[发明专利]一种基于机器视觉的智能显微操作系统

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的智能显微操作系统，包括底座，所述底座上设置有显微镜、旋转台和两个升降台，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。本发明能够方便地对不规则形状对象的进行显微操作。

技术领域

本发明涉及显微操作设备技术领域，特别是涉及一种基于机器视觉的智能显微操作系统。

背景技术

显微操作技术是指通过视觉、力等反馈方式，利用具有微纳米运动精度的执行器，针对生物、材料、化学分子等被控对象，完成特定实验任务的一种操作手段。传统的显微操作技术都是手工完成的，一般由经过半年及以上专业培训的有经验的实验人员操作，比如卵胞浆内单精子注射、细胞核移植等。常用的设备配置中包含显微镜、微动操作手、载物台，而实验人员坐在显微镜前用眼睛观察工作空间的情况，根据自己的经验操作微动操作手完成实验。可以看出，这一过程是费时费力的，同时又很依赖于操作人员个人的经验，很难保证所有操作过程的一致性，这样得到的结果在生命科学高通量统计意义上的置信度较低。

为了解决以上问题，国内外众多科研机构相继研制和开发了多款显微操作系统。但是目前的显微操作系统主要是将显微镜、载物台、微操作机械手组合在一起，以人工半自动操作为主，缺少具有闭环反馈的自动化控制方法。

自动化的微操作系统需要能够建立精确的图像坐标系和微机械手坐标系之间的关系。然而，体视显微镜的相机采集图像时由于目镜光路与物镜光路不同轴，因此存在一定的视线倾角。因此，对于一些需要浸在水中的微型生物观察对象(如胚胎、斑马鱼幼鱼、线虫等)，连续的操作过程中的投放、吸持等操作会导致水面高度微小的变化，体视显微镜的视线倾斜特性使得水面高度的变化不容忽视。而由于水面高度变化，同时会造成每次焦平面的变化，因此需实现显微镜的自动聚焦。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机器视觉的智能显微操作系统，以解决上述现有技术存在的问题，实现对生物研究中常用的微小实验对象的精准显微操作。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供了一种基于机器视觉的智能显微操作系统，包括底座，所述底座上设置有显微镜、旋转台和两个升降台，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。优选的，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。

优选的，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，所述旋转支撑台通过轨道固定装置滑动设置在所述底座上，所述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。

优选的，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。

优选的，还包括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信号连接。