准曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1如图1所示，为一种用于比色阵列传感器的成像装置结构示意图，所述的可用于比色阵列传感器的成像装置由微型CMOS摄像头1、顶板2、镜头筒3、微距镜头4、广角镜头5、螺杆6、导向杆7、螺杆卡套8、壳体9、比色阵列传感器10、中间板11、白色LED补光板12以及底板13组成。上下开口的中空壳体9；下方设有比色阵列传感器10的中间板11；下方设有白色LED补光板12的底板13；其中，壳体9内主要由顶板2和镜头筒3组成，镜头筒3设置在顶板2的下方；顶板2设有窗口，窗口处设有微型CMOS摄像头1；镜头筒3内部设有微距镜头4和广角镜头5。壳体9内壁面竖直对称设有两个凸起的导向杆7，顶板2侧壁面对应位置设有凹槽，所述凹槽与导向杆7尺寸相当，导向杆7用于使顶板2和镜头筒3在壳体9内上下移动时保持垂直，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于比色阵列传感器的成像装置，其特征在于：包括：1)上下开口的中空壳体(9)；下方设置2)设有比色阵列传感器(10)的中间板(11)；下方设置3)设有白色LED补光板(12)的底板(13)；其中，壳体(9)内主要由顶板(2)和镜头筒(3)组成，镜头筒(3)设置在顶板(2)的下方；顶板(2)设有窗口，窗口处设有微型CMOS摄像头(1)；镜头筒(3)内部设有微距镜头(4)和广角镜头(5)。

【技术特征摘要】
1.一种用于比色阵列传感器的成像装置，其特征在于：包括：1)上下开口的中空壳体(9)；下方设置2)设有比色阵列传感器(10)的中间板(11)；下方设置3)设有白色LED补光板(12)的底板(13)；其中，壳体(9)内主要由顶板(2)和镜头筒(3)组成，镜头筒(3)设置在顶板(2)的下方；顶板(2)设有窗口，窗口处设有微型CMOS摄像头(1)；镜头筒(3)内部设有微距镜头(4)和广角镜头(5)。2.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于：壳体(9)内壁面竖直设有至少两个凸起的导向杆(7)，顶板(2)侧壁面对应位置设有凹槽，所述凹槽与导向杆(7)尺寸相当，导向杆(7)用于使顶板(2)和镜头筒(3)在壳体(9)内上下移动时保持垂直，壳体(9)上部内壁面上螺有可拆卸的螺杆卡套(8)，螺杆卡套(8)位于顶板之上，螺杆卡套(8)和顶板(2)径向相对位置开有螺纹通孔，螺杆通过螺杆卡套(8)和顶板(2)上的螺纹通孔旋转运动带动顶板(2)和镜头筒(3)在壳体(9)内上下移动，所述镜头筒(3)通过螺钉与顶板(2)固定。3.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于：镜头筒(3)中微距镜头(4)的位置为靠近顶板(2)一侧，广角镜头(5)的位置为远离顶板(2)一侧，所述微距镜头(4)与广角镜头(5)相对平行放置。4.根据权利要求2所述的成像装置，其特征在于：所述导向杆(7)可拆卸，通过螺钉固定于壳体(9)侧壁。5.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于：所述中间板(11)中间挖空，放置比色阵列传感器(10)，所述比色阵列传感器(10)包括透明的反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟虎，冯亮，李慧，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21