自動化聚焦立體拍攝培養物的光照培養箱的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物實驗領域的生物培養設備，具體涉及一種自動化聚焦立體拍攝培養物的光照培養箱。
【背景技術】
[0002]《視頻記錄可調光波光照培養箱》(ZL2013205546840，授權公告日:2014-02-05)初步嘗試了用攝像頭隔著雙層真空玻璃隔板拍攝光照培養箱內的培養物。但是，該方案需要人工干預聚焦才能成像清晰，且拍攝的僅僅是培養物的一個側面或其局部。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種自動化聚焦立體拍攝培養物的光照培養箱，該光照培養箱內部的頂部與底部分別安裝有一套XYZ軸位移裝置以及一個攝像頭，兩個攝像頭在培養物的上方與下方各自作水平二維直線位移以定位目標，在豎直方向移動以獲得清晰成像，并當攝像頭位移到了三維空間的極端位置時，自動停止前進。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:它包括一臺光照培養箱、兩套XYZ軸位移裝置、兩個攝像頭、一臺計算機、兩塊MAX232、兩塊74HC164、兩塊74HC273、兩塊74HC165、兩塊74HC30、一塊74HC32以及+5V電源；其中，兩套XYZ軸位移裝置共有六套直線軸位移裝置，每一套直線軸位移裝置的兩塊金屬板上分別安置有一個微動開關，其位置靠近所屬金屬板上的法蘭直線軸承，面朝該套直線軸位移裝置的滑臺，并當該套直線軸位移裝置的滾珠絲桿上直線軸承所承載的滑臺移近所述法蘭直線軸承時能受到該滑臺的觸碰；計算機的RS232C接口的兩根輸出聯絡線、兩根輸入聯絡線以及串行數據輸出端經過兩塊電平轉換電路MAX232以后分別變換成TTL電平信號RTS與DTR、CTS與⑶以及TXD，它們各自連接有一個下拉電阻；第一塊74HC165的串行數據輸出端連接到第二塊74HC165的串行數據輸入端SER，第二塊74HC165的串行數據輸出端連接到CTS，兩塊74HC165的十六個并行數據輸入端各自連接有一個上拉電阻，第一塊74HC165的低六位并行數據輸入端分別連接到第一套XYZ軸位移裝置的六個微動開關的一端，還分別連接到第一塊74HC30的六個輸入端，第二塊74HC165的低六位并行數據輸入端分別連接到第二套XYZ軸位移裝置的六個微動開關的一端，還分別連接到第二塊74HC30的六個輸入端，兩塊74HC30空余的輸入端都連接到+5V電源的正極，它倆的輸出端分別連接到74HC32的兩個輸入端，74HC32的輸出端連接到CD，這十二個微動開關的另一端各自連接一個下拉電阻；RTS分別連接到兩塊74HC164以及兩塊74HC165的時鐘端，DTR分別連接到第一塊74HC164的一個串行數據輸入端以及兩塊74HC165的兩個SHIFT/LOAD端，TXD連接到兩塊74HC273的時鐘端，第一塊74HC164的另一個串行數據輸入端、兩塊74HC164的清零端以及兩塊74HC273的清零端都連接到+5V電源的正極，兩塊74HC165的片選端INH以及第一塊74HC165的串行數據輸入端SER都連接到+5V電源的負極，兩塊74HC164的十六個輸出端與兩塊74HC273的十六個輸入端D——連接，第一塊74HC164的最高位輸出端QH還同時連接到第二塊74HC164的兩個串行數據輸入端，兩塊74HC273的十六個輸出端各自連接有一個下拉電阻，第一塊74HC273的低六位輸出端兩個一組分別連接到第一套XYZ軸位移裝置的三組步進電機驅動電路的正轉控制線與反轉控制線，第二塊74HC273的低六位輸出端兩個一組分別連接到第二套XYZ軸位移裝置的三組步進電機驅動電路的正轉控制線與反轉控制線；兩套XYZ軸位移裝置分別通過其中的第一套直線軸位移裝置的金屬底板上的銷釘孔安裝到光照培養箱內部的頂部與底部，兩個攝像頭各自安置在一套XYZ軸位移裝置中的第三套直線軸位移裝置的滑臺上，各自通過USB電纜連接到計算機的一個USB接口。
[0005]所述一套XYZ軸位移裝置包括三套直線軸位移裝置；其中，第二套直線軸位移裝置通過其金屬底板上的銷釘孔以及第一套直線軸位移裝置的滑臺上的銷釘孔安置到第一套直線軸位移裝置的滑臺上，第三套直線軸位移裝置通過其第一塊金屬板上的銷釘孔以及第二套直線軸位移裝置的滑臺上的銷釘孔安置到第二套直線軸位移裝置的滑臺上；這三套直線軸位移裝置的滾珠絲桿相互垂直。
[0006]所述一套直線軸位移裝置包括兩根光軸、一根滾珠絲桿、兩個法蘭直線軸承、三個直線軸承、三個螺母座、一個滑臺、兩塊金屬板、一塊金屬底板、一個步進電機、一個步進電機架以及一組步進電機驅動電路；其中，兩根光軸以及滾珠絲桿彼此平行，各自穿過一個直線軸承，這三個直線軸承上各自配合有一個螺母座，滑臺是一個金屬板，滑臺上面開設有銷釘孔，滑臺通過螺絲同時固定在上述三個螺母座上；兩塊金屬板各自開設有左、中、右三個圓孔，第一根光軸的兩端分別安裝在這兩塊金屬板的左圓孔上，通過這兩個左圓孔上的螺絲固定，第二根光軸的兩端分別安裝在這兩塊金屬板的右圓孔上，通過這兩個右圓孔上的螺絲固定；兩塊金屬板上中間的圓孔各自通過螺絲安裝一個法蘭直線軸承，滾珠絲桿的一端安置在第一塊金屬板上的法蘭直線軸承中，滾珠絲桿的另一端穿過第二塊金屬板上的法蘭直線軸承，然后連接到一個聯軸器的一端，該聯軸器的另一端連接到一個步進電機的軸，該步進電機通過步進電機架安置到該套直線軸位移裝置的金屬底板上，并與一組步進電機驅動電路配合；兩塊金屬板都安置在該套直線軸位移裝置的金屬底板上，兩塊金屬板以及金屬底板上分別開設有銷釘孔。
[0007]本發明的有益效果是:兩個攝像頭各自借助一套XYZ軸位移裝置分別從培養物的上方與下方自動定位目標并聚焦拍攝所選取的培養物，一旦十二個微動開關之一受到了相對應的滑臺的觸碰，就停止所對應的步進電機的進一步旋轉，避免了步進電機空轉；構成了計算機自動執行上述功能的物質基礎。
[0008]【附圖說明】:
[0009]下面結合附圖進一步說明本發明。
[0010]圖1表示本發明的主要組成部分。
[0011]圖2是十二個微動開關一旦受到滑臺觸碰就產生計算機RS232C接口中斷請求信號CD的電路圖。
[0012]圖3是計算機RS232C接口的CTS線查詢十二個微動開關的狀態的電路圖。
[0013]圖4是計算機RS232C接口信號RTS、DTR以及TXD控制六個步進電機正轉或者反轉的電路圖。
[0014]圖5是計算機RS232C接口與本發明對接的電平轉換電路圖，其中，信號名稱后括號內的數字系該信號線在計算機RS232C接口中的排序。
[0015]圖1中，1.光照培養箱，2.計算機，21.第一個計算機USB接口，22.計算機RS232C接口，23.第二個計算機USB接口，3.第一個攝像頭，4.第一套XYZ軸位移裝置，41.- 46.第一套XYZ軸位移裝置上的微動開關，47.- 49.第一套XYZ軸位移裝置上的一個步進電機及其一組步進電機驅動電路，6.第二套XYZ軸位移裝置，61.第二個攝像頭O
【具體實施方式】
[0016]圖1中，光照培養箱(I)的頂部與底部分別安裝有第一套XYZ軸位移裝置(4)與第二套XYZ軸位移裝置(6)。第一個攝像頭(3)與第二個攝像頭(61)分別安裝在第一套XYZ軸位移裝置(4)與第二套XYZ軸位移裝置(6)的第三套直線軸位移裝置的滑臺上，兩個攝像頭分別通過USB電纜連接到計算機(2)的第一個USB接口(21)與第二個USB接口(23)。六個微動開關(41) - (46)分別安置在第一套XYZ軸位移裝置(4)的三套直線軸位移裝置的六塊金屬板上。所述三套直線軸位移裝置的三根滾珠絲桿分別穿過一個直線軸承，這三個直線軸承上的滑臺移動到接近相應的金屬板上的