一种三镜头扫描显微装置
技术领域
本发明属于纺织机械领域，具体而言设涉及一种三镜头扫描显微装置。
背景技术
熔喷布是口罩最核心的材料，熔喷布以聚丙烯为主要原料，纤维直径可以达到1～5微米。空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好，具有独特毛细结构的超细纤维增加了单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性。可用于空气、液体过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等领域。
熔喷布是采用高速热空气流对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并收集在凝网帘或滚筒上，同时自身粘合而成为熔喷法非织造布。熔喷布的性能完全取决于其组成的纤维及其分布，因此分析熔喷布势必要分析熔喷布中的纤维，分析的内容包括纤维的粗细及纤维互相屈曲粘结形成的三维立体结构。
目前的纤维分析仪器都是针对纤维丝束进行的，例如棉纤维、毛纤维、麻纤维、化纤长丝、蚕丝等等。熔喷布的纤维互相粘合成布，无法分离成独立的纤维丝束，因而现有的纤维分析仪器装置对于熔喷布的纤维分析不适用。
熔喷布的纤维属于超细纤维，大量纤维直径为微米级，可能有少量纤维直径为亚微米级，因此用于观察的显微镜要有足够大的放大倍率；熔喷布的纤维长度大约为分米量级，纤维互相屈曲粘结成为特殊的毛细结构，要分析这种毛细结构，观察视野要达到厘米量级；这样就必须采用扫描的方式获得较大视场。熔喷布的纤维互相屈曲粘结而成的特殊的毛细结构是一种三维立体结构，单一方向的平面观察难以获得三维立体信息，因此需要多个方向的同步扫描观察，以获得尽量多的纤维立体结构的信息。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种三镜头扫描显微装置，该装置可实现对熔喷布纤维的整体分析。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种三镜头扫描显微装置，包括第一采样系统、第二采样系统、第三采样系统、试样台和控制所述第一、二、三采样系统在三个正交的对焦平面上进行两两同步逐行扫描的线性位移系统，所述试样台设置在所述线性位移系统上，被观察的熔喷布试样放置在所述试样台上并随之移动；所述第一采样系统包括第一数码图像处理装置和第一光学显微镜头；所述第二采样系统包括第二数码图像处理装置和第二光学显微镜头；所述第三采样系统包括第三数码图像处理装置和第三光学显微镜头。
所述线性位移系统包括若干由驱动电机、滚珠丝杠、线性滑轨、滑台及防尘外壳组成线性滑台。
进一步的，所述三镜头扫描显微装置还包括一电脑控制系统，所述驱动电机连接到所述电脑控制系统，所述线性位移系统的同步逐行扫描运动由所述电脑控制系统控制，所述第一、二、三数码图像处理装置也连接到所述电脑控制系统进行图像信息处理，可输出多帧图像合成的大场景静止图像，也可输出扫描过程的动态视频图像。
优选的，所述第一、二、三数码图像处理装置可为工业数码图像处理装置或电子目镜，包括CCD/CMOS图像传感器、DSP图像信息处理器、计算机接口；所述计算机接口为有线接口或无线接口。
优选的，所述试样台包括一本体框架，所述本体框架的试样承载面为透光板，所述本体框架内设置有一反光板。光源对于显微镜的观察关系极大，光源所发射出的光照通过反光板的反射到所述透光板上照射在所述熔喷布试样的底部。多角度的多光源照射对于熔喷布试样的纤维分析更有利。光源也不限于普通可见光，波长更短的光有利于提高观察分辨率。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
本发明的技术方案实现了对熔喷布纤维的整体分析，通过高分辨率显微采样系统在互相正交的二个对焦平面的同步逐行扫描的方式，解决了超细纤维的亚微米尺度及熔喷布整体厘米尺度的大跨度观察难题；同时可进一步分析熔喷布中的纤维分布及相互屈曲粘结而成的特殊的毛细结构。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明三镜头扫描显微装置实施例一的结构示意图。
图2为实施例一中第二、第三线性位移系统部分的结构示意图。
图3为实施例一中第一线性位移系统部分的结构示意图。
图4为本发明三镜头扫描显微装置实施例二的结构示意图。
图5为实施例二中第一线性位移系统部分的结构示意图。
图6为实施例二中第四线性位移系统部分的结构示意图。
图7为本三镜头扫描显微装置中可接受底部光源的试样台示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
实施例一：
参见图1所示，一种三镜头扫描显微装置，其包括：第一采样系统1、第二采样系统2、第三采样系统3、试样台4和控制所述第一、二、三采样系统1,2,3在三个正交的对焦平面上进行两两同步逐行扫描的线性位移系统，所述试样台4设置在所述线性位移系统上，被观察的熔喷布试样13放置在所述试样台4上并随之移动；所述第一采样系统1包括第一数码图像处理装置101和第一光学显微镜头102；所述第二采样系统2包括第二数码图像处理装置201和第二光学显微镜头202；所述第三采样系统3包括第三数码图像处理装置301和第三光学显微镜头302。
进一步的，参见图2、图3所示，所述线性位移系统包括第一线性位移系统5、第二线性位移系统6和第三线性位移系统7；所述第一线性位移系统5为一四轴线性位移系统，所述四轴线性位移系统包括第一线性滑台501、第二线性滑台502、第三线性滑台503和第四线性滑台504，所述第一、二、三、四线性滑台501,502,503，504两两正交；所述第一采样系统1设置在所述第四线性滑台504的滑台上，所述第一光学显微镜头102的光轴与所述第四线性滑台504的平移直线平行，所述第四线性滑台504设置在所述第三线性滑台503的滑台上，所述第三线性滑台503设置在所述第二线性滑台502的滑台上，所述第二线性滑台502设置在所述第一线性滑台501的滑台上，所述试样台4固定在所述第二线性滑台502的外壳上，所述第一光学显微镜头102的光轴垂直于所述试样台4的一个侧面；所述第二线性位移系统6为第一二轴线性位移系统，所述第一二轴线性位移系统包括第五线性滑台601和第六线性滑台602，所述第五、六线性滑台601,602正交；所述第二采样系统2设置在所述第六线性滑台602的滑台上，所述第二光学显微镜头202的光轴与所述第六线性滑台602的平移直线平行，所述第六线性滑台602设置在所述第五线性滑台601的滑台上，所述第二光学显微镜头202的光轴垂直于所述试样台4的正面；所述第三线性位移系统7为第二二轴线性位移系统，所述第二二轴线性位移系统包括第七线性滑台701和第八线性滑台702，所述第三采样系统3设置在所述第八线性滑台702的滑台上，所述第三光学显微镜头302的光轴与所述第八线性滑台702的平移直线平行，所述第八线性滑台702设置在所述第七线性滑台701的滑台上，所述第三光学显微镜头302的光轴垂直于所述试样台4的另一侧面。
进一步的，所述第一、二、三、四、五、六、七、八线性滑台501,502,503,504,601,602,701,702分别主要由依次连接的驱动电机、滚珠丝杠、线性滑轨、滑台及防尘外壳组成。
进一步的，所述三镜头扫描显微装置还包括一电脑控制系统，所述驱动电机连接到所述电脑控制系统，所述线性位移系统的同步逐行扫描运动由所述电脑控制系统控制，所述第一、二、三数码图像处理装置101，201，301也连接到所述电脑控制系统进行图像信息处理，可输出多帧图像合成的大场景静止图像，也可输出扫描过程的动态视频图像。
优选的，所述第一、二、三数码图像处理装置101,201,301为工业数码图像处理装置或电子目镜，包括CCD/CMOS图像传感器、DSP图像信息处理器、计算机接口；所述计算机接口为有线接口或无线接口。
优选的，参见图7所示，所述试样台4包括一本体框架，所述本体框架的试样承载面11为透光板11，所述本体框架内设置有一反光板12。光源对于显微镜的观察关系极大，光源所发射出的光照通过反光板的反射到所述透光板11上照射在所述熔喷布试样13的底部。多角度的多光源照射对于熔喷布试样的纤维分析更有利。光源也不限于普通可见光，波长更短的光有利于提高观察分辨率。
本实施例的工作原理：
本实施例的方案构成了三镜头扫描系统。三个采样系统的镜头光轴都是互相正交的，分别垂直于试样台4的三个面。在八轴线性位移系统的驱动下，可实现这三个面的两两同步的逐行位移扫描。对于第二采样系统2与第三采样系统3组成的两个正交平面，只需平移试样台4，即可实现同步扫描，只需要一个电机动作，我们称这种同步方式为单动同步。在第一采样系统1与第二采样系统2或第一采样系统1与第三采样系统3之间组成的两个正交面之间的同步扫描，都需要二个电机同步动作。从同步效果来看，显然单动同步优于双电机同步。
实施例二：
参见图4所示，一种三镜头扫描显微装置，其包括：第一采样系统1、第二采样系统2、第三采样系统3、试样台4和控制所述第一、二、三采样系统1,2,3在三个正交的对焦平面上进行两两同步逐行扫描的线性位移系统，所述试样台4设置在所述线性位移系统上；所述第一采样系统1包括第一数码图像处理装置101和第一光学显微镜头102；所述第二采样系统2包括第一数码图像处理装置201和第二光学显微镜头202；所述第三采样系统3包括第三数码图像处理装置301和第三光学显微镜头302。
进一步的，参见图5、图6所示，所述线性位移系统包括第一线性位移系统5、第二线性位移系统6、第三线性位移系统7和第四线性位移系统8；所述第一、二、三、四线性位移系统5，6，7，8分别为一三轴线性位移系统，所述三轴线性位移系统主要由两两正交设置的第九、十、十一线性滑台801,802,803组成，所述第十一线性滑台803设置在所述第十线性滑台802的滑台上，所述第十线性滑台802设置在所述第九线性滑台801的滑台上；所述第四线性位移系统8中的所述第十一线性滑台803的滑台上设置有所述试样台4；所述第一线性位移系统5中的所述第十一线性滑台803的滑台上设置有第一采样系统1，所述第一光学显微镜头102的光轴垂直于所述试样台4的一个侧面；所述第二线性位移系统6中的所述第十一线性滑台803的滑台上设置有第二采样系统2，所述第二光学显微镜头202的光轴垂直于所述试样台4的正面；所述第三线性位移系统7的中所述第十一线性滑台803的滑台上设置有第三采样系统3，所述第三光学显微镜头302的光轴垂直于所述试样台4的另一侧面。
进一步的，所述第九、十、十一线性滑台801,802,803分别主要由依次连接的驱动电机、滚珠丝杠、线性滑轨、滑台及防尘外壳组成。
进一步的，所述三镜头扫描显微装置还包括一电脑控制系统，所述驱动电机连接到所述电脑控制系统，所述线性位移系统的同步逐行扫描运动由所述电脑控制系统控制，所述第一、二、三数码图像处理装置101，201，301也连接到所述电脑控制系统进行图像信息处理，可输出多帧图像合成的大场景静止图像，也可输出扫描过程的动态视频图像。
优选的，所述第一、二、三数码图像处理装置101,201,301为工业数码图像处理装置或电子目镜，包括CCD/CMOS图像传感器、DSP图像信息处理器、计算机接口；所述计算机接口为有线接口或无线接口。
优选的，参见图7所示，所述试样台4包括一本体框架，所述本体框架的试样承载面11为透光板11，所述本体框架内设置有一反光板12。光源对于显微镜的观察关系极大，光源所发射出的光照通过反光板的反射到所述透光板11上照射在所述熔喷布试样13的底部。多角度的多光源照射对于熔喷布试样的纤维分析更有利。光源也不限于普通可见光，波长更短的光有利于提高观察分辨率。
假设第一、二、三数码图像处理装置101,201,301的图像传感器是8000*6000像素，为了看清楚亚微米尺度的熔喷纤维，每微米分配20像素，则图像的视野为400*300微米，即0.4*0.3毫米，用逐行扫描的方式二维平移50*7帧图像，可以得到约20*2.1毫米的大视野，这样才能分析熔喷纤维的分布与结构。
这就是纤维分析需要用到二维正交面的同步位移扫描的原因。
由于试样台4的重量很轻，光学显微镜头相对比较重，线性滑台的驱动负载越重则成本越高，所以实施例一的8轴位移系统的实施成本低于实施例二的12轴位移系统。但是实施例二的系统可以实现任意二个正交面的单动同步逐行扫描，这一点优于实施例一。
假设所述光学显微镜头是定焦镜头。如果使用变焦光学显微镜头，仍然需要这样的8轴或13轴线性位移系统实现三个正交面的两两同步逐行扫描，以获得大视野的超细纤维的整体分析信息。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
