一种新型互动显微观察系统技术方案

一种新型互动显微观察系统，包括学生显微镜、视频分配系统、教师端主控计算机、多路转换控制器和显微镜控制手柄，本实用新型专利技术的新型互动显微观察系统，功能全，成本低，结构简单，运行稳定可靠，克服了传统显微观察的缺点，实现了教师远程控制学生显微镜，显微镜可由学生操作或教师远程控制，显微镜功能得到提升；教师可了解学生实验的整个过程且可以远程监控，实行了实验过程的互动；采集样品信息更加丰富，实现了实验数据的共享及记录；从而使课堂秩序得到改善，课堂效率得到提高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电子控制
，尤其涉及一种用于实验室的教师远程控制显微观察系统。
技术介绍
显微镜作为将微小样品放大观察的必备仪器，在生物学的教学过程中有着不可替代的作用。显微观察是生物学教学的必备手段，而进行创新教育，培养学生创造性思维，并引导学生进行研究性学习又是目前教学的趋势，因此，生物教学中的显微观察训练显得更加重要。但是，由于普通显微镜使用的特殊性和个体性，传统的镜下观察使学生很难得到教师的有效指导，存在着以下问题(1)教师只能个别指导，无法同时观察到全班同学的实验进展；(2)老师与同学之间，同学与同学之间信息交流困难；(3)实验过程无法记录，结果无法保存；(4)显微镜功能单一 ；(5)教师对学生的操作过程无法监控。 针对以上问题，市场上有一种称为显微互动教室的产品，但只部分解决了以上问题，且成本较高，不适合经费紧张的学校教学应用。对学生的操作水平要求也很高，不适合对显微观察经验较少的学生使用。仍存在以下问题(1)显微镜及计算机完全由学生操作，对学生的操作水平要求较高；(2)教师无法远程控制学生显微镜，因摄像头采集的图像视野范围有限，对学生样品的信息不能全面了解；(3)如果每台显微镜都需配置计算机，数据依靠局域网传输，成本太高；(4)显微镜功能有限；并且现阶段各学校生物实验室的学生显微镜配置五花八门，有单目、双目，自然光源、电光源等多种，但普遍有以下缺点=(I)XYZ移动轴手动，甚至有些显微镜无XY移动装置，需学生手推样品移动；(2)无反射光源，不透明样品无法观察。
技术实现思路
为了克服现有的显微镜在实验室使用中存在的上述问题，本技术提供了一种可以实现教师端远程控制学生显微镜操作的新型互动显微观察系统。本技术为实现上述目的所采用的技术方案是一种新型互动显微观察系统，包括学生显微镜、视频分配系统、教师端主控计算机、多路转换控制器和显微镜控制手柄，学生显微镜通过视频信号线连接视频分配系统，视频分配系统连接教师端主控计算机；学生显微镜通过显微镜控制线连接多路转换控制器，多路转换控制器连接显微镜控制手柄。所述教师端主控计算机还连接投影仪。所述视频分配系统为视频分割器或HUB。所述学生显微镜上部安装摄像头，马达支架上安装使学生显微镜工作台沿XYZ轴移动的马达，马达通过传动装置连接工作台，马达信号输入端通过显微镜控制线连接多路转换控制器。所述学生显微镜上XYZ轴移动路径的两端设有限位开关。所述学生显微镜上还设有中控指示灯，中控指示灯通过显微镜控制线连接多路转换控制器。所述学生显微镜镜头两侧安装弹性支架，弹性支架上安装LED反射光源。本技术的新型互动显微观察系统，功能全，成本低，结构简单，运行稳定可靠，克服了传统显微观察的缺点，实现了教师远程控制学生显微镜，显微镜可由学生操作或教师远程控制，显微镜功能得到提升；教师可了解学生实验的整个过程且可以远程监控，实行了实验过程的互动；采集样品信息更加丰富，实现了实验数据的共享及记录；从而使课堂秩序得到改善，课堂效率得到提高。附图说明图I是本技术的互动显微观察系统的总体结构原理图。图2是本技术的互动显微观察系统的显微镜结构图。图3是本技术的互动显微观察系统的马达正反转控制电路图。图4是本技术的互动显微观察系统的教师端多路控制转换系统原理图。图5是本技术的互动显微观察系统的多路转换控制器结构原理图。具体实施方式本技术的新型互动显微观察系统原理如图I所示，包括学生显微镜、视频分配系统、教师端主控计算机、多路转换控制器和显微镜控制手柄，学生显微镜通过视频信号线连接视频分配系统，视频分配系统连接教师端主控计算机；学生显微镜通过显微镜控制线连接多路转换控制器，多路转换控制器连接显微镜控制手柄，教师端主控计算机还连接投影仪。显微镜由学生端及教师端构成，学生端可根据学生数量配置多台显微镜(N个)，学生在学生端操作自己的显微镜，学生显微镜安装有摄像头1，摄像头I的图像通过视频信号线或蓝牙汇聚到视频分配系统，该视频分配系统为视频分割器或HUB，分配系统将图像传给教师端主控计算机，所有摄像头I的图像都可在教师端主控计算机屏幕上显示出来，教师需要某个学生端的图像进行仔细观察时可通过视频分配系统将所要的图像选出全屏放大显示。所有的图像信息可通过连接在教师计算机上的投影仪在目标上显示以实现所有师生共享，选中的图像可存储及处理，实现了实验过程的跟踪记录。还可根据经费情况选择是否加点对点语音通话系统、蓝牙数据传输系统及学生端计算机，实现教师与任意学生的语言交流及学生间的数据交换。学生显微镜是在传统显微镜基础上进行改造，其结构如图2所示，马达支架6上安装使显微镜工作台9沿XYZ轴移动的马达5，马达5通过传动装置3连接工作台9，马达5信号输入端通过显微镜控制线连接多路转换控制器，学生显微镜上XYZ轴移动路径的两端设有限位开关8，学生显微镜上还设有中控指示灯7，中控指示灯7通过显微镜控制线连接多路转换控制器，显微镜镜头两侧安装弹性支架2，弹性支架2上安装LED反射光源10。[0021 ] 学生显微镜经过改造后可实现XYZ轴的电动控制，也可手动控制，教师/学生操作由教师切换。显微镜控制线汇聚到多路转换控制器，控制手柄在教师端，教师通过多路转换控制器选择不同的显微镜进行远程控制。当教师发现某位学生的显微镜操作有问题时，可在教师端远程控制显微镜，在学生端有远程控制指示灯指示学生处于远程控制状态而不要操作显微镜。教师通过多路转换控制器转换到不同的学生显微镜端，通过显微镜控制手柄，可控制显微镜的样品XY方向移动选择不同的观察成像视野，控制Z方向的移动来调焦以获得清晰的齐焦图像。通过远程控制，教师可选择出学生端样品不同部分的图像信息，可全部了解整个样品，又可避免学生的误操作。显微镜改造的目的仅仅是使手动控制的显微镜能够远程自动控制，而不是电动高精度移动实现精确定位和图像拼接等功能。此改造不追求移动精确、平滑、移动速度可调。本系统显微镜电动改造方案是将XYZ移动轴加上直流马达5、传动装置3、支架6及限位开关8，使显微镜可以电动控制，如果显微镜没有XY移动装置还需加装XY移动台。在XYZ移动路径的两端加有限位开关8，当XYZ任何一方移动到任何方向的极限位置时，限位开关断开，马达停止工作，不能再向限位方向移动，只能反向移动，可保护XYZ移动机械结构不受损害，也可防止损坏镜头或压坏样品。加装的教师/学生控制中控指示灯7可使学生知道显微镜是出于远程教师自动控制还是学生可控制状态而判断是否可对显微镜进行操作以免发生意外。电动马达5与显微镜相连的传动装置3可根据不同显微镜的结构选择皮带传动， 齿轮传动等传动方法。马达支架6可根据显微镜结构采用与载物台一体式还是独立式。马达5采用低转速直流马达，根据显微镜的结构选择，再选择合适的限位开关及相应马达支架6。对于不透明的样品，透射光无法穿过而不能成像观察。市场上具备反射光源的显微镜价格很高，而本文提供的方法可对原有显微镜进行反射光源添加。在显微镜改造时加上多路LED反射光源10及弹性支架2，当样品不透明时可以关掉透射光源，打开LED反射光源10，通过弹性支架2调节反射光照明位置，使样品表面反射光成像。如果条件允许，可通过多个LED光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型互动显微观察系统，其特征在于：？包括学生显微镜、视频分配系统、教师端主控计算机、多路转换控制器和显微镜控制手柄，学生显微镜通过视频信号线连接视频分配系统，视频分配系统连接教师端主控计算机；学生显微镜通过显微镜控制线连接多路转换控制器，多路转换控制器连接显微镜控制手柄。

【技术特征摘要】
1.ー种新型互动显微观察系统，其特征在干包括学生显微镜、视频分配系统、教师端主控计算机、多路转换控制器和显微镜控制手柄，学生显微镜通过视频信号线连接视频分配系统，视频分配系统连接教师端主控计算机；学生显微镜通过显微镜控制线连接多路转换控制器，多路转换控制器连接显微镜控制手柄。2.根据权利要求I所述的ー种新型互动显微观察系统，其特征在于所述教师端主控计算机还连接投影仪。3.根据权利要求I所述的ー种新型互动显微观察系统，其特征在于所述视频分配系统为视频分割器或HUB。4.根据权利要求I所述的ー种新型互动显微观察系统，其特征在于所述学生显微镜上部安装摄像头(1)，马达支架(6)上安...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵禹，
申请(专利权)人：赵禹，
类型：实用新型
国别省市：