如何用3D打印打造你的专属显微镜？OpenFlexure开源项目全攻略 🚀

OpenFlexure显微镜是一款完全开源、可3D打印的高精度微观观察工具，让你花小钱就能拥有专业级显微体验！无论是科研实验、教育教学还是DIY爱好者探索微观世界，这款神器都能满足你的需求。本文将带你从零开始，一步步打造属于自己的显微镜，解锁亚微米级观察的无限可能！

📌 为什么选择OpenFlexure显微镜？5大核心优势

1️⃣ 超高性价比：3D打印实现专业级精度

无需昂贵设备，通过普通3D打印机即可制作主体结构，核心部件成本不到传统显微镜的1/10。打印文件存放在项目的builds/目录下，包含从main_body_LS65.stl到microscope_stand.stl的完整套件，新手也能轻松上手。

2️⃣ 亚微米级移动：精密机械结构设计

内置高精度传动系统，配合openscad/gears.scad设计的齿轮组，实现亚微米级的精确移动控制。无论是观察细胞结构还是材料表面，都能获得清晰稳定的图像。

图：3D打印完成的显微镜主体，展现了精密的机械结构设计

3️⃣ 灵活光学配置：从 webcam 到专业物镜

支持多种光学模块组合：

• 基础方案：搭配optics_logitech_c270_c270_lens_LS65.stl使用普通 webcam
• 进阶方案：通过optics_picamera_2_rms_f40d16_LS65.stl适配专业 RMS 物镜
• 高端方案：optics_rms_infiniteconjugates.stl实现无限远共轭光路

图：基础光学模块零件展示，包含镜头座、调焦机构和固定组件

4️⃣ 开源社区支持：丰富文档与教程

项目docs/目录提供从组装到使用的完整指南，包括：

• 打印参数设置
• 执行器组装教程
• 光学模块安装指南

5️⃣ 模块化设计：轻松扩展功能

通过adapters/目录的转接件设计，可添加：

• 电动调焦模块（搭配Sangaboard电机控制器）
• 样品自动移动平台
• 荧光成像附件

🛠️ 从零开始：3步打造你的显微镜

第1步：准备打印材料与工具

核心打印部件（全部位于builds/目录）：

• 主体结构：main_body_LS65.stl（65mm行程版本）
• 传动系统：gears.stl、small_gears.stl
• 光学部件：camera_platform_6led_LS65.stl、optics_picamera_2_pilens_LS65.stl
• 辅助配件：feet.stl、sample_clips.stl

推荐打印参数：

• 层高：0.2mm
• 填充率：20-30%
• 支撑：仅对actuator_assembly_tools.stl等复杂部件启用

图：所有3D打印完成的部件展示，包含主体、传动和光学组件

第2步：组装机械结构（附关键步骤图解）

🔩 执行器组装

1. 将T型螺母压入actuator_assembly_tools.stl的螺母座（参考docs/1_actuator_assembly.md）
2. 安装传动皮带：先穿过back_foot.stl的导槽，再固定到主体结构

图：执行器皮带安装过程，展示如何将传动皮带穿过底座导槽

🦶 底座与支撑安装

1. 插入橡胶脚垫到feet.stl底部凹槽
2. 通过M3螺丝将底座与microscope_stand.stl固定

🔬 光学模块组装

1. 拆除树莓派相机镜头（使用picamera_2_lens_gripper.stl工具）
2. 将镜头座旋入optics_picamera_2_rms_f40d16_LS65.stl
3. 用M2.5螺丝固定到camera_platform_6led_LS65.stl

图：使用专用工具安全拆除树莓派相机原装镜头

第3步：电子系统配置

🖥️ 控制器选择

• 入门方案：Sangaboard电机控制器（基于Arduino Nano）
• 进阶方案：Fergboard控制器（支持闭环控制）

🔌 接线指南

1. 电机接线：X/Y/Z轴电机连接到控制器相应接口
2. 照明系统：LED灯带连接到GPIO（参考docs/images/pi_gpio.jpg引脚图）
3. 相机连接：树莓派相机直接插入CSI接口

图：树莓派GPIO引脚布局及显微镜相关设备接线示意图

💡 实用技巧：提升显微镜性能的5个秘诀

1. 打印质量优化

• 使用0.1mm层高打印optics_*光学部件
• 对main_body_LS65.stl启用3周打印边框（brim）防止翘边

2. 机械精度调整

• 组装前用异丙醇清洁所有打印件
• 传动皮带张力通过thumbscrew_washer_0.stl微调

图：传动系统的螺丝、齿轮和垫片组件，正确安装确保传动精度

3. 光学对准技巧

• 使用lens_tool.stl调整镜头同轴度
• 通过condenser.stl的调节螺丝校准聚光镜

4. 照明优化方案

• 底部照明：安装condenser.stl聚光镜组件
• 斜射照明：添加illumination_dovetail.stl侧光模块

5. 软件增强功能

• 图像采集：使用Python脚本控制相机（microscope_software/目录）
• 自动对焦：搭配开源图像识别算法实现智能调焦

🤝 如何参与开源社区？

贡献你的创意

1. 改进设计：通过openscad/目录的源码文件提交优化设计
2. 分享案例：在社区画廊展示你的显微镜应用成果
3. 编写教程：补充docs/parts/目录的零件安装指南

获取最新代码

git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/op/openflexure_microscope

问题反馈渠道

• 技术讨论：项目论坛（需本地部署）
• 文档错误：提交PR到docs/目录
• 设计缺陷：通过项目issue系统反馈

📚 官方资源速查

设计文件

• OpenSCAD源码：openscad/目录（如main_body.scad、optics.scad）
• STL模型：builds/和stl/目录

文档中心

• 完整组装手册
• 故障排除指南
• 零件清单

硬件支持

• 电机控制器设计：electronics/目录
• 3D打印配置文件：cura_profile_fast.ini

OpenFlexure显微镜不仅是一个工具，更是一个开放的科学探索平台。通过3D打印技术和开源协作，我们正在打破科研设备的价格壁垒，让每个人都能探索微观世界的奥秘。现在就动手打造你的专属显微镜，开启奇妙的微观探索之旅吧！🔬✨