[發明專利]一種基于自動控制電動平移臺的平面二維矩形掃描裝置及其掃描方法

有效

• 申請號: 201310206443.1
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103257438A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 李小帥;王強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02B21/26
• 分類號: G02B21/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 胡樹發

技術領域

本發明涉及電動平移臺自動控制和電動平移臺掃描領域。

背景技術

隨著科學的發展，在許多微觀領域，如醫療、生物、生命科學、遺傳基因學、精密加工、微電子等研究領域，都需要對它們內部進行三維觀察與處理。而光學顯微術一直以來都被作為研究微觀世界的重要課題，它的無破壞性顯微觀察對各種領域都很重要。近些年來隨著激光技術的迅速發展，出現了激光共聚焦掃描顯微鏡，其自動聚焦的實現是通過共軛焦點技術，使光源、被照物和探測器處在彼此對應的共軛位置上，光源通過系統在樣品上得到的會聚焦點與目鏡的焦點相重合，形成共焦成像。如果觀測樣本被熒光標記了某種特異性物質在激發光條件下掃描，可以共焦成像。

共聚焦掃描顯微鏡在平面掃描樣本時，確定最佳焦平面位置一般是通過人眼的經驗知識，受主觀因素影響多，缺乏客觀標準。在觀察生物或細胞顯微標本時，有時候需要對某一微小區域進行觀察，在這種結構復雜、變化微小的情況下顯然人為操作是不夠精確的。但是如果在觀察顯微標本的其中一小部分區域之前能夠先通過人眼經驗確定大概位置，再通過顯微鏡電動平移臺的自動機械掃描來觀察，將期望提高掃描位置的精確性。

發明內容

本發明為了解決顯微鏡在平面上進行掃描樣本時，傳統的人為操作無法完成局部掃描區域內精確定位的問題，提供了一種基于自動控制電動平移臺的平面二維矩形掃描裝置及其掃描方法。

一種基于自動控制電動平移臺的平面二維矩形掃描裝置，它包括：上位計算機和顯微鏡電動平移臺；它還包括控制系統，控制系統與上位計算機通過RS232串行通訊接口進行連接，控制系統的控制信號輸出端與顯微鏡電動平移臺的移動信號輸入端連接；

所述上位計算機內嵌入有控制模塊，該控制模塊包括：

用于將上位計算機的控制命令發送給控制系統的控制命令發送模塊；

用于對控制系統發送的應答信息進行接收的應答信息接收模塊；

用于對顯微鏡電動平移臺的掃描參數進行設置的掃描參數設置模塊；

用于輸入掃描原點（X1，Y1）的掃描原點輸入模塊；

用于輸入掃描原點對頂角坐標（X2，Y2）從而確定掃描區域大小的掃描區域設置模塊。

上位計算機的控制模塊還包括：

用于根據掃描區域獲得Y軸方向采樣點數y，并判斷該采樣點數y為奇數還是偶數的Y軸采樣點數奇偶判斷模塊；

用于根據Y軸采樣點數奇偶判斷模塊的判斷結果，確定掃描總次數的掃描次數確定模塊；

用于對循環掃描模塊進行矩形區域掃描時的循環掃描次數進行計算的循環掃描次數計算模塊；

用于根據循環掃描次數計算模塊獲得的掃描次數和掃描次數確定模塊獲得的掃描總次數控制掃描的掃描控制模塊；

用于對完成矩形區域掃描所花費的時間進行顯示的時間顯示模塊。

所述控制系統內嵌入有控制模塊，該控制模塊包括：

用于對上位計算機發送的控制命令進行接收的控制命令接收模塊；

用于將控制系統的應答信息發送給上位計算機的應答信息發送模塊；

用于將顯微鏡電動平移臺進行左右移動的X軸方向步進模塊；

用于將顯微鏡電動平移臺進行向前移動的Y軸方向步進模塊；

用于將顯微鏡電動平移臺返回初始位置的返回初始位置模塊。

控制系統的控制模塊還包括：

用于對掃描原點和掃描原點對頂角坐標進行存儲的坐標存儲模塊；

用于對顯微鏡電動平移臺所在坐標進行顯示的坐標顯示模塊。

一種基于自動控制電動平移臺的平面二維矩形掃描裝置的掃描方法，是由以下步驟實現的：

步驟一、根據掃描區域的位置確定并輸入掃描原點（X1,Y1），輸入掃描原點對頂角坐標（X2，Y2）從而確定掃描區域大小；并將顯微鏡電動平移臺放置在掃描原點上；

步驟二、在顯微鏡電動平移臺對矩形區域進行掃描之前，Y軸采樣點數奇偶判斷模塊對Y軸方向采集點數y為奇數還是偶數進行判斷，循環掃描次數計算模塊根據采集點數y的奇偶性計算循環掃描次數；

步驟三、顯微鏡電動平移臺沿X軸方向向右移動到X_R處，在移動過程中其中，i為顯微鏡電動平移臺沿X軸移動的步數，初始值為1，x為X軸上的采樣點數；

步驟四、通過位置坐標定位模塊判斷X_R是否等于X₂，是，顯微鏡電動平移臺停止移動后執行步驟五；否，令i=i+1，返回執行步驟三；

步驟五、顯微鏡電動平移臺4沿Y軸方向向上移動一個步長；