本发明涉及显微扫描仪,具体涉及一种高通量自动上样荧光扫描仪及其控制方法。
背景技术:
1、自动显微扫描仪在医学诊断与研究领域已经被广泛使用。自动化的显微镜可以完成对玻璃载玻片上的样本成像扫描,形成数字化的扫描玻片供学者观察或软件分析。目前对于玻璃载玻片的上样和下样通常都是由人工来完成的,但是由于样本数量多,而显微镜扫描仪一次只能对单张玻片进行扫描,因此这会大大增加检测人员的劳动量,同时还容易造成人为失误,从而降低检测效率和准确率。
2、如今市面上也出现了能与显微镜油镜扫描仪配套使用的玻璃载玻片自动上料机构,从而帮助显微镜油镜扫描仪完成多个载玻片的自动扫描。但是现有的玻璃载玻片自动上料机构仍存在以下问题:
3、现有技术在设计载玻片料仓时,多将玻片先放入金属(塑料)玻片架上,后再由机械装置操控这些载玻片架进行上料,即使发生碰撞也不损坏玻璃载玻片,但缺点是由于玻片料盒的体积大,片仓容量不易做大,通常为100片以内,使用机械装置直接操控载玻片风险大,涉及复杂的纠错机制。
4、由于显微扫描仪使用油镜成像,因此在扫描结束后还需要对载玻片进行镜油清洁。而现有技术通常仅具备自动上下料功能,而不具备清洁玻片的功能,所以还是需要安排人员或设备对玻片进行镜油清洁,没有明显降低工作人员的工作量。
5、由于载玻片为玻璃材质,料盒的容差为正负1mm,因此对于载玻片的上样和下样时的移动精度要求较高。而现有技术的对准措施较为单一,从而导致移动精度不高,往往造成载玻片无法准确放置到显微镜扫描仪的玻片架或片仓的玻片料盒内。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的缺陷,本发明提供了一种高通量自动上样荧光扫描仪及其控制方法,。
2、为解决上述技术问题,实现上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现:
3、一种高通量自动上样荧光扫描仪,包括大底板以及设置在所述大底板上的高精度荧光扫描模块、转塔式玻片料仓模块、玻片取放转移模块、玻片数量激光检测模块、玻片位姿视觉检测模块、玻片清洁模块和玻片回收盒;
4、所述转塔式玻片料仓模块位于所述大底板上表面的右侧,用于批量式存放样品玻片,所述高精度荧光扫描模块位于所述大底板上表面的左侧,用于对样品玻片进行扫描检测;所述玻片数量激光检测模块位于所述转塔式玻片料仓模块的后方,用于检测所述转塔式玻片料仓模块的玻片数量;所述玻片取放转移模块位于所述大底板上表面的中部,用于在所述转塔式玻片料仓模块、所述玻片位姿视觉检测模块、所述高精度荧光扫描模块及所述玻片清洁模块之间进行玻片的取放和转移;所述玻片位姿视觉检测模块位于所述玻片取放转移模块的前侧,用于在所述玻片取放转移模块上样时检测玻片厚度、倾斜度和取放位置角度偏差;所述玻片回收盒位于所述玻片位姿视觉检测模块的左侧,用于在所述玻片取放转移模块上样时收集倾斜度检测不合格的样品玻片;所述玻片清洁模块位于所述玻片回收盒的前侧,用于在所述玻片取放转移模块下样时对样品玻片进行表面残油的清洁。
5、进一步的,所述转塔式玻片料仓模块包括一块转塔式玻片料仓模块底板,所述转塔式玻片料仓模块底板上设置有电动旋转台,所述电动旋转台上设置有塔式料仓,所述塔式料仓的圆周面上可拆卸地设置有若干个外侧面敞开的玻片料盒,每个玻片料盒中均被分隔呈若干层的玻片格,所述电动旋转台用于带动所述塔式料仓按设定的转动角度逐次转动,所述塔式料仓用于将所述玻片料盒按圆周方向排列布置,所述玻片格用于插放样品玻片;同时,所述塔式料仓的每处玻片料盒安装位置处均设置有一个用于感应所述玻片料盒是否嵌入到位的玻片料盒到位感应器,每个玻片料盒的一侧均设置有用于触发所述玻片料盒到位感应器的接触竖杆。
6、进一步的,所述塔式料仓包括一根与所述电动旋转台传动连接的旋转立柱,所述旋转立柱上由下至上依次固定套设有料仓底层圆盘、料仓中层圆盘和料仓顶层圆盘,所述料仓底层圆盘与所述料仓中层圆盘之间以及所述料仓中层圆盘与所述料仓顶层圆盘之间均沿圆周方向设置有若干用于所述玻片料盒嵌入并固定的玻片料盒安装位,位于上层的所述玻片料盒安装位与位于下层的所述玻片料盒安装位数量相等且位置上下一一对应。
7、进一步的,所述玻片取放转移模块包括一个机械手安装座,所述机械手安装座上设置有一个四轴机械手,所述四轴机械手的端部设置有玻片夹爪气缸,所述玻片夹爪气缸上设置有一对玻片夹爪头,所述玻片夹爪气缸负责带动所述玻片夹爪头对样品玻片进行夹持和释放,所述四轴机械手负责带动所述玻片夹爪头,将样品玻片在所述转塔式玻片料仓模块、所述玻片位姿视觉检测模块、所述高精度荧光扫描模块及所述玻片清洁模块之间进行转移。
8、进一步的,所述玻片数量激光检测模块包括一个电动直线模组安装支架,所述电动直线模组安装支架上竖直地设置有一个电动直线模组,所述电动直线模组的滑台上设置有玻片数量激光传感器安装板,所述玻片数量激光传感器安装板上通过玻片数量激光传感器安装座设置有一个玻片数量激光传感器;所述电动直线模组负责带动所述玻片数量激光传感器在所述转塔式玻片料仓模块的后侧上下移动,所述玻片数量激光传感器负责对旋转至其面前的上层所述玻片料盒和下层所述玻片料盒中的样品玻片进行数量检测。
9、进一步的,所述玻片位姿视觉检测模块包括相机安装支架,所述相机安装支架的顶部并排设置有第一玻片检测相机和第二玻片检测相机,所述第一玻片检测相机负责检测玻片的厚度及倾斜度,所述第二玻片检测相机负责检测玻片的取放位置角度偏差;所述第一玻片检测相机正下方的一侧设置有用于为所述第一玻片检测相机提供光照的第一玻片视觉检测光源,所述第一玻片视觉检测光源通过对应的连接板与所述机械手安装座固定连接,所述第一玻片检测相机的正下方设置有一块负责将所述第一玻片视觉检测光源的光束向所述第一玻片检测相机折射的棱镜,所述棱镜通过对应的连接板与所述相机安装支架固定连接,所述棱镜的一侧,所述棱镜的镜头;所述第二玻片检测相机的正下方设置有用于为所述第二玻片检测相机提供光照的第二玻片视觉检测光源,所述第二玻片视觉检测光源通过对应的连接板与所述相机安装支架固定连接;并且所述第一玻片视觉检测光源与所述第二玻片视觉检测光源之间设置有用于检测每个玻片盒里是否有玻片的激光辅助检测组件,所述激光辅助检测组件通过对应的垫板与所述大底板的上表面固定连接。
10、进一步的,所述玻片清洁模块包括一个可供所述玻片取放转移模块夹持样品玻片进出的玻片清洁室,所述玻片清洁室的内壁设置有用于承托玻片的玻片支撑块,所述玻片清洁室的内壁上设置有若干个玻片清洁喷嘴,所述玻片清洁喷嘴从多个不同角度朝向位于所述玻片支撑块上的玻片,所述玻片清洁喷嘴负责通过吹气或喷水的方式对位于所述玻片支撑块上的玻片进行清洁,所述玻片清洁室的底板上设置有集水槽,所述集水槽上设置有排水口;所述玻片清洁喷嘴和所述排水口分别通过对应的软管与一配备有清洁液瓶和废液瓶的空压机连接,所述空压机负责一方面负责直接向所述玻片清洁喷嘴供气,或经所述清洁液瓶向所述玻片清洁喷嘴供水,另一方面负责对所述排水口抽气,将所述集水槽中的清洁废水回收至所述废液瓶中。
11、进一步的,所述高精度荧光扫描模块包括一块扫描模块底座,所述扫描模块底座上通过xyz轴公用底板设置有xy移动平台,所述xy移动平台的顶部开设有玻片放置槽,所述玻片放置槽上设置有玻片定位组件,所述xy移动平台上设置有全局下光源组件,所述xyz轴公用底板上设置有升降聚焦组件,且所述升降聚焦组件位于所述玻片放置槽下方,所述xyz轴公用底板上设置有玻片定位组件撑开组件,且所述玻片定位组件撑开组件位于所述玻片放置槽的右侧;
12、所述xyz轴公用底板上设置有z轴滑动总装组件,且所述z轴滑动总装组件位于所述xy移动平台的一侧,所述z轴滑动总装组件上设置有油镜组件,且所述油镜组件位于所述玻片放置槽上方,所述xy移动平台的上方通过龙门架设置有荧光组件,所述荧光组件的下端与所述油镜组件对接,所述荧光组件的上端与扫描相机对接;所述龙门架上设置有全局相机和上光源组件,所述全局相机和所述上光源组件均位于所述荧光组件的一侧。
13、进一步的,所述玻片放置槽上前后并排设置有两个用于安放玻片的玻片安装槽穴,每个所述玻片安装槽穴上均配备有一组对应的所述玻片定位组件,每个所述玻片定位组件均包括设置在对应所述玻片安装槽穴长边两侧均的玻片支撑件、设置在对应所述玻片安装槽穴一侧长边处玻片侧向定位块、设置在对应所述玻片安装槽穴左侧短边处的玻片支撑点、设置在对应所述玻片安装槽穴右侧短边处的两个弹片固定块,所述弹片固定块上设置有玻片夹持弹片,所述玻片夹持弹片的端部设置有玻片夹持件,所述玻片夹持件的上边缘设置有玻片夹持弹片撑开凸起。
14、所述玻片定位组件撑开组件包括一块撑开组件立板,所述撑开组件立板的顶端前后并排设置有两对用于与对应两个所述玻片夹持弹片撑开凸起接触配合的弹片撑开推杆;当所述玻片放置槽在所述xy移动平台的带动下靠近至所述玻片定位组件撑开组件时,所述弹片撑开推杆逐渐伸向与其对应的所述玻片夹持弹片撑开凸起,并逐渐对所述玻片夹持弹片撑开凸起形成向外的挤压力,从而带动所述玻片夹持弹片向外撑开,实现所述玻片夹持件的张开;当所述玻片放置槽在所述xy移动平台的带动下远离所述玻片定位组件撑开组件时,所述弹片撑开推杆逐渐脱离与其对应的所述玻片夹持弹片撑开凸起,并逐渐减小对所述玻片夹持弹片撑开凸起向外的挤压力,从而所述玻片夹持弹片在自身复原力的作用下向内复位,实现所述玻片夹持件的合拢。
15、一种高通量自动上样荧光扫描仪的控制方法,包括如下步骤:
16、步骤1)将待扫描的玻片正确安装到转塔式玻片料仓模块上;
17、步骤2)在转塔式玻片料仓模块的旋转下,由玻片数量激光检测模块对转塔式玻片料仓模块进行玻片数量检测;
18、步骤3)由玻片取放转移模块从转塔式玻片料仓模块上夹取一片待扫描玻片,并转移至玻片位姿视觉检测模块处进行玻片厚度、倾斜度和取放位置角度偏差检测;
19、步骤4)若倾斜度检测不合格,则玻片取放转移模块将待扫描玻片丢入玻片回收盒,若倾斜度检测合格,则玻片取放转移模块将待扫描玻片转移至高精度荧光扫描模块处;
20、步骤5)高精度荧光扫描模块移动到位后,玻片取放转移模块将待扫描玻片放入高精度荧光扫描模块,随后从高精度荧光扫描模块上取下已检测玻片;
21、步骤6)高精度荧光扫描模块对待扫描玻片进行扫描工作,同时玻片取放转移模块将已检测玻片转移至玻片清洁模块处进行清洁;
22、步骤7)玻片取放转移模块将清洁后的玻片再次转移至玻片位姿视觉检测模块处进行取放位置角度偏差检测后重新插回转塔式玻片料仓模块上的对应位置。
23、本发明的有益效果为:
24、本发明可以自动且准确地完成载玻片在显微镜扫描仪上的取料、上片、扫描、下片、清洁和收料,不仅明显减少了玻片扫描时的工作量,节省了人力,而且大幅提高了检测效率和准确率。
25、本发明的玻片料仓采用转塔式结构,可以容纳最多1000片玻片,并且具有料仓安装到位感应和防误触设计,从而可以实现高通量的玻片检测。
26、本发明中集成有玻片清洁模块,利用高压空气和清洁液对扫描完成玻片进行镜油清理,不仅清洁效果好,而且省去了扫描后人工清洁拨片的工作。
27、本发明重点采用机械对准和激光校验、视觉校验对准,在玻片转移过程中对玻片进行厚度、倾斜度和取放位置角度偏差检测,从而可以使得机械手能够准确将玻片送入到显微镜扫描仪、玻片清洁模块和玻片料仓中,避免发生碰撞而造成玻片、显微镜扫描仪、玻片清洁模块和玻片料仓的损坏。
28、上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
1.一种高通量自动上样荧光扫描仪,其特征在于:包括大底板(8)以及设置在所述大底板(8)上的高精度荧光扫描模块(1)、转塔式玻片料仓模块(2)、玻片取放转移模块(3)、玻片数量激光检测模块(4)、玻片位姿视觉检测模块(5)、玻片清洁模块(6)和玻片回收盒(7);
2.根据权利要求1所述的高通量自动上样荧光扫描仪,其特征在于:所述转塔式玻片料仓模块(2)包括一块转塔式玻片料仓模块底板(201),所述转塔式玻片料仓模块底板(201)上设置有电动旋转台(202),所述电动旋转台(202)上设置有塔式料仓(203),所述塔式料仓(203)的圆周面上可拆卸地设置有若干个外侧面敞开的玻片料盒(204),每个玻片料盒(204)中均被分隔呈若干层的玻片格(205),所述电动旋转台(202)用于带动所述塔式料仓(203)按设定的转动角度逐次转动,所述塔式料仓(203)用于将所述玻片料盒(204)按圆周方向排列布置,所述玻片格(205)用于插放样品玻片(9);同时,所述塔式料仓(203)的每处玻片料盒安装位置处均设置有一个用于感应所述玻片料盒(204)是否嵌入到位的玻片料盒到位感应器(206),每个玻片料盒(204)的一侧均设置有用于触发所述玻片料盒到位感应器(206)的接触竖杆(207)。
3.根据权利要求2所述的高通量自动上样荧光扫描仪,其特征在于:所述塔式料仓(203)包括一根与所述电动旋转台(202)传动连接的旋转立柱(2031),所述旋转立柱(2031)上由下至上依次固定套设有料仓底层圆盘(2032)、料仓中层圆盘(2033)和料仓顶层圆盘(2034),所述料仓底层圆盘(2032)与所述料仓中层圆盘(2033)之间以及所述料仓中层圆盘(2033)与所述料仓顶层圆盘(2034)之间均沿圆周方向设置有若干用于所述玻片料盒(204)嵌入并固定的玻片料盒安装位(2035),位于上层的所述玻片料盒安装位(2035)与位于下层的所述玻片料盒安装位(2035)数量相等且位置上下一一对应。
4.根据权利要求1所述的高通量自动上样荧光扫描仪,其特征在于:所述玻片取放转移模块(3)包括一个机械手安装座(301),所述机械手安装座(301)上设置有一个四轴机械手(302),所述四轴机械手(302)的端部设置有玻片夹爪气缸(303),所述玻片夹爪气缸(303)上设置有一对玻片夹爪头(304),所述玻片夹爪气缸(303)负责带动所述玻片夹爪头(304)对样品玻片进行夹持和释放,所述四轴机械手(302)负责带动所述玻片夹爪头(304),将样品玻片在所述转塔式玻片料仓模块(2)、所述玻片位姿视觉检测模块(5)、所述高精度荧光扫描模块(1)及所述玻片清洁模块(6)之间进行转移。
5.根据权利要求1所述的高通量自动上样荧光扫描仪,其特征在于:所述玻片数量激光检测模块(4)包括一个电动直线模组安装支架(401),所述电动直线模组安装支架(401)上竖直地设置有一个电动直线模组(402),所述电动直线模组(402)的滑台上设置有玻片数量激光传感器安装板(403),所述玻片数量激光传感器安装板(403)上通过玻片数量激光传感器安装座(404)设置有一个玻片数量激光传感器(405);所述电动直线模组(402)负责带动所述玻片数量激光传感器(405)在所述转塔式玻片料仓模块(2)的后侧上下移动,所述玻片数量激光传感器(405)负责对旋转至其面前的上层所述玻片料盒(204)和下层所述玻片料盒(204)中的样品玻片进行数量检测。
6.根据权利要求1所述的高通量自动上样荧光扫描仪,其特征在于:所述玻片位姿视觉检测模块(5)包括相机安装支架(501),所述相机安装支架(501)的顶部并排设置有第一玻片检测相机(502)和第二玻片检测相机(503),所述第一玻片检测相机(502)负责检测玻片的厚度及倾斜度,所述第二玻片检测相机(503)负责检测玻片的取放位置角度偏差;所述第一玻片检测相机(502)正下方的一侧设置有用于为所述第一玻片检测相机(502)提供光照的第一玻片视觉检测光源(504),所述第一玻片检测相机(502)的正下方设置有一块负责将所述第一玻片视觉检测光源(504)的光束向所述第一玻片检测相机(502)折射的棱镜(506),所述棱镜(506)通过对应的连接板与所述相机安装支架(501)固定连接,所述棱镜(506)的一侧,所述棱镜(506)的镜头;所述第二玻片检测相机(503)的正下方设置有用于为所述第二玻片检测相机(503)提供光照的第二玻片视觉检测光源(505),所述第二玻片视觉检测光源(505)通过对应的连接板与所述相机安装支架(501)固定连接;并且所述第一玻片视觉检测光源(504)与所述第二玻片视觉检测光源(505)之间设置有用于检测每个玻片盒里是否有玻片的激光辅助检测组件,所述激光辅助检测组件通过对应的垫板与所述大底板(8)的上表面固定连接。
7.根据权利要求1所述的高通量自动上样荧光扫描仪,其特征在于:所述玻片清洁模块(6)包括一个可供所述玻片取放转移模块(3)夹持样品玻片进出的玻片清洁室(601),所述玻片清洁室(601)的内壁设置有用于承托玻片的玻片支撑块(602),所述玻片清洁室(601)的内壁上设置有若干个玻片清洁喷嘴(603),所述玻片清洁喷嘴(603)从多个不同角度朝向位于所述玻片支撑块(602)上的玻片,所述玻片清洁喷嘴(603)负责通过吹气或喷水的方式对位于所述玻片支撑块(602)上的玻片进行清洁,所述玻片清洁室(601)的底板上设置有集水槽(604),所述集水槽(604)上设置有排水口(605);所述玻片清洁喷嘴(603)和所述排水口(605)分别通过对应的软管与一配备有清洁液瓶和废液瓶的空压机连接,所述空压机负责一方面负责直接向所述玻片清洁喷嘴(603)供气,或经所述清洁液瓶向所述玻片清洁喷嘴(603)供水,另一方面负责对所述排水口(605)抽气,将所述集水槽(604)中的清洁废水回收至所述废液瓶中。
8.根据权利要求1所述的高通量自动上样荧光扫描仪,其特征在于:所述高精度荧光扫描模块(1)包括一块扫描模块底座(101),所述扫描模块底座(101)上通过xyz轴公用底板(102)设置有xy移动平台,所述xy移动平台的顶部开设有玻片放置槽(103),所述玻片放置槽(103)上设置有玻片定位组件(104),所述xy移动平台上设置有全局下光源组件(105),所述xyz轴公用底板(102)上设置有升降聚焦组件(106),且所述升降聚焦组件(106)位于所述玻片放置槽(103)下方,所述xyz轴公用底板(102)上设置有玻片定位组件撑开组件(107),且所述玻片定位组件撑开组件(107)位于所述玻片放置槽(103)的右侧;
9.根据权利要求8所述的高通量自动上样荧光扫描仪,其特征在于:所述玻片放置槽(103)上前后并排设置有两个用于安放玻片(9)的玻片安装槽穴,每个所述玻片安装槽穴上均配备有一组对应的所述玻片定位组件(104),每个所述玻片定位组件(104)均包括设置在对应所述玻片安装槽穴长边两侧均的玻片支撑件(1041)、设置在对应所述玻片安装槽穴一侧长边处玻片侧向定位块(1042)、设置在对应所述玻片安装槽穴左侧短边处的玻片支撑点(1043)、设置在对应所述玻片安装槽穴右侧短边处的两个弹片固定块(1044),所述弹片固定块(1044)上设置有玻片夹持弹片(1045),所述玻片夹持弹片(1045)的端部设置有玻片夹持件(1046),所述玻片夹持件(1046)的上边缘设置有玻片夹持弹片撑开凸起(1047);
10.一种采用如权利要求1-9中任意一项所述的高通量自动上样荧光扫描仪的控制方法,其特征在于,包括如下步骤: