拉曼光学设备自动化控制系统的制作方法

技术特征：
1.一种拉曼光学设备自动化控制系统，其特征在于，包括：上位机、电源模块、总控模块、声光报警模块、激光挡板控制模块、衰减片控制模块、半透半反片控制模块、温度控制模块、共聚焦小孔控制模块以及快门控制模块；所述总控模块与所述上位机通讯连接，所述声光报警模块、激光挡板控制模块、衰减片控制模块、半透半反片控制模块、温度控制模块、共聚焦小孔控制模块以及快门控制模块均与所述总控模块连接；所述激光挡板控制模块用于对挡板位置进行闭环控制，以实现拉曼光学设备中的激光的通断的控制；所述衰减片控制模块用于对所述拉曼光学设备中的衰减片轮的位置进行闭环控制，以将衰减片轮上不同的衰减片切换进入光路；所述半透半反片控制模块用于所述对拉曼光学设备中的半透半反片切换进出光路进行闭环控制；所述温度控制模块用于对所述拉曼光学设备整机的温度进行闭环控制；所述共聚焦小孔控制模块用于对所述拉曼光学设备中的共聚焦小孔的开合大小进行闭环控制；所述快门控制模块用于对所述拉曼光学设备中的快门的位置进行闭环控制，以控制打开或关闭所述拉曼光学设备中的检测信号进入ccd相机的通路。2.根据权利要求1所述的拉曼光学设备自动化控制系统，其特征在于，所述激光挡板控制模块包括用于带动所述挡板移动的挡板驱动电机、用于对所述挡板驱动电机进行控制的挡板控制芯片以及用于检测所述挡板的位置信息并反馈至所述挡板控制芯片的挡板光耦传感器。3.根据权利要求2所述的拉曼光学设备自动化控制系统，其特征在于，所述衰减片控制模块包括用于带动所述衰减片轮转动的衰减片轮驱动电机、用于对所述衰减片轮驱动电机进行控制的衰减片轮控制芯片以及用于检测所述衰减片轮的位置信息并反馈至所述衰减片轮控制芯片的霍尔传感器。4.根据权利要求3所述的拉曼光学设备自动化控制系统，其特征在于，所述半透半反片控制模块包括用于带动所述半透半反片移动以切换进出光路的半透半反片驱动电机、用于对所述半透半反片驱动电机进行控制的半透半反片控制芯片以及用于检测所述半透半反片的位置信息并反馈至所述半透半反片控制芯片的半透半反片光耦传感器。5.根据权利要求4所述的拉曼光学设备自动化控制系统，其特征在于，所述共聚焦小孔控制模块包括用于驱动所述共聚焦小孔进行开合以调节大小的共聚焦小孔驱动电机、用于对所述共聚焦小孔驱动电机进行控制的共聚焦小孔控制芯片以及用于检测所述共聚焦小孔驱动电机的转动信息并反馈至所述共聚焦小孔控制芯片的编码器。6.根据权利要求5所述的拉曼光学设备自动化控制系统，其特征在于，所述快门控制模块包括用于带动所述快门移动的快门驱动电机、用于对所述快门驱动电机进行控制的快门控制芯片以及用于检测所述快门的位置信息并反馈至所述快门控制芯片的快门光耦传感器。7.根据权利要求6所述的拉曼光学设备自动化控制系统，其特征在于，所述温度控制模块包括帕尔贴、用于对所述帕尔贴进行控制的温度控制芯片以及用于检测所述拉曼光学设
备的温度并将检测结果反馈至所述温度控制芯片的温度传感器。8.根据权利要求7所述的拉曼光学设备自动化控制系统，其特征在于，所述温度控制芯片采用pid控制方法实现对所述帕尔贴的闭环控制，所述pid控制方法包括以下步骤：1)记温度传感器第n次的测量值为x
n
，设定的温度控制目标值为s
v
，计算温度控制目标值和温度传感器第n次的测量值之间的误差e
n
，e
n
＝s
v
‑
x
n
；2)按照以下公式计算第n次pid控制的输出：s
n
＝e1 e2 e3
…
e
n
‑1 e
n
，d
n
＝e
n
‑
e
n
‑1；其中，k
p
、k
i
、k
d
均为预先通过测试获得的优化参数值，为常数；out1、out2、out3依次为p
out
、i
out
、d
out
的初始设定值；第n次pid控制的输出为：pid
out
＝p
out
i
out
d
out
＝k
p
×
e
n
k
i
×
s
n
k
d
×
d
n
out1 out2 out3；3)将步骤2)得到的pid控制的输出pid
out
作为pwm的占空比来驱动所述帕尔贴。9.根据权利要求7所述的拉曼光学设备自动化控制系统，其特征在于，所述电源模块包括电源以及与所述电源连接的用于将电源转换为不同电压大小的直流电源输出的若干电源转换模块。10.根据权利要求1
‑
9中任意一项所述的拉曼光学设备自动化控制系统，其特征在于，所述拉曼光学设备包括激光器、白光光源、所述衰减片轮、所述挡板、第一反射镜、第二反射镜、所述半透半反片、边带滤光片、显微物镜、白光相机、第三反射镜、所述快门、所述共聚焦小孔和所述ccd相机，所述衰减片轮上设置有若干衰减片，所述挡板处于所述衰减片轮和第一反射镜之间的光路上；该拉曼光学设备自动化控制系统对所述拉曼光学设备进行控制的方法包括以下步骤：s1、白光成像，进行定位：所述半透半反片控制模块控制使所述半透半反片切换进入光路，打开白光光源，白光照射到样品上，样品的反射光经过所述显微物镜后被所述半透半反片反射至所述白光相机，所述上位机获取所述白光相机采集的样品图像，并根据该样品图像对样品的位置进行调节，使样品中的待测区域移动到所述显微物镜视野的正中间；s2、拉曼成像：所述半透半反片控制模块控制使所述半透半反片移出光路，打开激光器，所述衰减片控制模块控制所述衰减片轮转动使需要的衰减片切换进入光路，所述快门控制模块控制所述快门打开，待激光器稳定后，所述激光挡板控制模块控制打开所述挡板；所述激光器发出的激光经过衰减片衰减后通过所述挡板入射到所述第一反射镜，经所述第一反射镜、第二反射镜依次反射后到达所述边带滤光片，然后被所述边带滤光片反射，经所述显微物镜后照射到样品上；样品发出的拉曼光经所述显微物镜收集后透射所述边带滤光片，然后被所述第三反射镜反射，再通过快门和共聚焦小孔后到达所述ccd相机，所述ccd相机根据采集的信号建立拉曼谱图；所述共聚焦小孔控制模块控制共焦小孔的开合大小，在所述ccd相机完成一次采
样后进行信号处理的期间内，所述快门控制模块控制所述快门关闭，切断进入所述ccd相机的信号通路，当所述ccd相机再进行下一次信号采集时再打开所述快门。

技术总结
本发明公开了一种拉曼光学设备自动化控制系统，包括：上位机、电源模块、总控模块、声光报警模块、激光挡板控制模块、衰减片控制模块、半透半反片控制模块、温度控制模块、共聚焦小孔控制模块以及快门控制模块。本发明的温度控制模块通过设计的算法与硬件的配合能够实现温度的精准控制，可防止拉曼光谱检测设备中的元件因温度变化使光路便宜而造成检测结果受到影响的现象，能够保证拉曼光谱检测设备内部温度的恒定、提高光路的稳定性。本发明通过激光挡板控制模块和衰减片控制模块能够对被检测细胞进行有效的保护；本发明通过共聚焦小孔控制模块和快门控制模块可以有效地提高检测信号的质量。信号的质量。信号的质量。


技术研发人员：何帅 黄霞 张礼豪 刘风翔
受保护的技术使用者：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
技术研发日：2021.07.08
技术公布日：2021/9/28