一种灯丝定位系统
专利汇可以提供一种灯丝定位系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种 灯丝 定位 系统，用以解决现有灯丝定位效率低、 精度 低的问题。本实用新型公开的灯丝定位系统包括 底板 、第一定位调节机构和第二定位调节机构；第一定位调节机构用于对灯丝座在底板上的 位置 进行调节定位，以使不同型号的灯丝座均能固定在底板上；第二定位调节机构用于对灯丝进行定位调节；检测模 块 ，用于采集并显示所述灯丝尖和所述灯丝座的位置信息，所述第一定位调节机构和所述第二定位调节机构根据所述位置信息对应调节所述灯丝座和所述灯丝尖的位置。本实用新型公开的灯丝定位系统，在适用于不同类型的灯丝的定位的同时，提高了传统灯丝定位的精度和效率。，下面是一种灯丝定位系统专利的具体信息内容。
1.一种灯丝定位系统，其特征在于，包括：
底板(11)、第一定位调节机构(12)和第二定位调节机构(13)；
所述底板(11)上设置有用以固定灯丝(3)的灯丝座(2)，所述第一定位调节机构(12)安装在所述底板(11)上，用以调节所述灯丝座(2)在所述底板(11)上的位置；
所述灯丝座(2)具有第一定位中心，所述第二定位调节机构(13)用于调节所述灯丝(3)，使所述灯丝(3)的灯丝尖位于所述第一定位中心；
检测模块，用于采集并显示所述灯丝(3)的灯丝尖和所述灯丝座(2)的位置信息，所述第一定位调节机构(12)和所述第二定位调节机构(13)根据所述位置信息对应调节所述灯丝座(2)和所述灯丝的位置。
2.如权利要求1所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述底板(11)具有第二定位中心(14)，所述第一定位调节机构(12)调节所述灯丝座(2)，使所述灯丝座(2)的轴线穿过所述第二定位中心(14)；
所述第一定位中心位于所述第二定位中心(14)的正上方。
3.如权利要求2所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述第一定位调节机构(12)包括多个定位杆(121)，所述多个定位杆(121)以所述第二定位中心(14)为圆心呈放射状均匀分布；所述定位杆(121)能沿靠近或远离所述第二定位中心(14)的方向移动，以使所述定位杆(121)的端部与所述灯丝座(2)抵接以固定所述灯丝座(2)。
4.如权利要求3所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述第一定位调节机构(12)包括多个丝杆螺母组件，螺母固定于所述底板(11)，丝杆与所述螺母配合形成所述定位杆(121)。
5.如权利要求3所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述灯丝座(2)包括灯丝底座(21)和灯丝定位座(22)，所述灯丝定位座(22)安装在所述灯丝底座(21)上，所述灯丝(3)安装在所述灯丝定位座(22)上。
6.如权利要求5所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述灯丝定位座(22)的上端面具有栅帽孔，所述栅帽孔的中心为所述第一定位中心。
7.如权利要求6所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述第二定位调节机构(13)包括内六角扳手，用于调节所述灯丝(3)与所述灯丝定位座(22)的连接螺丝，以调整所述灯丝尖的位置。
8.如权利要求5-7中任一项所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述检测模块包括图像采集模块(41)和图像显示模块(42)，所述图像采集模块(41)用于采集所述灯丝尖和所述灯丝座(2)的位置图像信息；所述图像显示模块(42)与所述图像采集模块(41)连接，用于显示所述位置图像信息。
9.如权利要求8所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述图像采集模块(41)位于所述第二定位中心(14)的正上方。
10.如权利要求8所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述图像显示模块(42)为电脑终端，所述电脑终端接收并处理所述位置图像信息，所述位置图像信息包括位置图像和所述灯丝尖与所述第一定位中心的距离信息。
11.如权利要求10所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述检测模块通过所述位置图像灰度识别所述灯丝尖和所述第一定位中心的位置，并计算所述灯丝尖在所述灯丝座上端面的正投影与所述第一定位中心的距离。
12.如权利要求10所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述检测模块还包括压力传感器，所述压力传感器固定于所述定位杆(121)朝向所述灯丝座(2) 的端面，并与所述图像显示模块(42)连接，所述图像显示模块(42)显示检测的压力值。
13.如权利要求12所述的灯丝定位系统，其特征在于，还包括驱动组件(5)，所述驱动组件(5)与所述第一定位调节机构(12)和所述第二定位调节机构(13)相连接，用于驱动所述第一定位调节机构(12)和/或所述第二定位调节机构(13)进行调节工作。
14.如权利要求13所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述驱动组件(5)包括第一驱动组件(51)，所述第一驱动组件(51)与所述第一定位调节机构(12)连接，用于驱动所述第一定位调节机构(12)工作，以调整所述灯丝座(2)的位置。
15.如权利要求14所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述第一驱动组件(51)包括第一电机或液压缸。
16.如权利要求14所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述驱动组件(5)还包括第二驱动组件(52)，所述第二驱动组件(52)与所述第二定位调节机构(13)连接，用于驱动所述第二定位调节机构(13)工作，以调整所述灯丝尖的位置。
17.如权利要求16所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述第二驱动组件(52)包括第二电机。
18.如权利要求17所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述第二电机为步进电机或伺服电机。
19.如权利要求17所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述第二电机的调节精度小于
100μm。
20.如权利要求14所述灯丝定位系统，其特征在于，还包括控制组件(6)，所述控制组件(6)分别与所述检测模块和所述驱动组件(5)电连接，所述控制组件(6)接收所述检测模块发送的所述位置信息，并控制所述驱动组件(5)驱动所述第一定位调节机构(12)和/或第二定位调节机构(13)工作。
21.如权利要求20所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述控制组件(6)包括控制器(62)和驱动器(61)；
所述控制器(62)连接所述电脑终端，接收所述电脑终端下达的调节指令和调节参数，并发送信号给所述驱动器(61)；
所述驱动器(61)分别与所述驱动组件(5)及所述控制器(62)相连，所述驱动器(61)接收所述信号并驱动所述驱动组件(5)运动。
22.如权利要求21所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述调节指令包括灯丝调节指令和/或灯丝座调节指令；
所述灯丝调节指令用以调节所述灯丝尖相对第一定位中心的位置；
所述灯丝座调节指令用以调节所述灯丝底座(21)相对第二定位中心(14)的位置，并固定所述灯丝底座(21)。
23.如权利要求22所述的灯丝定位系统，其特征在于，所述调节参数包括电机的轴数、轴距、转动的角度和进给步数。
一种灯丝定位系统
技术领域
背景技术
薄膜样品，以透过试样的透射电子束或衍射电子束所形成的图像来分析试样内部的显微组
织结构。扫描电子显微镜是利用二次电子反射的高能电子束在试样上扫描，激发出各种物
理信息。通过对这些信息的接收、放大和显示成像，获得测试样品表面二维结构形貌的观
察。
极)和阳极构成。在真空中高压加热后从阴极发射的电子获得较高的动能，形成定向高速电
子流(电子束)。在一定范围内，灯丝电流越大，灯丝温度越高，发射的电子越多，灯丝表面蒸
发越快。因而灯丝有一定寿命，如钨灯丝一般是100-150小时，六硼化镧灯丝大于1000小时，
六硼化铈灯丝1500左右。这就需要经常更换灯丝。
通过增加偏压或电流来提高亮度，进而造成灯丝损伤。目前更换灯丝完全依靠手工，不仅浪
费了仪器管理人员的大量时间，而且调节时，由于灯丝尖与栅帽孔中心不在同一平面，因此
人工视觉差异可能导致灯丝安装位置的偏差，这将会在不同程度上影响显微镜成像的使用
质量。同时，由于生产厂家的差异和灯丝类型的差异，不同的电子显微镜灯丝具有不同灯丝
定位座和灯丝底座，在对不同类型灯丝进行定位时需要采用不同的固定安装模块进行灯丝
的安装和调节，费时费力，且效率低下，在造成资源浪费的同时，也难以保证定位的精度。
实用新型内容
灯丝的位置。
了灯丝定位的效率；同时，通过检测模块对灯丝尖和灯丝座的图像位置检测和显示，避免了
传统手动灯丝定位过程中，肉眼直接观测灯丝尖相对第一定位中心位置的视觉误差，提高
了灯丝定位的精度，延长了灯丝寿命；而且手动调节与仪器检测协同工作，使灯丝定位更为
方便，减轻了仪器管理人员的劳动强度和劳动时间。
方。第二定位中心的确定，使各种类型的灯丝座均有一个固定的定位点，方便了整个系统对
灯丝的定位调节。
动，以使所述定位杆的端部与所述灯丝座抵接以固定所述灯丝座。该种调节机构结构简单，
在调节时，仅需要使定位杆沿靠近或远离第二定位中心的方向移动就能实现较为精确的定
位和固定作用。
异而形状各异，难以直接在底板上进行直接定位安装，而灯丝底座虽随灯丝的型号不同而
不同，但其下端均为圆柱形，因此容易实现在底板的安装定位。
丝定位座对灯丝进行定位，定位好的灯丝可直接安装在电镜中，即实现了灯丝尖位于电子
枪中心位置的要求，不需要再重新进行安装定位。
力的差异，灯丝尖的位置会偏离第一定位中心，采用内六角扳手调节连接螺丝较为方便，可
以通过扳手拧紧或放松连接螺丝，即可调整灯丝尖的位置。
连接，用于显示所述位置图像信息。图像显示模块可以和图像采集模块合二为一，即图像采
集装置同时具备图像显示的功能，两者也可以是不同设备，以方便对采集的位置图像信息
进行进一步处理。
图像采集的精度，进而提高定位精度。
的距离信息。电脑终端对信息处理能力较强，能对位置图像信息进行各种方式的处理和呈
现，且能较为方便地实现人机互动。位置图像的显示有利于操作人员直观地对灯丝尖相对
第一定位中心的位置进行观察，进而有选择性的改变每一步调节的精度。距离信息可以进
一步避免肉眼观测时的视觉误差，使系统实现更精确的灯丝定位。
压力传感器用于检测定位杆是否与灯丝座相抵接，且可根据压力值的大小，判断各根定位
杆与灯丝座抵接的程度，从而减小了调节定位杆时可能导致的各定位杆移动距离误差，提
高了灯丝座定位的精度，进而提高了灯丝定位的精度。
工作。驱动组件在系统中的引入，可降低手动调节第一定位调节机构或第二定位调节机构
的调节误差，提高灯丝定位精度，同时降低管理人员的劳动强度和节约管理人员的灯丝调
节时间。
置驱动第一定位调节机构的驱动组件，避免驱动组件故障时，第一定位调节机构和第二定
位调节机构均无法驱动，提高系统的可靠性。
驱动第一定位调节机构的驱动组件和驱动第二定位调节机构的驱动组件，避免采用同一驱
动组件同时驱动第一定位调节机构和第二定位调节机构，降低了系统调控的复杂度。
机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的；再者，当失去驱动信号时，可以及时停止，反
应极快，保证了驱动调控的精度。
述第一定位调节机构和/或第二定位调节机构工作。控制组件在系统中的引入，可以实现系
统全自动地进行灯丝定位，最大限度地避免手动调节可能导致的定位误差，提高定位精度，
同时，能较大程度地减轻管理人员的劳动强度，节约系统管理时间。
所述驱动组件及所述控制器相连，所述驱动器接收所述信号并驱动所述驱动组件运动。通
过控制器发送控制信号给驱动器，可实现对电机的精确控制：控制器每发出一个脉冲信号，
通过驱动器就使电机旋转一个步距角，因此电机的转速与脉冲信号的频率成正比，所以控
制步进脉冲信号的频率，就可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，就可以实现对电机
的精确定位。
座相对第二定位中心的位置，并固定所述灯丝底座。不同调节指令的下达可以使灯丝座定
位调节和灯丝定位调节均能采用全自动地方式进行。
动强度和劳动时间，提高了仪器工作效率。
具体实施方式
明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
第一定位调节机构及灯丝座2；第一定位调节机构12用于对不同型号的灯丝座2进行定位和
固定，第二调节机构13用于对不同型号灯丝3的定位调节，进而使本灯丝定位系统适用于不
同型号的灯丝3的定位；检测模块用以检测调节灯丝3和灯丝座2所需的参数；驱动组件5用
以驱动第一定位调节机构12和第二定位调节机构13进行调节动作；控制组件6控制驱动组
件5的动作执行。
状均匀分布。定位杆121连接在底板11上，且能沿靠近或远离第二定位中心14的方向移动，
以使第一定位调节机构12根据不同的灯丝座2的型号进行调节，使灯丝座2的中心轴线穿过
第二定位中心14，并依靠定位杆121端部与灯丝座2抵接实现对灯丝座2的固定。
可以带动定位杆121往复移动，从而调整灯丝座2的位置并固定。第一定位调节机构12还可
以为其他可以实现上述调节定位功能的其他结构，例如可以通过气缸、液压缸等实现定位
杆121的移动，且为使定位更加精确，定位杆121的数量至少为三个。
一个连接螺丝安装在灯丝定位座22上。上述灯丝定位座22和灯丝底座21为与所选灯丝3相
配的灯丝3定位件和固定件，且灯丝定位座22为电镜自带的灯丝3的定位件，灯丝定位座22
的上端面具有栅帽孔，栅帽孔的中心为第一定位中心，电子枪发射的电子束经栅帽孔照射
测试样品，因此，调节灯丝3的目的在于使灯丝3的灯丝尖位于电子枪的中心位置，即使灯丝
尖位于第一定位中心。
调整固定灯丝尖的位置，达到灯丝3定位的目的。
尖和灯丝座2的位置图像信息；图像显示模块42与图像采集模块41连接，用于显示位置图像
信息。
21具有不同的底端直径，第一定位调节机构12可以对不同直径的灯丝底座21进行调节定
位，从而本实用新型中灯丝定位系统适用于多种类型的电镜灯丝3。由于图像采集模块41设
置于第二定位中心14正上方，灯丝底座21的轴线通过第二定位中心14，因此，灯丝3和灯丝
定位座22位于图像检测模块的检测中心，减小了图像采集模块41对灯丝3的灯丝尖与第一
定位中心的相对位置的检测误差，从而提高了定位精度，且避免了因更换灯丝3的形状不
同，需要重新配置灯丝底座21的固定装置和重新调节检测中心的麻烦，降低了因传统灯丝
底座21无固定定位中心而导致的定位误差。同时，图像显示模块42的设置可以使灯丝3与灯
丝定位座22的相对位置图像进行清晰的、放大式的显示以及对灯丝尖和第一定位中心的距
离信息显示，使系统在采取手动模式进行灯丝3定位调节时，避免传统灯丝3调节过程中，仅
依靠肉眼观察灯丝尖位置而产生的视觉误差，提高了手动调节灯丝3的定位精度。
接，用于驱动第一定位调节机构12，以调整灯丝座2的轴线位置。第一驱动组件51可以包括
第一电机或液压缸。第二驱动组件52通过联轴器、卡口、焊接或粘接等方式与第二调节机构
相连，用以驱动第二调节机构进行调节动作，以调整灯丝尖的位置。第二驱动组件52可以包
括第二电机，第二电机为步进电机或伺服电机，以实现对电机转动的精确控制，进而实现对
灯丝3调节的精确定位。由于灯丝尖与第一定位中心的误差本身较小，为提高灯丝3定位调
节精度，第二电机的调节精度小于100μm，例如，可以是0.01μm、0.1μm、0.2μm、0.5μm、0.6μm、
0.8μm、1μm、2μm、5μm、10μm、12μm、15μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。为使系统对驱动组件5进行统一控制，第一驱动组件51和第二驱动组件52均为步进电
机，以实现对灯丝3和灯丝座2的精确控制定位，提高灯丝座2和灯丝3的定位精度。
距离信息，手动调节第二电机的步进，使第二电机驱动第二定位调节机构13调节螺丝，直至
图像中灯丝尖与第一定位中心重合。在进行灯丝座2定位调节时，手动驱动第一电机，使第
一电机驱动第一定位调节机构12进行调节动作，第一定位调节机构12实现多根定位杆121
同时移动，直至多根定位杆121的末端均与灯丝底座21抵接，即实现灯丝底座21的定位。半
自动灯丝3和灯丝座2定位方法的实现，可以减轻人工调节的工作量并减少调节时间，同时
提高了灯丝3定位的精度。
息转化为计算机可识别的形式，进而进行位置图像识别及调节参数计算。位置图像识别为
通过图像灰度识别图像上灯丝尖和第一定位中心的位置，继而计算出灯丝尖与第一定位中
心之间的距离，再用标定的方法将上述距离转换为实际的驱动距离，进而计算灯丝3调节的
参数。所述标定的方法为本领域公知的方法，不再赘述。调节参数包括电机的轴数、轴距、转
动的角度和进给步数，电机进给步数＝实际的驱动距离/第一电机步长，在灯丝3定位调节
过程中，可根据计算出的调节参数手动调节第一电机的步进从而实现半自动灯丝3定位。
检测和处理的软件、进行灯丝3位置图像识别的软件、进行灯丝3位置调节指令下达的软件
及进行灯丝座2调节指令下达的软件。
实时传送至电脑终端，电脑终端接收检测信号并显示测量值。传感器组件可以为距离传感
器、压力传感器等，优选为压力传感器，压力传感器仅在定位杆121与灯丝座2抵接时产生压
力数值，控制较为方便。
连，控制器62接收电脑终端下达的调节命令和调节参数，并发送信号给驱动器61。驱动器61
分别与第一电机和第二电机相连，驱动器61接收控制器62发出的信号并驱动第一电机或第
二电机运转。控制器62每发出一个脉冲信号，通过驱动器61就使电机旋转一个步距角，因此
电机的转述与脉冲信号的频率成正比，所以控制步进脉冲信号的频率，就可以对电机精确
调速；控制步进脉冲的个数，就可以实现对电机的精确定位。
力值小于预定值时，电脑终端发送灯丝座2调节指令；控制器62接收指令并向驱动器61发送
脉冲信号；驱动器61接收信号并驱动第一电机转动；第一电机带动第一定位调节机构12，使
多根定位杆121同时向靠近第二定位中心14的方向移动，并且可以控制各定位杆121的移动
距离，从而使灯丝座2的轴线穿过第二定位中心14，直至所有压力传感器检测的压力值均不
小于预定值时，完成对灯丝座2的定位调节动作，即实现对灯丝座2的定位固定。在进行灯丝
3调节时，图像采集模块41采集灯丝3和灯丝定位座22的位置图像信息并传送给电脑终端；
电脑终端接收位置图像信息并进行位置图像信息检测和处理、灯丝3图像位置识别及灯丝3
调节指令下达；控制器62接收调节指令和调节参数，并发送信号给驱动器61；驱动器61接收
信号并驱动第二电机运转；第二电机带动第二定位调节装置进行调节动作，最终使灯丝3的
灯丝尖位位于第一定位中心，完成灯丝3定位。
定位调节过程中人为因素的影响，提高了灯丝3定位的精度，提高了成像质量，延长了灯丝3
寿命，使仪器更为有效地工作。同时降低了仪器管理人员的劳动强度，节约了仪器管理的时
间。不仅有利于科研工作中成像研究的进行，而且保证了灯丝3和电镜使用质量，提高了广
大仪器用户的效率。
显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例
对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离
本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附
的权利要求范围决定。
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