一種基于顯微視覺的食品細菌智能檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于食品細菌檢測自動化控制領(lǐng)域，涉及一種基于顯微視覺的食品細菌智能檢測裝置。顯微鏡上安裝有使檢驗樣本三維可調(diào)的三個方向的電機，通過在顯微鏡上安裝相機實時采集圖像信息，同時將圖像信息傳遞給計算機，計算機通過安裝的軟件進行分析后，通過安裝的運動控制卡控制三個方向的電機實現(xiàn)檢驗樣本圖像的清晰，并通過計算機內(nèi)部的信息對細菌進行檢測。該實用新型使得系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動、快速、準確地采集清晰的細菌圖片，檢測結(jié)果通過反饋給遠程控制的移動終端。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于食品細菌檢測自動化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于顯微視覺的食 品細菌智能檢測裝置。 -種基于顯微視覺的食品細菌智能檢測裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 細菌與食品安全的關(guān)系密切。細菌污染對人體的直接危害一方面表現(xiàn)在攝入被污 染的食物可能會引起食物中毒現(xiàn)象的發(fā)生，據(jù)報道，細菌性食物中毒在國內(nèi)外都是最常見 的食物中毒。另一方面，是由于一般的細菌都有分解蛋白質(zhì)的能力，因此細菌的污染會導致 食品腐敗變質(zhì)。因此，不管在我國還是在國外的一些國家，菌落總數(shù)都是其食品衛(wèi)生標準中 最為普遍檢測的一項食品微生物檢測指標。在我國，按照國家食品衛(wèi)生標準的規(guī)定，絕大多 數(shù)食品均需要檢測菌落總數(shù)以衡量其食品的衛(wèi)生狀況。該項指標被譽為食品衛(wèi)生檢測中最 常檢測的指標。
[0003] 目前，平板計數(shù)法（Aerobic plate count, APC)是國內(nèi)外普遍采用的一種細菌總 數(shù)的檢測方法。平板計數(shù)法計數(shù)準確，操作簡單，對檢測人員的知識水平要求較低，但是由 于該方法檢測時間較長，給該方法的應用帶來了一些弊端。固相細胞計數(shù)法（Solid Phase Cytometry，SPC)，可以結(jié)合流式細胞器和落射熒光顯微鏡技術(shù)使用。該法的優(yōu)點是不需要 前增菌過程，就可以在單個細胞水平上提供準確而快速的檢測結(jié)果，檢測的靈敏度很高，但 是檢測費用特別高。
[0004] 近年來，隨著PC機性能的大幅提升和C⑶價格的不斷下降，基于PC的顯微鏡自動 調(diào)焦系統(tǒng)開始出現(xiàn)。這種系統(tǒng)利用PC強大的運算能力，對CCD相機采集到的圖像進行清晰 度評價，進而驅(qū)動顯微鏡的聚焦軸運動直到找到正確的聚焦點。自動調(diào)焦技術(shù)原理雖然古 老，但實現(xiàn)的方法都是最新科技成果。
[0005] 顯微鏡自動聚焦系統(tǒng)是利用計算機來分析處理調(diào)焦過程中采集的一系列圖像，用 圖像清晰度評價函數(shù)來判斷離焦狀態(tài)，再通過串口通訊方式控制步進電機，驅(qū)動調(diào)焦執(zhí)行 結(jié)構(gòu)，使顯微鏡的物鏡在行程范圍內(nèi)上下移動，最終使物鏡運動到清晰聚焦的位置。
[0006] 在自動聚焦執(zhí)行機構(gòu)的研究中，人們多以步進電機驅(qū)動顯微鏡的載物臺或物鏡。 在Z軸方向，步進電機驅(qū)動顯微鏡載物臺或者物鏡在堅直方向移動來調(diào)焦。一般顯微鏡的 物鏡鏡頭與載物臺之間的最大距離不超過30mm，利用軟件控制電機運行，傳動機構(gòu)在傳動 過程中可能會出現(xiàn)誤差，同時，如果操作上也可能出現(xiàn)錯誤，會導致顯微鏡物鏡與檢測樣本 接觸，嚴重的可能導致檢測樣本被壓碎。 實用新型內(nèi)容
[0007] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于顯微視覺的食品細菌智能檢 測裝置，旨在解決現(xiàn)有檢測設(shè)備中傳動機構(gòu)在傳動過程中會出現(xiàn)誤差，在操作不當時，會導 致顯微鏡物鏡與檢測樣本接觸，嚴重的可能導致檢測樣本被壓碎的問題。
[0008] 本實用新型是這樣實現(xiàn)的，
[0009] -種基于顯微視覺的食品細菌智能檢測裝置，包括顯微鏡和計算機，分別在顯微 鏡的載物臺的橫向與縱向上設(shè)置有橫向傳動裝置與縱向傳動裝置，所述橫向傳動裝置帶動 載玻片橫向移動，所述縱向傳動裝置帶動載物臺縱向移動，顯微鏡的粗微調(diào)調(diào)焦手輪通過 一聯(lián)軸器與一 Z軸電機連接，通過Z軸電機帶動載物臺堅直方向運動；在顯微鏡的目鏡上安 裝相機用于獲取檢測樣本的顯微檢測圖并上傳至計算機進行分析，計算機上安裝運動控制 卡，計算機可向運動控制卡發(fā)出相應指令控制橫向傳動裝置、縱向傳動裝置或/和Z軸電機 的運作。
[0010] 進一步地，所述橫向傳動裝置包括X軸電機、與X軸電機的輸出齒輪相咬合的X軸 齒條，所述X軸齒條與載玻片固定的連桿連接，通過X軸齒條的運動帶動載玻片在載物臺的 X軸向運動。
[0011] 進一步地，所述縱向傳動裝置包括Y軸電機、與Y軸電機的輸出齒輪相咬合的Y軸 齒條，所述Y軸齒條固定在載物臺上。
[0012] 進一步地，所述載玻片的位置設(shè)置有電阻式薄膜壓力傳感器，電阻式薄膜壓力傳 感器與運動控制卡的輸入端連接。
[0013] 進一步地，顯微鏡的物鏡外部套設(shè)有物鏡保護筒。
[0014] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：
[0015] 本實用新型克服了普通生物顯微鏡人工調(diào)焦和細菌計數(shù)的缺陷，將大部分人工操 作步驟轉(zhuǎn)為系統(tǒng)自動完成，相比同類產(chǎn)品，智能化程度高，可以實現(xiàn)顯微鏡自動聚焦，自動 防碰損，得到檢測結(jié)果后自動輸出檢測報告，移動終端遠程控制部分是移動終端通過無線 通信控制細菌智能檢測部分，使得系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動、快速、準確地采集清晰的細菌圖片， 檢測結(jié)果通過反饋給遠程控制的移動終端。
[0016] 該裝置在自動對焦顯微鏡載物臺加裝一套防破損部分，顯微鏡物鏡與載玻片接觸 時，電阻式薄膜壓力傳感器檢測并反饋給計算機中，控制電機停止或者反轉(zhuǎn)，防止擠壓或發(fā) 生以致壓碎載波片，起到保護作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本實用新型實施例提供的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2是本實用新型實施例提供的顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3是本實用新型實施例提供的載物臺結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4是本實用新型實施例提供的物鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0022] 如圖1結(jié)合圖2所示，本實用新型的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括顯微鏡3、計算機 1以及設(shè)置在顯微鏡3目鏡上通過接口與顯微鏡連接的相機2,相機2從載物臺4獲取檢測 樣本17的顯微圖，相機2米用(XD相機，相機2的另一端作為輸出端通過USB信號線5與 計算機1連接，在獲取通過顯微鏡3獲取檢測樣本17的顯微檢測圖時，要接上電源線，并打 開顯微鏡的光源6。
[0023] 如圖2結(jié)合圖3所示，該顯微鏡3包括鏡座，鏡柱，鏡筒，一端活動連接鏡柱、一端 連接鏡筒的鏡臂，載物臺，夾片、與夾片16連接的載玻片18以及設(shè)置在鏡座上用于調(diào)焦的 粗微調(diào)調(diào)焦手輪7,分別在顯微鏡的載物臺4的橫向與縱向上設(shè)置有橫向傳動裝置與縱向 傳動裝置，橫向傳動裝置帶動載玻片橫向移動，在本實施例中，橫向傳動裝置包括X軸電機 10、與X軸電機10的輸出齒輪相咬合的X軸齒條11，X軸齒條11與載玻片固定的連桿連 接，通過X軸齒條11的運動帶動載玻片在載物臺4的X軸向運動，X軸齒條11在載物臺4 上的固定可以采用兩固定輪，將X軸齒條11設(shè)置為在兩輪上轉(zhuǎn)動的形式，實現(xiàn)載波片橫向 移動而載物臺不動。縱向傳動裝置帶動載物臺縱向移動，縱向傳動裝置包括Y軸電機12、與 Y軸電機12的輸出齒輪相咬合的Y軸齒條13, Y軸齒條13固定在載物臺上，在齒輪的作用 下，Y軸齒條13帶動載物臺4在Y方向上的來回移動。
[0024] 在原有顯微鏡的粗微調(diào)調(diào)焦手輪7上通過一聯(lián)軸器9與連接有Z軸電機8,通過Z 軸電機8帶動載物臺堅直方向運動。
[0025] X軸電機10、Y軸電機12以及Z軸電機8的轉(zhuǎn)動速度以及轉(zhuǎn)向均有通過計算機1 來控制的，在計算機1上安裝有運動控制卡，運動控制卡的輸出端分別通過控制器與X軸電 機10、Y軸電機12以及Z軸電機8連接，計算機通過相機反饋回的圖像來判斷檢測樣品是 否在物鏡的視場內(nèi)，從而通過調(diào)節(jié)X軸電機、Y軸電機使得檢測樣品在正確的位置，根據(jù)相 機傳遞的圖像進而通過計算機內(nèi)部的軟件進行分析判斷該圖像是否為清晰的顯微圖，然后 計算機通過運動控制卡控制z軸電機的轉(zhuǎn)速和方向，驅(qū)動載物臺4沿堅直方向運動，以此來 調(diào)焦。
[0026] 如圖3所示，在載玻片的位置設(shè)置有電阻式薄膜壓力傳感器，電阻式薄膜壓力傳 感器15與運動控制卡的一輸入端連接。電阻式薄膜壓力傳感器15通過串口導線19與運 動控制卡相連接；安裝時，將電阻式薄膜壓力傳感器15貼在載物臺的鋼板墊片上，檢測樣 本放在電阻式薄膜壓力傳感器15上，如圖4所示，為了保護物鏡不受損壞，在顯微鏡的物鏡 外部套設(shè)有物鏡保護筒20。當執(zhí)行時出現(xiàn)誤差或者操作問題使物鏡保護筒20與檢測樣本 17接觸，此時電阻式薄膜壓力傳感器的電阻會發(fā)生改變，運動控制卡內(nèi)程序根據(jù)電信號設(shè) 定某一電壓閾值或者電流閾值，當壓力達到閾值時，運動控制卡控制Z軸方向電機停止轉(zhuǎn) 動或者反轉(zhuǎn)，從而避免了顯微鏡物鏡14與檢測樣本17的損壞。
[0027] 本實用新型在每次調(diào)焦后，計算機內(nèi)部的系統(tǒng)都會計算出當前所采集的顯微檢測 圖的清晰度，直至清晰度相對最大，則停止調(diào)焦。然后對此圖進行相應的圖像處理，并統(tǒng)計 出細菌的種類和數(shù)量。檢測的細菌結(jié)果還可以通過無線通信4將結(jié)果傳遞給移動終端遠程 控制部分，用戶可直接讀取檢測結(jié)果，輸出的結(jié)果同時可通過無線通信傳遞給用戶的移動 通信設(shè)備，移動通信設(shè)備通信設(shè)備也可以通過無線通信遠程控制細菌智能檢測裝置進行細 菌檢測。
[0028] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于顯微視覺的食品細菌智能檢測裝置，包括顯微鏡和計算機，其特征在于，分 別在顯微鏡的載物臺的橫向與縱向上設(shè)置有橫向傳動裝置與縱向傳動裝置，所述橫向傳動 裝置帶動載玻片橫向移動，所述縱向傳動裝置帶動載物臺縱向移動，顯微鏡的粗微調(diào)調(diào)焦 手輪通過一聯(lián)軸器與一 Z軸電機連接，通過Z軸電機帶動載物臺堅直方向運動；在顯微鏡 的目鏡上安裝相機用于獲取檢測樣本的顯微檢測圖并上傳至計算機進行分析，計算機上安 裝運動控制卡，計算機可向運動控制卡發(fā)出相應指令控制橫向傳動裝置、縱向傳動裝置或/ 和Z軸電機的運作。
2. 按照權(quán)利要求1所述的基于顯微視覺的食品細菌智能檢測裝置，其特征在于，所述 橫向傳動裝置包括X軸電機、與X軸電機的輸出齒輪相咬合的X軸齒條，所述X軸齒條與載 玻片固定的連桿連接，通過X軸齒條的運動帶動載玻片在載物臺的X軸向運動。
3. 按照權(quán)利要求1所述的基于顯微視覺的食品細菌智能檢測裝置，其特征在于，所述 縱向傳動裝置包括Y軸電機、與Y軸電機的輸出齒輪相咬合的Y軸齒條，所述Y軸齒條固定 在載物臺上。
4. 按照權(quán)利要求1所述的基于顯微視覺的食品細菌智能檢測裝置，其特征在于，所述 載玻片的位置設(shè)置有電阻式薄膜壓力傳感器，電阻式薄膜壓力傳感器與運動控制卡的一輸 入端連接。
5. 按照權(quán)利要求1所述的基于顯微視覺的食品細菌智能檢測裝置，其特征在于，顯微 鏡的物鏡外部套設(shè)有物鏡保護筒。
【文檔編號】C12M1/36GK203904356SQ201420012405
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】程濤, 馮平, 周婷, 聶鵬, 徐剛, 彭小波, 王燕燕, 劉偉南 申請人:程濤, 馮平, 徐剛, 彭小波