一种适用于显微镜的小体积五轴电动载物台结构制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于显微镜的小体积五轴电动载物台结构，属于仪器技术领域。所述结构由两维角度调节结构(含载物面)，三维正交坐标系平移结构，侧面照明结构和底座结构构成。该结构能够为现有主流商用显微镜提供精密的五轴自由度的位移调节，包括三维正交平移和两维角度转动，并且确保载物面以光轴为中心。在显微镜同轴光源照明不能获得理想观测的情况下，该结构可提供侧面照明功能，并可以在三个自由度上实现对光源的俯仰角度，水平旋转，垂直升降的控制。该结构相比于商用电动载物台具有更高的性价比，更小的体积，更低的成本，对环境的振动有一定的隔离作用。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于显微镜的小体积五轴电动载物台结构
本专利技术涉及一种适用于显微镜的小体积五轴电动载物台结构，属于仪器

技术介绍
光学显微镜在工程，科学研究(物理学，化学，生物学和医学等众多科学技术)以及生产领域发挥着重要作用。随着被测物的不断变化，对显微镜测量精度的要求不断提高，对载物台的位移精度、实现功能要求越来越高，电动化的需求日渐显现，特别是在高倍率物镜下，视野范围小，任何不精准的移动都可能造成被观察的特征移出视野范围的可能。现有手动载物台可以实现多轴的移动或转动调节，并可通过手轮提供精度较高的位移步距。但手动载物台存在一些限制：不能恒定的输出相同的步距，存在人为误差；随使用时间的增加，手轮的阻尼会越来越小，容易出现无法精确定位的情况，且更容易受到外界的干扰；手动载物台需要人为接触操作，当由显示器观察时，因距离的关系操作非常不便，而长时间使用目镜观测会导致眼睛疲劳。电动载物台是放置被测样品并与显微镜光轴垂直的平台。通常装有机械运动装置，以便于物体沿轴移动和绕轴转动，并在轴范围内定位。现在显微镜也会提供一些合作厂家的电动载物台，这些电动载物台能够实现高精度的位移输出，但价格昂贵，且最多只能提供三维方向上的平动调节，无法提供角度偏转调节。用户可以自行购买三维位移平台作为载物台使用，但通用的电动位移台普遍体积较大，在垂直方向和水平方向会与显微镜发生结构干涉。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述问题，提出一种适用于显微镜的小体积五轴电动载物台结构方案。本专利技术的电动载物台通过购买市面上小尺寸的步进电机配合自行设计的结构，搭建小体积的、高精度的、多轴调节的电动载物台。所专利技术的电动载物台结构适用于目前市面上多数显微镜，能够满足各个领域对于载物台的需求，并且成本低于电动载物台。本专利技术的电动载物台结构提供五轴自由度的精密调节，包括两维水平方向的位移调节，一维垂直方向的位移调节(与光路同方向)，两维角度调整。三维平动的位移精度为0.1μm，每个维度调节范围为10mm。两维角度调节的偏转角度精度为0.1°，每个维度调节范围为±3°。具体的，一种适用于显微镜的小体积五轴电动载物台结构，能够为现有显微镜提供精密的五轴自由度的位移调节，包括两维角度调节结构(含载物面)，三维正交坐标系平移结构，侧面照明结构和底座结构；实现两维水平方向的位移调节，一维垂直方向的位移调节(与光路同方向)，两维角度转动；结构不会与显微镜发生干涉；对于主流显微镜具有普适性；底座结构包括底座主体，压块，紧固螺钉，作为电动载物台的支撑平台，结构为载物台上其他结构提供有效的安装配合面；为载物台提供合适的高度；避开显微镜底座突出问题，使得电动载物台的载物面位于光轴中心处；与显微镜紧贴合，减少振动的影响；三维正交坐标系平移结构包括三个电机，Z方向转接板，角度转接板；该结构可在三维正交坐标系中提供精确的平移，可在显微镜视野内实现被测样品移动和对焦功能；每个维度的移动范围0-10mm；两维角度调节结构包括载物板，XZ角度电机，YZ角度电机，电机垫块，转动球，固定板及相应的螺钉和拉簧；结构可在垂直于水平X、Y方向上的XZ、YZ两个平面中提供角度偏转功能，角度偏转范围±3°，理论偏转精度可达0.1°；侧面照明结构包括固定杆，调节杆，转接件，光源固定座，光源及紧固螺钉；在观测被测样品过程中，当显微镜的同轴光源系统不能提供理想的照明时，结构中的侧面照明结构为被测样品提供侧面照明；整个侧面照明结构通过底部的外螺纹与底座固定在一起，可选择底座两个定位孔之一进行固定，提供两个方向的选择；结构本身可实现光源的俯仰，水平旋转，垂直升降调节。本专利技术的优点在于：专利技术中的结构为显微镜提供了一种体积小，高精度，低成本的多轴电动载物台方案。相比于自带的手动载物台，专利技术中的结构能够输出更加精确，更加准确的量化步距，并且可以稳定的连续输出恒定的步距，让使用者在单一维度匀速观察样品细节成为可能；更加自动化，观察者可以通过显示器观测样品并控制样品定量移动，实时性和操作性更好。相比于的电动载物台或电动位移台，专利技术中的结构比相同位移精度的结构具有更高的性价比，在不损失精度的情况下，整体价格更低，体积更小，保证载物面移动范围是以光轴为中心对称的。另外，专利技术中的结构实现了五轴自由度的调节，包括三维正交平移和两维角度转动。结构一般只提供三维正交平移，没有角度调节。若在三维结构上叠加的二维角度结构，整体体积过大，并且易出现偏心的可能。专利技术所述的结构很好地修正了电动位移台的不足。附图说明图1为本专利技术电动载物台整体结构示意图；图2a为两维角度调节结构(含载物面)的三维图；图2b为两维角度调节结构(含载物面)的顶部；图2c为两维角度调节结构(含载物面)的底部；图3-1为本专利技术三维正交坐标系平移结构示意图图3-2a为X、Y方向电机(A型电机)顶部；图3-2b为X、Y方向电机(A型电机)侧面；图3-2c为X、Y方向电机(A型电机)底部；图3-3a为Z方向电机(B型电机)正面；图3-3b为Z方向电机(B型电机)背面；图3-4为本专利技术Z方向转接板示意图；图3-5为本专利技术角度转接板；图4a为侧面照明结构整体图；图4b为侧面照明结构分解图；图5a为底座结构整体图；图5b为底座结构分解图；图5c为底座结构孔说明；图5d为底座结构安装示意图；图6a为本专利技术所述结构配合显微镜的侧视效果图；图6b为本专利技术所述结构配合显微镜的上下二等角轴测效果图；图6c为本专利技术所述结构配合显微镜的左右二等角轴测效果图；图中：1-电动载物台2-两维角度调节结构3-三维正交坐标系平移结构4-侧面照明结构5-底座结构21-载物板22-XZ角度电机23-电机垫块24-转动球25-固定板26-YZ角度电机31-X方向电机32-Y方向电机33-Z方向电机34-Z方向转接板35-角度转接板41-固定杆42-紧固螺钉43-调节杆44-紧固螺钉45-转接件46-光源固定座47-光源51-底座主体52-压块53-紧固螺钉具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种适用于显微镜的电动载物台结构，整体图如图1所示，电动载物台1包括两维角度调节结构(含载物面)2、三维正交坐标系平移结构3、侧面照明结构4和底座结构5。两维角度调节结构(含载物面)2如图2a、2b、2c所示，在垂直于水平X、Y方向上的XZ、YZ两个垂面中提供角度偏转功能，角度偏转范围±3°，理论偏转精度可达0.1°，结构包括载物板21、XZ角度电机22、电机垫块23(两个)、转动球24、固定板25、YZ角度电机26及相应的螺钉和拉簧。载物板21的横截面为四边形，上下表面具有很高的平面度，侧面四周每个面具有3个螺纹孔，载物板21上表面作为被测样品的放置面，表面带有7条一维的三角槽，减少被测样品在角度倾斜时发生侧滑，载物板21下表面四边形的一个角处，设有凹球面，侧面与凹球面距离最近的螺纹孔中设置螺钉；固定板25与载物板21大小相同，侧面四周每个面具有3个螺纹孔，固定板25的下表面设有安装孔251，在固定板25上表面四边形的一个角处，设有凹球面，侧面与凹球面距离最近的螺纹孔中设置螺钉，固定板25的凹球面与载物板21的凹球面相对应，之间设有转动球24；固定板25中，与凹球面相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于显微镜的电动载物台结构，其特征在于，电动载物台包括两维角度调节结构、三维正交坐标系平移结构、侧面照明结构和底座结构；两维角度调节结构和三维正交坐标系平移结构实现两维水平方向的位移调节，一维垂直方向的位移调节，两维角度转动，侧面照明结构提供侧面照明，底座结构用于载物台的固定。

【技术特征摘要】
1.一种适用于显微镜的电动载物台结构，其特征在于，电动载物台包括两维角度调节结构、三维正交坐标系平移结构、侧面照明结构和底座结构；两维角度调节结构和三维正交坐标系平移结构实现两维水平方向的位移调节，一维垂直方向的位移调节，两维角度转动，侧面照明结构提供侧面照明，底座结构用于载物台的固定。2.根据权利要求1所述的一种适用于显微镜的电动载物台结构，其特征在于，所述的两维角度调节结构包括载物板、XZ角度电机、电机垫块、转动球、固定板、YZ角度电机；载物板的横截面为四边形，侧面四周每个面均设有螺纹孔，载物板上表面为被测样品的放置面，表面设有一维的三角槽，载物板下表面四边形的一个角处，设有凹球面，侧面与凹球面距离最近的螺纹孔中设置螺钉；固定板与载物板大小相同，侧面四周每个面均设有螺纹孔，在固定板上表面四边形的一个角处，设有凹球面，侧面与凹球面距离最近的螺纹孔中设置螺钉，固定板的凹球面与载物板的凹球面相对应，之间设有转动球；固定板中，与凹球面相邻的两个角处，设有两个通孔，用于穿过XZ角度电机和YZ角度电机的输出轴，固定板侧面距离通孔距离最近的两个螺纹孔中设置螺钉；XZ角度电机的输出轴穿过电机垫块、固定板的通孔，固定连接载物板，YZ角度电机的输出轴穿过电机垫块、固定板的通孔，固定连接载物板，载物板侧面距离YZ角度电机输出轴最近的两个螺纹孔中设置螺钉，载物板侧面距离XZ角度电机输出轴最近的两...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春熹，李豪伟，李慧鹏，宋凝芳，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11