细胞注射显微系统的空间精确定位方法

利用改进的激光三角测量法获得图像采集时丢失的高度信息,其相对误差小于0.4%,将该信息集成到伺服控制方程中就可以利用视觉信息来控制机械手在空间做三维运动.在图像空间控制机械手运动时,利用光学流方法获得每个采样周期后注射针在图像空间的位置,就可以消除系统存在的误差,使注射针沿预定的轨迹运动,完成细胞的注射.实验结果表明,利用该方法可以将轨迹误差从(11,10)像素,减小为(0,2)像素,从而方便地控制机械手在三维空间做精确定位和运动.

机械手细胞微注射的深度提取及图像数据处理

在细胞注射时,显微镜上CCD获取的只是注射针的二维信息,但光轴方向的深度信息丢失,这会导致细胞注射的失败,必须用其他方法获得。利用激光三角测量法对注射针以及细胞载玻片的深度信息进行测量,通过纳米平台的移动来标定激光入射角参数,对获取的数据进行图形化处理,确定线激光条纹图像间的偏移距离,从而获得标准物体高度与激光条纹图像偏移量的像素比值,该比值可以用来计算实际物体的高度。另外,利用三自由度机械手,对测量的探针离细胞载玻片的距离进行验证,获得激光三角测量法的误差值。实验结果表明,在细胞注射中,利用激光三角测量法获得注射针的深度信息是可行的。

视觉伺服控制微机械手的细胞注射研究

细胞注射前,利用伺服控制方程计算的误差矩阵对系统进行标定,减小显微视觉系统和机械手系统间的坐标变换误差。系统误差标定后,利用显微镜聚焦—失焦技术获得深度信息,将细胞、负压管和注射针定位到同一平面上,定位误差达到0.3806#m,再结合光学流跟踪法,轨迹误差由(7,13)像素减小(0,1)像素。误差矩阵的应用非常有利于实时控制。利用纳米驱动平台设计微注射泵和负压泵,通过脉冲控制药液注射量的大小,注射泵理论注射量可以达到3.2皮升,负压泵可以安全地吸附住细胞。实验结果表明,利用上述各种技术,可以方便地完成细胞显微注射。