專利名稱：一種體視顯微鏡led照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及體視顯微鏡技術領域，尤其涉及一種體視顯微鏡LED照明及透鏡 調焦控制系統(tǒng)。
背景技術：
體視顯微鏡是一種在工業(yè)生產、醫(yī)療和科研領域有著廣泛應用的觀測儀器。體視 顯微鏡需要照明光源，隨著LED照明技術的不斷發(fā)展，越來越多的體視顯微鏡選擇LED作為 其光源，其原因有以下6點 (l)LED是點光源，可以制作任何形狀的顯微鏡顯微鏡燈頭，并能實現(xiàn)燈頭的局部 照明； (2)節(jié)能低耗，LED光源的能量轉化效率非常高，理論上可以達到白熾燈10%的能 耗，LED相比熒光燈也可以達到50%的節(jié)能效果。節(jié)能效果顯著，這對能源十分緊張的中國 來說，無疑具有十分重要的意義； (3)高亮度，低熱量； (4)環(huán)保，其本身不含有毒有害物質，避免了熒光燈管破裂溢出汞的二次污染，同 時又沒有干擾輻射； (5)堅固耐用，正常情況下使用LED，其光衰減到70%的標稱壽命為10萬小時，減 少了更換頻率和其他維護工作； (6)控制性強，響應速度快。 使用LED作為體視顯微鏡的光源，增強了顯微鏡的觀測性能，但是目前的體視顯 微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)依然存在如下的缺點 (1)透鏡調焦仍然依靠觀測人員重復地手動操作。在實際的生產科研現(xiàn)場，每天都
有大量的產品或者實驗樣本需要觀測人員對其進行觀測，對于同一類產品或者實驗樣本，
重復地調焦觀測會嚴重影響工作效率，對觀測人員的耐心和技術也是考驗； (2)現(xiàn)代觀測技術對顯微鏡照明提出了新的要求，不僅需要正常照明，同時需要其
具備局部照明效果來滿足相應的觀測需要。目前，部分體視顯微鏡LED照明控制器只具備
正常照明的控制功能，其控制器的可視化程度低，在LED照明工作狀態(tài)和模式之間切換缺
乏相應的指示，給觀測工作帶來不便，同時不支持計算機操作，不支持與計算機之間通信，
不符合觀測技術的發(fā)展趨勢； (3)目前的LED照明控制器基于模擬電子技術設計，其調光比大約為30 : l，不能 滿足部分觀測需求，同時這種控制器還存在產品穩(wěn)定性差，可擴展性差，生產調試復雜等缺 點。

發(fā)明內容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)存在 的不足，提供了一種體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)。[0014] 體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)包括照明及調焦控制器、LCD顯示器、可 選件PC機、鍵盤、驅動粗、細調焦螺母的步進電機和LED燈頭，照明及調焦控制器分別與LCD 顯示器、可選件PC機、鍵盤、LED燈頭、驅動粗、細調焦螺母的步進電機相連接；體視顯微鏡 LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的照明及調焦控制器包括微處理器模塊、串口通信模塊、鍵盤 控制模塊、步進電機控制和驅動模塊、LCD顯示控制模塊，微處理器模塊分別與串口通信模 塊、鍵盤控制模塊、步進電機控制和驅動模塊、LCD顯示控制模塊相連接。 體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的LCD顯示控制模塊包括微處理接口 、 LCD驅動芯片、LCD平板接口、 LED背光模塊，LCD驅動芯片分別與微處理接口 、 LCD平板接 口、LED背光模塊相連接。 體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的步進電機控制和驅動模塊包括微處 理器模塊、脈沖分配模塊、功率驅動電路模塊、步進電機、電流控制模塊、保護電路，脈沖分 配模塊分別與微處理器模塊、電流控制模塊、功率驅動電路模塊相連接，電流控制模塊分別 與微處理器模塊、功率驅動電路模塊相連接，功率驅動電路模塊分別與步進電機、保護電路 相連接。 體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的串口通信模塊包括微處理器模塊、電
平轉化芯片、PC機串口 ，電平轉化芯片分別與微處理器模塊、PC機串口相連接。 體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的LED燈頭光效控制和驅動模塊包括微
處理器模塊、LED驅動模塊、LED亮度控制模塊、LED燈具接口 ，微處理器模塊分別與LED亮
度控制模塊、LED驅動模塊相連接，LED燈具接口分別與LED亮度控制模塊、LED驅動模塊相連接。 體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)包括LED燈頭的點亮區(qū)域、 LED亮度、顯微鏡透鏡的高度，LED燈頭的點亮區(qū)域、LED亮度的存儲記憶功能是通過存儲相 應的數(shù)值實現(xiàn)的，而顯微鏡鏡頭的高度則是通過固定初始化鏡頭高度和步進電機的脈沖計 數(shù)實現(xiàn)的，粗、細調聚焦則是通過不同半徑的齒輪傳動實現(xiàn)的。 本實用新型具備存儲、記憶功能，能夠按照實際生產科研的需要存儲若干種常用 的工作狀態(tài)，用戶可以隨時調用這些存儲的工作狀態(tài)，方便用戶操作，提高工作效率。同時 支持上位機操作和下位機操作，并可以通過對應的顯示裝置，了解系統(tǒng)的工作模式和狀態(tài)， 增強了體視顯微鏡的可視化水平。 LED光源控制器基于數(shù)字電子技術，相對于傳統(tǒng)的基于模擬電子技術設計的控制
器，其具有調光比高，產品穩(wěn)定性好及生產調試簡單等優(yōu)點。
圖1是體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)方框圖； 圖2是體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的照明及調焦控制器與PC通信 的通信協(xié)議示意圖； 圖3是體視顯微鏡操作組態(tài)和監(jiān)控管理軟件界面圖； 圖4是體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的鍵盤界面圖； 圖5 (a)是在照明及調焦控制器上操作流程圖； 圖5 (b)是在監(jiān)控管理軟件上的操作流程圖； 圖6是體視顯微鏡操作組態(tài)和監(jiān)控管理軟件更多工作狀態(tài)存儲和調用界面圖；[0030] 圖7是體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的LCD顯示器界面圖； 圖8是體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的照明及調焦控制器方框圖； 圖9是體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的照明及調焦控制器的LED顯示 控制模塊方框圖； 圖10是體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的照明及調焦控制器的步進電 機控制和驅動模塊方框圖； 圖11是體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的照明及調焦控制器的串口通 信模塊方框圖； 圖12是體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的照明及調焦控制器的LED燈 頭光效控制和驅動模塊方框圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的技術路線。 如圖1所示，體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)，包括照明及調焦控制器、 LCD顯示器、可選件PC、鍵盤、驅動粗、細調焦螺母的步進電機和LED燈頭，照明及調焦控制 器分別與LCD顯示器、可選件PC、鍵盤、LED燈頭、驅動粗、細調焦螺母的步進電機相連接。 PC是可選件，即有PC可以在PC上操作監(jiān)控體視顯微鏡照明及調焦的工作狀態(tài)和 模式，沒有PC也可以在照明及調焦控制器上監(jiān)控體視顯微鏡的照明及調焦工作狀態(tài)和模 式，照明和調焦控制器通過PC機串口與其進行通信，通信協(xié)議可以自定義，如圖2所示，可 以按此格式定義通信協(xié)議，PC機以一定的頻率發(fā)送數(shù)據(jù)包，實時更新LED燈頭及透鏡調焦 狀態(tài)。PC機上的體視顯微鏡操作組態(tài)和監(jiān)控管理軟件界面如圖3所示。 鍵盤可以按圖4定義按鍵，按鍵包括初始化、開/關機、工作狀態(tài)存儲、工作狀態(tài)調 用、LED亮度向上粗調、LED亮度向下粗調、LED亮度向上細調、LED亮度向下細調、LED燈頭
照明區(qū)域選擇x (x = 1 ， 2， 3......8)、透鏡向上粗調、透鏡向下粗調、透鏡向上細調、透鏡向
下細調、工作狀態(tài)x(x二 1，2，3......8)， LED燈頭照明區(qū)域選擇x(x = 1，2，3......8)和
工作狀態(tài)x(x = 1，2，3......8)使用帶鎖按鍵，其它的使用普通復位按鍵。 如圖5所示，以下以鍵盤操作為例，說明本實用新型的使用方法。首次利用體視顯 微鏡觀測產品或者實驗樣品時，需手動調節(jié)體視顯微鏡的LED燈頭亮度、照明區(qū)域和透鏡 調焦，調節(jié)好之后，若想存儲工作狀態(tài)，可以選擇一個工作狀態(tài)，按下相應的帶鎖按鍵之后， 緊接著按下工作狀態(tài)存儲鍵，則原來存在該工作狀態(tài)中的數(shù)據(jù)被覆蓋更新，新的工作狀態(tài) 被存儲，然后再次按下帶鎖按鍵，完成工作狀態(tài)存儲工作，若下次觀測的是同樣的產品或者 實驗樣品，只要按下相應工作狀態(tài)的帶鎖按鍵，然后按下工作狀態(tài)調用鍵就可以直接使體 視顯微鏡處于所需的工作狀態(tài)。假如操作在體視顯微鏡操作組態(tài)和監(jiān)控管理軟件上完成， 需要在上述整個操作之前做一個端口配置，使PC連上照明及調焦控制器，同樣，首次利用 體視顯微鏡觀測產品或者實驗樣品時，需手動調節(jié)體視顯微鏡的LED燈頭亮度、照明區(qū)域 和透鏡調焦，調節(jié)好之后需要點擊確認并發(fā)送至下位機按鈕，若想存儲工作狀態(tài)，可以選擇 一個工作狀態(tài)，點擊相應的工作狀態(tài)復選框之后，緊接著點擊工作狀態(tài)存儲按鈕，同樣原來 存在該工作狀態(tài)中的數(shù)據(jù)被覆蓋更新，新的工作狀態(tài)被存儲，完成工作狀態(tài)存儲工作，此時 的工作狀態(tài)存儲在PC機數(shù)據(jù)庫內，若下次觀測的是同樣的產品或者實驗樣品，只要點擊相 應的工作狀態(tài)復選框，點擊工作狀態(tài)調用按鈕，然后點擊確認并發(fā)送至下位機按鈕就可以使體視顯微鏡處于所需的工作狀態(tài)。 當需要存儲的工作狀態(tài)超過8個或者需存儲的工作狀態(tài)需要長時期保存，首先仍 然按照上述說明完成調節(jié)、存儲操作，然后點擊圖3界面中更多工作狀態(tài)存儲和調用，調出 模式對話框如圖6所示，在工作狀態(tài)存儲時，填寫標號，產品批號，工號和工作狀態(tài)(工作狀 態(tài)勿重復)，然后點擊工作狀態(tài)存儲，則將當前工作狀態(tài)存入新的數(shù)據(jù)庫空間，只要人工不 刪除該存儲數(shù)據(jù)，該存儲數(shù)據(jù)將不會被覆蓋更新；如若需要調用已存儲的工作狀態(tài)，可以通 過標號標號，產品批號，工號和工作狀態(tài)索引，并點擊工作狀態(tài)調用，則該工作狀態(tài)被調用； 欲刪除該工作狀態(tài)則點擊工作狀態(tài)刪除，則該存儲數(shù)據(jù)被刪除。該設計提供了更多工作狀 態(tài)存儲和檢索調用的功能。 如圖7所示，LCD顯示器顯示LED照明及透鏡調焦的工作狀態(tài)，包括是否接通電源， 是否連上PC機，LED燈頭的點亮區(qū)域、LED燈光亮度和透鏡的高度。 步進電機驅動粗、細調變焦螺母可以采用單機切換驅動兩個螺母，也可以采用雙 機各驅動一個螺母，為了達到調焦精度的要求，基于不同種類的步進電機，可以采用不同半 徑的齒輪進行傳動，但是單個步進電機驅動兩個螺母會因為傳動鏈長而影響傳動精度，因 此使用雙步進電機的方案更好。 如圖8所示，體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的照明及調焦控制器包括 微處理器模塊、串口通信模塊、鍵盤控制模塊、步進電機控制和驅動模塊、LCD顯示控制模 塊，微處理器模塊分別與串口通信模塊、鍵盤控制模塊、步進電機控制和驅動模塊、LCD顯示 控制模塊相連接。 如圖9所示，體視顯微鏡LED光源控制系統(tǒng)的LCD顯示控制模塊包括微處理模塊、 LCD驅動芯片、LCD平板接口、 LED背光模塊，LCD驅動芯片分別與微處理接口 、 LCD平板接 口、LED背光模塊相連接。 如圖10所示，體視顯微鏡LED光源控制系統(tǒng)的步進電機控制和驅動模塊包括微處 理器模塊、脈沖分配模塊、功率驅動電路模塊、步進電機、電流控制模塊、保護電路，脈沖分 配模塊分別與微處理器模塊、電流控制模塊、功率驅動電路模塊相連接，電流控制模塊分別 與微處理器模塊、功率驅動電路模塊相連接，功率驅動電路模塊分別與步進電機、保護電路 相連接。 如圖11所示，體視顯微鏡LED光源控制系統(tǒng)的串口通信模塊包括微處理器模塊、 電平轉化芯片、PC機串口 ，電平轉化芯片分別與微處理器模塊、PC機串口相連接。 如圖12所示，體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的照明及調焦控制器的 LED燈頭光效控制和驅動模塊包括微處理器模塊、LED驅動模塊、LED亮度控制模塊、LED燈 具接口 ，微處理器模塊分別與LED亮度控制模塊、LED驅動模塊相連接，LED燈具接口分別與 LED亮度控制模塊、LED驅動模塊相連接。 體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)包括LED燈頭的點亮區(qū)域、 LED亮度、顯微鏡透鏡的高度，LED燈頭的點亮區(qū)域、LED亮度的存儲記憶功能是通過存儲相 應的數(shù)值實現(xiàn)的，如圖2所示，亮度值是一個16位的2進制數(shù)，照明區(qū)域值的位數(shù)根據(jù)燈頭 區(qū)域數(shù)設計，本實用新型是8個照明區(qū)域，所以照明區(qū)域值是8位，1表示點亮，O表示不點 亮；顯微鏡鏡頭的高度則是通過固定初始化鏡頭高度和步進電機的脈沖計數(shù)實現(xiàn)的，鏡頭 高度指的是透鏡頭到載物臺的距離，初始化鏡頭高度由產品設計者設定，假設為x，對于步進電機來說，控制器的脈沖數(shù)控制著它的轉動角度，假設每個脈沖電機轉過e角，步進電 機帶動的齒輪半徑為R"帶動調焦螺母的齒輪半徑為&，調焦螺母帶動鏡筒的齒輪半徑為 尺3，則體視顯微鏡的鏡頭高度為h = x± 9 X (R/R》XR3， ±表示兩種轉動方向，綜上所述， 粗、細調焦是通過不同半徑的齒輪傳動實現(xiàn)的，并能保證調節(jié)精度。
權利要求一種體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)，其特征在于包括照明及調焦控制器、LCD顯示器、可選件PC機、鍵盤、驅動粗、細調焦螺母的步進電機和LED燈頭，照明及調焦控制器分別與LCD顯示器、可選件PC機、鍵盤、LED燈頭、驅動粗、細調焦螺母的步進電機相連接；所述的照明及調焦控制器包括微處理器模塊、串口通信模塊、鍵盤控制模塊、步進電機控制和驅動模塊、LCD顯示控制模塊，微處理器模塊分別與串口通信模塊、鍵盤控制模塊、步進電機控制和驅動模塊、LCD顯示控制模塊相連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的LCD顯示控制模塊包括微處理模塊、LCD驅動芯片、LCD平板接口、LED背光模塊，LCD 驅動芯片分別與微處理模塊、LCD平板接口 、 LED背光模塊相連接。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的步進電機控制和驅動模塊包括微處理器模塊、脈沖分配模塊、功率驅動電路模塊、步 進電機、電流控制模塊、保護電路，脈沖分配模塊分別與微處理器模塊、電流控制模塊、功率 驅動電路模塊相連接，電流控制模塊分別與微處理器模塊、功率驅動電路模塊相連接，功率 驅動電路模塊分別與步進電機、保護電路相連接。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的串口通信模塊包括微處理器模塊、電平轉化芯片、PC機串口 ，電平轉化芯片分別與微 處理器模塊、PC機串口相連接。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的LED燈頭光效控制和驅動模塊包括微處理器模塊、LED驅動模塊、LED亮度控制模塊、 LED燈具接口 ，微處理器模塊分別與LED亮度控制模塊、LED驅動模塊相連接，LED燈具接口 分別與LED亮度控制模塊、LED驅動模塊相連接。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的工作狀態(tài)包括LED燈頭的點亮區(qū)域、LED亮度、顯微鏡透鏡的高度，LED燈頭的點亮區(qū) 域、LED亮度的存儲記憶功能是通過存儲相應的數(shù)值實現(xiàn)的，而顯微鏡鏡頭的高度則是通過 固定初始化鏡頭高度和步進電機的脈沖計數(shù)實現(xiàn)的，粗、細調聚焦則是通過不同半徑的齒 輪傳動實現(xiàn)的。
專利摘要本實用新型公開了一種體視顯微鏡LED照明及透鏡調焦控制系統(tǒng)，包括照明及調焦控制器、LCD顯示器等，照明及調焦控制器分別與LCD顯示器、可選件PC機、鍵盤、LED燈頭、驅動粗、細調焦螺母的步進電機相連接；所述的照明及調焦控制器包括微處理器模塊、串口通信模塊等，微處理器模塊分別與串口通信模塊、鍵盤控制模塊、步進電機控制和驅動模塊、LCD顯示控制模塊相連接。所述的LCD顯示控制模塊包括微處理模塊、LCD驅動芯片、LCD平板接口、LED背光模塊，LCD驅動芯片分別與微處理模塊、LCD平板接口、LED背光模塊相連接。本實用新型具備存儲功能，能存儲多種工作狀態(tài)，方便用戶操作，提高工作效率；支持上、下位機操作，增強可視化水平；照明及調焦控制器具有調光比高等優(yōu)點。
文檔編號G02B21/32GK201535838SQ200920116839
公開日2010年7月28日 申請日期2009年4月2日 優(yōu)先權日2009年4月2日
發(fā)明者吳明光, 蔡勇, 邵旭敏 申請人:浙江大學