活体显微观测微动自适应平台设计

发布时间：2017-11-28 10:09

本文关键词：活体显微观测微动自适应平台设计

【摘要】：在通过显微镜对活体生物进行观察时,由于活体生物的呼吸、心跳、肌肉颤动等因素,经常会产生对焦失准。这就需要显微镜随着活体生物的呼吸、心跳和肌肉颤动而进行微位移。由于生物显微镜景深一般在0.5μm-100μm之间,所以无法通过人工控制光学显微镜进行快速精确调校。这里采用差动象散法,设计了基于四象限光电探测器的离焦检测系统,并通过基于模糊PID控制的永磁同步直线电机进行快速对焦。设计了差动象散法离焦检测系统,并分析了激光器、柱面镜和四象限探测器的误差的产生原因,通过仿真分析提出了误差解决办法。重点研究了模糊PID控制器,通过对输入量的模糊化,建立隶属函数,建立模糊规则,并对模糊规则进行推理。通过建立直线电机控制系统的Matlab仿真模型,对模糊PID控制器与PID控制器性能进行比较,得出模糊PID控制策略具有更好的抗干扰能力与更优秀的动静态特性。设计了拥有速度、离焦量和电流闭环的DSP程序,其中离焦量和电流闭环属于PID控制,速度闭环属于模糊PID控制,并通过数字滤波减小了离焦量的白噪与随机干扰,产生三相电压PWM波对直线电机进行控制。经实验证明,在40倍放大倍数,焦深为0.91μm显微物镜下,得到了精度为±0.8μm的离焦检测信号,采样频率为120Hz。实现了预定实验目标,得到了较好的实验效果。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH742.1;TP273.4

【参考文献】

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