CN112945957B - 一种自动加载玻片的高精密显微扫描平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动加载玻片的高精度显微扫描平台，包括Z轴机构、X轴机构、Y轴机构；Z轴机构包括Z轴固定板和Z轴丝杠螺母机构；X轴机构包括X轴活动板X轴丝杠螺母机构，X轴活动板滑动装配在Z轴丝杠螺母机构上；Y轴机构包括载玻台、Y轴活动板和Y轴丝杠螺母机构，Y轴活动板滑动装配在X轴丝杠螺母机构中；载玻台滑动装配在Y轴丝杠螺母机构中；载玻台上设置有供玻片***的玻片定位槽，玻片定位槽底部设置有避让槽，避让槽在玻片***方向上贯通设置。本发明可快速自动加载玻片，三轴机构快速精准将玻片送至扫描处，物镜可根据玻片类型随时快速切换，自动化程度高，定位精准，速度快，可以适应大规模连续扫描的需求。

Description

一种自动加载玻片的高精密显微扫描平台

技术领域

本发明涉及玻片扫描检测技术领域，具体涉及一种自动加载玻片的高精度显微扫描平台。

背景技术

玻片样本扫描的自动化程度越来越高，玻片样本的制片、染色、扫描环节都有自动化的设备，提高了玻片扫描效率，减少了人员感染风险，但是玻片扫描环节还存在一些问题，如公开号CN111551756A的发明专利公开的一种全自动制片染色扫描***(与本案为同一申请人)，可以实现制片、染色、扫描的自动化，玻片扫描环节采用机械手抓取从玻片盒中抓取玻片进行扫描，载玻台可以上下左右移动调整玻片位置。但是玻片上的样本位置会有偏差，调整载玻台的位置后一部分的玻片样本依然无法全面扫描，存在一定的扫描盲区。玻片样本的类型不同，也需要使用不同型号的扫描物镜来进行扫描，市面上也有一些可以调整物镜的扫描设备，如公开号CN107479178A的发明专利公开的一种无载物台全自动显微镜扫描***，采用同步带来切换物镜进行不同类型玻片样本的扫描工作，无法保证旋转精度，且同步带需要额外的驱动机构来驱动，又增加了很多部件，增加了扫描设备的体积。如公开号CN110587585A的发明专利公开的一种可对玻片进行自由抓取的机械手装置，采用多组丝杠螺母机构和电动夹爪对玻片进行夹取转移，结构复杂，转移玻片效率低，且多组丝杠螺母机构占用设备空间，且运行过程中会产生更多的震动，影响玻片的检测结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动加载玻片的高精度显微扫描平台，以解决目前玻片扫描环节无法适应不同类型玻片扫描和扫描效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自动加载玻片的高精度显微扫描平台，包括Z轴机构、X轴机构、Y轴机构；所述Z轴机构包括Z轴固定板和设置在Z轴固定板上的Z轴丝杠螺母机构；X轴机构包括X轴活动板和设置在X轴活动板上的X轴丝杠螺母机构，所述X轴活动板滑动装配在Z轴丝杠螺母机构上；Y轴机构包括载玻台、Y轴活动板和设置在Y轴活动板上的Y轴丝杠螺母机构，所述Y轴活动板滑动装配在X轴丝杠螺母机构中；所述载玻台滑动装配在所述Y轴丝杠螺母机构中；所述载玻台上设置有供玻片***的玻片定位槽，所述玻片定位槽底部设置有避让槽，所述避让槽在玻片***方向上贯通设置。

进一步优选，所述玻片定位槽中设置有玻片位置传感器。

进一步优选，所述玻片定位槽供玻片***一侧设置有推送机构，推送机构包括用于将玻片从玻片盒中推入玻片定位槽中的玻片推送板、用于将玻片从玻片定位槽中推回玻片盒中的玻片复位推板、推送机构支撑板，玻片推送板和玻片复位推板分别设置在推送机构支撑板的两端。

进一步优选，所述玻片推送板和所述玻片复位推板在同一高度上水平设置。

进一步优选，所述避让槽包括供玻片推送板进出的第一避让槽和供玻片复位推板进出的第二避让槽。

进一步优选，所述第一避让槽和所述第二避让槽的宽度均小于所述玻片定位槽的宽度。

进一步优选，所述第一避让槽和所述第二避让槽的深度大于所述玻片定位槽的深度。

进一步优选，所述Z轴固定板上在X轴活动板极限运动方向上分别设置有Z轴位置传感器；所述X轴活动板上在Y轴活动板极限运动方向上分别设置有X轴位置传感器；所述Y轴活动板上在载玻台极限运动方向上分别设置有Y轴位置传感器。

进一步优选，所述玻片定位槽中设置有透光孔。

进一步优选，所述玻片定位槽供玻片***的位置设置有压板，所述压板一端设置有向下的凸起，形成对玻片的压设，另一端端部上翘，形成供玻片***的导向板。

本发明的有益效果：

本发明一种自动加载玻片的高精度显微扫描平台，包括Z轴机构、X轴机构、Y轴机构；Z轴机构包括Z轴固定板和设置在Z轴固定板上的Z轴丝杠螺母机构；X轴机构包括X轴活动板和设置在X轴活动板上的X轴丝杠螺母机构，X轴活动板滑动装配在Z轴丝杠螺母机构上；Y轴机构包括载玻台、Y轴活动板和设置在Y轴活动板上的Y轴丝杠螺母机构，Y轴活动板滑动装配在X轴丝杠螺母机构中；载玻台滑动装配在Y轴丝杠螺母机构中；载玻台上设置有供玻片***的玻片定位槽，玻片定位槽底部设置有避让槽，避让槽在玻片***方向上贯通设置。

本发明一种自动加载玻片的高精度显微扫描平台可快速自动加载玻片，三轴机构快速精准将玻片送至扫描处，物镜可根据玻片类型随时快速切换，自动化程度高，定位精准，速度快，可以适应大规模连续扫描的需求。

附图说明

图1是本发明自动加载玻片的高精度显微扫描平台的结构示意图；

图2是图1另一视角的结构示意图；

图3是本发明自动加载玻片的高精度显微扫描平台的结构示意图；

图4是图1-3中载玻台的结构示意图；

图5是玻片推送板与载玻台配合的示意图；

图6是本发明自动加载玻片的高精度显微扫描平台玻片推送板的结构示意图；

图7是本发明自动加载玻片的高精度显微扫描平台显微镜的部分结构示意。

图中各标记对应的名称：

1、Z轴机构，11、Z轴丝杠螺母机构，12、Z轴固定板，111、第一丝杠，112、第一伺服电机，13、底座，121、Z轴滑轨，14、Z轴位置传感器，15、Z轴传感器感应板，16、Z轴螺母，

2、X轴机构，21、X轴丝杠螺母机构，22、X轴活动板，23、X轴活动板托架，211、第二丝杆，212、第二伺服电机，221、X轴滑轨，24、X轴位置传感器，25、X轴传感器感应板，26、X轴螺母，

3、Y轴机构，31、Y轴丝杠螺母机构，32、Y轴活动板，311、第三丝杠，312、第三伺服电机，321、Y轴滑轨，33、Y轴位置传感器，34、Y轴传感器感应板，35、载玻台、351、玻片定位槽，352、定位台阶面，353、压板，354、透光孔，355、背板，356、第一避让槽，357、玻片位置传感器，358、第二避让槽，36、Y轴螺母，

4、玻片推送机构，41、玻片推送板，42、玻片复位推板，

5、显微扫描镜，51、可切换物镜，511、物镜齿圈，52、物镜转换装置，521、物镜转换电机，522、电机固定框，523、电机齿轮，

6、视觉传感器，

7、立架，71、卡槽，

8、浸镜油滴加管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的实施例1：

如图1-6所示，自动加载玻片的高精度显微扫描平台，包括X轴机构2、Y轴机构3、Z轴机构1、显微扫描镜5和玻片推动机构4。

如图1-3所示，Z轴机构1包括Z轴丝杠螺母机构11和Z轴固定板12，Z轴丝杠螺母机构11设置在Z轴固定板12上，Z轴丝杠螺母机构11包括丝杆，记为第一丝杠111，驱动该丝杠的是第一伺服电机112，Z轴固定板12竖直安装在底座13上，Z轴固定板12上设置有Z轴滑轨121，Z轴滑轨121竖直设置。

Z轴固定板12侧面设置有两个Z轴位置传感器14，Z轴位置传感器14分别设置在X轴活动板22沿Z轴上下运动的极限位置上，X轴活动板22侧面设置有与Z轴位置传感器14配合的Z轴传感器感应板15。

X轴机构2包括X轴丝杠螺母机构21和X轴活动板22。

X轴活动板22水平设置，X轴活动板22下侧设置有X轴活动板托架23，X轴活动板22安装在X轴活动板托架23上，X轴活动板托架23的侧面与Z轴丝杠螺母机构11中的Z轴螺母16固定连接。

X轴活动板托架23上还设置有与Z轴滑轨121配合滑动连接的滑块，X轴活动板22沿Z轴滑动装配在Z轴固定板12上。

X轴丝杠螺母机构21固定在X轴活动板22的侧面，X轴丝杠螺母机构21包括丝杠，记为第二丝杆211，驱动该丝杠的是第二伺服电机212。

X轴活动板22上设置有X轴滑轨221，X轴滑轨221水平设置。

图2所示，X轴活动板22的底面设置有两个X轴位置传感器24，X轴位置传感器24分别设置在Y轴活动板32沿X轴左右运动的极限位置上，X轴螺母26上设置有与X轴位置传感器24配合的X轴传感器感应板25。

Y轴机构3包括Y轴活动板32和安装在Y轴活动板上的Y轴丝杠螺母机构31。

Y轴活动板32上设置有与X轴滑轨221配合的滑块，Y轴活动板32滑动装配在X轴活动板22上，Y轴活动板32沿X轴滑轨221水平移动。

Y轴丝杆螺母机构31固定在Y轴活动板32的上侧面，Y轴丝杠螺母机构包括丝杠，记为第三丝杠311，驱动该丝杆的第三伺服电机312。

Y轴活动板32上设置有Y轴滑轨321，Y轴滑轨321水平设置。

Y轴活动板32侧面延伸出丝杠固定座，丝杠固定座也即是X轴丝杆螺母机构21中的X轴螺母26。Y轴活动板32由X轴丝杠螺母机构21带动在X轴活动板22上滑动。

载玻台35设置在Y轴活动板32上，载玻台35上设置有与Y轴滑轨321配合的滑块，载玻台35滑动装配在Y轴活动板32上，载玻台35沿Y轴滑轨321水平移动。

载玻台35固定在Y轴丝杠螺母机构31中的Y轴螺母36上，Y轴丝杠螺母机构31带动载玻台35沿Y轴滑轨321前后方向水平移动。

Y轴活动板32的上侧面上设置有两个Y轴位置传感器33，Y轴位置传感器33分别设置在载玻台35沿Y轴前后运动的极限位置上，Y轴螺母36上设置有与Y轴位置传感器33配合的Y轴传感器感应板34。

如图3所示，载玻台35上设置有玻片定位槽351，玻片定位槽351中设置有定位台阶面352，定位台阶面352用于对玻片进行定位。

图4所示，玻片定位槽四角设置有压板353，压板353一端设置有向下的凸起，用于压设玻片使玻片更稳定的安放在玻片定位槽351中，另一端靠近玻片***的位置，压板353端部向上翘起，形成供玻片***的导向板，防止微小误差导致玻片无法被推送到玻片定位槽中，避免损坏玻片。

图4所示，玻片定位槽351的底部设置有透光孔354，透光孔对应玻片的样本位置，便于显微镜扫描。

为了确保玻片推送板41和玻片复位推板42可以顺利的进出玻片定位槽351，做了如下设计，玻片定位槽351的底部开设有第一避让槽356和第二避让槽358，第一避让槽356和第二避让槽358在玻片定位槽351中沿玻片进出方向贯通设置，第一避让槽356用于供玻片推送板41进出玻片定位槽351，第二避让槽358用于供玻片复位推板42进出玻片定位槽351，第一避让槽356和第二避让槽358的宽度相同，且小于玻片定位槽351的宽度。第一避让槽356的深度等于玻片推送板41的厚度，第二避让槽358的深度等于玻片复位推板42的厚度，方便玻片推送板41和玻片复位推板42进出玻片定位槽351。玻片推送板41快速的将玻片推入玻片定位槽351中，扫描结束后玻片复位推板42将玻片快速推出玻片定位槽351。

玻片进入玻片定位槽351和完成扫描后的回收是通过玻片推送机构4完成的。

如图5-6所示，玻片推送机构4为T形板结构，玻片推送机构4包括玻片推送板41和玻片复位推板42，玻片推送板41设置在T形板的一端，玻片复位推板42设置在T形板的另一端，玻片推送板41为长条形板，用于推送玻片盒中的玻片进入玻片定位槽351中，玻片复位推板42用于将玻片从玻片定位槽351中推回玻片盒中，玻片推送板和玻片复位推板宽度相同，并水平设置在同一高度上，玻片推送机构4由丝杆螺母机构驱动。

如图3所示，玻片定位槽351的上方设置有视觉传感器6，视觉传感器6安装在立架7上，立架7上设置有卡槽71，视觉传感器设置在卡槽71中，视觉传感可以在卡槽71中移动一定距离，可以根据不同的玻片样本来调整视觉传感器6的位置，确保视觉传感器6的视觉识别更加精准。视觉传感器6对玻片定位槽351中的玻片进行拍照，识别出玻片上的样本位置，反馈给控制***，控制***来控制X轴机构2、Y轴机构3和Z轴机构1来调整玻片的位置，使样本处在扫描的合适范围内，调高扫描结果准确性。

视觉传感器6的左侧设置有浸镜油滴加管8，浸镜油滴加管8设置在立架上，浸镜油滴加管8用于将浸镜油滴到玻片定位槽351中的玻片上。

玻片定位槽351的下方设置有背板355，如图所示，背板355用于为视觉传感器6提供图像采集的背景，使图像更加清晰，同时可以接收玻片上流出的样本和浸镜油，保证显微扫描仪内部的清洁。

如图7所示，显微扫描镜5设置在载玻台35的上方，显微扫描镜5包括可切换物镜51和物镜转换装置52。

物镜框上周向设置有物镜齿圈511，物镜框可以转动用以切换不同的物镜，物镜转换装置52设置在显微镜支架上，物镜转换装置52包括物镜转换电机521和电机固定框522，电机固定框522安装在显微镜支架上，物镜转换电机521设置在电机固定框522中，物镜转换电机521转轴上安装有电机齿轮523，电机齿轮523与物镜齿圈511啮合转动连接，物镜转换电机521的转动带动物镜旋转更换物镜，可以对不同类型的玻片样本进行扫描，电机齿轮523与物镜齿圈511配合传动，效率高，位置调整精准，可以快速稳定完成物镜切换工作。

本发明自动加载玻片的高精度显微扫描平台的工作原理：

玻片经过玻片推送机构4中的玻片推送板41的推送，进入玻片定位槽351中，玻片位置传感器357判断出玻片进入玻片定位槽351中后，视觉传感器6对玻片进行拍照，判断玻片上样本的位置，将玻片位置信息反馈给扫描平台，X轴机构2、Y轴机构3和Z轴机构1开始工作，其中Z轴机构1先向下移动一定距离，避免玻片推送板41对载玻台35的干涉，而后X轴机构2和Y轴机构3动作，将玻片精确送至显微镜的物镜下，如需切换不同物镜，则物镜转换电机521动作，带动物镜框旋转调整不同的物镜。完成扫描后，X轴机构2、Y轴机构3、Z轴机构1复位，玻片定位槽351回到初始位置，此时，玻片推送机构4中的玻片复位推板42推出玻片定位槽351中的玻片回到玻片盒中，完成玻片的自动扫描。

本发明自动加载玻片的高精度显微扫描平台具有结构紧凑，传动效率高，故障率低的特点，采用玻片推送机构，相比现有机械手臂结构，只需要在水平面一个方向的往复动作就可以完成玻片送至载玻台和送回玻片盒两个工序，极大地提高了效率，载玻台三轴平台有更多的自由度，适应多种玻片扫描需求，物镜可以快速切换，提高玻片扫描效率。

Claims (5)

1.一种自动加载玻片的高精度显微扫描平台，其特征在于：包括Z轴机构、X轴机构、Y轴机构；所述Z轴机构包括Z轴固定板和设置在Z轴固定板上的Z轴丝杠螺母机构；X轴机构包括X轴活动板和设置在X轴活动板上的X轴丝杠螺母机构，所述X轴活动板滑动装配在Z轴丝杠螺母机构上；Y轴机构包括载玻台、Y轴活动板和设置在Y轴活动板上的Y轴丝杠螺母机构，所述Y轴活动板滑动装配在X轴丝杠螺母机构中；所述载玻台滑动装配在所述Y轴丝杠螺母机构中；所述载玻台上设置有供玻片***的玻片定位槽，所述玻片定位槽底部设置有避让槽，所述避让槽在玻片***方向上贯通设置；所述玻片定位槽供玻片***的位置设置有压板，所述压板一端设置有向下的凸起，形成对玻片的压设，另一端端部上翘，形成供玻片***的导向板；所述玻片定位槽中设置有玻片位置传感器；所述玻片定位槽供玻片***一侧设置有推送机构，推送机构包括用于将玻片从玻片盒中推入玻片定位槽中的玻片推送板、用于将玻片从玻片定位槽中推回玻片盒中的玻片复位推板、推送机构支撑板，玻片推送板和玻片复位推板分别设置在推送机构支撑板的两端；所述玻片推送板和所述玻片复位推板在同一高度上水平设置；所述避让槽包括供玻片推送板进出的第一避让槽和供玻片复位推板进出的第二避让槽；玻片定位槽的上方设置有视觉传感器，视觉传感器安装在立架上，立架上设置有卡槽，视觉传感器设置在卡槽中，视觉传感器用于对玻片定位槽中的玻片进行拍照，以识别出玻片上的样本位置，反馈给控制***，控制***来控制X轴机构、Y轴机构和Z轴机构来调整玻片的位置，以将玻片精确推送到显微镜的物镜下；视觉传感器的左侧设置有浸镜油滴加管，浸镜油滴加管设置在立架上，浸镜油滴加管用于将浸镜油滴到玻片定位槽中的玻片上，玻片定位槽的下方设置有背板，背板用于为视觉传感器提供图像采集的背景和接收玻片上流出的样本和浸镜油。

2.根据权利要求1所述的一种自动加载玻片的高精度显微扫描平台，其特征在于：所述第一避让槽和所述第二避让槽的宽度均小于所述玻片定位槽的宽度。

3.根据权利要求2所述的一种自动加载玻片的高精度显微扫描平台，其特征在于：所述第一避让槽和所述第二避让槽的深度大于所述玻片定位槽的深度。

4.根据权利要求1所述的一种自动加载玻片的高精度显微扫描平台，其特征在于：所述Z轴固定板上在X轴活动板极限运动方向上分别设置有Z轴位置传感器；所述X轴活动板上在Y轴活动板极限运动方向上分别设置有X轴位置传感器；所述Y轴活动板上在载玻台极限运动方向上分别设置有Y轴位置传感器。

5.根据权利要求1所述的一种自动加载玻片的高精度显微扫描平台，其特征在于：所述玻片定位槽中设置有透光孔。