[发明专利]一种基于机器视觉的智能显微操作系统

权利要求书

1.一种基于机器视觉的智能显微操作系统，其特征在于：包括底座，所述底座上设置有显微镜、旋转台、两个升降台和安装在所述显微镜上方且正对所述显微镜的目镜的摄像头，所述摄像头与上位机连接，所述显微镜位于所述旋转台的正上方，两个所述升降台分别位于所述旋转台的两侧，每个所述升降台上均设置有一个机械臂，两个所述机械臂上分别设置有一个末端夹持器，所述机械臂能够驱动对应的所述末端夹持器进行x、y、z方向的微调，一个所述末端夹持器夹持有吸持针，所述吸持针与吸持泵连通，另一个所述末端夹持器夹持有注射针，所述注射针与注射泵连通；所述旋转台包括托盘、转动机构和驱动装置，所述驱动装置能够通过所述转动机构驱动所述托盘转动；所述底座上还设置有针尖定位板，所述针尖定位板用于辅助确定所述吸持针和所述注射针的安装位置；所述注射针针尖能实现自动定位，而且针对液面高度变化能够进行自适应调整以确保自动操作的精度，针对液面高度变化对所述注射针针尖进行自适应调整的过程为：首先获取机械臂位置坐标，然后基于所述机械臂位置坐标根据设定的坐标变换矩阵得到机械臂像素位置坐标，然后计算所述机械臂像素位置坐标与所述摄像头中采集的图像像素坐标之间的变换矩阵，最后获得机械臂的位置坐标与所述摄像头中采集的图像像素坐标之间的变换矩阵及成像系统中固有参数；在进行下一次操作时，将根据在同一位置，机械臂末端的像素坐标相对于上一次的像素坐标变换而计算出水面高度的变化，进而更新坐标变换矩阵，根据更新后的坐标变换矩阵，得到所述机械臂所需要调整到的位置坐标，然后上位机驱动所述机械臂移动到所需要调整到的位置坐标，从而实现所述注射针针尖的自适应调整；所述显微镜能根据获取图像的信息实现对观察操作对象的自动聚焦；基于扰动极值搜索算法来不断调整显微镜位置高度，以实现所述自动聚焦；基于扰动极值搜索算法来不断调整显微镜位置高度的过程如下：初始状态下，显微镜受上位机控制首先移动到设定高度位置θ，并通过所述摄像头所采集的图像，确定观察对象位置，针对目标对象ROI区域采用方差法计算得到观测对象图像的清晰度y，获得新的清晰度y后，再根据极值搜索算法计算得到新的估计位置进行下一轮计算，不断调整显微镜位置高度θ，直到得到目标清晰度y。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的智能显微操作系统，其特征在于：所述旋转台还包括旋转支撑台，所述驱动装置为步进电机，所述驱动装置安装在固设于所述旋转支撑台下方的固定座上。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的智能显微操作系统，其特征在于：所述转动机构包括托盘套筒、第一带轮、同步带和第二带轮，所述第一带轮固设于所述驱动装置的输出轴上，所述同步带绕在所述第一带轮和所述第二带轮上，所述第二带轮与所述托盘套筒固连，所述托盘套筒还通过轴承与所述旋转支撑台转动配合，所述旋转支撑台通过轨道固定装置滑动设置在所述底座上，旋转托盘安装在所述托盘套筒上；所述轨道固定装置包括设置在所述底座上的两个滑轨，两个所述滑轨分别位于所述旋转支撑台的两侧，且两个所述滑轨分别与所述旋转支撑台的端部滑动配合。

4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的智能显微操作系统，其特征在于：所述轴承通过所述轴承的轴承盖轴定位于所述旋转支撑台内，所述轴承的外圈与所述旋转支撑台相接触，所述轴承的内圈与所述托盘套筒相接触，所述轴承为深沟球轴承。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的智能显微操作系统，其特征在于：还包括安装在所述底座下方的LED光源，且所述LED光源位于所述旋转台的正下方。

6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的智能显微操作系统，其特征在于：所述LED光源上覆设有一层增光薄膜。