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
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。
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。
本步一次只装一个轴；X、Y、Z 三个轴完全相同，但脚垫字母必须与轴标记一致。单轴零件：大齿轮×1、M3×25 全牙六角螺栓×1、M3 黄铜螺母×1、M3 垫圈×2、30×2 mm O 形圈×1、对应字母脚垫×1。\
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A｜把丝杆固定进大齿轮\
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A1｜M3×25 螺栓从大齿轮中心孔穿过：六角头在齿轮上方，螺纹朝下。\
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A2｜从螺纹端套上 nut spinner，再把临时钢制 M3 螺母旋入 2–3 圈；螺母要进入 spinner 的六角槽。
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A3｜用 gear holder 套住大齿轮。两手反向转动两个工具，直到螺栓头完全压进齿轮中心六角窝；贴合后停止。\
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A4｜反向旋下临时钢螺母并取走工具。提起齿轮时，螺栓不应滑出。\
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B｜放入黄铜螺母并安装大齿轮\
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B1｜让机身 X 标记朝向自己，从 X 标记上方的前侧圆孔放入一颗黄铜 M3 螺母。\
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B2｜从圆孔看进去应看到螺母侧面；若看到六角顶面，说明它倾斜，轻拍机身使其平放，不能用螺栓硬顶。\
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B3｜两片 M3 垫圈叠好，两个略微弯曲的面互相面对，外侧留下平面。\
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B4｜齿轮上的螺栓穿过两片垫圈，再垂直插入执行器顶部孔。只用手转动齿轮咬入黄铜螺母；第一圈明显发紧就退出重对，禁止强拧。\
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B5｜转到黄铜螺母被完全提起。螺母跟转时，从前侧孔插入 nut tool 卡住它。\
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B6｜向上轻提齿轮，露出约 5 mm 金属螺纹，只滴 1 滴轻质油，再转动齿轮把油铺开。\
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C｜用 O 形圈锁住脚垫\
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C1｜band tool 两条长臂插进 cover，推到底并保持平行。\
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C2｜转动大齿轮，直到从前侧圆孔能看见螺纹；把 nut tool 插入该孔，固定执行器柱。\
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C3｜取 X 脚垫，字母朝外。让 30×2 mm O 形圈穿过脚垫中央，再从脚垫底部向上穿入 band tool；O 形圈左右两侧分别挂在工具两臂的钩上，不能交叉或扭成 8 字。\
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C4｜脚垫贴住 X 执行器底部，正面边缘对齐；确认 nut tool 仍在孔内。\
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C5｜沿执行器轴线稳定向上推 band tool。先感到阻力增大，随后出现一次“咔哒”，表示 O 形圈越过内部挂钩并进入沟槽；到此立即停止。\
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C6｜保持脚垫贴合，向下抽出 band tool，再抽出 nut tool。正确状态：脚垫与机身底面齐平、字母朝外，O 形圈没有露出、扭转或割伤。\
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D｜重复并验收\
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D1｜用相同动作完成 Y、Z；每轴必须有 2 片垫圈和 1 滴油。\
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D2｜转动三只大齿轮，把执行器移到行程中间。正常状态：齿轮连续、平台平滑、无磨削声，三个脚垫都齐平。\
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D3｜没有“咔哒”到位：重新插入 nut tool 固定执行器，再用 band tool 重装。O 形圈损伤必须更换，不能打结。\
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D4｜齿轮发紧：退出螺栓，检查黄铜螺母是否平放、垫圈方向和润滑；不要用更长扳手强拧。\
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E｜
安装三个电机\
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E1｜电机轴朝上；小齿轮孔的两个平面对准电机轴平面，齿轮法兰朝下靠近电机，垂直压到底。\
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E2｜两颗 No.2×6.5 自攻螺钉交替拧入，螺钉头几乎与齿轮顶面齐平即停止。分别给电机线贴 X、Y、Z 标签。\
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E3｜执行器先调到行程中间。电机线穿过对应矩形线槽，小齿轮位于机身外侧并与大齿轮自然啮合。\
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E4｜cable tidy cap 盖住电机，电缆必须在线槽内，不能压在电机底下。两颗 M3×10 先各手拧 2–3 圈，再交替拧到电机不晃。\
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E5｜每轴手转大齿轮一整圈：必须无卡点、无跳齿、电缆不被拉动。卡住时松开 M3×10，重新对正两齿轮后再锁紧。
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，并实物核对 200 mm Type-B 排线为 15Pin、1 mm 间距且两端触点异面。\
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照明只选一条路径：① OFMv7 原装照明板只接 Sangaboard CC 恒流端；② 官方 5 mm 白光 LED 替代方案必须串联 150 Ω 电阻后接 +5V/GND。替代灯不得接 CC，裸 LED 禁止直连 5 V。\
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电控也只选一条路径：① Sangaboard v0.5 将三个 28BYJ-48 5 V 电机接 X/Y/Z；② 国内替代采用 Nano 兼容板 + 3 块 ULN2003，必须使用对应替代电子仓并刷官方 sketch，不能当作 Sangaboard 直插替换。线束须避开齿轮和柔性铰链，通电前依据 wiring.json 复核并确认无短路。\
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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。\
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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完整复现包。
