淺析光學(xué)顯微鏡機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺析光學(xué)顯微鏡機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　[摘 要]光學(xué)顯微鏡（Optical Microscope，簡寫OM）是利用光學(xué)原理，把人眼所不能分辨的微小物體放大成像，以供人們提取微細(xì)結(jié)構(gòu)信息的光學(xué)儀器。光學(xué)顯微鏡的使用范圍非常的廣泛，發(fā)展至今，也衍生出了非常多的類型，本文結(jié)合光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)組成，從人體工程視角探索光學(xué)顯微鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從使用的安全性、科學(xué)性、可靠性的角度分析了光學(xué)顯

2、微鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]光學(xué)顯微鏡；機(jī)械結(jié)構(gòu)；人體工程學(xué) </p><p>　　中圖分類號：TH742 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）36-0193-01 </p><p>　　光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)主要有光學(xué)結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，機(jī)械結(jié)構(gòu)的部分不僅能對光學(xué)結(jié)構(gòu)有很好的固定作用，還起著關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)作用，機(jī)械

3、結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮光學(xué)系統(tǒng)的最大功效，輔助光學(xué)系統(tǒng)完成相關(guān)的顯微鏡觀察工作。光學(xué)顯微鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)的部分主要在載物臺、物鏡轉(zhuǎn)換器以及調(diào)焦裝置等，這些機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅要遵循基本的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，還要保證在光學(xué)顯微鏡中的具體的光學(xué)操作，除此之外，設(shè)計(jì)的原則還要迎合人體操作的需求，使得光學(xué)顯微鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)更加的吻合人體工程學(xué)的設(shè)計(jì)要求，使得光學(xué)顯微鏡使用更加的舒適方便。 </p><p>　　一、 光學(xué)顯微鏡的基本構(gòu)造 &

4、lt;/p><p>　　對于光學(xué)顯微鏡的機(jī)械設(shè)計(jì)，我們首先要了解光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造組成部分，而且還要知道這些零部件的作用，只有熟知了這些零部件的作用和使用規(guī)范，我們才能更加合理的設(shè)計(jì)光學(xué)顯微鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分，光學(xué)顯微鏡一般是由載物臺、聚光照明系統(tǒng)、物鏡，目鏡和調(diào)焦機(jī)構(gòu)組成。載物臺的作用是放置被觀察的物體，使用調(diào)焦旋鈕來驅(qū)動調(diào)焦機(jī)構(gòu)能完成對載物臺的調(diào)節(jié)工作。聚光燈照明系統(tǒng)由聚光燈和光源組成，聚光燈的作用能夠讓光更多的聚集

5、到被觀察的部位。物鏡距離載物臺比較近，是第一級的放大裝置。目鏡則是于人眼靠近的第二級放大鏡頭。 </p><p>　　這三部分是光學(xué)顯微鏡的重要組成部分，構(gòu)成了光學(xué)顯微鏡的主要工作原理。 </p><p>　　那么機(jī)械裝置有哪些呢？一般光學(xué)顯微鏡的機(jī)械裝置有鏡座、鏡臂、載物臺、鏡筒、物鏡轉(zhuǎn)換器、與調(diào)焦裝置。這些機(jī)械裝置的主要作用是固定和調(diào)節(jié)光學(xué)鏡頭，調(diào)節(jié)標(biāo)本的位置等。其中鏡座是支撐整個顯微

6、鏡的裝置，而鏡臂則用來支撐精通和載物臺。 </p><p>　　二、 基于人體工程學(xué)的光學(xué)顯微鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　人體工程學(xué)的設(shè)計(jì)原理主要是考慮到人體結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸，并且綜合考慮到人們勞動、工作效果、工作效能等方面，利用系統(tǒng)工程、控制理論、統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理設(shè)計(jì)出一系列的設(shè)計(jì)方法。具體到光學(xué)顯微鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們就要考慮到人們的身體尺寸和應(yīng)用習(xí)慣，首先我們從有關(guān)部分

7、獲得了我國成年人的人體部分尺寸的表格（表-1），以此為根據(jù)設(shè)計(jì)光學(xué)顯微鏡結(jié)構(gòu)部分。 </p><p><b>　　1、載物臺的設(shè)計(jì) </b></p><p>　　從上面的介紹中我們知道，載物臺的作用是用來放置被觀察物體的，并且式樣能夠在載物臺上自由的移動，以獲取最佳的觀察效果。一般的移動范圍是30mm*70mm和50mm*70mm，主要的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就是，載物臺距離工作底

8、面的距離于載物臺和人體的水平距離，分別設(shè)為B1和B2，考慮到人在調(diào)節(jié)使用載物臺的過程中的行為習(xí)慣，得出計(jì)算式。 </p><p>　　其中y1和y2分別衣著修正指數(shù)和身體活動余量修正。同理得出B2的表達(dá)式。經(jīng)過計(jì)算得出： </p><p>　　B1=307～357mm </p><p>　　B2=301～348mm </p><p><

9、b>　　2、調(diào)焦機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) </b></p><p>　　調(diào)焦機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)光學(xué)結(jié)構(gòu)以便于觀察人員獲取最佳的成像效果，調(diào)焦的動作主要包括了上下移動和粗微調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，如何合理的設(shè)計(jì)能夠使得人在調(diào)焦的過程中更加的舒適和便捷。首先是調(diào)焦旋鈕的位置，在具體的使用過程中，顯微鏡是放在工作臺上的，我們無法獲取具體的使用高度和姿勢，所以我們只能將人體的上身活動分為三個維度的多個不同程度的拆解動作，分別為手肘在X、Y

10、、Z軸上的旋轉(zhuǎn)方向，并在matlab的環(huán)境下運(yùn)行得出，人體的手臂舒適度域： </p><p>　　為了適應(yīng)大多數(shù)人的使用習(xí)慣，我們從95百分位這一階段的數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)，確定出調(diào)焦按鈕的最佳設(shè)計(jì)尺寸，從而確定調(diào)焦按鈕在光學(xué)顯微鏡中的位置。其次是調(diào)焦按鈕的外形和尺寸，旋鈕的截面形狀對于人手的握持方式有著一定的影響，當(dāng)旋鈕和手掌的接觸面積越大的時候，人手的貼合的程度越好，那么使用的手感就越好，但是太大了會讓人手在長

11、期的握持中增加疲勞感，所以對于旋鈕的直徑設(shè)計(jì)要求為。旋鈕的直徑設(shè)計(jì)保持在35mm-75mm之間，厚度的大小在20mm-50mm范圍內(nèi)波動。最后是旋鈕的扭矩M，扭矩的大小設(shè)計(jì)也非常的重要，太大了會使握持不舒服，太小的話又不利于調(diào)焦的準(zhǔn)確，由于人類的手部關(guān)節(jié)的操作力范圍為12N-18N，根據(jù)人體工程學(xué)的計(jì)算方法得出M的大小為： </p><p>　　除了基本的形態(tài)和尺寸設(shè)計(jì)，我們還要考慮到載物臺移動過程中的摩擦力設(shè)計(jì)

12、，太小的摩擦力會讓調(diào)節(jié)過程難以掌握精確度，阻力太大的話會增加人使用的機(jī)體勞累，所以適當(dāng)?shù)哪Σ亮υO(shè)計(jì)也是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮的內(nèi)容。 </p><p>　　3、物鏡轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì) </p><p>　　物鏡轉(zhuǎn)換器是迅速切換物鏡的機(jī)械裝置，有內(nèi)定位和外定位兩種，轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)直接影響了成像的質(zhì)量，根據(jù)人體工程學(xué)的原理，內(nèi)定位型的轉(zhuǎn)換器比較能夠減輕操作的負(fù)擔(dān)，同時還能節(jié)省操作臺的空間，所以很多光學(xué)

13、顯微鏡的采用內(nèi)定位轉(zhuǎn)換器，其設(shè)計(jì)也非常的滿足心理學(xué)和生理學(xué)的設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　結(jié)語：本文通過對光學(xué)顯微鏡的主要結(jié)構(gòu)做了介紹，并對光學(xué)顯微鏡的機(jī)械部分的功能做了相應(yīng)的闡述，利用人體工程學(xué)的設(shè)計(jì)理論，對光學(xué)顯微鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分作出了具體的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的研究，是符合我國當(dāng)前光學(xué)顯微鏡制造標(biāo)準(zhǔn)的。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p>

14、;<p>　　[1]史紅偉，石要武，楊爽等.光學(xué)顯微鏡自動調(diào)焦指導(dǎo)函數(shù)的評價與選擇[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報，2013，25（2）：235-24 </p><p>　　[2]姜雪??，蕭澤新.基于人機(jī)工程學(xué)的光學(xué)顯微鏡機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].光學(xué)技術(shù)，2008，34（z1）：126-127，130 </p><p>　　[3]柯燕，甘巧強(qiáng)，楊建軍等.模塊化的保偏近場掃描光