摘 要：從邁入新時代以來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，現(xiàn)代儀器設(shè)計(jì)也出現(xiàn)了新變化，特別是具有代表性的光學(xué)顯微鏡設(shè)計(jì)。通過CAD技術(shù)的深度運(yùn)用、信息技術(shù)的日趨完善，提出了對顯微鏡的整體式曲面造型設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、多學(xué)科融合設(shè)計(jì)以及智能物聯(lián)設(shè)計(jì)等新設(shè)計(jì)理念。

關(guān)鍵詞：整體式曲面造型;標(biāo)準(zhǔn)模塊化;多學(xué)科融合;智能物聯(lián)

光學(xué)顯微鏡在儀器分類中屬于光學(xué)儀器，從最早的放大鏡到現(xiàn)在的超分辨率顯微鏡已經(jīng)有近400年的發(fā)展史，無論在造型、機(jī)構(gòu)還是功能上都在不斷創(chuàng)新，運(yùn)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)展和深化?，F(xiàn)代光學(xué)顯微鏡已經(jīng)不是一種普通的、簡單的生物細(xì)胞觀察儀器，而融合了光、機(jī)、電、算和信息等技術(shù)于一體的，在教育、醫(yī)療、科學(xué)以及工業(yè)等各行各業(yè)有著廣泛應(yīng)用的完整系統(tǒng)。隨著時代的發(fā)展和變化，市場在不斷地對光學(xué)顯微鏡提出新的需求，我們在設(shè)計(jì)時既要繼承傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的特點(diǎn)，也要使得它具有現(xiàn)代機(jī)器設(shè)計(jì)的新理念。

一、 整體式曲面造型設(shè)計(jì)

現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡在設(shè)計(jì)時更加重視整體式曲面造型設(shè)計(jì)以及人機(jī)工程學(xué)，就外觀造型而言，在設(shè)計(jì)時更加強(qiáng)調(diào)和重視外觀的整體性、流線型，使得外觀設(shè)計(jì)更加流暢、自由，而且要處處體現(xiàn)設(shè)計(jì)的“友好度”，讓光學(xué)顯微鏡看起來更加的“人性化”，體現(xiàn)出安全的人機(jī)工程學(xué)。

隨著CAD技術(shù)在光學(xué)顯微鏡設(shè)計(jì)和制造中的運(yùn)用，光學(xué)顯微鏡的整體式曲面造型設(shè)計(jì)成為可能，加之藝術(shù)學(xué)在光學(xué)顯微鏡造型中的應(yīng)用，這使得光學(xué)顯微鏡在外形的設(shè)計(jì)上更具有時代藝術(shù)氣息。

人機(jī)工程學(xué)在20世紀(jì)中期就已經(jīng)被提出，但是并沒有得到很好的發(fā)展。到了近現(xiàn)代才被運(yùn)用起來，“安全的人性化設(shè)計(jì)”這一理念也成了當(dāng)今社會的新主題。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)外形和計(jì)算參數(shù)時，要求除了考慮光學(xué)顯微鏡的基本功能之外，還要以安全的人機(jī)工程學(xué)為依據(jù)，充分地運(yùn)用各學(xué)科技術(shù)，綜合地進(jìn)行人體結(jié)構(gòu)、功能、心里以及力學(xué)的思考，設(shè)計(jì)出使操作者能發(fā)揮最大效能光學(xué)顯微鏡。

二、 標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)

現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡的設(shè)計(jì)已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，才使得模塊化設(shè)計(jì)理念成為可能。綠色設(shè)計(jì)與模塊化設(shè)計(jì)相結(jié)合，在現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡設(shè)計(jì)中不僅實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的功能需求，也確保了產(chǎn)品的環(huán)境要求，縮短了產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)周期，豐富了產(chǎn)品類型，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，加快了應(yīng)對市場新變化的速度。

標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)是把一個完整的光學(xué)顯微鏡產(chǎn)品系統(tǒng)進(jìn)行合理、有效的拆分，形成多個具有獨(dú)立的設(shè)計(jì)輸入、輸出參數(shù)，又有相互之間聯(lián)系的標(biāo)準(zhǔn)化分總件、組件或部件。模塊化產(chǎn)品是將批量生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行單件生產(chǎn)拆分，滿足公司的效益目標(biāo)。通過不同模塊之間的選擇和組合，來滿足各類客戶所需要的不同產(chǎn)品的一種有效方法。

三、 多學(xué)科融合設(shè)計(jì)

現(xiàn)代是一個亞微米、納米時代，光學(xué)顯微鏡也同樣進(jìn)入了亞微米、納米時代，所以需要在設(shè)計(jì)時融入多種先進(jìn)技術(shù)，即“多學(xué)科融合”，從而擴(kuò)展光學(xué)顯微鏡在觀察、監(jiān)視、測定、驗(yàn)證、記錄、傳輸、變換、顯示、分析處理與控制等領(lǐng)域的應(yīng)用。現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡不再是光學(xué)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)合，往往還結(jié)合了其他先進(jìn)技術(shù)。

首先，在現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)對標(biāo)本圖像進(jìn)行獲取和處理的過程中光源方面的改變，傳統(tǒng)的光源有自然光、鹵素?zé)?、熒光疝氣汞燈等光源，現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡除了采用傳統(tǒng)的光源，已經(jīng)開始采用光纖和LED冷光源技術(shù)。其次，在光學(xué)顯微鏡操作上，越來越多的精密機(jī)械伺服系統(tǒng)、微機(jī)電系統(tǒng)、微位移系統(tǒng)、自動調(diào)焦系統(tǒng)等自動控制系統(tǒng)的運(yùn)用，讓光學(xué)顯微鏡設(shè)計(jì)工程師們設(shè)計(jì)出全自動控制、遠(yuǎn)程控制，甚至語音控制的人工智能顯微鏡。再次，現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡在圖像獲取、分析中，不在只局限于人眼、人腦，而是利用CCD模組光電轉(zhuǎn)化技術(shù)，把圖像由光信號轉(zhuǎn)化成電信號，再經(jīng)過芯片技術(shù)的處理，把電信號處理成數(shù)字信號，并用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)加以數(shù)字圖像處理。最后，通過人工智能物聯(lián)技術(shù)遠(yuǎn)程操控，形成一個完整的系統(tǒng)。傳統(tǒng)的光學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)部分只是完成了圖像的初步形成功能，只是光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)里的一個基礎(chǔ)，而以圖像處理為中心的電子、自動控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的多技術(shù)融合則成了顯微鏡系統(tǒng)中的核心技術(shù)，賦予了現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡更多的生命力，也是未來的發(fā)展方向。

四、 智能物聯(lián)設(shè)計(jì)

光學(xué)顯微鏡的智能物聯(lián)技術(shù)是一種通過各類傳感、感應(yīng)、掃描、識別、定位等技術(shù)，對所需要的各類交互信息圖像處理過程進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集處理，在通過各類信息物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接通道，將顯微鏡與顯微鏡、顯微鏡與人進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)對標(biāo)本圖像和觀察過程的智能識別和管理。光學(xué)顯微鏡的智能物聯(lián)技術(shù)具有識別、交互和智能判斷三大特點(diǎn)：識別是對標(biāo)本變化做出的反應(yīng)，交互是人機(jī)之間的信息溝通，智能判斷是指具有可以主動采取相應(yīng)措施對變化做出反應(yīng)處理的智慧。

將智能物聯(lián)技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡設(shè)計(jì)中，將是顯微鏡行業(yè)的顛覆，從傳統(tǒng)的儀器行業(yè)向先進(jìn)的高科技行業(yè)邁進(jìn)。智能物聯(lián)顯微鏡擁有無法比擬的優(yōu)勢，也是在大環(huán)境下的未來發(fā)展方向。

五、 結(jié)語

隨著我國工業(yè)制造化向智造化的轉(zhuǎn)變，光學(xué)顯微鏡在現(xiàn)代化的經(jīng)濟(jì)活動中也擁有著越來越廣泛的用途?，F(xiàn)代光學(xué)顯微鏡必然會朝著自動化和智能化的新理念方向發(fā)展。同時光學(xué)顯微鏡的發(fā)展和進(jìn)步也帶動了每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的進(jìn)步，從而推動我國智能制造工業(yè)水平的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]舍英，伊力奇，呼和巴特爾.現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡[M].北京：科學(xué)出版社，1996.

[2]李慶祥，王東生，李玉和.現(xiàn)代精密儀器設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[3]歐陽文昭，廖可兵.安全人機(jī)工程學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2002.

作者簡介：

彭春龍，南京江南永新光學(xué)有限公司。