为研究出更合理的光学显微镜机械结构设计原理及相关规范,基于人机工程学的设计理念,参阅我国光学显微镜的相关规范,对金相显微镜的机械结构——载物台、调焦装置、物镜转换器等的设计进行了分析。从安全可靠和舒适经济的角度,提出了适合金相显微镜机械结构的人性化设计方法和原则。该设计原则和机械结构设计尺寸的计算公式具有普遍适用性。

美国的Minsky在20世纪50年代末提出共焦显微术的概念以来，尽管共焦显微术可以获得更高的分辨率，但不仅成像速度慢，而且需要使用光电增强器对采集光点信号进行增强，导致制造成本过高，所以除一些成像质量要求极高的显微系统外。其他的显微系统很少应用。讨论了线结构光共焦显微术的原理、优缺点以及影响性能的几个重要因素，并介绍其最新的研究状况。

部分凹透镜的凹面由于设计和工艺的要求,需要磨出一个垂直于光轴的平面,往往该平面与通光口径重合,一般精度要求不严,所以传统的磨边机没有在线检测通光口径的功能。而对于通光口径要求严格的镜片,在线检测非常必要。为解决这一实际问题研发了专用检测仪器。先对凹透镜通光口径上边缘成像,再微调手轮,使得分化板刻度线对准上边缘,把此点定为零点,然后调动手轮,移动工作台,使得分化板与通光口径下边缘对齐,其经过的距离就是凹透镜的通光口径。这个距离通过固定在移动工作台上的光栅进行测量,从而实现了光栅精密测量和光学成像的巧妙结合,创新性的实现了小视场对大距离的测量。

介绍了SO型元件引脚共面性检测装置的系统设计,阐述了机器视觉检测系统的原理,应用图像处理与识别技术,实现了对SO型元件引脚共面性的非接触无损检测。把引脚端面与基准面放置在同一平面上,得到引脚端面与基准面清晰的像,测量出两者之间的距离,以此为据判断引脚共面性是否合格。

光学系统是自动生化分析仪的核心部件,其性能的好坏将直接影响整机性能.根据生化分析的检测要求,通过理论分析和实验对该仪器光学系统的各个部分进行了研究和设计.实现了两种设计方案,通过实验分析选择了较优的方案.

高精度扫描控制系统是现代扫描显微系统的重要组成部分，它影响着扫描显微镜对样品的扫描成像质量。提出了一种基于光栅检测的单片机闭环扫描控制系统的设计方案。该系统采用PC上位机发送指令，下位单片机控制扫描工作台的移动，光栅作为检测元件输出脉冲信号。单片机控制电路实现脉冲的计数并计算误差值，控制步进电机进行误差补偿。步进电机的硬件细分驱动，实现了步距2细分、4细分、8细分。实验结果表明该系统的重复定位精度达到0．005mm，满足扫描显微镜对扫描控制系统的要求。

共焦显微镜扫描工作台动态模型是研究控制系统的重要依据，它直接影响工作台的重复定位精度。提出了将机械部分和电气部分分开建模的方法，建立了系统数学模型，该方法具有较好的可移植性，建模过程简单，有利于分析系统各环节对系统控制性能的影响。在MAT—LAB／Simulink下进行仿真，28内系统达到了稳定状态，证明了系统具有很好的动态特性，满足控制的要求。