《顯微鏡的自動進片裝置》是麥克奧迪實業集團有限公司於2005年10月17日申請的發明專利，該專利的公布號為：CN1881002，專利公布日：2006年12月20日，發明人：楊澤聲。
《顯微鏡的自動進片裝置》公開了一種顯微鏡的自動進片裝置，涉及一種可自動向顯微鏡放置、取回切片的裝置。它具有：可放置多個切片的切片盒；承載切片盒並可帶動切片盒上下移動的托架；從切片盒中取出切片放置到顯微鏡載物台上或從顯微鏡載物台上取出切片放置到切片盒中的機械手；特殊設計的顯微鏡自動載物台；顯微鏡焦面探測裝置。可以自動向2台或更多顯微鏡送片、取片，實現24小時無人職守連續工作，將人從枯燥的顯微檢驗中解放出來，大大加快顯微檢驗的速度。
2014年3月29日，《顯微鏡的自動進片裝置》獲得第十三屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖片來源：《顯微鏡的自動進片裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：顯微鏡的自動進片裝置
- 公告號：CN1881002
- 申請日：2005年6月17日
- 授權日：2006年12月20日
- 申請人：麥克奧迪實業集團有限公司
- 類別：發明專利
- 地址：福建省廈門市火炬高科技區麥克奧迪大廈
- 發明人：楊澤聲
- 代理人：李雁翔
- 代理機構：廈門市首創君合專利事務所有限公司
- 申請號：2005100437442
- Int.CI.：G02B21/32(2006.01); G02B21/26(2006.01)
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
以往使用顯微鏡需要由人安裝和調整安裝切片，通過人眼觀察、辨認。隨著計算機技術與數碼影像技術的發展，人眼觀察、辨認的工作可以由數碼攝像系統採集高解析度的圖像，由計算機對獲得的圖像進行分析處理、識別，顯微鏡安裝了自動控制裝置，利用計算機控制顯微鏡掃描，並自動記錄掃描數據。使得以前必須通過人眼觀察、辨認的工作，全部都可以自動完成。但是一張切片掃描完成後，還需要人工更換下一個，機器一直需要有人職守。不適應在各種大批量化驗和實驗的需要，不適應現代科學技術的要求。
發明內容
專利目的
《顯微鏡的自動進片裝置》旨在提供一種可自動向顯微鏡放置、取回切片，使顯微鏡連續工作的自動進片裝置。
技術方案
《顯微鏡的自動進片裝置》具有：可放置多個切片的切片盒；支撐切片盒並可帶動切片盒上下移動的切片盒托架；從切片盒中取出切片放置到顯微鏡載物台上或從顯微鏡載物台上取出切片放置到切片盒中的機械手。機械手的夾臂從切片盒中取出切片放置到顯微鏡載物台上，由顯微鏡的數碼攝像系統採集高解析度的圖像，顯微鏡的計算機對獲得的圖像進行分析處理、識別，並自動記錄掃描數據。一張切片掃描完成後，機械手從顯微鏡載物台上取出切片放置到切片盒中，托架帶動切片盒向上或向下移動，機械手可取出下一個切片，送到顯微鏡進行處理，如此往復，直到顯微鏡完成切片盒中所有切片的全部圖像採集、分析處理和識別、自動記錄數據作業。
一種推薦的實施結構是：所述的機械手安裝在可使機械手沿水平的X軸移動的機械手傳動機構上：切片盒托架和顯微鏡位於機械手傳動機構X軸旁的同側。這樣機械手取、放切片的操作可在直線移動的過程中完成，而避免複雜的迴轉運動。
所述的切片盒托架和顯微鏡根據需要也可以位於機械手傳動機構軸旁的不同側。
從取片到掃描，再到掃描完成後放片的整個過程：機械手傳送機構帶動機械手運動到切片盒正前方，機械手旋轉下頃，使機械手與切片盒垂直，機械手伸出到切片盒，機械手夾臂閉合以夾住切片，然後機械手夾著切片縮回，機械手旋轉回水平位置，機械手傳送機構移動機械手到顯微鏡正前方，機械手伸出到載物台，機械手夾臂鬆開，切片自動掉落到載物台上，然後機械手縮回。由顯微鏡進行該切片的圖像採集、分析處理和識別、自動記錄數據作業。掃描完成後，機械手又伸出到載物台，機械手的夾臂閉合夾住切片並縮回，機械手傳送機構將機械手運動到切片盒正前方，機械手旋轉，使機械手與切片盒垂直，機械手伸出，切片插入切片盒插槽，機械手夾臂鬆開，切片放入切片盒，機械手縮回。切片盒托盤向上或向下運動，以使機械手可抓取下一個切片並送往顯微鏡。如此往復，直到顯微鏡完成切片盒中所有切片的全部圖像採集、分析處理和識別、自動記錄數據作業。
一種推薦的機械手結構是：所述的機械手具有使夾臂沿水平的與X軸垂直的Y軸移動的進給機構，可以使機械手伸出和縮回。精確控制伸出的距離，可能夠使機械手伸出到載物台和切片盒的適當距離，保證順利夾取和放置切片。同時可伸縮的結構也可以縮小體積，使得機械手傳送機構帶動機械手運動時，不觸碰到其他的零件有利於整體結構的簡化。
特別是：所述的切片盒托架與水平面有一定的傾斜角，放置在托架上切片盒中的切片，可依靠自身重力，靠著切片盒插槽下側，插入到切片盒最底部。若使切片盒垂直與水平面，則無法保證切片一定插入到切片盒插槽底部，而且切片盒托架上升下降時，切片也有掉出來的可能；若使托架水平，雖然可以保證切片靠重力插入到切片盒底部，由於切片盒插槽有一定寬度，無法保證所有切片都靠在插槽的同一側，若因此而將插槽做窄，則增加了機械手向切片盒放片的難度。因此綜合考慮，採用了使切片盒托架與水平面有一定傾斜角的設計。
為使切片盒中的切片能夠有統一的姿態，增加機械手順利抓取、放置切片的可靠度，切片盒插槽的開口處設計為喇叭口形狀。
由於切片盒托架與水平面有一定的傾斜角，機械手從切片盒抓取切片時又需要與切片盒垂直、與切片平行，因此機械手裝有旋轉機構。機械手向顯微鏡載物台放置、夾取切片時，處於水平位置；而向切片盒抓取放置切片時，機械手則需要旋轉一定的角度，保證機械手能夠順利的從切片盒中抓取放置切片。
上述機械手旋轉的角度是固定的，機械手只能操作固定位置的切片，為使機械手可以操作切片盒中的所有切片，我們將切片盒托盤設計為可沿傾斜角上下運動的結構。當切片盒托盤降到最低位置，機械手旋轉下頃，並伸出到切片盒，正好對的是切片盒中的第一個切片，可對此切片進行操作。若需要操作切片盒中的某個切片，只需升降切片盒將該切片運動到規定位置即可。
對於切片盒托架而言，機械手可操作的切片位置是固定的，因此切片盒托架需要上下運動，以使待操作的切片運動到該位置，而運動的精度就顯得尤為重要了，否則可能操作了錯誤的切片，或者夾不到切片，或者向原本就有切片的插槽中放切片。因此推薦的實施結構中設計了2個光電限位開關及刻有等間距細逢的定位擋板，用於實現托架上下運動的精確定位。
推薦的實施結構中：所述的切片盒托架至少兩個切片盒，分別給兩台顯微鏡提供待檢的切片。切片盒愈多，可連續檢驗的切片總數量愈大；所述的機械手前端的機械手夾臂，可以打開和關閉。包括左右夾臂、安裝在左右夾臂之間的彈簧，控制彈簧拉伸的凸輪，驅動凸輪的直流電機及光電限位開關。通過電機驅動凸輪實現機械手夾臂的打開和關閉；所述的特殊設計的顯微鏡載物台具有切片夾閉合/張開機構。載物台上有凹槽，可容納伸出到載物台的機械手夾臂。載物台左側有撥塊，載物台運動到適當的位置，切片夾就可以被撥塊撥開，此時就可以向載物台送片、取片。機械手放置切片到載物台時，在距離載物台約1毫米的高度鬆開機械手夾臂，切片自由掉落到載物台上，較難保證所有的切片都有固定的姿態。因此在載物台切片夾的右側設計了一個滾輪，當切片夾閉合時，受片夾閉合力量的驅動，切片會自動沿著滾輪向里運動，保證切片被片夾夾好。
由於系統設計的目的是要實現24小時無人職守工作，因此顯微鏡必須能夠自動調焦，而為了提高效率，調焦的時間要儘可能短，因此推薦的實施結構中，沒計了焦面探測系統，利用高精度開關實現顯微鏡焦面的快速搜尋。
特別推薦的實施結構中：所述的托架和至少兩台顯微鏡位於機械手傳動機構X軸旁的同一側。由一個機械手向至少兩台顯微鏡放置和取出切片，機被手的工作效率更高，由於2台顯微鏡公用一套進片系統，成本也更低。
推薦的實施結構中：具有協調控制所述的各部分完成切片安放和取回任務的計算機。由計算機協調控制各部分的操作，不僅經濟易行，而且該計算機還可以兼顧顯微鏡的操作控制功能，實現多切片的全部連續顯微檢驗自動化。
進而為了方便計算機處理數據，每個切片都貼上了條碼，進片系統掃描條碼，並將條碼數據發給計算機，計算機則可以按照條碼分別保存掃描數據，方便日後管理及人工複審。
改善效果
顯微鏡的自動進片裝置，自動向顯微鏡放置、取回切片，可以實現大量切片、2台或更多顯微鏡24小時無人職守連續工作，完全將人從枯燥的顯微檢驗中解放出來，大大加快顯微檢驗的速度，特別是整個自動化顯微檢驗過程是在統一規劃的實驗條件下完成的，可避免人工操作的偏差。記錄數據非常有利於後期的科學分析研究。
附圖說明
圖1為《顯微鏡的自動進片裝置》一個實施例的系統結構示意圖。
圖2-1為圖1實施例的切片盒托架結構示意圖。
圖2-2為圖1實施例的切片盒托架正面結構示意圖。
圖2-3為圖1實施例的切片盒結構示意圖。
圖2-4為圖1實施例的切片盒局剖結構示意圖
圖2-5為圖1實施例的切片盒放置切片狀態結構示意圖。
圖2-6為普通結構的切片盒放置切片一種狀態結構示意圖。
圖2-7為普通結構的切片盒放置切片又一種狀態結構示意圖。
圖3為圖1實施例的機械手傳送機構結構示意圖。
圖4-1為圖1實施例的機械手結構示意圖。
圖4-2為圖1實施例的機械手夾臂伸出狀態示意圖。
圖4-3為圖1實施例的機械手夾臂張開狀態結構示意圖。
圖4-4為圖1實施例的機械手夾臂閉合狀態結構示意圖。
圖4-5為圖1實施例的機械手夾臂45度旋轉狀態結構示意圖。
圖5為圖1實施例的減震結構示意圖。
圖6-1為圖1實施例的載物台結構示意圖。
圖6-2為圖1實施例的載物台切片夾打開狀態結構示意圖。
圖6-3為圖1實施例的機械手向載物台送片狀態結構示意圖。
圖7為圖1實施例的探測顯微鏡焦面的高精度開關結構示意圖。
圖8為圖1實施例的進片機構控制原理方框圖。
圖9為圖1實施例的條碼掃瞄器系統原理方框圖。
圖10為圖1實施例的顯微鏡系統控制原理方框圖。
技術領域
《顯微鏡的自動進片裝置》涉及一種可自動向顯微鏡放置、取回切片的裝置。
權利要求
1.顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於它具有：
可放置多個切片的切片盒；
承載多個切片盒並可帶動切片盒上下移動的托架；
從切片盒中取出切片放置到顯微鏡載物台上或從顯微鏡載物台上取出切片放置到切片盒中的機械手；
機械手具有使機械手夾臂夾緊和釋放切片的機構，包括左右夾臂、安裝在左右夾臂之間的彈簧、控制彈簧拉伸的凸輪、驅動凸輪的直流電機及光電限位開關。
2.根據權利要求1所述的顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於：所述的機械手安裝在可使機械手沿水平的X軸移動的機械手傳動機構上；切片盒托架和顯微鏡位於機械手傳動機構一側。
3.根據權利要求1所述的顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於：所述的機械手具有使夾臂沿與水平的軸垂直的Y軸移動的進給機構。
4.根據權利要求1所述的顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於：所述的機械手具有旋轉機構，可使機械手處於水平狀態或下頃狀態。
5.根據權利要求1所述的顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於：所述的切片盒托架與水平面呈一定的角度。
6.根據權利要求1所述的顯徼鏡的自動進片裝置，其特徵在於：所述的切片盒托架傾斜地支撐切片盒並可帶動切片盒沿傾斜軸線上下移動，切片以與該傾斜軸線垂直的角度放置在切片盒中。
7.根據權利要求1或3所述的顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於：可使機械手沿水平的X軸移動的機械手傳動機構包括皮帶、皮帶輪及一用作導向的直線滾珠花鍵。
8根據權利要求1所述的顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於：所述的切片盒托架支撐切片盒，並可帶動這些切片盒上下移動。
9.根據權利要求1所述的顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於：它具有協調控制所述的各部分完成切片安放和取回任務的計算機。
10.根據權利要求1所述的顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於：自動進片裝置連線有可讀取顯微鏡載物台上切片條形碼的條形碼閱讀器。
11.根據權利要求1或2所述的顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於：在顯微鏡上的載物台具有切片夾自動打開、閉合的機構，包括：切片夾活動爪、切片夾撥塊和切片夾固定爪，在切片夾的右側設有一滾輪；在載物台.上開有兩個可以容置夾臂前端的凹槽。
12.根據權利要求1或2所述的顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於：還包括：顯微鏡焦面探瀏裝置，主要為設定在顯微鏡下方的高精度開關。
13.根據權利要求1所述的顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於：所述的可放置多個切片的切片盒的插槽開口處為喇叭狀。
14.根據權利要求2所述的顯微鏡的自動進片裝置，其特徵在於：在機械手傳動機構的機架上安裝有減震機構。
實施方式
如圖1所示，顯微鏡的自動進片裝置，包括機械手傳送機構2，自動顯微鏡3、條碼閱讀器4、高精度開關5，機械手6，切片盒托架7、裁物台8和機體1。所述的機械手6安裝在可使機械手6沿水平的X軸移動的機械手傳動機構2上；切片盒托架7和顯微鏡3位於機械手傳動機構2的X軸旁的同一側。這樣機械手6取、放切片的操作可在直線移動的過程中完成，而避免複雜的迴轉運動。在顯微鏡3的一側裝有條碼閱讀器4，在顯微鏡3的下方裝有載物台8及一探測顯微鏡焦面的高精度開關5。
切片盒托架7如附圖2-1、2-2、2-2、2-3、2-4、2-5所示，切片盒托架7包括固定機體72和可移動托盤71，在機體72上平行裝有絲槓77和直線導軌78；托盤71的背部裝有相應的絲母和滑塊；步進電機73驅動絲槓77傳動，可帶動托盤71上下移動；切片盒托架7設計為45度傾斜，這樣切片能夠依靠重力自動貼靠在切片盒92的底部，姿態統一。
托盤71側邊裝有2個光電限位開關76和75，光電限位開關75用於切片盒9最低位置檢測；光電限位開關76用於單個切片位置的定位。在切片盒托盤71的右側，安裝了定位板74，定位板74上每隔2毫米（間隔與切片盒2個切片的距離相等）開一個寬1毫米的細長孔，光電開關發射管和接收管安裝在定位板74兩側，當步進電機73帶動托盤71運動時，每當經過細長孔，光電開關發射管的光線才能直接照射到接收管，接收管才能導通，由此來進行精確定位，保證機械手6能夠準確夾到切片。
如圖2-2、2-3、2-4和2-5所示，本實施例中托盤71可同時放置3個切片盒9。每個切片盒9分為50格，可容納50張切片92，逢10的切片位置都有一個原點，方便用戶計數，快速找到想要找的切片。切片盒9中切片92的插槽91是特殊設計的形狀，插槽91上部為喇叭狀的開口，使得機械手6放回切片92到切片盒9時，即使有較大的偏差範圍也能正常放入，整個插槽91上寬下窄，下面的寬度基本與切片相當，這樣可以保證切片92放置在切片盒71時都保持同樣的姿態，使得本發明切片盒托架7上的切片盒9中多個切片92具有統一的傾斜角，機械手4抓取到的切片92也能保證姿態相同，放置到載物台8時能夠更精確。同時，插槽91底部寬度比切片92厚度略大，切片92放入後上下都貼住盒體，上部喇叭口起到導向作用，當機械手6放置切片92回切片盒時，切片92可以順著斜面滑入盒底。
相比較普通長方形插槽，切片放在裡面有兩種姿態，一種如圖2-6，切片92底部靠盒低上沿，另一種如圖2-7，切片92靠盒底下沿，當機械手6抓取切片92時，切片92姿態不統一，影響向載物台8放片的精度。插槽91上下等寬，機械手6放回切92片到控制盒時定位要求高，稍有偏差就會導致切片無法放入。當然也可以擴大插槽寬度。但也會導致切片放在插槽中的姿態差異更大，陷入兩難的境地。
機械手傳送機構2如附圖3、圖5所示，機械手傳送機構2，包括步進電機24、皮帶輪21、皮帶22，直線滾珠花鍵26、光電限位開關25和連線座27。步進電機24設定在機械手傳送機構2的一端，帶動皮帶輪21轉動，連線座27設定在皮帶22上，直線滾珠花鍵26穿過連線座27，在整個行程上安裝了5個光電限位開關25，分別安裝在“一號顯微鏡（左限位）”、“切片盒一”、“切片盒二”、“切片盒三”、“二號顯微鏡（右限位）”這五個位置。（參見圖1及圖2-2）。機械手6安裝在連線座27上，工作時，安裝在連線座27的機械手6，通過皮帶傳動，由直線滾珠花鍵26導向，實現平穩的軸方向的移動。
機械手6如附圖4-1、4-2、4-3、4-4、4-5所示，機械手6設有機械手夾臂61、伸收機構62和旋轉機構63；伸收機構62包括步進電機621、齒輪622、齒條623、直線導軌624和光電開關625。齒條623安裝夾臂61上。在工作時，由步進電機621驅動，帶動齒輪622齒條623傳動，直線導軌624導向，夾臂61實現Y軸方向的伸出和收回，在直線導軌624上裝有1個光電限位開關625，當Y軸縮回到極限位置時，遮擋光電開關發射管的光線，光電限位開關625斷開，以此位置作為Y軸原點，通過控制Y軸運動的步長，就可以調整夾臂61伸出到顯徼鏡3或切片盒9的距離，達到滿意的效果。通過夾臂61伸出縮回（Y軸），伸出到顯微鏡3和切片盒9，完成送片和取片功能。
夾臂61及夾緊和釋放切片機構如圖4-3、4-4所示，夾臂61包括左夾臂615和右夾臂616，左夾臂615和右夾臂616之間連線一彈簧612，夾臂61靠彈簧612拉緊（閉合狀態見圖4-4）；在夾臂61前端安裝一個小型直流電機611，用於驅動夾臂61張開閉合，直流電機611連線有一凸輪613，直流電機611帶動凸輪613轉動，使彈簧612拉開，左夾臂615和右夾臂616向外移動，夾臂61打開；在夾臂61後端安裝1個光電限位開關614，當夾臂61張開到最大位置時，光電開關發射管的光線被擋住，接收管斷開，控制系統檢測到機械手夾臂61已經張開到最大，控制電機611停轉。彈簧612、直流電機611、凸輪613和光電限位開關614組成夾臂的夾緊和釋放切片機構。同時還在機械手夾臂61兩側貼了柔軟、耐磨、表面粗糙的材料，確保機械手夾臂61能夠抓穩切片。
旋轉機構63，如圖4-1和4-5所示，由於切片盒9傾斜45度，夾臂61僅水平方向（Y軸）伸出，無法在切片盒9夾取切片，因此機械手6上還裝有旋轉機構63。旋轉機構63包括步進電機631、蝸輪632、蝸桿633和光電限位開關634。蝸輪632與直線導軌架連線。步進電機631驅動，蝸輪632蝸桿633傳動，夾臂61在直線導軌架帶動下旋轉（W軸旋轉）。在水平位置處裝有光電限位開關634，到達限位位置為原點位置，可通過設定步進電機631轉動的步數來控制W軸旋轉的角度，使其正好能夠與切片盒9成90°，保證能夠垂直從切片盒中夾9取和放置切片。
自動進片裝置的減震結構如附圖5所示，由於本實施例中有2台顯微鏡3，一台顯微鏡3在送片時，另外一台顯微鏡3可能正在掃描切片，如果機械手6在運動時產生較大震動，圖像就會產生抖動，影響掃描結果。為了消除震動，在機體1的機械手傳送機構安裝座13與顯微鏡安裝座11之間安裝有若於個隔振器12，同時調整各電機運動速度，避免共振區，取得了良好的避屣效果。
載物台如附圖6-1、6-2、6-3所示，由於整套系統為全自動化控制，因此要求切片夾可以自動打開和閉合。載物台8上裝有片夾活動爪83、切片夾撥塊82、切片夾固定爪84、滾輪85。
需要打開片夾時，載物台8先運動至圖6-1所示位置，之後載物台8相對於切片夾撥塊82向前運動，片夾活動爪83被切片夾撥塊82頂開（見圖6-2），等待機械手放置切片。機械手放置好切片後，載物台8後退，片夾就能夠閉合。為了保證切片能夠放置到規定位置，本發明在片夾右側設計了一個小的滾輪85（圖6-2），一旦切片放置有偏差，當片夾撥回的時候，受片夾閉合的力量，切片會沿著滾輪85方向運動，保證切片放置到位。
載物台上設計了2個凹檣86，用於容納機械手夾臂61，機械手6從載物台8夾取切片時，載物台Z軸上升，使機械手夾臂61的左夾臂615和右夾臂616沉入凹槽86，當切片92位於夾臂61中間時停止，以使切片可以穩穩的夾在夾臂61中間。若無此凹槽86，切片就只能夾在夾臂61的最下面，極容易脫落。當機械手6從載物台8夾回切片92，向切片盒9放置切片時，切片前端與切片盒9插槽口一定存在偏差，此時就可通過改變顯微鏡Z軸上升的高度，調整夾臂61沉入凹槽96的深淺，而調整切片夾在夾臂62中的位置，以此消除切片前端與切片盒插槽的偏差。
條形碼閱讀器4為方便計算機記錄切片數據，顯微鏡3上安裝了條碼閱讀器4，每張切片都貼有條碼，計算機可以根據條碼數據分類保存掃描結果。
高精度開關5如圖7所示，本發明設計目標是為了實現全自動工作，因此顯微鏡系統一定要能夠自動調焦，然而由於切片的厚度的差異，切片焦面位置差別較大，要想兼容所有厚度的切片，只有把調焦搜尋範圍設定的足夠寬，才能保證每張切片都可以自動調焦。然而調焦速度與調焦搜尋範圍成反比，調焦范囤越寬，則調焦時間越長，增加了切片掃描時間，影響整套系統吞吐量。為了提高調焦速度，特別設計了利用高精度開關（精度≤1um）快速調焦，只需校準一次，就可以實現快速準確調焦。校準時，放置一個切片92到載物台8，先控制載物台8上升，上升過程中蓋玻片會觸碰到高精度開關5，開關接通瞬間電機急停。記錄此位置的Z軸坐標，然後控制電機運轉，人眼判別，找到最清晰的圖像，記錄此處Z軸坐標，並與前一次Z軸坐標相減，得出一個偏移量。之後針對其他切片，只要經過高精度開關探測，然後處增上面計算出來的偏移量，就可快速找到焦面.之所以選擇高精度開關，就是為了保證無論哪探測那張切片，開關都在唯一的位置接通，這樣校準時計算出來的偏移量才有意義。高精度開關仍然有一定的偏差，但經過探測後，調焦搜尋範圍可以大幅削減，調焦速度和成功率明顯提高。
如俯圖8所示本發明進片機構控制（包括機械手傳送機構、切片盒托架、機械手旋轉機構、機械手夾臂開合機構）
X軸帶動整個機械手在一號顯微鏡、切片盒一、切片盒二、切片盒三、二號顯微鏡間移動。
Y軸控制機械手夾臂伸出、縮回。Z軸控制切片盒托架上升下降。
W軸控制機械手旋轉45度和擺回水平位置。機械手開合電機控制機械手切片夾臂張開、閉合。
進片機構採用單片機控制，通過運動控制晶片控制電機，實現電機加減速位置控制、速度控制等，控制信號送入電機驅動，經驅動後形成電機所需電信號驅動電機轉動。單片機通過串列通訊連線到計算機，由計算機控制軟體控制進片系統工作。
系統上電後，各軸先執行復位操作，X軸復位到二號顯徼鏡的位置（右側），軸復位到機械手夾臂縮到最裡面的位置，W軸復位到水平位置，Z軸復位到切片盒托架最低位置，機械手切片夾臂復位到張開位置。上述復位動作，都是通過單片機檢測該軸光電限位開關，限位開關擋住，則到達復位位置。
為了降低系統裝配要求，使系統更容易裝調，每個限位位置到正確工作位置都有留有一定的間隙，通過步進電機來補償，補償數值存儲在硬體E2PEOM中，可由隨時修改。以X軸為例，X軸復位位置在二號顯微鏡的位置，但在裝配上較難保證光電限位開關被擋住的位置正好是機械手向二號顯微鏡送片的位置。機械手夾臂要從載物台上的兩個凹槽伸入，稍有偏差，會錯過凹槽碰到載物台上，因此若單純靠限位開關的安裝位置來調整難度很大，為此我們把限位開關裝的更靠右一些，限位開關安裝位置與正確工作位置閭留有一定間隙，X軸運動到最右側，到達限位開關，然後返國向左運動，回到正確工作位置，返回所需的步進電機步數可由用戶設定（存儲在E2PROM中），用戶可反覆修改該數值測試，直到取得滿意的效果。其他各定位位置也都採取類似的做法，既能夠降低裝配要求，還能取得滿意的定位精度，保證系統可靠工作。
常用的條碼掃描閱讀器都採用RS232串口與計算機通訊，對於本系統來說，進片系統占用一個串口、一套自動顯微鏡系統也要占用一個串口，每台顯微鏡配一個條碼閱讀器就需要再增加兩個串口，而普通計算機僅有2個串口。為此，我們設計了一個電路（如附圖9所示，），增加2個從89C2051單片機來擴展主單片機串口。2051與主單片機間用普通I/O線模擬12C匯流排，實現主、從單片機間的通訊，主單片機要掃描條碼時，通過12C傳送命令到2052051收到12C的數據，再通過串口把命令傳送到條碼掃瞄器；2051獲得的條碼數據，也是通過2C傳送給主單片機。（掃瞄器接口在進片機電路中，掃瞄器安裝在顯微鏡右側，由於2C本身的特點，還可以擴展較多數量的掃瞄器。）
如附圖10所示，顯微鏡系統控制，包括X軸顯微鏡載物台X方向運動。Y軸顯微鏡載物台Y方向運動。Z軸調焦。
自動顯微鏡系統採用單片機控制，通過運動控制晶片控制電機，實現電機加
減速、位置控制、速度控制等，控制信號送入電機驅動，經驅動後形成電機所需電信號，驅動電機轉動。單片機通過串列通訊連線到計算機，由計算機控制軟體控制顯微鏡工作。
XY軸分別裝有一個光電限位，X軸復位位置位於刻度0的位置（載物台上印有刻度），Y軸復位位置位於刻度52的位置。Z軸限位安裝在載物台上升到最高處的位置，Z軸同時還裝有一個高精度開關，高精度開關一旦接通，Z軸就立即停止。
顯微鏡光源調整電路採用數字電位器控制，單片機傳送調光命令到調光電路板，調光電路設定數字電位器改變阻值，光源亮度隨之變化。整個光源亮度分為200級，顯示數字從0~99，亮度變化2級，數字變化一位，採用數字電位器使得光源調整更為精確，更換更高解析度的數字電位器還能取得更高亮度級的光源變化。
榮譽表彰
2014年3月29日，《顯微鏡的自動進片裝置》獲得第十三屆中國專利獎優秀獎。
