В. В. КОМАРОВ, А. Н. проничев
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ НАСТРОЙКИ
МОТОРИЗОВАННЫХ ПРИВОДОВ МИКРОСКОПОВ
О решении задач автоматизации настройки моторизованных микроскопов
Аппаратное обеспечение диагностических комплексов «АТЛАНТ» включает микроскопы фирм Olympus, Nikon и ЛОМО с моторизованными приводами предметного столика. Данные приводы имеют в своем составе механические подвижные составляющие, со всеми свойственными такого рода технике недостатками (например, люфтами механики и некоторым разбросом параметров механики). Обобщая вышесказанное, можно сказать, что каждый микроскоп с моторизованным приводом обладает рядом индивидуальных для него характеристик. И, следовательно, каждый экземпляр такого оборудования нуждается в индивидуальной настройке программного обеспечения, работающего с ним.
Кафедрой 46 МИФИ была проведена работа по реализации специального программного обеспечения, позволяющего автоматизировать процесс вычисления индивидуальных характеристик микроскопов с моторизованными приводами. Указанной автоматизации было подвергнуто вычисление следующих параметров, имеющих значение для взаимодействующего с микроскопами программного обеспечения комплексов «АТЛАНТ»:
· коэффициенты преобразования [пиксел на кадре снятого изображения]/[шаг моторизованного привода] для осей X и Y, индивидуально для каждого объектива;
· количество шагов обратного хода (компенсация люфтов механики) для осей X и Y;
· количество шагов обратного хода для Z-привода (перемещение по вертикальной оси);
· шаговые смещения центра поля зрения при переключении объективов.
Вычисление указанных параметров вручную – достаточно трудоемкий процесс, требующий по несколько часов работы на одну единицу оборудования. Более того, вычисление вручную ряда параметров приведет к потере точности.
В ходе выполнения поставленной задачи было выяснено, что можно использовать ряд разработок кафедры, используемых в конечных системах (такие, как формирование панорамных изображений и функции резкости кадра) также и для расчета необходимых параметров в ходе настройки. Необходимые параметры для старта процесса автоматической настройки, определяемые вручную:
· количество шагов привода по осям X, Y при неизменном направлении движения, которое необходимо сделать, чтобы изображение в кадре сместилось, но осталась часть изображения от предыдущего кадра (индивидуально для каждого объектива);
· количество шагов привода по осям X, Y при смене направления движения на противоположное, которое необходимо сделать, чтобы изображение в кадре сместилось, но осталась часть изображения от предыдущего кадра (для объектива 40х).
Следует отметить, что указанные параметры очень просто вычисляются эмпирическим способом.
После задания данных параметров система запускается в режим вычисления коэффициентов пиксел/шаг для каждого объектива в отдельности. Вычисления производятся за счет: знания числа шагов при неизменном направлении движения, чтобы часть предыдущего кадра не ушла с поля зрения, и реального значения смещения кадра в пикселах (вычисленного с помощью модуля формирования панорамных изображений).
Далее, когда программа располагает информацией о коэффициентах пиксел/шаг, и числе шагов при изменении направлении движения (что заведомо больше величины обратного хода), производится собственно вычисление величины обратного хода. Данная операция также производится с участием модуля формирования панорамных изображений. Поскольку величина обратного хода постоянна, то измерения производятся только на объективе 40x – компромиссном варианте с одной стороны по точности, определяемой коэффициентом пиксел/шаг, с другой стороны – по простоте вычисления стартовых констант.
Вычисление количества шагов обратного хода по оси Z производится путем фиксирования значений функции резкости кадра в двух различных массивах (для прямого и обратного движения привода) при прохождении через оптимальную фокусную позицию на объективе 100х, и частоте обработки 25 кадров/с. Сопоставление двух указанных массивов позволяет вычислить искомую величину обратного хода.
Шаговые смещения поля зрения при переключении объективов вычисляются в интерактивном режиме. Пользователь должен с помощью мыши указать на один и тот же объект, последовательно меняя объективы, а программа, используя уже рассчитанные ранее коэффициенты пиксел/шаг, произведет вычисления шаговых смещений.
Разработанное в ходе данной работы программное обеспечение позволяет значительно снизить нагрузку на специалиста, производящего настройку диагностических комплексов «АТЛАНТ».
