OpenFlexure v7 开源电动显微镜

3轴电动微位移

用 3D 打印柔性机构、树莓派相机与三轴步进电机，复现一台可在浏览器中对焦、移动样品并采集图像的开源显微镜。

戴子淇

Biomedical Optics Express 2020

参数信息

电动轴数

3 轴

推荐物镜倍率

40 X

筒镜焦距

50 mm

相机分辨率

8 MP

官方 STL 文件

18 个

步进电机数量

3 个

复现文档

1. 锁定版本、核验文件与安全边界

以 OpenFlexure Microscope v7.0.0-beta5（源码提交 4828ffa5c4a115caa1970b71efdc32e3a05c09e1）为唯一机械基线，使用高分辨率 RMS、电动、正置配置。下载 18 个官方 STL，保持 100% 比例；ZIP 的 SHA256 应为 f1cc199860dede5ba467e66d5e5649e117573de9cfcba7d983569c4ed06fb62b。先阅读完整复现包中的采购清单、wiring.json 和 tutorial.md。安全要求：切削时戴护目镜；照明 LED 只接恒流驱动，严禁直接接 5 V；相机排线方向必须在断电状态核对；Sangaboard 使用 USB-C ≥3 A 电源。

2. 打印 18 个零件并做装配前处理

按 v7.0.0-beta5 官方预设切片，所有 STL 保持 100% 比例。普通结构件用 PLA，光路附近零件使用不透明黑色 PLA；建议 0.4 mm 喷嘴、0.15–0.20 mm 层高、至少 3 道壁。打印完成后仅去除官方允许的支撑和象脚，不要打磨柔性铰链或改变配合面。逐件检查无分层、裂纹、翘曲和堵孔；螺钉应能顺畅穿孔但无明显晃动。

3. 组装主体、柔性载物台与三轴驱动

按官方装配图依次安装主体、载物台、Z 轴与 X/Y 轴机构。M3/M4 紧固件先手拧定位，再均匀收紧；塑料件不得过扭。装入 5 个 30×2 mm O 形圈并确保受力对称，在指定滑动或螺纹接触处仅涂极少量轻质润滑油。安装 3 个 28BYJ-48 5 V 五线步进电机，确认齿轮与推杆啮合，手动转动时三轴全行程无卡滞、无碰撞、能回弹。

4. 安装光路、电控与软件，并完成验收

全程断电安装 40X Plan 160/RMS 物镜、直径12.7 mm/焦距50 mm消色差筒镜和 Pi Camera v2.1；保护 IMX219，核对 200 mm Type-B 排线两端触点方向。装入 LED、扩散片和聚光镜：LED 只能接恒流通道，禁止直接接 5 V。三个 28BYJ-48 电机连接 Sangaboard v0.5 的 X/Y/Z 端口，线束避开齿轮和柔性铰链；依据 wiring.json 复核并确认无短路。用 Raspberry Pi Imager 将 OpenFlexure Raspbian/Server 2.11.0 写入 32 GB A1/A2 microSD，以 5 V≥3 A 电源启动；在浏览器或 OpenFlexure Connect 中检查实时预览、控制板和版本。先无样品、最小步长点动 X/Y/Z，再放置标准载玻片，从低照明和远离样品的 Z 位逐步对焦。验收标准：三轴无碰撞且可重复移动、对焦可达、预览稳定、图像可保存、连续运行15分钟无重启或电机过热。完整故障排查、采购表、接线表、官方图片和测试日志见本项目完整复现包。