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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Balancierung eines Mikroskopiesystems.
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Aus dem Stand der Technik bekannt sind Operationsmikroskope mit Stativen, die über einen sogenannten Balanciermechanismus verfügen. Dieser ermöglicht, dass das Mikroskopiesystem trotz gelöster Bremsen statisch in einer gewünschten Raumlage verbleibt, wenn keine weiteren äußeren Kräfte auf das System einwirken. Für verschiedene Zuladungen des Mikroskopiesystems, beispielsweise für unterschiedliche Konfigurationen der verwendeten Okulare, die an dem Mikroskopiesystems befestigt werden, und je nach Anwendung variieren können, muss jeweils die Balanciereinrichtung auf eine veränderte Masse bzw. veränderte resultierende Kräfte eingestellt werden. Bei Drehachsen, die nicht exakt parallel zur Gravitationsrichtung ausgerichtet sind, muss im Allgemeinen die Balanciereinrichtung auch bei einer veränderten Lage des Schwerpunkts des Mikroskops neu eingestellt werden.
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Die
DE 19 606 974 A1 offenbart eine Kompensations-Vorrichtung zum Ausgleich eines drehwinkelabhängigen Drehmoments, das bei der Rotationsbewegung einer Masse um eine Drehachse resultiert. Ferner beschrieben wird ein medizinisches Stativ mit mindestens einer Drehachse, wobei an dieser Drehachse eine derartige Kompensations-Vorrichtung angeordnet ist. Die
DE 29 62 46 39 U1 offenbart ein Stativ mit verstellbarem Gewichtsausgleich. Die gemäß dieser Lehren erforderliche Sensorik bedingt in der Regel hohe Kosten.
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Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Balancierung eines Mikroskopiesystems zu schaffen, die eine einfache, zuverlässige und kostengünstig zu realisierende Einstellung der Balanciereinrichtung zur Ausbalancierung ermöglichen.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Balancierung eines Mikroskopiesystems, welches insbesondere auch als Verfahren zur Autobalancierung bezeichnet werden kann. Das Verfahren dient insbesondere dazu, die von einer Balanciereinrichtung des Mikroskopiesystems stellungsabhängig aufzubringende Kompensationsmomente oderkräfte einzustellen.
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Das Verfahren kann insbesondere ein Verfahren zur Autobalancierung sein. In einem solchen Verfahren erfolgt eine (teil-)automatisierte Einstellung eines ausbalancierten Zustands.
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Das Mikroskopiesystem umfasst ein Mikroskop und ein Stativ zur Halterung des Mikroskops. Weiter ist das Mikroskop an dem Stativ angeordnet. Weiter kann das Stativ mindestens eine Antriebseinrichtung zur Bewegung des Mikroskops umfassen.
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Im Sinne dieser Erfindung bezeichnet ein Mikroskop eine Einrichtung zur vergrößernden visuellen Darstellung eines Untersuchungsobjekts. Das Mikroskop kann ein klassisches Lichtmikroskop sein, welches ein vergrößertes Abbild durch Ausnutzung optischer Effekte erzeugt, insbesondere durch Mittel zur Strahlführung und/oder -formung und/oder - ablenkung, beispielsweise Linsen. Das Mikroskop kann aber auch ein Digitalmikroskop sein, wobei das von dem Mikroskop zu visualisierende Abbild mittels einer Bilderfassungseinrichtung erzeugt und auf einer entsprechenden Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einem Display, zur Anzeige gebracht werden kann.
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Das Mikroskop kann insbesondere mindestens ein Okular umfassen. Das Okular bezeichnet einen Teil des Mikroskops, durch den oder in den ein Benutzer schaut, um das vom Mikroskop erzeugte Abbildung visuell zu erfassen. Weiter umfasst das Mikroskop mindestens ein Objektiv. Dieses Objektiv kann eine reelle optische Abbildung eines Untersuchungsobjektes erzeugen. Das Objektiv kann hierbei optische Elemente zur Strahlführung und/oder -formung und/oder -ablenkung umfassen.
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Weiter umfasst das Mikroskopiesystem ein Stativ zur Halterung des Mikroskops. Das Mikroskop, insbesondere der Mikroskopkörper, ist an dem Stativ angeordnet oder anordenbar, insbesondere befestigbar. Es ist möglich, dass das Mikroskop an einem freien Ende des Stativs befestigt ist, insbesondere beweglich, z.B. schwenkbar. Das Stativ ist hierbei derart ausgebildet, dass es eine Bewegung des Mikroskops im (Arbeits-)Raum ermöglicht, insbesondere mit mindestens einem Freiheitsgrad, vorzugsweise mit sechs Freiheitsgraden. Es ist selbstverständlich auch möglich, dass das Stativ derart ausgebildet ist, dass es eine Bewegung des Mikroskops im Raum mit einer beschränkten Anzahl von Freiheitsgraden ermöglicht, insbesondere also mit weniger als sechs Freiheitsgraden.
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Ein Freiheitsgrad kann hierbei ein Translations- oder ein Rotationsfreiheitsgrad sein. Insbesondere kann eine Bewegung mit drei voneinander verschiedenen Translationsfreiheitsgraden und drei voneinander verschiedenen Rotationsfreiheitsgraden durch das Stativ ermöglicht werden.
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Das Stativ kann ein oder mehrere Gelenke aufweisen oder ausbilden, insbesondere mindestens ein Drehgelenk und/oder mindestens ein Translationsgelenk. Das Stativ kann auch derart ausgebildet sein, dass es eine Bewegung des Mikroskops um/entlang jedes der Gelenke ermöglicht, wobei jedes Gelenk z.B. eine Bewegung mit einem Rotations- oder Translationsfreiheitsgrad ermöglicht. Weiter kann das Stativ eine Basis aufweisen, wobei die Basis während eines Betriebs des Mikroskopiesystems bei einem bestimmungsgemäßen Gebrauch ortsfest angeordnet sein kann.
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Ein Bedienelement kann eine Bedienung, insbesondere eine Betätigung zur Positionierung, des Mikroskopiesystems durch einen Nutzer ermöglichen. Ein Bedienelement kann beispielsweise ein Handgriff oder ein Mundschalter sein.
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Weiter kann das Stativ mindestens eine Antriebseinrichtung zur Bewegung des Mikroskops umfassen. Vorzugsweise kann das Stativ mehrere Antriebseinrichtungen umfassen. Eine Antriebseinrichtung bezeichnet hierbei eine Einrichtung zur Erzeugung einer Antriebskraft bzw. eines Antriebsmoments. Eine solche Antriebseinrichtung kann beispielsweise ein Servomotor sein. Selbstverständlich kann das Stativ auch Mittel zur Kraft-/ Momentenübertragung, z.B. Getriebeeinheiten, umfassen.
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Das Stativ kann wenigstens ein Gelenk zur Verbindung von wenigstens zwei relativ zueinander beweglichen Teilen umfassen. Die Antriebseinrichtung kann eine dem Gelenk zugeordnete Antriebseinrichtung oder einem beweglichen Teil zugeordnete Antriebseinrichtung sein. Die Antriebseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, wenigstens eines der zueinander beweglichen Teile des Gelenks anzutreiben bzw. die Relativlage der beiden relativ zueinander beweglichen Teile einzustellen. Ein beweglicher Teil kann insbesondere ein Arm des Stativs sein. Ein Arm kann z.B. einen Lastabschnitt und einen Ausgleichsabschnitt umfassen, die z.B. relativ zu einer Drehachse des Arms gegenüberliegende Abschnitte des Arms bezeichnen.
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Ein Benutzer des Mikroskops kann hierbei eine Person bezeichnen, die das Mikroskop bedient, insbesondere die in/durch das Okular schaut, um ein Objekt vergrößert zu betrachten. Es ist möglich, dass das Mikroskop ein sogenanntes Operationsmikroskop ist. In diesem Fall kann der Benutzer insbesondere ein Chirurg sein.
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Weiter umfasst das Mikroskopiesystem mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung einer Bremskraft. Die Einrichtung kann hierbei derart ausgebildet und/oder derart angeordnet sein, dass die Bewegung des Mikroskops um/entlang mindestens einer, ausgewählter, aber nicht aller oder aber aller Achsen gebremst wird. Entsprechende Einrichtungen zur Erzeugung einer Bremskraft werden nachfolgend noch näher erläutert. Die Einrichtung zur Erzeugung der Bremskraft kann insbesondere eine Einrichtung zur Erzeugung einer Reibungskraft sein, wobei die Reibungskraft die Bremskraft oder ein Teil davon bildet. Hierbei ist die Einrichtung zur Erzeugung der Bremskraft derart ausgebildet, dass die Bremskraft auf mehr als zwei Werte aus einem vorbestimmten Intervall von Null (einschließlich) bis zu einer maximal erzeugbaren Bremskraft (einschließlich) einstellbar ist. Insbesondere kann die Einrichtung eine kontinuierliche Veränderung der Bremskraft zur Einstellung aller Bremskräfte in diesem Intervall oder eine Veränderung in Schritten auf mehr als zwei Werte aus diesem Intervall ermöglichen.
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Weiter umfasst das Mikroskopiesystem mindestens eine Balanciereinrichtung. Eine Balanciereinrichtung dient zur Kompensierung von Drehmomenten, die durch die auf Massen des Stativs wirkende Gewichtskraft erzeugt werden, wobei die Massen des Stativs am Stativ, insbesondere an einem beweglichen Teil, angeordnet sind oder vom Stativ ausgebildet werden. Eine derartige Masse wird beispielsweise durch das erläuterte Mikroskop des Mikroskopiesystems gebildet. Auch kann eine Balanciereinrichtung zur Kompensierung von Kräften dienen, die von einer am Stativ angeordneten Masse erzeugt werden und entlang von translatorischen Achsen des Stativs wirken. Nachfolgend bezeichnet der Begriff (Dreh-)Moment auch eine Kraft bzw. der Begriff Kraft auch ein (Dreh-)Moment.
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Dem Fachmann sind hierbei verschiedenste Ausführungsformen solcher Balanciereinrichtungen bekannt. Beispielsweise können verstellbare, insbesondere in ihrer Position am Stativ verstellbare, Gegengewichte vorgesehen sein, über die die von den Massen erzeugten Drehmomente kompensiert werden können. Ebenfalls können Feder-Kinematiken vorgesehen sein, über die die besagten Drehmomente kompensiert werden können.
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Es ist möglich, dass das Mikroskopiesystem mindestens einen Aktor der Balanciereinrichtung umfasst. Dieser Aktor kann z.B. als Antriebseinrichtung ausgebildet sein. Dieser Aktor kann beispielsweise zur Einstellung eines zu erzeugenden Kompensationsmoments dienen. Mit dem Aktor kann beispielsweise die Position eines Gegengewichts und/oder einer Feder-Kinematik verstellt werden.
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Die Balanciereinrichtung ermöglicht, dass auch bei gelösten Bremseinrichtungen und ohne Einwirkung externer Kräfte keine Bewegung des Mikroskopiesystems erfolgt, da alle systeminternen Kräfte, die zu einer Bewegung des Mikroskopiesystems führen können, durch die Balanciereinrichtung ausgeglichen bzw. kompensiert sind.
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Die Balanciereinrichtung ist hierbei eine steuerbare Balanciereinrichtung. Dies kann bedeuten, dass ein Betriebsverhalten der Balanciereinrichtung einstellbar ist, insbesondere durch einen Nutzer oder eine Steuereinrichtung. Beispielsweise kann das von einer Balanciereinrichtung erzeugte oder erzeugbare Kompensationsmoment eingestellt werden, insbesondere in Amplitude oder in Amplitude und in Phase.
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Die Balanciereinrichtung kann eine achsspezifische Balanciereinrichtung sein, die ermöglicht, dass bei gelösten Bremseinrichtungen und ohne Einwirkung externer Kräfte keine Bewegung des Mikroskopiesystems um oder entlang einer ausgewählten Achse erfolgt, da alle systeminternen Kräfte, die zu einer solchen achsspezifischen Bewegung des Mikroskopiesystems führen können, durch die achsspezifische Balanciereinrichtung ausgeglichen bzw. kompensiert sind. Es ist selbstverständlich möglich, dass die Vorrichtung mehrere achsspezifische Balanciereinrichtungen umfasst.
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Erfindungsgemäß wird aus einem gebremsten Zustand zumindest des beweglichen Teils, vorzugsweise aus einem vollständig gebremsten Zustand des Mikroskopiesystems heraus, eine Bremskraft reduziert, bis eine Bewegung eines beweglichen Teils des Mikroskopiesystems detektiert wird. Der bewegliche Teil wurde vorhergehend bereits erläutert. Wird keine Bewegung detektiert, so kann die Bremskraft bis zu einem vorbestimmten Minimalwert, beispielsweise Null, reduziert werden.
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Dies kann insbesondere durch eine entsprechende Ansteuerung der mindestens einen Bremseinrichtung erfolgen. Zum Beispiel kann die Bremskraft schrittweise, also mit vorbestimmten Schrittgrößen der Reduktion, reduziert werden, wobei diese Schritte zeitlich aufeinander abfolgend, insbesondere mit einem vorbestimmten zeitlichen Abstand zueinander durchgeführt werden können. Auch ist es möglich, dass die Bremskraft kontinuierlich reduziert wird.
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Hierbei können die Bremskraft/die Bremskräfte, die gegen alle möglichen Bewegungen des Mikroskopiesystems wirken, reduziert werden. Auch ist es möglich, dass nur die Bremskraft/die Bremskräfte reduziert werden, die gegen genau eine oder mehrere ausgewählte Bewegung(en), beispielsweise um/entlang ausgewählte(r), aber nicht alle(r) Achsen des Mikroskopiesystems oder des Referenzkoordinatensystems, wirken.
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Die Veränderung der Bremskraft kann automatisiert, insbesondere ferngesteuert, erfolgen.
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Weiter kann eine Bewegung eines, mehrerer oder aller beweglichen Teils/Teile des Mikroskopiesystems detektiert werden.
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Hierzu kann das Mikroskopiesystem eine Einrichtung zur Bewegungsdetektion umfassen. Diese Einrichtung kann wiederum eine Einrichtung zur Bewegungserfassung umfassen oder als solche ausgebildet sein. Diese Einrichtung kann beispielsweise einen Sensor umfassen, z.B. einen Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- oder einen Positions- oder Winkelsensor. Dann kann in Abhängigkeit eines Ausgangssignals eines solchen Sensors, insbesondere eines zeitlichen Verlaufs des Ausgangssignals, eine Bewegung des Mikroskopiesystems erfasst bzw. detektiert werden. Selbstverständlich ist es möglich, dass auch andere Verfahren zur Bewegungsdetektion verwendet werden. So kann, z.B. modellbasiert, eine Bewegung eines beweglichen Teils in Abhängigkeit der Bewegung eines Endeffektors des Mikroskopiesystems bestimmt werden.
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Es ist vorstellbar, dass Bewegungen um/entlang alle(r) Achsen des Mikroskopiesystems oder des Referenzkoordinatensystems detektiert werden. Auch ist es möglich, dass nur Bewegungen um/entlang genau einer Achse oder aber mehrere(r) ausgewählte(r), aber nicht alle(r), Achse(n) des Mikroskopiesystems oder des Referenzkoordinatensystems detektiert werden. Hierbei ist zu beachten, dass eine Balancierung in der Regel nur bei den Achsen durchgeführt werden muss, um oder entlang derer eine Bewegung aufgrund einer Unbalance erfolgt. Solche Bewegungen werden insbesondere durch die Schwerkraft bewirkt, die auf Massen wirkt, die am Stativ, insbesondere ein einem beweglichen Teil, angeordnet sind oder vom Stativ ausgebildet werden. Für Rotationsachsen, die exakt parallel zur Richtung einer Gravitationskraft orientiert sind, ist daher in der Regel keine Balancierung notwendig. Ist jedoch keine exakt parallele Ausrichtung bei einer solchen Achse gegeben, so kann eine Balancierung notwendig sein. Umfasst die Vorrichtung mehrere achsspezifische Balanciereinrichtungen, so können diese Balanciereinrichtungen diesen Achsen zugeordnet sein, um oder entlang derer eine Bewegung aufgrund einer Unbalance erfolgt.
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Weiter wird bei einer detektierten Bewegung des beweglichen Teils die Balanciereinrichtung des Mikroskopiesystems in Abhängigkeit mindestens einer Eigenschaft der Bewegung zur Ausbalancierung angesteuert.
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Hierzu kann eine Eigenschaft der Bewegung bestimmt werden, z.B. durch eine Auswerteeinrichtung des Mikroskopiesystems. Diese Auswerteeinrichtung kann hierbei als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet sein oder eine(n) solche(n) umfassen. Weiter kann die Auswerteeinrichtung auch eine Steuereinrichtung, z.B. zur Steuerung der Balanciereinrichtung, der Bremseinrichtung und/oder der Antriebseinrichtung, sein. Es ist allerdings auch möglich, dass die Auswerteeinrichtung und eine solche Steuereinrichtung als separate Einrichtungen ausgeführt sind, wobei in diesem Fall auch die Steuereinrichtung ebenfalls als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet sein oder eine(n) solche(n) umfassen kann.
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Wird eine Bewegung des beweglichen Teils detektiert, so kann die Balanciereinrichtung insbesondere derart angesteuert werden, dass diese Bewegung gebremst, gestoppt oder verhindert wird. Auch oder hierzu kann die Balanciereinrichtung derart angesteuert werden, dass das von der Balanciereinrichtung erzeugte Kompensationsmoment das die detektierte Bewegung verursachende Drehmoment teilweise oder vorzugsweise vollständig kompensiert. Weiter kann mindestens eine Eigenschaft des erzeugten Kompensationsmoment, z.B. eine Amplitude und/oder eine Phasenlage, bestimmt und gegebenenfalls gespeichert werden, z.B. in einer Speichereinrichtung. Die Eigenschaft kann hierbei bezogen auf eine Stellung des beweglichen Teils gespeichert werden.
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Beispielsweise kann zeitgleich zur Ansteuerung der Balanciereinrichtung die Erfassung der Bewegung fortgesetzt werden, wobei die Balanciereinrichtung in Abhängigkeit einer Eigenschaft dieser zeitgleich erfassten Bewegung angesteuert wird, insbesondere derart, dass die zeitgleich erfasste Bewegung gebremst oder gestoppt wird.
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Auch ist es aber möglich, dass die Balanciereinrichtung in Abhängigkeit einer Eigenschaft der vor der Ansteuerung der Balanciereinrichtung erfassten/detektierten Bewegung angesteuert wird. In diesem Fall kann vor der Ansteuerung der Balanciereinrichtung die Erfassung der Bewegung gestoppt werden. Weiter kann zeitgleich zur Ansteuerung der Balanciereinrichtung oder mit einem vorbestimmten Zeitversatz verspätet auch die mindestens eine Bremseinrichtung derart angesteuert werden, dass die detektierte Bewegung gebremst wird, z.B. vollständig. Dies kann insbesondere dann erfolgen, wenn die Ansteuerung der Balanciereinrichtung in Abhängigkeit einer Eigenschaft der Bewegung erfolgt, die zeitlich vor der Ansteuerung bestimmt wurde. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine unerwünschte Bewegung des beweglichen Teils vermieden werden.
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Alternativ oder kumulativ wird bei einer detektierten Bewegung des beweglichen Teils die Balanciereinrichtung des Mikroskopiesystems in Abhängigkeit eines zum Zeitpunkt der Bewegungsdetektion eingestellten Bremsparameters angesteuert. Der Bremsparameter kann insbesondere eine Bremskraft sein. Auch kann der Bremsparameter ein Parameter sein, der einen Öffnungszustand der Bremseinrichtung repräsentiert.
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Hierzu kann der Bremsparameter bestimmt werden, z.B. mittels der Auswerteeinrichtung. Insbesondere kann das erläuterte Kompensationsmoment, welches von der Balanciereinrichtung erzeugt wird, abhängig von dem Bremsparameter bestimmt und dann eingestellt werden. Z.B. kann das Kompensationsmoment modellbasiert in Abhängigkeit des Bremsparameters eingestellt werden.
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Nach der erläuterten Ansteuerung der Balanciereinrichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise ein ausbalancierteres Mikroskopiesystem. Somit ergibt sich durch das beanspruchte Verfahren ebenfalls in vorteilhafter Weise eine einfache, unaufwändige und zuverlässige Ausbalancierung des Mikroskopiesystems, bei der insbesondere kein Momentensensor benötigt wird. Beispielsweise kann das vorgeschlagene Verfahren immer dann ausgeführt werden, wenn sich eine Zuladung des Mikroskopiesystems, insbesondere des Stativs, verändert, z.B. falls ein am Stativ angeordnetes Mikroskop ausgetauscht und/oder die Konfiguration eines am Stativ angeordneten Mikroskops verändert wird, z.B. durch Verstellung der Okulare.
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Es ist selbstverständlich möglich, dass nach der Ausbalancierung die Bremseinrichtung derart angesteuert wird, dass alle Bewegungen im Mikroskopiesystem, insbesondere wieder, vollständig gebremst werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Eigenschaft der Bewegung eine Bewegungsrichtung, z.B. eine Drehrichtung. Alternativ oder kumulativ kann als Eigenschaft ein in einem vorbestimmten Zeitintervall zurückgelegter Weg der Bewegung bestimmt werden. Natürlich ist es auch möglich, dass alternativ oder kumulativ eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung der Bewegung bestimmt und zur Ansteuerung der Balanciereinrichtung genutzt wird.
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Die genannten Eigenschaften ermöglichen in vorteilhafter Weise eine einfache Ansteuerung der Balanciereinrichtung. Insbesondere ermöglichen sie eine einfache und zuverlässige Bestimmung der Höhe und Richtung der Änderung eines bereits vorhandenen und von der Balanciereinrichtung erzeugten Kompensationsmoments, damit das von der Balanciereinrichtung erzeugte Kompensationsmoment das die detektierte Bewegung verursachende Drehmoment teilweise oder vorzugsweise vollständig kompensiert. Selbstverständlich ermöglicht das Verfahren auch eine einfache und zuverlässige direkte Bestimmung des einzustellenden Kompensationsmoments, welches dann z.B. zur Bestimmung der Höhe und Richtung der Änderung genutzt werden kann.
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Es ist weiter vorstellbar, dass eine oder mehrere der genannten Eigenschaften in Abhängigkeit der Höhe der Bremskraft bestimmt wird/werden, die zum Zeitpunkt der Detektion einer Bewegung eingestellt ist bzw. war.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Balanciereinrichtung, insbesondere zusätzlich, in Höhe der Bremskraft angesteuert, die bei der Detektion der Bewegung eingestellt war. Diese Höhe der Bremskraft ermöglicht einen Rückschluss auf die Höhe des Drehmoments, welches die detektierte Bewegung verursacht. Dies wiederum ermöglicht eine einfache, genaue und zuverlässige Bestimmung der Höhe und Richtung eines zu erzeugenden Kompensationsmoments oder der Änderung eines bereits vorhandenen und von der Balanciereinrichtung erzeugten Kompensationsmoments, damit das von der Balanciereinrichtung erzeugte Kompensationsmoment das die detektierte Bewegung verursachende Drehmoment teilweise oder vorzugsweise vollständig kompensiert.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Balanciereinrichtung ein Gewicht, welches auch als Ausgleichsgewicht bezeichnet werden kann. Dieses Gewicht kann beweglich an dem Mikroskopiesystem, insbesondere am Stativ, weiter insbesondere an einem beweglichen Teil des Stativs, z.B. an einem Ausgleichsabschnitt eines Arms, befestigt sein. Weiter ist eine Lage, also eine Position und/oder eine Orientierung, des Gewichts einstellbar ist, insbesondere relativ zu einer Bewegungsachse des beweglichen Teils. Derartige Balanciereinrichtungen sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus der eingangs erwähnten
DE 296 24 639 U1 . In dieser Offenbarung bezeichnet eine Lage eine Position und/oder eine Orientierung, falls keine davon abweichende Bedeutung definiert ist.
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Weiter wird die Lage des Gewichts zur Ausbalancierung eingestellt. Durch Einstellung der Lage kann eine Richtung und/oder eine Höhe des Kompensationsmoments eingestellt werden. Insbesondere kann die Lage des Gewichts derart eingestellt werden, dass das die detektierte Bewegung verursachende Drehmoment teilweise oder vorzugsweise vollständig kompensiert wird. Das Einstellen der Lage kann durch eine entsprechende Positioniereinrichtung erfolgen, wobei eine solche z.B. einen entsprechend ausgebildeten und angeordneten Aktor umfasst.
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Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Ausbalancierung eines Mikroskopiesystems mit einer ausgleichgewichtbasierten Balanciereinrichtung.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Balanciereinrichtung oder eine weitere Balanciereinrichtung ein Federelement, wobei ein Ende des Federelements in einem Befestigungsabschnitt an einem beweglichen Teil des Mikroskopiesystems und ein weiteres Ende des Federelements in einem Befestigungsabschnitt außerhalb des beweglichen Teils befestigt ist, wobei eine Lage eines oder beider Befestigungsabschnitts/e einstellbar ist, insbesondere relativ zum beweglichen Teil. Derartige Balanciereinrichtungen sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus der
EP 0 048 404 A1 . Der Befestigungsabschnitt kann insbesondere auch als Angriffspunkt bezeichnet werden. Weiter wird die Lage des/der Befestigungsabschnitts/e zur Ausbalancierung eingestellt.
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Durch Einstellung der Lage kann eine Richtung und/oder eine Höhe des Kompensationsmoments eingestellt werden. Insbesondere kann die Lage des Befestigungsabschnitts derart eingestellt werden, dass das die detektierte Bewegung verursachende Drehmoment teilweise oder vorzugsweise vollständig kompensiert wird. Das Einstellen der Lage kann durch eine entsprechende Positioniereinrichtung erfolgen, wobei eine solche z.B. einen entsprechend ausgebildeten und angeordneten Aktor umfasst. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Ausbalancierung eines Mikroskopiesystems mit einer federbasierten Balanciereinrichtung.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Balanciereinrichtung oder eine weitere Balanciereinrichtung ein Federelement, wobei ein Ende des Federelements in einem Befestigungsabschnitt an einem beweglichen Teil des Mikroskopiesystems befestigt ist. Weiter ist eine Federkonstante des Federelements einstellbar ist, wobei Federkonstante des Federelements zur Ausbalancierung eingestellt wird.
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Durch Einstellung der Federkonstante kann eine Höhe des Kompensationsmoments eingestellt werden. Insbesondere kann die Federkonstante derart eingestellt werden, dass das die detektierte Bewegung verursachende Drehmoment teilweise oder vorzugsweise vollständig kompensiert wird. Das Einstellen der Federkonstante kann durch eine entsprechende Einstelleinrichtung erfolgen, wobei eine solche z.B. einen entsprechend ausgebildeten und angeordneten Aktor umfasst.
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Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Ausbalancierung eines Mikroskopiesystems mit einer federbasierten Balanciereinrichtung.
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In einer weiteren Ausführungsform wird nach der Ansteuerung der Balanciereinrichtung das Verfahren erneut durchgeführt. Hierzu kann nach einer vorangegangenen Durchführung des Verfahrens die Bremseinrichtung derart angesteuert werden, dass alle Bewegungen im Mikroskopiesystem vollständig gebremst werden, wobei das Verfahren aus diesem gebremsten Zustand heraus ausgeführt wird.
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Beispielsweise kann das Verfahren, insbesondere die Sequenz der Schritte
- - Reduktion der Bremskraft in einem gebremsten Zustand mindestens eines beweglichen Teils bzw. aus diesem gebremsten Zustand heraus, bis eine Bewegung des beweglichen Teils detektiert wird,
- - Ansteuern der Balanciereinrichtung in Abhängigkeit mindestens einer Eigenschaft der Bewegung und/oder in Abhängigkeit eines zum Zeitpunkt der Bewegungsdetektion eingestellten Bremsparameters bei einer detektierten Bewegung,
in mehreren Iterationsschritten so oft durchgeführt werden, bis bei der verfahrensgemäßen Reduktion der Bremskraft bis zu einem vorbestimmten Minimalwert, beispielsweise Null, keine Bewegung mehr detektiert wird. Hierzu kann es erforderlich sein, die Bewegung des beweglichen Teils nach der Detektion der Bewegung zu Bremsen.
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Die Durchführung mehrerer Iterationsschritte kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn bei der Detektion der Bewegung die Bremskraft sofort wieder erhöht wird, um die detektierte Bewegung zu bremsen und die Ansteuerung der Balanciereinrichtung auf Grundlage einer Eigenschaft der Bewegung durchgeführt wird, die vor dieser Erhöhung der Bremskraft erfasst wurde. Allgemein kann durch mehrmaliges Durchführen des Verfahrens eine Zuverlässigkeit der Ausbalancierung erhöht werden. Zusätzlich wird auch eine Robustheit der Bestimmung des Unbalance-Moments, welches gleich dem vorhergehend erläuterten Kompensationsmoment sein kann, insbesondere von dessen Amplitude, erhöht.
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Insbesondere ermöglicht das Verfahren auch die Bestimmung einer Unbalance-Kennlinie, die einen Verlauf der Amplitude bzw. der Amplitude und Phase des Unbalance-Moments über verschiedene Stellungen des mindestens einen beweglichen Teils bei dessen Bewegung repräsentiert.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein ausbalancierter Zustand detektiert, falls bei einer Reduktion der Bremskraft bis zu einem vorbestimmten Minimalwert keine Bewegung detektiert wird. In diesem Fall kann kein neuer Iterationsschritt des Verfahrens mehr durchgeführt werden. Weiter kann das Mikroskopiesystem mit den aktuellen Einstellungen der Balanciereinrichtung betrieben werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine sichere Detektion eines ausblancierten Zustands.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Bremskraft durch mindestens eine Friktionsbremseinrichtung, durch mindestens eine elektrodynamische Bremseinrichtung oder durch eine hydraulische Bremseinrichtung erzeugt. In dieser Ausführungsform wird somit die tatsächlich im System vorhandene Reibungskraft verändert.
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Bei einer Friktionsbremseinrichtung kann insbesondere eine von der Bremseinrichtung erzeugte Reibungs- und somit eine Bremskraft einstellbar sein, beispielsweise durch Verändern eines Anpressdrucks eines Andruckelements wie z.B. eines Bremsklotzes. Eine Friktionsbremse kann insbesondere als Klotzbremse, Backenbremse, Trommelbremse oder Scheibenbremse ausgebildet sein.
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Durch die Verwendung einer Friktionsbremse ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Einstellung der Bremskraft.
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In einer weiteren Ausführungsform wird in Abhängigkeit der zum Zeitpunkt der Detektion der Bewegung eingestellten Bremskraft und/oder der mindestens eine Eigenschaft der Bewegung ein Unbalance-Moment bestimmt. Dieser Unbalance-Moment kann insbesondere rechnerisch bestimmt werden, z.B. modellbasiert. In diesem Fall kann beispielsweise ein kinetisches Modell des Mikroskopiesystems genutzt werden, um in Abhängigkeit der genannten Größen das Unbalance-Moment zu bestimmen. Selbstverständlich können auch andere Verfahrensweisen genutzt werden, um aus einer oder mehreren der genannten Größen das Unbalance-Moment zu bestimmen, beispielsweise Verfahren, die auf experimentell ermittelten Look-Up Tabellen oder Kennlinien basieren.
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Das Unbalance-Moment bezeichnet hierbei das Moment, welches die detektierte Bewegung verursacht. Weiter wird die Balanciereinrichtung zum Ausgleich des Unbalance-Moments angesteuert. Beispielsweise kann die Balanciereinrichtung derart angesteuert werden, dass das von der Balanciereinrichtung erzeugte Kompensationsmoment das Unbalance-Moment teilweise oder vorzugsweise vollständig kompensiert.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Balanciereinrichtung zum Ausgleich eines Moments angesteuert, welches um einen vorbestimmten Betrag höher oder niedriger als das Unbalance-Moment ist. Hierzu kann die Bremskraft durch mindestens eine Antriebseinrichtung des Mikroskopiesystems erzeugt werden. Der vorbestimmte Betrag kann insbesondere ein reibungskräfteabhängiger Betrag sein. Dieser kann z.B. durch Vorversuche oder eine Kalibrierung ermittelt werden. Hierdurch können in vorteilhafter Weise im System vorhandene Reibungskräfte, die beispielsweise von Lagerstellen erzeugt werden und die der von einem Unbalance-Moment erzeugten Bewegung entgegenwirken, zusätzlich kompensiert werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine bessere Handhabung des Mikroskopiesystems, da Reibungskräfte durch das eingestellte Moment bereits kompensiert sind.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Sequenz der Schritte:
- - Reduktion der Bremskraft in einem gebremsten Zustand mindestens eines beweglichen Teils bzw. aus diesem gebremsten Zustand heraus, bis eine Bewegung des beweglichen Teils detektiert wird,
- - Ansteuern der Balanciereinrichtung in Abhängigkeit mindestens einer Eigenschaft der Bewegung und/oder in Abhängigkeit eines zum Zeitpunkt der Bewegungsdetektion eingestellten Bremsparameters bei einer detektierten Bewegung,
in mindestens zwei voneinander verschiedenen Drehstellungen des beweglichen Teils um eine Drehachse durchgeführt. Wie erläutert kann bei einer detektierten Bewegung auch ein Bremsen des beweglichen Teils erfolgen.
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So kann in einer ersten Drehstellung des beweglichen Teils um eine Drehachse die Bremskraft aus einem gebremsten Zustand zumindest des beweglichen Teils, insbesondere aus einem vollständig gebremsten Zustand des Mikroskopiesystems, heraus reduziert, bis eine Bewegung des beweglichen Teils des Mikroskopiesystems detektiert wird. Weiter wird das bewegliche Teil gebremst und in mindestens einer weiteren Drehstellung des beweglichen Teils die Bremskraft erneut reduziert bis eine Bewegung des beweglichen Teils des Mikroskopiesystems detektiert wird. Hierzu kann das bewegliche Teil nach dem Abbremsen in die weitere Drehstellung bewegt werden, wobei der abgebremste Zustand vor dieser Bewegung wieder aufgehoben und dann in der weiteren Drehstellung wieder hergestellt wird. Da das bewegliche Teil nach der ersten Bewegungsdetektion bereits eine weitere Drehstellung eingenommen haben kann, kann auch in dieser Stellung die Bremskraft erneut reduziert werden. Es ist möglich, dass vor der erneuten Reduktion der vollständig gebremste Zustand hergestellt wird.
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Insbesondere kann in diesen mehreren Drehstellungen jeweils das Unbalance-Moment bestimmt werden.
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Das auf eine Drehachse bezogene Unbalance-Moment kann über verschiedene Drehstellungen einen sinusförmigen Verlauf aufweisen. Durch die Bestimmung der Eigenschaften der Bewegung und/oder der zum Zeitpunkt der jeweiligen Bewegungsdetektion eingestellten Bremsparameter in mehreren Drehstellungen kann in vorteilhafter Weise sowohl eine Amplitude als auch eine Phasenlage des Unbalance-Moments zuverlässig bestimmt werden. Dies wiederum ermöglicht in vorteilhafter Weise eine verbesserte Balancierung für drehbewegliche Teile. Auch kann durch die erläuterte Bestimmung in mehreren Drehstellungen eine robustere Bestimmung der Amplitude des Unbalance-Moments durchgeführt werden, insbesondere wenn eine Drehstellung in der Nähe eines ausbalancierten Zustands liegt oder wenn in dieser Drehstellung ein ausbalancierter Zustand eingestellt ist, wobei der ausbalancierte Zustand in einem Nulldurchgang eines sinusförmig verlaufenden Balanciermoments gegeben sein kann.
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Es ist weiter möglich, dass - wie vorhergehend erläutert - die erläuterte Sequenz in jeder Drehstellung mindestens zweimal durchgeführt wird. Mit anderen Worten können mehrere Iterationsschritte der Balancierung in jeder Drehstellung durchgeführt werden.
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Weiter vorgeschlagen wird ein Mikroskopiesystem, umfassend:
- - ein Mikroskop,
- - ein Stativ zur Halterung des Mikroskops,
- - mindestens eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs des Mikroskopiesystems,
- - mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung einer Bremskraft für einen beweglichen Teil des Mikroskopiesystems,
- - mindestens eine Balanciereinrichtung und
- - mindestens eine Einrichtung zur Detektion einer Bewegung des beweglichen Teils.
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Ein derartiges Mikroskopiesystem wurde vorhergehend bereits beschrieben. Insbesondere kann das Mikroskopiesystem, z.B. das Stativ, mindestens auch eine Antriebseinrichtung zur Bewegung des Mikroskops umfassen.
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Mittels der Steuereinrichtung ist die Bremseinrichtung derart steuerbar, dass aus einem gebremsten Zustand zumindest des beweglichen Teils heraus eine Bremskraft reduziert wird, bis eine Bewegung eines beweglichen Teils des Mikroskopiesystems detektiert wird, wobei bei einer detektierten Bewegung des beweglichen Teils eine Balanciereinrichtung des Mikroskopiesystems in Abhängigkeit mindestens einer Eigenschaft der Bewegung zur Ausbalancierung und/oder in Abhängigkeit eines zum Zeitpunkt der Bewegungsdetektion eingestellten Bremsparameters angesteuert wird, insbesondere mittels der Steuereinrichtung oder einer weiteren Steuereinrichtung.
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Die Detektion kann - wie vorhergehend erläutert - durch eine Auswerteeinrichtung erfolgen.
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Das Mikroskopiesystem ist hierbei also derart konfiguriert, dass in vorteilhafter Weise ein Verfahren gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen mit dem Mikroskopiesystem durchführbar ist. Somit ist also ein solches Verfahren mit einem solchen Mikroskopiesystem durchführbar.
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Weiter kann das Mikroskopiesystem eine Positioniereinrichtung zur Einstellung einer Lage eines Gewichts oder eines Befestigungsabschnitts oder eine Einrichtung zur Einstellung einer Federkonstante umfassen. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert.
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
- 1 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren
Ausführungsform,
- 3 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren
Ausführungsform und
- 4 ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Mikroskopiesystems.
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Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
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Vor der Durchführung eines ersten Schritts S1 eines Verfahrens zur Balancierung eines Mikroskopiesystems 1 (siehe 4) wird das Mikroskopiesystem 1, insbesondere ein Mikroskop 3 des Mikroskopiesystems 1, in einer gewünschten Raumlage, die auch als auszubalancierende Raumlage bezeichnet werden kann, positioniert. Dies kann durch eine Nutzerbetätigung erfolgen.
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Weiter wird dann ein vollständig gebremster Zustand des Mikroskopiesystems 1 eingestellt, insbesondere durch Ansteuerung mindestens einer Bremseinrichtung 4 für mindestens einen beweglichen Teil 5b (zweiter beweglicher Teil) des Mikroskopiesystems 1. Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, einen vollständig gebremsten Zustand des (ersten) beweglichen Teils 5a des Mikroskopiesystems 1 herzustellen. Diese Ansteuerung kann durch eine Steuereinrichtung 8 erfolgen. Hierbei ist in 4 eine Ausführungsform dargestellt, in der ein zweiter beweglicher Teil 5b ausbalanciert wird, wobei das Mikroskopiesystem 1, insbesondere ein Stativ 2 des Mikroskopiesystems 1, einen ersten beweglichen Teil 5a und diesen zweiten beweglichen Teil 5b umfasst. Der zweite bewegliche Teil 5b ist hierbei als Schwenkarm ausgebildet.
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In einem ersten Schritt S1 wird aus diesem vollständig gebremsten Zustand des Mikroskopiesystems 1 heraus die Bremskraft der mindestens einen Bremseinrichtung 4 reduziert. Dies kann kontinuierlich, beispielsweise stetig, oder schrittweise erfolgen. Weiter wird in einem zweiten Schritt S2 geprüft, ob eine Bewegung des beweglichen Teils 5b erfolgt. Dieser kann zumindest teilweise simultan zum ersten Schritt S1 ausgeführt werden.
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Wird im zweiten Schritt S2 detektiert, dass eine Bewegung des zweiten beweglichen Teils 5b erfolgt, so wird in einem dritten Schritt S3 eine Balanciereinrichtung 6 des Mikroskopiesystems 1 in Abhängigkeit mindestens einer Eigenschaft der detektierten Bewegung derart angesteuert, dass das Mikroskopiesystem 1, insbesondere der bewegliche Teil 5b, ausbalanciert wird. Wird im zweiten Schritt S2 keine Bewegung des beweglichen Teils 5b detektiert, so wird in einem vierten Schritt S4 geprüft, ob die von der mindestens einen Bremseinrichtung 6 erzeugte Bremskraft kleiner als oder gleich einem vorbestimmten Minimalwert ist. Ist dies der Fall, so wird in einem weiteren Schritt S5 ein ausbalancierter Zustand des Mikroskopiesystems 1 detektiert und das Verfahren beendet. Ist dies nicht der Fall, so kehrt das Verfahren zum ersten Schritt S1 zurück, insbesondere zur weiteren Reduktion der Bremskraft.
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Im zweiten Schritt S2 können hierbei Ausgangssignale einer Einrichtung zur Bewegungsdetektion (nicht dargestellt) ausgewertet werden. Diese Einrichtung kann einen Bewegungssensor umfassen. Weiter kann diese Einrichtung eine Auswerteeinrichtung umfassen, die z.B. Teil der vorhergehend erläuterten Steuereinrichtung 8 sein kann.
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Diese Einrichtung kann z.B. Ausgangssignale eines Beschleunigungssensors zur Erfassung einer Beschleunigung des beweglichen Teils 5b, einen Geschwindigkeitssensor zur Erfassung einer Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Teils 5 oder einen Wegsensor zur Erfassung eines vom beweglichen Teil 5 zurückgelegten Wegs umfassen.
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Wird eine Bewegung detektiert, so kann ebenfalls im dritten Schritt S3 die erläuterte Eigenschaft der Bewegung bestimmt werden, beispielsweise eine Bewegungsrichtung und/oder ein in einem vorbestimmten Zeitintervall zurückgelegter Weg der Bewegung und/oder eine Beschleunigung und/oder eine Geschwindigkeit der detektierten Bewegung, wobei dann in Abhängigkeit dieser Eigenschaft die Balanciereinrichtung 6 zur Ausbalancierung angesteuert wird.
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In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, dass im dritten Schritt S3 in Abhängigkeit der zum Zeitpunkt der Detektion der Bewegung eingestellten Bremskraft und mindestens einer Eigenschaft der Bewegung ein Unbalance-Moment bestimmt wird, welches die detektierte Bewegung verursacht. Dieses Unbalance-Moment kann beispielsweise wie vorhergehend erläutert modellbasiert bestimmt werden, z.B. durch die erläuterte Auswerteeinrichtung. Dann kann die Balanciereinrichtung 6 insbesondere derart angesteuert werden, dass dieses Unbalance-Moment kompensiert wird.
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Es ist auch möglich, dass die Balanciereinrichtung derart angesteuert wird, dass ein Moment kompensiert wird, welches um ein reibungskräfteabhängiges Maß höher oder niedriger ist als das von der Balanciereinrichtung 6 erzeugte Moment, um im System vorhandene Reibungskräfte zu kompensieren.
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2 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform. Diese Ausführungsform ist im Wesentlichen wie die in 1 dargestellte Ausführungsform ausgestaltet, womit auf die entsprechenden Erläuterungen verwiesen werden kann.
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Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform wird in einem ersten Teilschritt S3a des dritten Schritts S3 bei einer detektierten Bewegung der vollständig gebremste Zustand des Mikroskopiesystems 1 hergestellt. In einem zweiten Teilschritt S3b wird dann in Abhängigkeit der mindestens einen Eigenschaft der Bewegung die Balanciereinrichtung 6 zur Ausbalancierung angesteuert, wobei die mindestens eine Eigenschaft eine Eigenschaft der Bewegung ist, die zeitlich vor der Durchführung des ersten Teilschritts S3a des dritten Schritts S3 ausgeführt wurde. Somit wird also die Balanciereinrichtung 6 in einem gebremsten Zustand des Mikroskopiesystems 1, insbesondere in einem vollständig gebremsten Zustand, angesteuert.
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Hiernach kann das Verfahren zum ersten Schritt S1 zurückkehren, insbesondere zur weiteren Reduktion der Bremskraft oder zur Prüfung der eingestellten Balancierung, oder aber beendet werden.
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3 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform. Diese Ausführungsform ist im Wesentlichen wie die in 1 dargestellte Ausführungsform ausgestaltet, womit auf die entsprechenden Ausführungen zu 1 verwiesen werden kann.
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Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform wird nach der Detektion der Bewegung des beweglichen Teils 5b im zweiten Schritt S2 die Bewegung des beweglichen Teils im dritten Schritt S3 als auch in einem oder mehreren weiteren Folgeschritten Sw, die zeitlich nach dem dritten Schritt S3 durchgeführt werden, erfasst und in jedem dieser Schritte S3, Sw mindestens eine Eigenschaft dieser Bewegung bestimmt. Mit anderen Worten erfolgt eine wiederholte Erfassung der Bewegung und der Bestimmung der mindestens einen Eigenschaft. In Abhängigkeit dieser derart bestimmten Eigenschaften wird dann die Balanciereinrichtung 6 des Mikroskopiesystems 1 zur Ausbalancierung angesteuert. Diese Ansteuerung kann somit z.B. in Form einer Regelung erfolgen, wobei eine Soll-Größe dieser Bewegungsregelung insbesondere eine Bewegungsgeschwindigkeit von 0 sein kann und die im dritten Schritt S3 bestimmte Eigenschaft eine Ist-Geschwindigkeit der Bewegung sein kann.
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Somit ergibt sich auch, dass die Balanciereinrichtung 6 in einem ungebremsten Zustand des Mikroskopiesystems 1 angesteuert wird.
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Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform ergibt sich also, dass mindestens eine Eigenschaft der Bewegung zu verschiedenen Zeitpunkten bestimmt wird, nämlich in der in 2 dargestellten Ausführungsform zeitlich vor der Ansteuerung der Balanciereinrichtung 6 und in der in 3 dargestellten Ausführungsform alternativ oder zusätzlich auch zeitlich parallel zur genannten Ansteuerung.
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Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform ergibt sich weiter, dass die Balanciereinrichtung 6 in einem ungebremsten Zustand und nicht in einem gebremsten Zustand des Mikroskopiesystems 1 angesteuert wird.
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In den in 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen kann es möglich sein, dass die Balanciereinrichtung zusätzlich in Höhe der Bremskraft angesteuert wird, die bei der Detektion der Bewegung im zweiten Schritt S2 eingestellt war.
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Die Bezeichnung der Schritte S1, S2, S3, S4, S5 als erster, zweiter, dritter, vierter oder fünfter Schritt legt hierbei nicht notwendiger Weise eine zeitliche Reihenfolge dieser Schritte S1, S2, S3, S4, S5. Insbesondere ist es also möglich, dass mehrere Schritte zumindest teilweise simultan ausgeführt werden können.
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4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Mikroskopiesystems 1 mit einem Mikroskop 3 und einem Stativ 2 zur Halterung des Mikroskops 3. Das Mikroskop 3 kann insbesondere ein Endeffektor des Mikroskopiesystems 1 sein, welches am Stativ 2 befestigt ist. Das Stativ 2 umfasst einen ersten beweglichen Teil 5a, welcher um eine erste Drehachse A1 drehbar angeordnet ist. Weiter umfasst das Mikroskopiesystem 1, insbesondere das Stativ 2, einen zweiten beweglichen Teil 5b, der um eine zweite Drehachse A2 drehbar an dem ersten beweglichen Teil 5a gelagert ist. Schematisch dargestellt ist eine Bremseinrichtung 4 zur Erzeugung einer Bremskraft für die Bewegung des zweiten beweglichen Teils 5b. Ebenfalls dargestellt ist schematisch eine Balanciereinrichtung 6, die im in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Ausgleichgewicht 7 umfasst, welches durch eine nicht dargestellte Positioniereinrichtung zur Positionierung des Ausgleichgewichts 7 parallel zur einer zentralen Längsachse des zweiten beweglichen Teils 5b entlang des zweiten beweglichen Teils 5b verschoben werden kann. Somit ist eine Lage des Ausgleichgewichts 7 relativ zur zweiten Drehachse A2 veränderbar/einstellbar. Weiter dargestellt ist, dass das Mikroskop 3 und das Ausgleichgewicht 7 an verschiedenen Enden bezogen auf die zweite Drehachse A2 des zweiten beweglichen Teils 5b angeordnet sind. Insbesondere ist das Ausgleichsgewicht in einem Ausgleichsabschnitt und das Mikroskop 3 an einem Lastabschnitt des als Schwenkarm ausgebildeten zweiten beweglichen Teils 5b angeordnet.
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Es ist anzumerken, dass bei einer idealen Orientierung der ersten Drehachse DA1, nämlich parallel zur Richtung einer Gewichtskraft, keine Ausbalancierung um diese Achse DA1 herum erforderlich ist.
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Durch eine Auswerte- und Steuereinrichtung 8 kann hierbei sowohl die Bremseinrichtung 4 als auch die Balanciereinrichtung 6, insbesondere die Positioniereinrichtung der Balanciereinrichtung 6, angesteuert werden. Insbesondere kann die Positioniereinrichtung derart angesteuert werden, dass die Lage des Ausgleichgewichts 7 derart eingestellt wird, dass das Mikroskopiesystem 1 ausbalanciert ist, also bei gelöster Bremseinrichtung 4 keine Bewegung des zweiten beweglichen Teils 5b erfolgt.
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Weiter dargestellt ist exemplarisch ein Referenzkoordinatensystem mit einer Vertikalachse z und einer Längsachse x. Die Vertikalachse z ist hierbei parallel zu einer Gravitationskraft und entgegengesetzt zu dieser orientiert. Die Längsachse x ist hierbei senkrecht zur Vertikalachse und senkrecht zu einer nicht dargestellten Querachse y orientiert, die senkrecht zur Zeichenebene von 4 und vom Betrachter weg orientiert ist. Bewegungsrichtungen sind hierbei schematisch durch einen Pfeil dargestellt.
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Bewegt sich also das Mikroskop 3 bei der in einem zweiten Schritt S2 detektierten Bewegung entgegen der Vertikalrichtung z, so kann es erforderlich sein, das Ausgleichsgewicht entlang des beweglichen Teils 5b weiter von der zweiten Drehachse A2 zu entfernen. Wird diese Bewegung bei einer ersten, eingestellten Bremskraft detektiert, so kann es erforderlich sein, das Ausgleichsgewicht entlang des beweglichen Teils 5b weiter von der zweiten Drehachse A2 zu entfernen als bei einer Bewegung des Mikroskops 3 entgegen der Vertikalrichtung z bei einer im Vergleich zur ersten Bremskraft geringeren, eingestellten Bremskraft, wenn sich das Stativ in der gleichen Stellung befindet.
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Bewegt sich also das Mikroskop 3 bei der in einem zweiten Schritt S2 detektierten Bewegung in Vertikalrichtung z, so kann es erforderlich sein, das Ausgleichsgewicht entlang des beweglichen Teils 5b näher an die zweiten Drehachse A2 zu verschieben. Wird diese Bewegung bei einer ersten, eingestellten Bremskraft detektiert, so kann es erforderlich sein, das Ausgleichsgewicht entlang des beweglichen Teils 5b näher von der zweiten Drehachse A2 an die zweite Drehachse A2 heran zu verschieben als bei einer Bewegung des Mikroskops 3 entgegen der Vertikalrichtung z bei einer im Vergleich zur ersten Bremskraft höheren, eingestellten Bremskraft.
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Die in 4 dargestellte Bremseinrichtung 4 kann insbesondere eine Friktionsbremseinrichtung sein.
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Alternativ ist es möglich, dass das Mikroskopiesystem eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer Antriebskraft für eine Bewegung des zweiten beweglichen Teils 5b relativ zum ersten beweglichen Teil 5a umfasst, wobei diese Antriebseinrichtung die in 4 dargestellte Bremseinrichtung bildet. Selbstverständlich kann das Mikroskopiesystem 1 auch eine weitere Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) zum Antrieb des ersten beweglichen Teils 5a umfassen. Hierbei kann die Antriebseinrichtung durch die in 4 dargestellte Steuer- und Auswerteeinrichtung 8 gesteuert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19606974 A1 [0003]
- DE 29624639 U1 [0003, 0045]
- EP 0048404 A1 [0048]
