CN105393122A - 用于搬运样品管的方法和搬运装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于搬运样品管的一种方法和一种装置，其中，所述样品管的位置被识别并且根据其来搬运所述样品管。

Description

用于搬运样品管的方法和搬运装置
技术领域
本发明涉及一种用于借助于夹持设备来搬运样品管的方法。此外，本发明还涉及一种用于搬运样品管的装置。
背景技术
通用的方法和装置经常被用于改变填充有样品的样品管的位置。作为示例，在如下情况下这可能是必要的，即：如果填充有待分析的物质的样品管意在被移位到分析仪中，或者如果需要所谓的重布局（reformatting），这通常意味着样品管从例如托架之类的保持设备转移到不同类型的保持设备中。
通用的装置和方法通常以电子地控制所述夹持设备的方式来配置，确切地说，以如下方式来配置，即：用于接收和放下样品管的位置是已知的并且存储在坐标系中，并且因此，所述夹持设备能够直接接近这些存储的位置。然而，这使得对相应的样品管的位置或对准的未预见到的改变作出反应更加困难。作为示例，如果样品管滑动，则夹持设备可能在错误的位置处夹持，并且因此损坏样品管。此外，错误的夹持过程还能增加搬运所需的时间。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于搬运样品管的方法和/或样品管的保持器，其使得能够实现柔性的搬运，特别是对于待搬运的样品管并不总是完全对准的情况。此外，本发明的目的还在于提供一种相关联的装置。
根据本发明，这通过根据权利要求1所述的方法以及通过根据权利要求13所述的装置来实现。例如，有利的配置能够从相应的从属权利要求获悉。这些权利要求的内容同此通过明确的引用结合于本说明书的内容中。
本发明涉及一种用于借助于夹持设备来搬运样品管的方法，所述方法包括以下步骤：
确定（确立、识别）样品管和/或其保持器在空间中的位置和/或范围和/或关于样品管和/或其保持器在空间中的空间信息；以及
根据所识别的位置或范围或空间信息，搬运样品管和/或其保持器。
在根据本发明的方法中，在开始样品管的搬运之前，首先确定样品管的位置。作为结果，可以顾及到相对于可能预先确定或存储的参考位置的位置上的未预见到的和/或计划外的改变。举例来说，夹持设备能够在识别到样品管的恰好一个位置处夹持。以这种方式，延迟或损坏得以有效地避免。
所述夹持设备优选地受到控制；确切地说，它更优选地以自动方式电子地控制。这使得能够实现简单的实施方式和简单的编程并且提供许多功能，这会在下文中部分地描述。
所述位置能够是一维坐标系、二维坐标系或三维坐标系中的坐标。要考虑的维数通过技术条件预先确定。例如，在夹持设备仅能沿一维移位的程度上，一维坐标系中的一个坐标的规格就足够了。如果夹持设备例如借助于XY定位器沿两个维度可移位，则需要二维坐标系中的两个坐标。如果夹持设备例如借助于机械臂（robotarm）沿三个维度可移位，则一般需要三维坐标系中的三个坐标。应当理解的是，即使当使用一维坐标系或二维坐标系来确立位置和控制夹持设备时，在夹持设备中也能提供另外的自由度。作为示例，对此可添加沿竖直方向的附加自由度，这意味着所述夹持设备能够被降低和升高。但是，当使用具有少于三维的坐标系时，此自由度独立于所识别的样品管来控制。
作为示例，样品管能够位于的位置或能够放下它们的位置能够通过所采用的保持设备（例如，搁物架或支架）与用于接收和保持样品管的多个这类位置一起来预先确定。
所述夹持设备能够是常规的实施例，例如形式为钳子。本文中，所述夹持设备优选地以它能够夹持相应的样品管并且改变其位置的方式来配置。然而，所述夹持设备也能具有完全不同的实施例，这取决于能够如何搬运相应的样品管。作为示例，所述夹持设备能够包括磁体或开口，对所述磁体或开口能够施加负压以便吸住（suctioning-on）样品管。
所述样品管形成液体容器，其能够被保持在定位器（puck）中。所述定位器是通常包括用于样品管的保持器的盘状物。作为示例，此保持器能够以优选地在所述定位器中于中心形成的凹陷的形式来配置。然后，样品管能够被插入到此凹陷中。定位器能够有利地包括永磁体，其使得能够通过施加磁场来实现所述定位器在为此而配置的基底上的移位。所述样品管通常是用于接收液体的常规样品管，如在医疗或化学行业中使用的。它们优选地具有可密封的开口。
所述液体容器优选地用待分析的液体来填充。在本文中，例如，这能够是诸如血液或尿液之类的体液。因此，所述方法优选地适用于医疗目的。在医疗技术的领域中，经常存在意在为多个样品连续执行的分析。在这种情况下，根据本发明的方法能够显著地减少总体处理时间并且避免可能的错误和延迟。
优选地，在搬运样品管的步骤期间，样品管在其位置方面被改变，并且为此，样品管优选地（还）被提起。这使得样品管能够移位到不同的位置。通过提起样品管，例如能够将样品管从保持设备（搁物架）移走。同样，它随后能够在不同的保持设备中或者在相同的保持设备中再次被放下。
所述方法优选地被用于所谓的重布局。本文中，它优选地被用于使样品管移位，所述样品管被存储在第一类型的保持设备上，并且所述样品管意在被转移到第二类型的保持设备。使用此方法，例如，可以使布置于例如在医疗实践中填装的特定保持设备之中或之上的一组样品管“重布局”到适于引入到分析仪器中的不同的保持设备。
此外，优选地，在确定样品管的位置的步骤期间，关于一维、二维或三维来确定样品管的中心点或范围。特别是在样品管至少在一维、二维或三维中具有一定对称性的情况下，中心点的识别是有利的。作为示例，在具有圆筒形实施例的典型样品管的情况下，能够识别形式为样品管的对称轴线上的点的中心点，所述中心点布置在样品管的上端处。同样，在这样的样品管的情况下，还可以识别例如外部范围，如果预期要使用具有不同范围的样品管，则这可能是特别有利的。作为示例，如果使用具有不同直径的样品管，则在通过夹持设备夹持期间能够考虑到样品管的已确立的范围，这避免了例如在样品管具有比假定的要厚的实施例的情况下因过度施加力而引起的损坏。如上面已经描述的，要考虑的维数取决于相应的条件。
此外，优选地，在确定样品管的位置的步骤期间，另外还确定样品管的对准，例如指示对准的轴线的对准。结果，所述夹持设备还能考虑到偏离标准的对准。作为示例，这在样品管被倾斜地安装在保持设备中的情况下可能发生。在这种情况下，所述夹持设备例如同样能够倾斜地夹持所述样品管并且相应地将它拔出。这也能够被用于避免损坏。为此，搬运样品管的步骤优选地另外还根据样品管的对准来执行。
优选地，确定样品管的位置的步骤使用立体摄像机或3D摄像机来执行。这样的摄像机不仅能够记录常规的二维图像，而且还能够实现空间分辨率。为此，这些摄像机通常以并行评估两台二维摄像机的图像的方式来配置。立体摄像机和3D摄像机在现有技术中是已知的；因此，在这方面也对相关的专题文献进行参考。
优选地，确定所述位置的步骤另外还使用另一摄像机来执行，所述另一摄像机优选为2D摄像机并且更优选地组装在所述夹持设备上。此另一摄像机也能够被称为夹持器摄像机。借助于所述另一摄像机，可以提高夹持时的精度；特别是，在所述夹持设备位于紧邻待记录的样品管的位置，可以从近距离以提高的精度再一次记录该样品管。使用此另一摄像机，可以进一步优化夹持过程。于是，对样品管的不正确夹持或损坏变得更加不可能。
根据一个实施例，所述方法此外还包括识别保持设备中的自由位置或用于样品管的放下区域的步骤，所述步骤优选地使用执行确定所述位置的步骤也利用的相同的装置来执行。更优选地，随后通过所述夹持设备在所述自由位置处放下样品管。
这能够实现的是，将例如配置为摄像机的已可获得的装置用于确定所述位置，还可以确立保持设备或输送区域的占用，使得识别出自由位置。所述自由位置随后能够被用于放下样品管。因此，这些样品管被再一次牢固地保持在适于其的保持设备中。
可替代地，识别自由位置的步骤还能通过（机械）扫描来执行。这在特定情况下是有利的。
此外，优选地，在识别自由位置的步骤期间，使用图像数据库，即优选地用于确立目标坐标。作为示例，样品管的典型图像能够被存储在如下图像数据库中，即：使得适当的评估能够可靠和容易地识别出例如这样的样品管是否位于基于所采用的保持设备的实施例它能够被布置的位置。所述图像数据库在搬运过程期间还能存储状态的图像，以便例如存储原始占用等。
所述目标坐标能够被立即用于控制夹持器。作为示例，这些目标坐标能够是如上文中已进一步描述的坐标。
优选地，此外，所述方法还包括识别样品管的损坏的步骤，所述步骤优选地使用执行确定所述位置的步骤也利用的相同的装置来执行，并且其中，此外还优选的是，搬运样品管的步骤根据是否识别到损坏来执行。使用此步骤，还可以将用于识别所述位置的已可获得的装置（例如，适当的摄像机）用于及时地识别对样品管的可能损坏。作为示例，到样品管被损坏的程度，能够免除这样的样品管的夹持和提起。例如，到样品管仅在上边缘处受到损坏的程度，这能够防止通过所述夹持设备的夹持引入样品管的毁坏，而这将与位于其中的待分析的液体的损失相关。
此外，优选地，所述方法另外还包括在先前提起样品管的位置处放下样品管的步骤。换言之，由于先前位于所述相对应位置处的样品管被转移到另一位置，因此所采用的夹持设备能够自己空出位置。作为示例，这能够被用于迫使样品管在保持设备中实现特定布置或排序。
此外，本发明还涉及一种用于搬运样品管的装置，所述装置包括：
夹持设备；
图像采集设备；以及
用于根据所述图像采集设备所产生的信号来控制所述夹持设备的控制设备。
根据本发明的装置实现了参照根据本发明的方法已描述的优点。参照所述方法已描述的个别部件的变体能够被相应地应用于根据本发明的装置。
所述控制设备优选为电子控制设备。这样的控制设备优选地包括处理装置和存储装置，其中，指令被存储在所述存储装置中，其中，在通过所述处理装置执行所述指令的情况下，执行根据本发明的方法。这里，能够相应地应用上述根据本发明的方法的所有变体。因此，在此背景下所述的优点借助于用于搬运样品管的所述装置得以实现。
所述图像采集设备优选地包括立体摄像机或3D摄像机，其优选地在空间中固定地布置。此外，所述图像采集设备还优选地包括2D摄像机，其被布置在所述夹持设备处并且随着后者一起移位。使用此图像采集设备，可以实现上文已描述的优点。
所述夹持设备优选地借助于XY定位器可移位。这使得能够实现二维中的简单移位能力，这对最典型的应用而言构成合适的配置，其中，待分析的样品取自适当的保持设备并且被转移回到所述适当的保持设备中。
下面，为了阐明的目的，将部分地使用不同的术语并且独立于如上已提供的描述再次描述本发明的一些可能的方面。
作为示例，关于管的布置的空间信息将借助于摄像机来确定。然后，根据所述空间信息，夹持器的控制器执行夹持。为此，特别地，能够使用立体摄像机来执行3D空间测量。到所述夹持器在过程中还考虑到管的对准的程度，管的对准不需要完全对应于预定的对准。相反，管也能倾斜地插入例如搁物架之类的保持设备中，因为这会通过摄像机来识别并且通过所述夹持器来适当地补偿。
作为示例，提供了用于夹持定位器或样品管的夹持机制的装置和方法，其中，在夹持期间产生空间的3D图像，基于几何数据，例如，管的中心点和/或管的轴线，来识别样品管或样品管的位置和对准，其中，促动和夹持随后基于这些数据以靶向的方式来执行。
优选地，另一摄像机被附接到所述夹持器，确切地说，用于精密对准或对不精确的补偿。此摄像机被用于使用三维图像在二维中找到管上的正确附接点。
优选地，借助于夹持器指的运动模式，不仅可以确定管的位置，而且还使用支承轴线，使得能够测量和识别管的支承轴线，其中，由此，可以再一次识别所述管如何能够被最好地夹持或者所述夹持器的位置需要修改多少以便正确地夹持所述管。
优选地，在前一管放下期间，已确定下一管能够在何处放置或放下。
更优选地，基于图像数据库的分析来使用图像，以便确立位置和目标坐标并且确立放下点。
更优选地，识别对管的可能损坏，并且由其得出错误消息或不同的搬运程序。还可以识别对样品托架的损坏，这导致管或整个管托架或管托架的个别位置的不同搬运。
优选地，在借助于取样加载和卸载期间识别自由位置，其中，自由可夹持位置，以及可选地，期望位置是“释放的（或空出的，scoopedfree）”或暴露的，使得特定位置随时可以接近。
更优选地，在成功地将样品托架放置在分拣区域上之后，所述样品托架通过保持装置来保持。例如，所述保持装置能够是例如能够用来保持磁性定位器的磁体。但是，所述保持装置例如还能是负压泵，其通过产生负压来产生保持效果。
附图说明
下面将参照附图详细地描述本发明。
本文中，仅有的附图示出了用于搬运样品管的装置的示例性实施例，借助于所述装置，还可以执行用于搬运样品管的方法。
具体实施方式
仅有的附图示出了用于搬运样品管的装置。它包括3D摄像机布置1，借助于所述3D摄像机布置1能够记录三维图像。
3D摄像机布置1能够以固定方式被布置在预定位置处。可替代地，它能够以位置改变的方式来布置。
此外，所述装置还包括形式为用于夹持样品管5的夹持器3的夹持设备，其中，样品管5被安装在形式为管保持器或管托架6的保持设备中。
在夹持器3处，设置了形式为夹持器摄像机2的另一摄像机；所述另一摄像机为二维摄像机。
管托架6安置在放下区域7上，此外，在所述放下区域7上，还布置了例如形式为光学传感器或磁传感器的若干位置传感器8。管托架6的位置能够借助于这些位置传感器8来确立。
管托架6借助于保持装置9紧固到放下区域7。在目前情况下，这些保持装置是磁体。
夹持器3被紧固到XY定位器4，借助于所述XY定位器4，它能够沿两个维度移位。对为夹持的目的需要升高和降低的夹持而言，它还能附加地沿竖直方向移动。
借助于3D摄像机布置1，可以识别样品管5的位置，并且能够相应地控制夹持器3。作为示例，因此被视觉识别的特定的样品管5能够被控制、夹持和提起。因此，例如，它能够被引入到分析装置（本文未描绘出）中。
电子控制设备（本文未描绘出）用于控制的目的，其从3D摄像机布置1以及从夹持器摄像机2接收图像，并且其根据所述图像控制夹持器3。
借助于夹持器摄像机2，可以进一步改进夹持器3在相应的样品管5之上的定位以及相对应的夹持。

Claims (16)

1.一种用于借助于夹持设备（3）来自动搬运样品管（5）的方法，其中，所述样品管（5）填充有待分析的液体，其中，所述方法包括以下步骤：
确定所述样品管（5）在空间中的位置；以及
根据所确定的位置来搬运所述样品管（5）。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在搬运所述样品管（5）的步骤期间，所述样品管（5）在其位置方面被改变，并且为此，所述样品管（5）优选地被提起。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在搬运的步骤期间，执行重布局，其中，保持在第一类型的保持设备（6）中的样品管（5）被转移到第二类型的保持设备（6）中。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在确定所述样品管（5）的位置的步骤期间，关于一个维度、两个维度或三个维度来确定所述样品管（5）的中心点或范围。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在确定所述样品管（5）的位置的步骤期间，此外还确定所述样品管（5）的对准，例如指示对准的轴线的对准。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，搬运所述样品管（5）的步骤此外还根据所述样品管（5）的所述对准来执行。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述样品管（5）的位置的步骤使用立体摄像机（1）或3D摄像机（1）来执行。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，确定所述位置的步骤此外还使用另一摄像机（2）来执行，所述另一摄像机（2）优选地是2D摄像机，并且更优选地被组装在所述夹持设备（3）上。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于为样品管（5）识别保持设备（6）中的自由位置的步骤，所述步骤优选地使用执行确定所述位置的步骤也利用的相同的装置（1、2）来执行，并且其中，更优选地，样品管（5）随后通过所述夹持设备（3）在所述自由位置处放下。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在用于识别自由位置的步骤期间，使用图像数据库，即优选地用于确立目标坐标。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于识别所述样品管（5）的损坏的步骤，所述步骤优选地使用执行确定所述位置的步骤也利用的相同的装置（1、2）来执行，并且其中，此外还优选的是，搬运所述样品管（5）和/或相关联的保持器的步骤根据是否识别到损坏来执行。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于在先前提起样品管（5）的位置处放下所述样品管（5）的步骤。
13.一种用于搬运样品管（5）的装置，包括：
夹持设备（3）；
图像采集设备（1、2）；以及
用于根据所述图像采集设备（1、2）所产生的信号来控制所述夹持设备（3）的控制设备。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述控制设备包括处理装置和存储装置，其中，指令被存储在所述存储装置中，其中，如权利要求1至12中任一项所述的方法在通过所述处理装置执行所述指令的情况下执行。
15.如权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述图像采集设备（1、2）包括立体摄像机（1）或3D摄像机（1），所述立体摄像机（1）或所述3D摄像机（1）优选地在空间中固定布置，并且其中，所述图像采集设备（1、2）还优选地包括2D摄像机（2），所述2D摄像机（2）被布置在所述夹持设备（3）处并且随着后者一起移位。
16.如权利要求13至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述夹持设备（3）借助于XY定位器（4）能够移位。
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