一種自動化聚焦立體拍攝培養(yǎng)物的人工氣候箱的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及生物實驗領(lǐng)域的生物培養(yǎng)設(shè)備，具體涉及一種自動化聚焦立體拍攝培養(yǎng)物的人工氣候箱。
【背景技術(shù)】
[0002]攝像頭用于觀察培養(yǎng)箱內(nèi)生物的生長無疑是必由之路，《視頻記錄可調(diào)光波光照培養(yǎng)箱》(ZL 2013205546840，授權(quán)公告日:2014-02-05)作了初步嘗試。不過，該方案僅僅是隔著雙層真空玻璃隔板視頻記錄而已，不是直接拍攝，存在著成像是否清晰以及觀察培養(yǎng)物是否方便等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種自動化聚焦立體拍攝培養(yǎng)物的人工氣候箱，該人工氣候箱借助兩套直線軸位移裝置，使用計算機的RS232C接口的兩根輸出聯(lián)絡(luò)線分別操作兩個步進電機以及兩個照明LED燈，使得兩個攝像頭上下移動尋求到最佳拍攝物距，兩個照明LED燈在拍攝時適時短暫發(fā)光，做到在各種光照環(huán)境中都能清晰成像；還使用RS232C的兩根輸入聯(lián)絡(luò)線配合兩組微動開關(guān)以中斷響應的方式檢測兩個攝像頭是否移動到了上、下兩個極端，能避免步進電機空轉(zhuǎn)。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:它包括一臺人工氣候箱、兩套Z軸位移裝置、兩個攝像頭、一臺計算機、兩塊MAX232、一塊74HC164、一塊74HC165、一塊74HC273、一塊74HC30、兩個交流固態(tài)繼電器、兩個照明LED燈以及+5V電源；其中，第一套Z軸位移裝置通過它的第一塊金屬板上的銷釘孔以及人工氣候箱內(nèi)設(shè)置在其頂部的螺絲固定到人工氣候箱內(nèi)的頂部；第二套Z軸位移裝置通過它的第一塊金屬板上的銷釘孔以及人工氣候箱內(nèi)設(shè)置在其底部的螺絲固定到人工氣候箱內(nèi)的底部；兩個攝像頭分別安裝在兩套Z軸位移裝置各自的滑臺上，并通過攝像頭的USB電纜分別連接到計算機的兩個USB接口 ；計算機的RS232C接口的兩根輸出聯(lián)絡(luò)線以及串行數(shù)據(jù)輸出線分別經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路MAX232以后變換成TTL電平信號RTS、DTR與TXD，RTS、DTR與TXD分別連接有一個下拉電阻，RTS同時連接到74HC164與74HC165的時鐘端，DTR同時連接到74HC164的第一個串行信號輸入端以及74HC165的SHIFT/LOAD端，TXD連接到74HC273的時鐘端，74HC164的第二個串行信號輸入端及其清零端、74HC273與74HC165的清零端都連接到+5V電源的正極，74HC164的八個信號輸出端與74HC273的八個信號輸入端一一連接，74HC273的八個信號輸出端分別連接有一個下拉電阻，74HC273的八個信號輸出端中的低四位信號輸出端1Q、2Q、3Q以及4Q分成兩組，每一組中的兩個分別連接到一套Z軸位移裝置中的步進電機驅(qū)動電路的正轉(zhuǎn)控制線與反轉(zhuǎn)控制線，其高兩位的信號輸出端7Q與8Q分別與兩個交流固態(tài)繼電器的輸入控制端相連接，兩個交流固態(tài)繼電器的另一個輸入控制端都連接到+5V電源的負極；每一個交流固態(tài)繼電器的輸出受控端都與市電以及一個照明LED燈組成串聯(lián)回路；兩套Z軸位移裝置的四個微動開關(guān)的一端與與非門74HC30的四個輸入端一一連接，還與74HC165的四個并行輸入端一一連接，四個微動開關(guān)的另一端都連接到+5V電源的負極，74HC30空余的四個輸入端都連接到+5V電源的正極，74HC165的八個并行輸入端分別連接有一個上拉電阻，74HC165的串行數(shù)據(jù)輸入端SER以及片選端INH都連接到+5V電源的負極，74HC30的輸出端與74HC165的串行數(shù)據(jù)輸出端經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路MAX232以后分別連接到計算機的RS232C接口的輸入聯(lián)絡(luò)線⑶與CTS。
[0005]所述一套Z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、聯(lián)軸器、一個步進電機、一組步進電機驅(qū)動電路、一個步進電機架以及兩個微動開關(guān)；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(shè)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(shè)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，其另一端穿過第二塊金屬板上的法蘭直線軸承以后連接到聯(lián)軸器的一端，聯(lián)軸器的另一端連接步進電機的軸，步進電機的控制線與步進電機驅(qū)動電路的輸出配合，步進電機以及步進電機驅(qū)動電路都安裝在步進電機架上，步進電機架以及兩塊金屬板都安置在Z軸位移裝置的金屬底板上，金屬底板以及兩塊金屬板上分別開設(shè)有銷釘孔；兩個微動開關(guān)分別安置在該套Z軸位移裝置的兩塊金屬板上，其位置各自靠近所屬金屬板上的法蘭直線軸承，它倆都面朝滑臺，并當滑臺在滾珠絲桿上移動到靠近法蘭直線軸承的兩個極端時，會分別受到滑臺的觸碰。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:能從培養(yǎng)物的上方與下方分別拍攝:1)兩個攝像頭分別能自動調(diào)節(jié)拍攝物距，做到成像清晰，2)光照不足時，照明LED燈會短暫地發(fā)光；并且，一旦四個微動開關(guān)探測出攝像頭位移到了滾珠絲桿的極端，會自動停止步進電機的進一步旋轉(zhuǎn)，保護了步進電機；自動化程度較高，功能較完善。
【附圖說明】
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[0007]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0008]圖1是本發(fā)明的方框圖。
[0009]圖2是計算機RS232C接口與TTL邏輯電平信號之間進行電平轉(zhuǎn)換的電路圖。
[0010]圖3是計算機RS232C接口的RTS、DTR以及TXD信號控制兩個步進電機以及兩個照明LED燈的電路圖。
[0011]圖4是四個微動開關(guān)產(chǎn)生中斷響應信號的電路圖。
[0012]圖5是計算機RS232C接口的CTS檢測四個微動開關(guān)狀態(tài)的電路圖。
[0013]圖1中，1.人工氣候箱，2.計算機，21.計算機的第一個USB接口，22.計算機的第二個USB接口，23.計算機的RS232C接口，3.第一個攝像頭，4.第一套Z軸位移裝置，41.第一個步進電機及其步進電機驅(qū)動電路，42.第一個微動開關(guān)，43.第二個微動開關(guān)，51.第一個交流固態(tài)繼電器，52.第一個照明LED燈，61.第二個交流固態(tài)繼電器，62.第二個照明LED燈，7.第二個攝像頭，8.第二套Z軸位移裝置，81.第二個步進電機及其步進電機驅(qū)動電路，82.第三個微動開關(guān)，83.第四個微動開關(guān)。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，第一套Z軸位移裝置(4)及其第一個攝像頭(3)、第二套Z軸位移裝置(8)及其第二個攝像頭(7)分別安裝在人工氣候箱(I)內(nèi)部的頂部以及底部。限于繪圖水平，圖1沒有描述Z軸位移裝置(4)的結(jié)構(gòu)，請在淘寶網(wǎng)上檢索參考。步進電機旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動著承載攝像頭的滑臺沿著滾珠絲桿上下精細地移動。兩個攝像頭分別通過USB電纜連接到計算機⑵的第一個USB接口(21)與第二個USB接口(22)。計算機⑵的RS232C接口
(23)的各根聯(lián)絡(luò)線在與TTL電平信號線接口之前需要先經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路例如MAX232，如圖