一種基于顯微視覺的食品細(xì)菌智能檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于食品細(xì)菌檢測(cè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，涉及一種基于顯微視覺的食品細(xì)菌智能檢測(cè)裝置。顯微鏡上安裝有使檢驗(yàn)樣本三維可調(diào)的三個(gè)方向的電機(jī)，通過在顯微鏡上安裝相機(jī)實(shí)時(shí)采集圖像信息，同時(shí)將圖像信息傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過安裝的軟件進(jìn)行分析后，通過安裝的運(yùn)動(dòng)控制卡控制三個(gè)方向的電機(jī)實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)樣本圖像的清晰，并通過計(jì)算機(jī)內(nèi)部的信息對(duì)細(xì)菌進(jìn)行檢測(cè)。該實(shí)用新型使得系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地采集清晰的細(xì)菌圖片，檢測(cè)結(jié)果通過反饋給遠(yuǎn)程控制的移動(dòng)終端。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于食品細(xì)菌檢測(cè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于顯微視覺的食 品細(xì)菌智能檢測(cè)裝置。 -種基于顯微視覺的食品細(xì)菌智能檢測(cè)裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 細(xì)菌與食品安全的關(guān)系密切。細(xì)菌污染對(duì)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(huì)引起食物中毒現(xiàn)象的發(fā)生，據(jù)報(bào)道，細(xì)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(xì)菌都有分解蛋白質(zhì)的能力，因此細(xì)菌的污染會(huì)導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)中 最為普遍檢測(cè)的一項(xiàng)食品微生物檢測(cè)指標(biāo)。在我國，按照國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，絕大多 數(shù)食品均需要檢測(cè)菌落總數(shù)以衡量其食品的衛(wèi)生狀況。該項(xiàng)指標(biāo)被譽(yù)為食品衛(wèi)生檢測(cè)中最 常檢測(cè)的指標(biāo)。
[0003] 目前，平板計(jì)數(shù)法（Aerobic plate count, APC)是國內(nèi)外普遍采用的一種細(xì)菌總 數(shù)的檢測(cè)方法。平板計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)單，對(duì)檢測(cè)人員的知識(shí)水平要求較低，但是由 于該方法檢測(cè)時(shí)間較長，給該方法的應(yīng)用帶來了一些弊端。固相細(xì)胞計(jì)數(shù)法（Solid Phase Cytometry，SPC)，可以結(jié)合流式細(xì)胞器和落射熒光顯微鏡技術(shù)使用。該法的優(yōu)點(diǎn)是不需要 前增菌過程，就可以在單個(gè)細(xì)胞水平上提供準(zhǔn)確而快速的檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)的靈敏度很高，但 是檢測(cè)費(fèi)用特別高。
[0004] 近年來，隨著PC機(jī)性能的大幅提升和C⑶價(jià)格的不斷下降，基于PC的顯微鏡自動(dòng) 調(diào)焦系統(tǒng)開始出現(xiàn)。這種系統(tǒng)利用PC強(qiáng)大的運(yùn)算能力，對(duì)CCD相機(jī)采集到的圖像進(jìn)行清晰 度評(píng)價(jià)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)顯微鏡的聚焦軸運(yùn)動(dòng)直到找到正確的聚焦點(diǎn)。自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)原理雖然古 老，但實(shí)現(xiàn)的方法都是最新科技成果。
[0005] 顯微鏡自動(dòng)聚焦系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)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(píng)價(jià)函數(shù)來判斷離焦?fàn)顟B(tài)，再通過串口通訊方式控制步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)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(dòng)，最終使物鏡運(yùn)動(dòng)到清晰聚焦的位置。
[0006] 在自動(dòng)聚焦執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究中，人們多以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)顯微鏡的載物臺(tái)或物鏡。 在Z軸方向，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)顯微鏡載物臺(tái)或者物鏡在堅(jiān)直方向移動(dòng)來調(diào)焦。一般顯微鏡的 物鏡鏡頭與載物臺(tái)之間的最大距離不超過30mm，利用軟件控制電機(jī)運(yùn)行，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在傳動(dòng) 過程中可能會(huì)出現(xiàn)誤差，同時(shí)，如果操作上也可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致顯微鏡物鏡與檢測(cè)樣本 接觸，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致檢測(cè)樣本被壓碎。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 本實(shí)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(xì)菌智能檢 測(cè)裝置，旨在解決現(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)過程中會(huì)出現(xiàn)誤差，在操作不當(dāng)時(shí)，會(huì)導(dǎo) 致顯微鏡物鏡與檢測(cè)樣本接觸，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致檢測(cè)樣本被壓碎的問題。
[0008] 本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，
[0009] -種基于顯微視覺的食品細(xì)菌智能檢測(cè)裝置，包括顯微鏡和計(jì)算機(jī)，分別在顯微 鏡的載物臺(tái)的橫向與縱向上設(shè)置有橫向傳動(dòng)裝置與縱向傳動(dòng)裝置，所述橫向傳動(dòng)裝置帶動(dòng) 載玻片橫向移動(dòng)，所述縱向傳動(dòng)裝置帶動(dòng)載物臺(tái)縱向移動(dòng)，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(jī)連接，通過Z軸電機(jī)帶動(dòng)載物臺(tái)堅(jiān)直方向運(yùn)動(dòng)；在顯微鏡的目鏡上安 裝相機(jī)用于獲取檢測(cè)樣本的顯微檢測(cè)圖并上傳至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，計(jì)算機(jī)上安裝運(yùn)動(dòng)控制 卡，計(jì)算機(jī)可向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出相應(yīng)指令控制橫向傳動(dòng)裝置、縱向傳動(dòng)裝置或/和Z軸電機(jī) 的運(yùn)作。
[0010] 進(jìn)一步地，所述橫向傳動(dòng)裝置包括X軸電機(jī)、與X軸電機(jī)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(yùn)動(dòng)帶動(dòng)載玻片在載物臺(tái)的 X軸向運(yùn)動(dòng)。
[0011] 進(jìn)一步地，所述縱向傳動(dòng)裝置包括Y軸電機(jī)、與Y軸電機(jī)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(tái)上。
[0012] 進(jìn)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(yùn)動(dòng)控制卡的輸入端連接。
[0013] 進(jìn)一步地，顯微鏡的物鏡外部套設(shè)有物鏡保護(hù)筒。
[0014] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：
[0015] 本實(shí)用新型克服了普通生物顯微鏡人工調(diào)焦和細(xì)菌計(jì)數(shù)的缺陷，將大部分人工操 作步驟轉(zhuǎn)為系統(tǒng)自動(dòng)完成，相比同類產(chǎn)品，智能化程度高，可以實(shí)現(xiàn)顯微鏡自動(dòng)聚焦，自動(dòng) 防碰損，得到檢測(cè)結(jié)果后自動(dòng)輸出檢測(cè)報(bào)告，移動(dòng)終端遠(yuǎn)程控制部分是移動(dòng)終端通過無線 通信控制細(xì)菌智能檢測(cè)部分，使得系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地采集清晰的細(xì)菌圖片， 檢測(cè)結(jié)果通過反饋給遠(yuǎn)程控制的移動(dòng)終端。
[0016] 該裝置在自動(dòng)對(duì)焦顯微鏡載物臺(tái)加裝一套防破損部分，顯微鏡物鏡與載玻片接觸 時(shí)，電阻式薄膜壓力傳感器檢測(cè)并反饋給計(jì)算機(jī)中，控制電機(jī)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(hù)作用。

【專利附圖】

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

【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0022] 如圖1結(jié)合圖2所示，本實(shí)用新型的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括顯微鏡3、計(jì)算機(jī) 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(jī)2,相機(jī)2從載物臺(tái)4獲取檢測(cè) 樣本17的顯微圖，相機(jī)2米用(XD相機(jī)，相機(jī)2的另一端作為輸出端通過USB信號(hào)線5與 計(jì)算機(jī)1連接，在獲取通過顯微鏡3獲取檢測(cè)樣本17的顯微檢測(cè)圖時(shí)，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(dòng)連接鏡柱、一端 連接鏡筒的鏡臂，載物臺(tái)，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(tái)4的橫向與縱向上設(shè)置有橫向傳動(dòng)裝置與縱向 傳動(dòng)裝置，橫向傳動(dòng)裝置帶動(dòng)載玻片橫向移動(dòng)，在本實(shí)施例中，橫向傳動(dòng)裝置包括X軸電機(jī) 10、與X軸電機(jī)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(yùn)動(dòng)帶動(dòng)載玻片在載物臺(tái)4的X軸向運(yùn)動(dòng)，X軸齒條11在載物臺(tái)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(dòng)的形式，實(shí)現(xiàn)載波片橫向 移動(dòng)而載物臺(tái)不動(dòng)?？v向傳動(dòng)裝置帶動(dòng)載物臺(tái)縱向移動(dòng)，縱向傳動(dòng)裝置包括Y軸電機(jī)12、與 Y軸電機(jī)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(tái)上，在齒輪的作用 下，Y軸齒條13帶動(dòng)載物臺(tái)4在Y方向上的來回移動(dòng)。
[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(jī)8,通過Z 軸電機(jī)8帶動(dòng)載物臺(tái)堅(jiān)直方向運(yùn)動(dòng)。
[0025] X軸電機(jī)10、Y軸電機(jī)12以及Z軸電機(jī)8的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及轉(zhuǎn)向均有通過計(jì)算機(jī)1 來控制的，在計(jì)算機(jī)1上安裝有運(yùn)動(dòng)控制卡，運(yùn)動(dòng)控制卡的輸出端分別通過控制器與X軸電 機(jī)10、Y軸電機(jī)12以及Z軸電機(jī)8連接，計(jì)算機(jī)通過相機(jī)反饋回的圖像來判斷檢測(cè)樣品是 否在物鏡的視場(chǎng)內(nèi)，從而通過調(diào)節(jié)X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)使得檢測(cè)樣品在正確的位置，根據(jù)相 機(jī)傳遞的圖像進(jìn)而通過計(jì)算機(jī)內(nèi)部的軟件進(jìn)行分析判斷該圖像是否為清晰的顯微圖，然后 計(jì)算機(jī)通過運(yùn)動(dòng)控制卡控制z軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)4沿堅(jiān)直方向運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)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(dǎo)線19與運(yùn) 動(dòng)控制卡相連接；安裝時(shí)，將電阻式薄膜壓力傳感器15貼在載物臺(tái)的鋼板墊片上，檢測(cè)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(hù)物鏡不受損壞，在顯微鏡的物鏡 外部套設(shè)有物鏡保護(hù)筒20。當(dāng)執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)誤差或者操作問題使物鏡保護(hù)筒20與檢測(cè)樣本 17接觸，此時(shí)電阻式薄膜壓力傳感器的電阻會(huì)發(fā)生改變，運(yùn)動(dòng)控制卡內(nèi)程序根據(jù)電信號(hào)設(shè) 定某一電壓閾值或者電流閾值，當(dāng)壓力達(dá)到閾值時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制卡控制Z軸方向電機(jī)停止轉(zhuǎn) 動(dòng)或者反轉(zhuǎn)，從而避免了顯微鏡物鏡14與檢測(cè)樣本17的損壞。
[0027] 本實(shí)用新型在每次調(diào)焦后，計(jì)算機(jī)內(nèi)部的系統(tǒng)都會(huì)計(jì)算出當(dāng)前所采集的顯微檢測(cè) 圖的清晰度，直至清晰度相對(duì)最大，則停止調(diào)焦。然后對(duì)此圖進(jìn)行相應(yīng)的圖像處理，并統(tǒng)計(jì) 出細(xì)菌的種類和數(shù)量。檢測(cè)的細(xì)菌結(jié)果還可以通過無線通信4將結(jié)果傳遞給移動(dòng)終端遠(yuǎn)程 控制部分，用戶可直接讀取檢測(cè)結(jié)果，輸出的結(jié)果同時(shí)可通過無線通信傳遞給用戶的移動(dòng) 通信設(shè)備，移動(dòng)通信設(shè)備通信設(shè)備也可以通過無線通信遠(yuǎn)程控制細(xì)菌智能檢測(cè)裝置進(jìn)行細(xì) 菌檢測(cè)。
[0028] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于顯微視覺的食品細(xì)菌智能檢測(cè)裝置，包括顯微鏡和計(jì)算機(jī)，其特征在于，分 別在顯微鏡的載物臺(tái)的橫向與縱向上設(shè)置有橫向傳動(dòng)裝置與縱向傳動(dòng)裝置，所述橫向傳動(dòng) 裝置帶動(dòng)載玻片橫向移動(dòng)，所述縱向傳動(dòng)裝置帶動(dòng)載物臺(tái)縱向移動(dòng)，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(jī)連接，通過Z軸電機(jī)帶動(dòng)載物臺(tái)堅(jiān)直方向運(yùn)動(dòng)；在顯微鏡 的目鏡上安裝相機(jī)用于獲取檢測(cè)樣本的顯微檢測(cè)圖并上傳至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，計(jì)算機(jī)上安 裝運(yùn)動(dòng)控制卡，計(jì)算機(jī)可向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出相應(yīng)指令控制橫向傳動(dòng)裝置、縱向傳動(dòng)裝置或/ 和Z軸電機(jī)的運(yùn)作。
2. 按照權(quán)利要求1所述的基于顯微視覺的食品細(xì)菌智能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述 橫向傳動(dòng)裝置包括X軸電機(jī)、與X軸電機(jī)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(yùn)動(dòng)帶動(dòng)載玻片在載物臺(tái)的X軸向運(yùn)動(dòng)。
3. 按照權(quán)利要求1所述的基于顯微視覺的食品細(xì)菌智能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述 縱向傳動(dòng)裝置包括Y軸電機(jī)、與Y軸電機(jī)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(tái)上。
4. 按照權(quán)利要求1所述的基于顯微視覺的食品細(xì)菌智能檢測(cè)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(yùn)動(dòng)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(xì)菌智能檢測(cè)裝置，其特征在于，顯微 鏡的物鏡外部套設(shè)有物鏡保護(hù)筒。
【文檔編號(hào)】C12M1/36GK203904356SQ201420012405
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)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(qǐng)人:程濤, 馮平, 徐剛, 彭小波