一种多尺度浮游生物检测镜头自动变倍装置及其使用方法与流程

本申请涉及海洋浮游生物检测技术领域，尤其涉及一种多尺度浮游生物检测镜头自动变倍装置及其使用方法。

背景技术：

浮游生物是生活在大型水体中的植物和动物的群落。它们通常自由漂浮在海洋中。除了代表最低的几个层次在支持商业和渔业的食物链之外，浮游生物在生态系统中起着重要的作用，在许多重要化学元素的生物地球化学循环中起着不可或缺的作用，包括海洋的碳循环和氧气生产循环。浮游生物浓度和分布对环境养分浓度、物理状态等因素有很强的依赖性。浮游生物对生态环境很敏感，监测浮游生物在水生环境中的状况具有实质性的意义。这不仅可以帮助人们估计气候变化水的质量，也有助于研究生态环境和生活的真相。正确地取样和测量生物量仍然是一个长期存在的挑战。

传统上，浮游生物是通过特别设计的样本网来采样的。这样的样本网通常是多重开闭网。当需要时，将其安装在船上，并上下拖曳，从多个目标深度中获取样本。一些著名的浮游生物取样器是多开合网和环境传感系统(mocness)海洋学网与环境遥感系统，当样品被取样器收集时，一个标准处理的过程包括分离、分类分析、干燥等。这些程序总是在实验室或板的甲板上进行。对浮游生物进行取样和分析既费时又费钱。收集来自一个海域相对个完整的样品，它总是需要几天的船上工作和后续个月的样品加工和分析工作。此外，由于样本分析不是在原地进行，许多活跃的信息，如浮游生物的生存状况，都丢失了。此外，无论在取样器网中的网眼有多小，都是会有较小的生物体遗漏，并且传统的取样方法获得的数据不能完全反映准确生态情况。

技术实现要素：

本申请提供了一种多尺度浮游生物检测镜头自动变倍装置及其使用方法，将该装置放置到水体中能够实时切换镜头以拍摄不同倍率的浮游生物图像，用于解决现有技术中检测海洋浮游生物不能实时切换镜头的问题。

本申请实施例的第一方面提供一种多尺度浮游生物检测镜头自动变倍装置，包括微处理器、n个不同倍率的显微镜头、调节圈、相机、第一步进电机、第二步进电机以及第三步进电机，其中，所述n个显微镜头均匀设置在所述调节圈的圆周上，n为大于1的整数，所述相机位于所述显微镜头的后方，且所述相机镜头的中心与所述显微镜头的中心处于同一水平线上，所述相机用于拍摄所述显微镜头观测到的图像，所述微处理器连接并控制所述第一步进电机、所述第二步进电机以及所述第三步进电机，所述第一步进电机连接所述调节圈，用于驱动所述调节圈旋转，所述第二步进电机用于调整所述调节圈的位置，所述第三步进电机用于调整所述相机的位置。

进一步地，所述装置设有密闭外壳，在所述外壳的前盖上设有目镜。

进一步地，还包括光电传感器，所述光电传感器与所述微控制器连接，所述调节圈的外沿设有n个定位孔，所述定位孔的位置与所述显微镜头的位置一一对应，所述光电传感器对准所述调节圈的外沿用以检测所述定位孔，当所述光电传感器检测到所述定位孔时，所述目镜的镜头、显微镜头以及所述相机的镜头三者的中心处于同一水平线上。

进一步地，所述装置底部设置有第一凹槽和第二凹槽，在所述第一凹槽中设置有第一螺纹杆和第一滑块，所述第一滑块内部设有螺纹孔，所述第一螺纹杆穿过所述螺纹孔，在所述第二凹槽中设有第二螺纹杆和第二滑块，所述第二滑块内部设有螺纹孔，所述第二螺纹杆穿过所述第二滑块的螺纹孔，所述第一步进电机安装在所述第一滑块上，所述相机安装在所述第二滑块上，所述第二步进电机的输出轴连接所述第一螺纹杆的一端，所述第三步进电机的输出轴连接所述第二螺纹杆的一端，通过所述第二步进电机带动所述第一滑块的移动以及所述第三步进电机带动第二滑块的移动来调整所述目镜、所述显微镜头以及所述相机间的相对距离。

进一步地，所述第一凹槽中还设置有第一光滑导杆，所述第一滑块内部设有通孔，所述第一光滑导杆穿过所述通孔，所述第一光滑导杆与所述第一螺纹杆平行设置，所述第二凹槽中还设置有第二光滑导杆，所述第二滑块内部设有通孔，所述第二光滑导杆穿过所述通孔，所述第二光滑导杆与所述第二螺纹杆平行设置。

进一步地，还包括后盖，所述前盖与所述装置底部通过固定件固定，所述后盖与所述装置底部通过固定件固定，所述固定件为直角固定片。

进一步地，还包括第一固定架与第二固定架，所述第一固定架用于固定所述第一步进电机，所述第二固定架设置在所述相机与所述第二滑块之间，用于固定所述相机与所述第二滑块。

进一步地，所述第一步进电机通过齿轮与所述调节圈连接，以驱动所述调节圈旋转。

本申请实施例的第二方面提供一种多尺度浮游生物检测镜头自动变倍装置的使用方法，设置所述微处理器，每隔t分钟驱动所述调节圈转动一圈；在所述调节圈转动过程中，当所述光电传感器检测到所述定位孔时，自动调整所述显微镜头和所述相机的相对位置，所述相机拍摄所述显微镜头观测到的图像；所述调节圈转动一圈后，即可拍摄得到不同倍率的图像。

本申请实施例提供的多尺度浮游生物检测镜头自动变倍装置及其使用方法，通过微处理器控制第一步进电机调整调节圈旋转固定角度来调整n个不同倍率的显微镜头，通过微处理器控制第二步进电机以及第三步进电机来调整调节圈与相机之间的相对位置，从而实现了显微镜头放大倍数的自动调节，得到不同倍率的浮游生物图像，实现了浮游生物采样的自动化，大大提高了浮游生物采样的准确性，为浮游生物的进一步研究提供了良好的基础。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的装置示意图；

图2为本申请实施例提供的装置内部示意图；

图3为本申请实施例提供的装置内部局部放大图；

图4为本申请实施例提供的装置内部结构左视图；

图5为本申请实施例提供的装置内部结构俯视图。

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本申请实施例示出的多尺度浮游生物检测镜头自动变倍装置示意图，为了满足水下拍摄的要求，该装置设有密闭外壳1，在外壳的前盖2上设有目镜3，用以放大浮游生物。

请参阅图2、3，本申请实施例示出的多尺度浮游生物检测镜头自动变倍装置的内部结构示意图。一种多尺度浮游生物检测镜头自动变倍装置，包括微处理器4、n个不同倍率的显微镜头5、调节圈6、相机7、第一步进电机8、第二步进电机9、第三步进电机10。

其中，n个显微镜头5均匀设置在调节圈6的圆周上，n为大于1的整数，在本申请实施例中，n＝3，即在调节圈6的圆周上均匀设有三个不同倍率的显微镜头5，这三个显微镜头5的倍率分别为10倍、20倍以及50倍，相机7位于显微镜头5的后方，且相机镜头的中心与显微镜头的中心处于同一水平线上，相机7用于拍摄显微镜头5观测到的图像。

微处理器4连接并控制第一步进电机8、第二步进电机9以及第三步进电机10。

第一步进电机8通过齿轮(在图中未示出)连接调节圈6，第一步进电机8用于驱动调节圈6旋转，每次转动固定的角度。

在装置底部设置有第一凹槽12和第二凹槽13，第一凹槽12和第二凹槽13是相对独立的两个凹槽，在第一凹槽12中设置有第一螺纹杆14和第一滑块15，第一滑块15的内部设有螺纹孔，第一螺纹杆14穿过螺纹孔，第二步进电机9的输出轴连接第一螺纹杆14的一端，第二步进电机9通过输出轴的转动带动第一螺纹杆14转动，第一螺纹杆14的转动进一步带动第一滑块15的移动。在第二凹槽13中设置有第二螺纹杆16和第二滑块17，第二滑块17的内部设有螺纹孔，第二螺纹杆16穿过螺纹孔，第三步进电机10的输出轴连接第二螺纹杆16的一端，第三步进电机10通过输出轴的转动带动第二螺纹杆16转动，第二螺纹杆16的转动进一步带动第二滑块17的移动。

作为一种优选的技术方案，在第一凹槽12中还设置有第一光滑导杆18，第一滑块15的内部设有通孔，第一光滑导杆18穿过第一滑块15的通孔，第一光滑导杆18与第一螺纹杆14平行设置，在第二凹槽13中还设置有第二光滑导杆19，第二滑块17的内部设有通孔，第二光滑导杆19穿过第二滑块17的通孔，第二光滑导杆19与第二螺纹杆16平行设置。设置第一光滑导杆18的目的是为了保证第一滑块15在移动时的稳定性，同理，设置第二光滑导杆19的目的是为了保证第二滑块17在移动时的稳定性。

如图4所示，在第一滑块15上设置有第一固定架20，第一步进电机8固定于第一固定架20上，第二滑块17上设置有第二固定架21，第二固定架21设置在相机7与第二滑块17之间，用于固定相机7，设置第一固定架20的目的是为了确保在第一滑块15移动时调节圈6不会产生晃动，同理，设置第二固定架21的目的是为了确保第二滑块17移动时相机7不会晃动，且通过第一固定架20和第二固定架21的高度的设置能确保位于最高点的显微镜头5与相机7的镜头的中心处于同一水平线上。

作为一种优选的技术方案，支架的一端固定在第一固定架20的一侧，支架的另一端安装有光电传感器22，光电传感器22正对调节圈6的边沿，光电传感器22与微控制器连接，相应的，在调节圈6的外沿设有n个定位孔23，在本申请实施例中，在调节圈6的外沿设有三个定位孔23，三个定位孔23的位置分别与三个显微镜头5的位置一一对应，即当光电传感器22检测到定位孔23时，目镜2的镜头、显微镜头5以及相机7的镜头三者的中心处于同一水平线上，光电传感器22的设置位置由显微镜头的个数及其在调节圈圆周上的分布决定。

如图2所示，该装置还包括后盖24，前盖2与装置底部通过固定件25固定，后盖24与装置底部通过固定件25固定，在本申请实施例中，固定件25为直角固定片，直角固定片的相互垂直的两边各设有螺纹孔，因前盖2与装置底部的稳定性很大程度上决定了显微镜头5能否与目镜3同心，所以在本申请实施例中通过直角固定片来确保前盖2与装置底部的稳定性。

在本申请实施例中，第一步进电机8、第二步进电机9、第三步进电机10均选用精度较高的0.72度，即步进电机转一圈分为500的转角单元，从而提高显微镜头5切换的精度。

综上所述，本申请实施例提供的多尺度浮游生物检测镜头自动变倍装置，通过微处理器控制第一步进电机调整调节圈旋转固定角度来调整n个不同倍率的显微镜头，通过微处理器控制第二步进电机以及第三步进电机来调整调节圈与相机之间的相对位置，从而实现了显微镜头放大倍数的自动调节，得到不同倍率的浮游生物图像，实现了浮游生物采样的自动化，大大提高了浮游生物采样的准确性，为浮游生物的进一步研究提供了良好的基础。

实施例2

本申请实施例示出的多尺度浮游生物检测镜头自动变倍装置的使用方法，包括如下步骤：

s1：设置微处理器4，每隔t分钟驱动调节圈5转动一圈；

在本申请实施例中，通过设置微处理器4，每隔10分钟驱动调节圈5转动一圈。

s2：在调节圈5转动过程中，当光电传感器22检测到定位孔23时，自动调整显微镜头5和相机6的相对位置，使得相机6拍摄显微镜头5观测到的图像；

举例说明，显微镜头5从10倍切换到20倍时，通过计算提前确定了第一滑块15以及第二滑块17的移动距离，微处理器4根据程序设定连接第一螺纹杆14的第二步进电机9和连接第二螺纹杆16的第三步进电机10分别转动的圈数，从而使得相机7能够拍摄到清晰的图像。

s3：调节圈5转动一圈后，即可拍摄得到不同倍率的图像。

综上所述，本申请实施例提供的多尺度浮游生物检测镜头自动变倍装置的使用方法，通过微处理器控制第一步进电机调整调节圈旋转固定角度来调整n个不同倍率的显微镜头，通过微处理器控制第二步进电机以及第三步进电机来调整调节圈与相机之间的相对位置，从而实现了显微镜头放大倍数的自动调节，得到不同倍率的浮游生物图像，实现了浮游生物采样的自动化，大大提高了浮游生物采样的准确性，为浮游生物的进一步研究提供了良好的基础。

需要说明的是，当本申请实施例提及“第一”、“第二”、“第三”或者“第四”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，否则应当理解为仅仅是起区分之用。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。