三维扫描平台的制作方法

本实用新型涉及一种三维扫描平台，特别是涉及一种用于显微镜承载载玻片的三维扫描平台。

背景技术：

现有技术的显微镜上的扫描平台均是二维扫描平台，这种二维扫描平台单一匹配对应的显微镜进行扫描工作，无法进行相应的扩展应用，且二维扫描平台只能控制载玻片在X、Y方向移动，不能控制载玻片在Z向聚焦。

因此，现有技术的显微镜上需要额外安装一聚焦装置，该聚焦装置通过电机驱动一套三轴双联的变速箱结构，再连接齿条升降装置控制物镜升降得以实现显微镜的聚焦功能。但是，这种聚焦装置结构较复杂，且聚焦装置中的三轴双联变速箱结构中齿轮加工精度控制难统一，容易造成聚焦过程中产生较大的空回间隙，导致聚焦不精确，进而影响显微镜扫描后的图片的清晰度。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种三维扫描平台，通过对工作平台进行三维控制，解决现有技术的显微镜还需要额外安装一聚焦装置的问题。且本实用新型的所描述的三维扫描平台具有很高的扩展性，即可适配各品牌的显微镜，而不需要依靠显微镜自身的聚焦机构的限制。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种三维扫描平台，设置于显微镜底座上，用于承载载玻片，三维扫描平台的空间坐标系的X轴、Y轴、Z轴设定如下：以三维扫描平台的正视来看，X轴水平摆放，指向左右方向；Y轴水平摆放，指向前后方向；Z轴竖直摆放，指向上下方向，其中三维扫描平台包括：第一支撑平台；第二支撑平台；工作平台，用于承载载玻片；Z轴驱动控制装置，包括Z轴驱动单元和Z轴滑轨，Z轴滑轨竖直设置在显微镜底座上，并且Z轴滑轨连接于第一支撑平台的下方，第一支撑平台与Z轴驱动单元连接，Z轴驱动单元驱动第一支撑平台沿着Z轴滑轨朝Z轴方向往复位移；Y轴驱动控制装置，包括Y轴驱动单元和Y轴滑轨，Y轴滑轨设置在第一支撑平台上，第二支撑平台设置在Y轴滑轨上并与Y轴驱动单元连接，Y轴驱动单元驱动第二支撑平台沿着Y轴滑轨朝Y轴方向往复位移；以及X轴驱动控制装置，包括X轴驱动单元和X轴滑轨，X轴滑轨设置在第二支撑平台上，工作平台设置在X轴滑轨上并与X轴驱动单元连接，X轴驱动单元驱动工作平台沿着X轴滑轨朝X轴方向往复位移。

本实用新型的进一步技术方案是，Z轴驱动单元还包括Z轴滚珠丝杠副、用于驱动Z轴滚珠丝杠副转动的Z轴驱动电机、用于联接Z轴滚珠丝杠副与Z轴驱动电机的Z轴联轴器和设置于Z轴滑轨上的滑块，Z轴滚珠丝杠副的滚珠丝杠螺母与滑块连接，第一支撑平台通过滑块与Z轴滑轨连接并通过Z轴驱动电机驱动第一支撑平台沿着Z轴滑轨朝Z轴方向往复位移。

本实用新型的又进一步技术方案是，Z轴驱动电机为五相步进电机；和/或Z轴滚珠丝杠副为C3精度0601型号的滚珠丝杠副；和/或Z轴联轴器为膜片式联轴器。

本实用新型的再进一步技术方案是，三维扫描平台还包括至少一个Z轴限位传感器，设置于与Z轴滚珠丝杠副的滚珠丝杠螺母相对应位置处，Z轴传感器用于感测并限位第一支撑平台朝Z轴方向往复位移的距离。

本实用新型的再进一步技术方案是，Y轴驱动单元还包括Y轴滚珠丝杠副、用于驱动Y轴滚珠丝杠副转动的Y轴驱动电机和用于联接Y轴滚珠丝杠副与Y轴驱动电机的Y轴联轴器，Y轴滚珠丝杠副的滚珠丝杠螺母与第二支撑平台连接，Y轴驱动电机通过驱动Y轴滚珠丝杠副转动带动第二支撑平台沿着Y轴滑轨朝Y轴方向往复位移。

本实用新型的再进一步技术方案是，Y轴驱动电机为五相步进电机；和/或Y轴滚珠丝杠副为C3精度0602型号的滚珠丝杠副；和/或Y轴联轴器为膜片式联轴器。

本实用新型的再进一步技术方案是，三维扫描平台还包括Y轴限位块，设置于第一支撑平台上并与Y轴滚珠丝杠副的滚珠丝杠螺母相对应，Y轴限位块用于限位第二支撑平台朝Y轴方向往复位移的距离。

本实用新型的再进一步技术方案是，三维扫描平台还包括至少一个Y轴限位传感器，设置于第一支撑平台上，Y轴传感器用于感测并限位所述第二支撑平台朝Y轴方向往复位移的距离。

本实用新型的再进一步技术方案是，X轴驱动单元还包括X轴滚珠丝杠副、用于驱动X轴滚珠丝杠副转动的X轴驱动电机、用于联接X轴滚珠丝杠副与X轴驱动电机的X轴联轴器和和X轴驱动连接板，X轴滚珠丝杠副的滚珠丝杠螺母通过X轴驱动连接板与工作平台连接，X轴驱动电机通过驱动X轴滚珠丝杠副驱动转动带动工作平台沿着X轴滑轨朝X轴方向往复位移。

本实用新型的再进一步技术方案是，X轴驱动电机为五相步进电机；和/或X轴滚珠丝杠副为C3精度0602型号的滚珠丝杠副；和/或X轴联轴器为膜片式联轴器。

本实用新型的再进一步技术方案是，三维扫描平台还包括X轴限位块，设置于第二支撑平台上并与X轴滚珠丝杠副的滚珠丝杠螺母相对应，X轴限位块用于限位工作平台朝X轴方向往复位移的距离。

本实用新型的更进一步技术方案是，三维扫描平台还包括至少一个X轴限位传感器，设置于第二支撑平台上，X轴限位传感器用于感测并限位工作平台朝X轴方向往复位移的距离。

本实用新型与现有技术相比具有的优点有：

1、本实用新型的三维扫描平台可通过X轴驱动控制装置、Y轴驱动控制装置和Z轴驱动控制装置控制工作平台进行三维方向移动，完全代替了现有技术的显微镜上的二维扫描平台；

2、本实用新型的三维扫描平台通过Z轴驱动控制装置控制三维扫描平台朝Z轴方向位移，实现物镜对载玻片的聚焦功能，与现有技术的研究级显微镜通过控制物镜升降进行聚焦的方式不同，如此一来显微镜就不需要增加额外聚焦装置进行聚焦；

3、本实用新型的三维扫描平台是一套独立的控制装置，三维扫描平台本身不和显微镜产生直接的连接关系，且不受显微镜自身结构的限制，具备一定的独立性，后续可扩展应用在其他品牌相应的研究级显微镜上，适配度非常高；

4、本实用新型的Z轴驱动控制装置的电机采用五相步进电机，丝杆为高精度的滚珠丝杆，通过电机的高度细分来实现对三维扫描平台的聚焦功能，同时，聚焦精度依靠步进电机精度和丝杆精度来共同实现，与现有技术的聚焦装置中的变速箱结构相比，本实用新型的Z轴驱动控制装置控制更为方便，且不会产生空回间隙，更容易实现精确聚焦；

5、本实用新型的三维扫描平台通过X轴限位块和Y轴限位块，对工作平台朝X轴方向和Y轴方向上的位移进行机械限位，防止平台运行时X轴方向和Y轴方向超程。

6、本实用新型的三维扫描平台通过X轴传感器、Y轴传感器和Z轴传感器感测并限位工作平台朝X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上的位移，对三维扫描平台进行电子限位。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的三维扫描平台安装在显微镜上的结构示意图。

图2是本实用新型一实施例的三维扫描平台安装在显微镜底座上的结构示意图。

图3是本实用新型一实施例的Z轴驱动控制装置的结构示意图。

图4是本实用新型一实施例的Z轴驱动控制装置内部的结构示意图。

图5是本实用新型一实施例的Y轴驱动控制装置设置在第一支撑平台上的结构示意图。

图6是本实用新型一实施例的Y轴驱动单元安装在三维扫描平台上的侧视示意图。

图7是本实用新型一实施例的Y轴驱动单元安装在三维扫描平台上的立体图示意图。

图8是本实用新型一实施例的X轴驱动控制装置设置在第二支撑平台上的结构示意图。

图9是本实用新型一实施例的X轴限位传感器和Y轴限位传感器的结构示意图。

具体实施方式

如图1-8所示，在本实用新型的一实施例中揭露了一种三维扫描平台1，设置于显微镜底座2上，用于承载载玻片，本实施例公开的显微镜底座2主要用于为三维扫描平台1提供刚性支撑，在本实用新型中对于显微镜底座2的选择可以没有特殊要求，参照本领域的常规选择即可。三维扫描平台1的空间坐标系的X轴、Y轴、Z轴设定如下：以三维扫描平台1的正视来看，X轴水平摆放，指向左右方向；Y轴水平摆放，指向前后方向；Z轴竖直摆放，指向上下方向。三维扫描平台1包括第一支撑平台3、第二支撑平台4、工作平台5、Z轴驱动控制装置6、Y轴驱动控制装置7和X轴驱动控制装置8，其中：

第一支撑平台3为平板状结构，其能够为第二支撑平台4提供刚性支撑，请参考图5所示，但不以本实施例公开的第一支撑平台3结构为限。

第二支撑平台4为平板状结构，其能够为工作平台5提供刚性支撑，请参考图8所示，但不以本实施例公开的第二支撑平台4结构为限。

工作平台5为平板状结构，其用于承载载玻片，请参考图1、2所示，但不以本实施例公开的工作平台5结构为限。

在一优选实施例中，请再次参考图1、2，工作平台5上还设有玻片夹9，该玻片夹9可以为U形夹，也可以为弹簧夹，在本实用新型中对于玻片夹9的选择可以没有特殊要求，参照本领域的常规选择即可。

Z轴驱动控制装置6包括Z轴驱动单元61和Z轴滑轨62，请参考图3、4所示，Z轴滑轨62竖直设置在显微镜底座2上，并且Z轴滑轨62连接于第一支撑平台3的下方，本实施例公开的Z轴滑轨62包括两条轨道，且两条轨道分别通过Z轴支架63竖直设置在显微镜底座2的两侧，但不以本实施例公开的Z轴滑轨62及设置方式为限。第一支撑平台3与Z轴驱动单元61连接，其连接方式可以通过一连接机构将第一支撑平台3与Z轴驱动单元61连接，该连接机构可以为滑块，但并不以此为限，也可以直接将第一支撑平台3与Z轴驱动单元61连接，Z轴驱动单元61驱动第一支撑平台3沿着Z轴滑轨62朝Z轴方向往复位移，本实用新型在此不限制第一支撑平台3与Z轴驱动单元61的连接方式，本领域技术人员可以根据本实用新型的教导选择其他合适的连接方式。

现有技术的显微镜在聚焦时，往往需要增加一个聚焦装置，扫描平台是不动的，通过该聚焦装置控制物镜沿着垂直方向位移以实现显微镜的聚焦，而本实用新型却与此相反，本实用新型在聚焦时显微镜的物镜是不动的，通过Z轴驱动控制装置6控制工作平台5的朝Z轴方向往复位移进行聚焦。

在一优选实施例中，请再次参考图4所示，Z轴驱动单元61还包括Z轴滚珠丝杠副611、用于驱动Z轴滚珠丝杠副611转动的Z轴驱动电机612、用于联接Z轴滚珠丝杠副611与Z轴驱动电机612的Z轴联轴器613和设置于Z轴滑轨62上的滑块614，本实施例公开的Z轴驱动电机612设置在一Z轴支架63的上端。Z轴滚珠丝杠副611的滚珠丝杠螺母与滑块614连接，第一支撑平台3通过滑块614与Z轴滑轨62连接，Z轴驱动电机612驱动Z轴滚珠丝杠副611转动，Z轴滚珠丝杠副611通过滚珠丝杠螺母带动滑块614沿着Z轴滑轨62滑动，进而带动第一支撑平台3沿着Z轴滑轨62朝Z轴方向做往复位移。

在一优选实施例中，Z轴驱动电机612为五相步进电机，然Z轴驱动电机612并不局限于此，本领域技术人员可以根据显微镜的聚焦精度需求选择其他合适的相位步进电机，例如四相步进电机、三相步进电机。

在一优选实施例中，Z轴滚珠丝杠副611为C3精度0601号的滚珠丝杠副，然Z轴滚珠丝杠副611并不局限于此，本领域技术人员可以根据显微镜的聚焦精度需求选择其他合适的滚珠丝杠副，例如C3精度1202型号的滚珠丝杠副。

在一优选实施例中，Z轴联轴器613为膜片式联轴器，然Z轴联轴器613并不局限于此，本领域技术人员可以根据显微镜的聚焦精度需求选择其他合适的联轴器，例如齿式联轴器。

在一优选实施例中，三维扫描平台1还包括至少一个Z轴限位传感器64，Z轴限位传感器64主要是用于感测并限制第一支撑平台3的行程，至于Z轴限位传感器64设置在哪个位置，设置多少个传感器，并不是本申请的保护重点，只要能感测并限制第一支撑平台3的行程即可，请再次参考图3所示，本实用新型的Z轴限位传感器64为霍尔开关且数量为二个，分别设置在Z轴滚珠丝杠副611的滚珠丝杠螺母的原点位置和最大位移位置，通过二个霍尔开关限位第一支撑平台3朝Z轴方向往复位移的距离，但是不以本实施例公开的霍尔开关及设置方式为限。

Y轴驱动控制装置7包括Y轴驱动单元71和Y轴滑轨72，请参考图5所示，Y轴滑轨72设置在第一支撑平台3上，本实施例公开的Y轴滑轨72包括两条轨道，且两条轨道分别平行设置在第一支撑平台3上端的左右侧，但不以本实施例公开的Y轴滑轨72及设置方式为限。第二支撑平台4设置在Y轴滑轨72上并通过Y轴滑轨72与第一支撑平台3连接，进而随着第一支撑平台3朝Z轴方向往复位移，第二支撑平台4与Y轴驱动单元71连接，其连接方式可以通过一连接机构将第二支撑平台4与Y轴驱动单元71连接，该连接机构可以为滑块，但并不以此为限，也可以直接将第二支撑平台4与Y轴驱动单元71连接，Y轴驱动单元71驱动第二支撑平台4沿着Y轴滑轨朝Y轴方向往复位移，本实用新型在此不限制第二支撑平台4与Y轴驱动单元71的连接方式，本领域技术人员可以根据本实用新型的教导选择其他合适的连接方式。

在一优选实施例中，请参考图6、7所示，Y轴驱动单元71还包括Y轴滚珠丝杠副711、用于驱动Y轴滚珠丝杠副711转动的Y轴驱动电机712和用于联接Y轴滚珠丝杠副711与Y轴驱动电机712的Y轴联轴器713，本实施例公开的Y轴驱动电机712设置在第一支撑平台3一侧边并与第一平台3连接，但不以本实施例设置的方式为限。Y轴滚珠丝杠副711的滚珠丝杠螺母通过螺栓直接与第二支撑平台4连接，Y轴驱动电机712通过驱动Y轴滚珠丝杠副711转动带动第二支撑平台4沿着Y轴滑轨72朝Y轴方向往复位移。

在一优选实施例中，Y轴驱动电机712为五相步进电机，然Y轴驱动电机712并不局限于此，本领域技术人员可以根据显微镜的聚焦精度需求选择其他合适的相位步进电机，例如四相步进电机、三相步进电机。

在一优选实施例中，Y轴滚珠丝杠副711为C3精度0602型号的滚珠丝杠副，然Y轴滚珠丝杠副711并不局限于此，本领域技术人员可以根据显微镜的聚焦精度需求选择其他合适的滚珠丝杠副，例如C3精度1202型号的滚珠丝杠副。

在一优选实施例中，Y轴联轴器713为膜片式联轴器，然Y轴联轴器713并不局限于此，本领域技术人员可以根据显微镜的聚焦精度需求选择其他合适的联轴器，例如齿式联轴器。

在一优选实施例中，请再次参考图7所示，三维扫描平台1还包括Y轴限位块73，本实施例进一步公开的Y轴限位块73设置在第一支撑平台3上并与Y轴滚珠丝杠副711的滚珠丝杠螺母相对应，Y轴限位块73通过限位Y轴滚珠丝杠副711的滚珠丝杠螺母的位移距离,进而限位第二支撑平台4朝Y轴方向往复位移的距离。

在一优选实施例中，三维扫描平台1还包括至少一个Y轴限位传感器74，Y轴限位传感器74主要是用于感测并限制第二支撑平台4的行程，至于Y轴限位传感器74设置在哪个位置，设置多少个传感器，并不是本申请的保护重点，只要能感测并限制第二支撑平台4的行程即可，请再次参考图5、9所示，本实用新型的Y轴限位传感器74为霍尔开关且数量为三个，分别设置在Y轴滚珠丝杠副711可移动距离范围的最远处、最近处及中间位置，其中设置在最远处和最近处的霍尔开关用于作为第二支撑平台4的超程限位，设置在中间位置的霍尔开关用作为第二支撑平台4的原点控制开关，但并不以此为限。

X轴驱动控制装置8包括X轴驱动单元81和X轴滑轨82，请参考图8所示，X轴滑轨82设置在第二支撑平台4上，本实施例公开的X轴滑轨82包括两条轨道，且两条轨道分别平行设置在第二支撑平台4上端的前后侧，但不以本实施例公开的X轴滑轨82及设置方式为限。工作平台5设置在X轴滑轨82上并通过X轴滑轨82与第二支撑平台4连接，进而随着第二支撑平台4朝Y轴方向往复位移，随着第一支撑平台3朝Z轴方向往复位移，工作平台5与X轴驱动单元81连接，其连接方式可以通过一连接机构将工作平台5与X轴驱动单元81连接，该连接机构可以为滑块，但并不以此为限，也可以直接将工作平台5与X轴驱动单元81连接，X轴驱动单元81驱动工作平台5沿着X轴滑轨82朝X轴方向往复位移，本实用新型在此不限制工作平台5与X轴驱动单元81的连接方式，本领域技术人员可以根据本实用新型的教导选择其他合适的连接方式。

在一优选实施例中，X轴驱动单元81还包括X轴滚珠丝杠副811、用于驱动X轴滚珠丝杠副811转动的X轴驱动电机812、用于联接X轴滚珠丝杠副811与X轴驱动电机812的X轴联轴器813和和X轴驱动连接板814，本实施例公开的X轴驱动电机812设置在第二支撑平台4上，但不以本实施例设置的方式为限。X轴滚珠丝杠副811的滚珠丝杠螺母通过X轴驱动连接板814与工作平台5连接，X轴驱动电机812通过驱动X轴滚珠丝杠副811驱动转动带动工作平台5沿着X轴滑轨82朝X轴方向往复位移。

在一优选实施例中，X轴驱动电机812为五相步进电机，然X轴驱动电机812并不局限于此，本领域技术人员可以根据显微镜的聚焦精度需求选择其他合适的相位步进电机，例如四相步进电机、三相步进电机。

在一优选实施例中，X轴滚珠丝杠副811为C3精度0602型号的滚珠丝杠副，然X轴滚珠丝杠副811并不局限于此，本领域技术人员可以根据显微镜的聚焦精度需求选择其他合适的滚珠丝杠副，例如C3精度1202型号的滚珠丝杠副。

在一优选实施例中，X轴联轴器813为膜片式联轴器，然X轴联轴器813并不局限于此，本领域技术人员可以根据显微镜的聚焦精度需求选择其他合适的联轴器，例如齿式联轴器。

在一优选实施例中，请再次参考图8所示，三维扫描平台1还包括X轴限位块83，本实施例进一步公开的X轴限位块83设置在第二支撑平台4上并与X轴滚珠丝杠副811的滚珠丝杠螺母相对应，X轴限位块83通过限位X轴滚珠丝杠副811的滚珠丝杠螺母的位移距离,进而限位工作平台5朝X轴方向往复位移的距离。

在一优选实施例中，三维扫描平台1还包括至少一个X轴限位传感器84，X轴限位传感器84主要是用于感测并限制工作平台5的行程，至于X轴限位传感器84设置在哪个位置，设置多少个传感器，并不是本申请的保护重点，只要能感测并限制工作平台5的行程即可，请再次参考图8、9所示，本实用新型的X轴限位传感器84为霍尔开关且数量为三个，分别设置在X轴滚珠丝杠副811可移动距离范围的最远处、最近处及中间位置，其中设置在最远处和最近处的霍尔开关用于作为工作平台5的超程限位，设置在中间位置的霍尔开关用作为工作平台5的原点控制开关，但是不以本实施例公开的霍尔开关及设置方式为限。

上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。