一种带有自动扫描样品信息功能的进样控制系统的制作方法

本发明属于图像解码与自动控制技术领域，特别涉及一种带有自动扫描样品信息功能的进样控制系统。

背景技术：

带有自动扫描样品信息的进样控制系统是根据图像扫描技术、解码算法的原理实现样品信息的自动扫描与解码，并根据运动控制算法实现三维空间的自动定位、抓取与投递样品，具有扫描精度高、定位准确、通用型强等优点。在样品数量庞大、需采用自动进样的应用现场，手工录入样品信息工作量大、人员操作繁琐、容易出错，并直接影响了仪器的工作效率。因此，本发明在多样品自动进样的基础上增加样品信息自动扫描的功能，避免了手工录入出错的问题、减少了操作人员的工作量，对复检样品的数据比对，历史数据库的建立提供了有力的支撑。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带有自动扫描样品信息功能的进样控制系统，解决带有多样品自动进样控制系统的检测仪器在应用现场由于样品量庞大、手工录入信息工作量大，且操作繁琐，易出错等问题，有效地提高仪器的工作效率，减少人力和时间成本的浪费，最终实现仪器的全自动化检测。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种带有自动扫描样品信息功能的进样控制系统，用于控制进样装置，所述进样装置包括X轴21、Y轴22、Z轴23、机械抓手24、样品杯26、X轴滑块27、Y轴滑块28和Z轴滑块29。

所述进样控制系统包括上位机1、串口数据线2、主控电路3、条码扫描电路4、解码电路5、X轴电机6、Y轴电机7、Z轴电机8、机械抓手电机9、X轴光电开关11、X轴限位开关10、Y轴光电开关14、Y轴限位开关13、Z轴光电开关16和Z轴限位开关15。

所述X轴电机6、Y轴电机7和Z轴电机8分别设置在X轴21、Y轴22和Z轴23上，X轴电机6、Y轴电机7和Z轴电机8的动力输出端分别与X轴滑块27、Y轴滑块28和Z轴滑块29连接；所述机械抓手电机9设置在Z轴滑块29上，机械抓手电机9的动力输出端与机械抓手24连接。

所述X轴光电开关11和X轴限位开关10设置在X轴21的X轴初始位置上。

所述Y轴光电开关14和Y轴限位开关13设置在Y轴22的Y轴初始位置上。

所述Z轴光电开关16和Z轴限位开关15设置在Z轴23的Z轴初始位置上。

所述条码扫描电路4设置在机械抓手24上，样品杯26的杯盖上表面设置有条码。

所述上位机1通过串口数据线2与主控电路3连接，所述主控电路3分别与条码扫描电路4、解码电路5、X轴电机6、Y轴电机7、Z轴电机8、机械抓手电机9、X轴光电开关11、X轴限位开关10、Y轴光电开关14、Y轴限位开关13、Z轴光电开关16和Z轴限位开关15连接。

所述条码扫描电路4与解码电路5通过数据排线互连。

所述机械抓手24上还设置有防撞开关12，所述防撞开关12与主控电路3连接，当防撞开关12的状态改变，主控电路3紧急停止各轴运动，并向上位机1报警。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明解决了自动进样仪器使用时由于手工录入样品信息工作量大、操作繁琐导致的信息录入错误，历史数据校对困难、仪器工作效率不高等问题。有效地提高仪器的自动化与安全性，节约了人力与时间的成本；同时对复检样品的数据比对，历史数据库的建立提供硬件的支持。

附图说明

图1为本发明带有自动扫描样品信息功能的进样控制系统的示意图；

图2为进样装置结构示意图。

其中的附图标记为：

1上位机 2串口数据线

3主控电路 4条码扫描电路

5解码电路 6X轴电机

7Y轴电机 8Z轴电机

9机械抓手电机 10X轴限位开关

11X轴光电开关 12防撞开关

13Y轴限位开关 14Y轴光电开关

15Z轴限位开关 16Z轴光电开关

20底板 21X轴

22Y轴 23Z轴

24机械抓手 25样品托盘

26样品杯 27X轴滑块

28Y轴滑块 29Z轴滑块

30进样口

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

本发明通过串口数据线完成上位机与主控电路的数据通信，由主控电路控制机械抓手在三维坐标系内的任意移动，同时触发条码扫描电路，实现样品信息的扫描以及对有无样品杯的检测；并由解码电路对扫描的图像进行解码，打包传输给主控电路；实现对样品信息的准确解码，并通过串口传输给上位机，实现样品信息的自动录入；同时主控电路通过实时监测机械抓手上的防撞开关，实现在发生碰撞时对机械抓手、样品托盘、样品杯的保护。

本发明在机械抓手上设有条码扫描电路4，对样品杯定位后自动扫描样品杯盖上的条码，实现样品信息的自动扫描；并通过解码电路5对扫描的图像进行解码，得到准确的样品信息，通过主控电路3打包处理后传输给上位机1，实现样品信息在测试软件中的自动录入；主控电路3在不同状态下触发条码扫描电路4和解码电路5，可以实现对样品杯有无和抓取成功与否的检测；同时通过实时查询机械抓手上的防撞开关12，实现发生碰撞情况时紧急停止与报警，提高仪器运行的可靠性与安全性。

本发明提供的带有自动扫描样品信息功能的进样控制系统，用于控制进样装置，如图2所示，进样装置包括底板20、X轴21、Y轴22、Z轴23、机械抓手24、样品托盘25、样品杯26、X轴滑块27、Y轴滑块28、Z轴滑块29和进样口30。X轴21、Y轴22和Z轴23相互垂直构成机械抓手24的三维运动坐标系。

其中，X轴21水平固接在底板20上，X轴滑块27滑动连接在X轴21上；Y轴22的首端水平垂直固接在X轴滑块27上，Y轴滑块28滑动连接在Y轴22上；Z轴23垂直于水平面固接在Y轴滑块28上，Z轴滑块29滑动连接在Z轴上。机械抓手24垂直于水平面固接在Z轴滑块29上。样品托盘25水平设置在底板20上，样品托盘25上均匀设置有多个样品杯26。样品托盘25上设置有进样口30。

本发明定义：

机械抓手24随着X轴滑块27和Y轴滑块28在X轴21和Y轴22方向上移动，当机械抓手24移动到初始样品杯(本实施例的初始样品杯为样品托盘25左上端的样品杯26)的正上方的位置时，机械抓手24的中心在X轴21和Y轴22上的投影点分别定义为X轴初始位置和Y轴初始位置。

Z轴23上的Z轴滑块29行程的最高点定义为Z轴初始位置。

如图1和2所示，本发明带有自动扫描样品信息功能的进样控制系统包括上位机1、串口数据线2、主控电路3、条码扫描电路4、解码电路5、X轴电机6、Y轴电机7、Z轴电机8、机械抓手电机9、X轴光电开关11、X轴限位开关10、Y轴光电开关14、Y轴限位开关13、Z轴光电开关16、Z轴限位开关15和防撞开关12。

如图2所示，所述X轴电机6、Y轴电机7和Z轴电机8分别设置在X轴21、Y轴22和Z轴23上，X轴电机6、Y轴电机7和Z轴电机8的动力输出端分别与X轴滑块27、Y轴滑块28和Z轴滑块29连接。所述机械抓手电机9设置在Z轴滑块29上，机械抓手电机9的动力输出端与机械抓手24连接，用于控制机械抓手24抓取样品杯26。

所述X轴光电开关11和X轴限位开关10设置在X轴21的X轴初始位置上。

所述Y轴光电开关14和Y轴限位开关13设置在Y轴22的Y轴初始位置上。

所述Z轴光电开关16和Z轴限位开关15设置在Z轴23的Z轴初始位置上。

所述防撞开关12和条码扫描电路4设置在机械抓手24上，样品杯26的杯盖上表面设置有条码，条码扫描电路4能够扫描样品杯26的杯盖上表面的条码。

所述上位机1通过串口数据线2与主控电路3连接，所述主控电路3分别与条码扫描电路4、解码电路5、X轴电机6、Y轴电机7、Z轴电机8、机械抓手电机9、X轴光电开关11、X轴限位开关10、Y轴光电开关14、Y轴限位开关13、Z轴光电开关16、Z轴限位开关15和防撞开关12连接。

所述条码扫描电路4与解码电路5通过数据排线互连。

本发明工作过程为：

仪器上电，上位机1通过串口数据线2下发回到初始位置的命令，主控电路3接收到命令后控制控制Z轴电机8向上运动，并查询Z轴光电开关16的状态，当Z轴光电开关16的状态改变后，Z轴电机8减速运动，直到查询到Z轴限位开关15状态改变后停止运动。此时，主控电路3控制X轴电机6和Y轴电机7运动，当查询到X轴光电开关11、Y轴光电开关14状态改变后，X轴电机6和Y轴电机7减速运动；当查询到X轴限位开关10、Y轴限位开关13状态改变后，X轴电机6和Y轴电机7停止运动，并通知上位机1机械抓手24回到初始位置动作完成。

上位机1根据用户选择的样品位置，下发送样命令，主控电路3接收到命令并进行解析，控制X轴电机6和Y轴电机7运动，机械抓手24到达待测样品杯26上方位置后，主控电路3控制Z轴电机8运动，机械抓手24随Z轴滑块29下降到待测样品的上方，同时触发条码扫描电路4开始扫描待测样品杯26杯盖上的条码，并将扫描的图像传输给解码电路5进行解码，主控电路3根据解码电路5反馈的码值判断样品杯26的有无：若无样品杯26，则反馈给上位机1等待下一步指令；若有样品杯26，则将样品信息的码值打包传输给上位机1，软件自动录入到样品名称中。

同时，主控电路3控制机械抓手电机9运动，驱动机械抓手24抓取样品杯26，当查询到Z轴23的Z轴光电开关16状态改变后，主控电路3再次触发条码扫描电路4和解码电路5对样品杯26的杯盖上的条码进行扫描与解码，判断样品杯26是否成功抓取，并控制X轴电机6、Y轴电机7、Z轴电机8和机械抓手电机9移动机械抓手24到达进样口30位置，并投递样品杯26。

投递结束后，主控电路3控制Z轴电机8运动，将Z轴滑块29升起至Z轴23原点位置，此时上位机1进入样品检测状态。

在装载样品与卸载样品的整个过程中，主控电路3实时监测防撞开关12的状态，当发生碰撞情况、防撞开关12的状态改变，主控电路3紧急停止各轴运动，并向上位机1报警。