[發(fā)明專利]微米級(jí)顆粒樣品自動(dòng)尋找定位裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010681911.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN111693410A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志兵;孫鵬;張志華;李華峰;葉曉東;王容川;劉東;汪志煥;孔令成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所;伯明翰大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/00
• 分類號(hào): G01N15/00;G01N21/84;G01N21/88;G01N21/95
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種微米級(jí)顆粒樣品自動(dòng)尋找定位裝置，其特征在于，所述裝置包括：?jiǎn)瓮ǖ酪曨l顯微單元(1)、數(shù)字圖像處理單元(2)、多維度電控位移載臺(tái)(3)和可編程電控位移驅(qū)動(dòng)單元(4)，用于自動(dòng)尋找合適的微顆粒樣品，以配合主測(cè)試儀器上的其它模塊對(duì)尋找到的微顆粒樣品進(jìn)行所需性能的測(cè)試；

所述單通道視頻顯微單元(1)具有數(shù)字視頻圖像輸出部件，用于以側(cè)視角度觀察樣品載片(11)表面上可能存在樣品的圖像；并由所述數(shù)字視頻圖像輸出部件輸出圖像數(shù)據(jù)；所述圖像為實(shí)時(shí)視頻圖像序列；所述側(cè)視角度是指在配合主測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)量的起始位置上，單通道視頻顯微單元(1)的光軸與直線A相互垂直，所述直線A為主測(cè)試儀器上探頭的中心點(diǎn)與所選定樣品的中心點(diǎn)之間的連線所在的直線；

所述數(shù)字圖像處理單元(2)包括數(shù)字視頻圖像接收部件及圖像處理部件，所述視頻圖像接收部件用于接收所述圖像數(shù)據(jù)，所述圖像處理部件通過(guò)對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得圖像內(nèi)所含有的各種目標(biāo)的相關(guān)性數(shù)據(jù)；根據(jù)所述相關(guān)性數(shù)據(jù)判斷相應(yīng)目標(biāo)是否為所需要的樣品類型，以及判斷相應(yīng)目標(biāo)是否需要用于進(jìn)行相應(yīng)機(jī)械性能測(cè)試；進(jìn)而選定所需類型的目標(biāo)，以及選定需要用于進(jìn)行相應(yīng)機(jī)械性能測(cè)試的目標(biāo)，剔除包括灰塵、樣品殘片、異形樣品，以及不在需要測(cè)試的范圍內(nèi)的干擾目標(biāo)；

所述多維度電控位移載臺(tái)(3)用于安置樣品載片(11)，所述樣品載片(11)不限于呈水平安置；

所述可編程電控位移驅(qū)動(dòng)單元(4)具有可編程多維度位移控制部件(9)，在所述可編程多維度位移控制部件(9)的控制下，利用可編程電控位移驅(qū)動(dòng)單元(4)驅(qū)動(dòng)多維度電控位移載臺(tái)(3)帶動(dòng)樣品載片(11)進(jìn)行有序位移，所述有序位移為三維空間中的有序空間位移。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微米級(jí)顆粒樣品自動(dòng)尋找定位裝置，其特征在于，由所述數(shù)字圖像處理單元(2)中圖像處理部件獲得的各種目標(biāo)的相關(guān)性數(shù)據(jù)包括：根據(jù)不同類型樣品的光學(xué)特性設(shè)定的樣品的清晰度評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)，樣品在圖像中的位置、樣品的形狀和尺寸，也包括根據(jù)需要針對(duì)特定樣品的特殊性提取的其它附加數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微米級(jí)顆粒樣品自動(dòng)尋找定位裝置，其特征在于，所述單通道視頻顯微單元(1)包括：

一顯微鏡(5)，能夠手動(dòng)聚焦和電動(dòng)聚焦，安裝在所述顯微鏡(5)前端的物鏡(8)能夠根據(jù)需要更換；

一鏡頭支架(6)，用于固定支撐顯微鏡(5)；

一數(shù)字視頻相機(jī)(7)，固定設(shè)置在所述顯微鏡(5)的尾部光學(xué)輸出端。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微米級(jí)顆粒樣品自動(dòng)尋找定位裝置，其特征在于，所述鏡頭支架(6)為可調(diào)支架，利用可調(diào)支架帶動(dòng)所述顯微鏡(5)使單通道視頻顯微單元(1)處在設(shè)定的側(cè)視角度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微米級(jí)顆粒樣品自動(dòng)尋找定位裝置，其特征在于，所述多維度電控位移載臺(tái)(3)具有多維度電控位移裝置(10)，利用所述多維度電控位移裝置(10)帶動(dòng)置于多維度電控位移裝置(10)上的樣品載片(11)進(jìn)行有序空間位移。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微米級(jí)顆粒樣品自動(dòng)尋找定位裝置，其特征在于，所述多維度電控位移載臺(tái)(3)帶動(dòng)樣品載片(11)進(jìn)行有序空間位移是指：所述可編程多維度位移控制部件(9)依據(jù)選定的遍歷路徑驅(qū)動(dòng)多維度電控位移載臺(tái)(3)中的多維度電控位移裝置(10)，依次將樣品載片(11)的不同的部位移進(jìn)顯微視場(chǎng)的景深范圍，所述圖像處理部件同步獲得當(dāng)前視場(chǎng)信息數(shù)據(jù)，并將所述當(dāng)前視場(chǎng)信息數(shù)據(jù)作為反饋信號(hào)，所述可編程多維度位移控制部件(9)依據(jù)所述反饋信號(hào)對(duì)所述多維度電控位移載臺(tái)(3)的位置進(jìn)行微調(diào)整，使被尋找到的滿足主測(cè)試儀器要求的樣品定位在測(cè)量位置上，完成微米級(jí)顆粒樣品自動(dòng)尋找及定位。

7.一種微米級(jí)顆粒樣品自動(dòng)尋找定位方法，其特征是采用如權(quán)利要求1所述的裝置，按如下步驟進(jìn)行：

步驟110、啟動(dòng)自動(dòng)尋找及定位過(guò)程，可編程多維度位移控制部件(9)驅(qū)動(dòng)多維度電控位移載臺(tái)(3)沿著設(shè)定的遍歷路徑移動(dòng)，同時(shí)，數(shù)字圖像處理設(shè)備(2)針對(duì)由單通道視頻顯微裝置(1)發(fā)來(lái)的圖像進(jìn)行同步分析；

步驟120、自動(dòng)微調(diào)，當(dāng)數(shù)字圖像處理設(shè)備(2)檢測(cè)到可能是樣品的圖形時(shí)，中斷路徑遍歷過(guò)程，微調(diào)多維度電控位移載臺(tái)(3)將目標(biāo)移動(dòng)在選定的清晰度指標(biāo)最優(yōu)的位置上；

步驟130、特征數(shù)據(jù)提取并判斷是否符合測(cè)試條件，數(shù)字圖像處理設(shè)備(2)針對(duì)當(dāng)前視場(chǎng)進(jìn)行特征數(shù)據(jù)提取，提取包括樣品的清晰度評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)、樣品在圖像中的位置、樣品的形狀和尺寸在內(nèi)的根據(jù)不同樣品形態(tài)選取的各種目標(biāo)的相關(guān)性數(shù)據(jù)，并判斷是否符合測(cè)試條件，若不滿足測(cè)試條件則返回步驟110繼續(xù)尋找；若滿足測(cè)試條件則進(jìn)入步驟140；

步驟140、數(shù)據(jù)發(fā)送，由圖像處理設(shè)備(2)將步驟130中提取獲得的各種目標(biāo)的相關(guān)性數(shù)據(jù)發(fā)送至可編程多維度位移控制部件(9)；

步驟150、自動(dòng)測(cè)量，啟動(dòng)自動(dòng)測(cè)量過(guò)程，可編程多維度位移控制部件(9)根據(jù)收到的信息將選定的樣品移到預(yù)定的測(cè)量位置，通知主測(cè)試儀器開始自動(dòng)測(cè)量；

步驟160、判斷測(cè)試數(shù)量是否完成，若測(cè)試數(shù)量未完成，則由可編程多維度位移控制部件(9)將多維度電控位移載臺(tái)(3)移回到步驟120中所中斷的路徑遍歷位置，并返回步驟110繼續(xù)后續(xù)路徑的遍歷尋找；若測(cè)試數(shù)量已完成，則進(jìn)入步驟170；

步驟170、結(jié)束測(cè)量過(guò)程。