基于“二哈识图2”的传统显微镜AI智能化改造：设备迭代

广济中心小学前瞻性课程开发中心
项目成员：王子硕、许瑞毅、方麒、孙思妍
指导老师：狄勇、李娜
二哈识图2推出显微镜头模组后，我们PCDC新晋的“小王主任”第一时间入手了。但他的玩法是“铁手防抖法”：手持二哈拍摄一段视频，导出后再截取相对清晰的帧用于模型训练。不得不说，这在缺乏专用辅助设备的情况下，几乎是最优解了。

虽然操作时屏气凝神、铁手防抖，但输出画面的“良品率”依然堪忧。类似洋葱表皮这样的样本，要捕捉到没抖糊的画面太难了。

如何保持二哈的稳定性？即便用之前的鹅颈管方案，对于显微镜模块还是缺乏稳定性。于是我们萌生了改装传统显微镜的想法。



如图：使用鹅颈管支撑，稍有风吹草动画面就晃不停

一、“一头卷发”的WiFi模块

在外挂到传统显微镜之前，我们首先要做好二哈2的外挂。为了实现无线图传，首先要安装WiFi模块。


将二哈2的显示屏一面朝下，拆掉铝合金背板和出厂摄像头模组。



因为硅脂散热片有粘性，掀开背板需要适当用力。如果破损，模块包装内也提供了备用的散热片用于替换。



这就是WiFi模组的插槽了，有点像TF卡插槽。但你不能照搬装TF卡的经验，以为像TF卡一样轻轻按进去就可以。实际上需双手配合操作：

• 将双手的食指和拇指分别抵住卡槽底部和WiFi模组的两个角；
• 沿水平方向同时用力推入，直至模组完全就位。
  

当模组边缘与二哈外框内沿对齐，才算安装到位。虽然这种设计安装起来有些费劲，但确保了模组的可靠稳固。另外需要提醒的是，WiFi模块顶部那头钢丝球一样的“卷发”，实际是导电棉，不能按压拉扯，否则会影响WiFi天线的射频性能。同时，它可能还有给WiFi散热的功效，毕竟顶上就是铝合金背板。最后，依据破损情况更换硅脂散热片，合上背板拧上螺丝，就完成内置WiFi模块的安装了。

二、竖起“东风61”


这显微镜模组有点像东风61，加上法新社滤镜，隐忍不了一点……下面讲讲如何竖起“DF61”作为需要日常更换的模组，二哈的显微镜头本身就做了易拆装设计。但和常规镜头不同的是，最好使用包装盒里自带的小螺丝刀拆装。



因为显微镜头过于修长，普通螺丝刀的刀柄会被镜头干涉，导致无法垂直拧螺丝。而配送的这小螺丝刀就刚刚好。（谨记：DF送你的工具没有一样是多余的）我们的小王主任是拿日常用的螺丝刀上来就拧，螺丝斜着拧，然后就“喜闻乐见”地把螺母从焊盘上搞下来了。



最后他的这个二哈就只能用单颗螺丝固定镜头，小家伙倒是心大无所谓，但为师有强迫症，见不得器材受苦啊。
三、“古早”显微镜的新生

得知我们PCDC要改造显微镜，本着物（pa）尽（bei）其（nong）用（huai）的原则，科学老师提溜了个破箱子上来给我。



从古早味儿的外观到泛黄的说明书，尤其是那伊拉克成色的物镜，无不体现着它那置之死地而后生的决心（反正废了，可以使劲造）。







讲真，我们也只需要它的躯体，灵魂所在的光学部分将彻底迭代。经过观察、思考和头脑风暴，我们有了对他进行“二哈化”改造的基本思路。





1.制作二哈外挂转接件

我们3D打印了一个外挂转接件，可以套在报废的目镜上。这样可以完全沿用显微镜的机械结构，实现精准的对焦。




为了兼顾稳定与拆卸的便捷性，在适当留下旷量的同时，在转接件尾部增加了一个螺丝孔，可以通过拧紧螺丝固定。



2.制作载物台平移支架

相较于原来的目镜，二哈的镜头前出不止一点点。所以需要将原装载物台也延伸过去，并且距离上要确保载物台通光孔正对二哈的镜头。



测量，微调，打印用于平移载物台的结构件。



为什么要用2片式结构呢？因为二哈的显微镜头非常长，如果采用单片结构，会抬高载物台，限制二哈镜头的上下调焦行程。所以我们采用2片式叠放，使载物台在不增加高度的情况下稳固前移。









原装的反光镜没法用了，放个LED补光灯作为光源。



成像效果清晰稳定！小目标达成。



这里要特别感谢崔半仙提供的标本，多为90年代的，最早的生产日期是1993年2月。那时很多学校都有校办工厂，这也是历史的痕迹啦。





至此，结构部分的改造基本完成，90年代的老登焕发新生，小伙伴们还将对其持续迭代。传统显微镜外挂二哈后可以有怎样的AI应用？对课程有什么价值？请期待下篇详解。