CN106918483A - 一种适用于粮食前处理的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于粮食前处理的系统，包括：粉碎取样装置，包括下料器，自动上料装置将样品杯中的样品倒入下料器；自动称量搬运装置，安装在粉碎取样装置边侧；离心管自动输送装置，安装在自动称量搬运装置上方；试剂供给装置，安装在自动称量搬运装置一侧且能够对称量部位内的离心管中加注试剂；自动离心装置，安装在自动称量搬运装置一侧；机械手臂包括搅拌机械手、夹持机械手和吸液机械手，搅拌机械手用于对套管内的离心管内试剂进行搅拌；夹持机械手用于抓取离心管，吸液机械手用于吸取离心管内的试剂的上层清夜；本发明将粮食前处理的一系列实验步骤集成于一体，实现了自动化的操作，将人工从重复性劳动中解放。

Description

一种适用于粮食前处理的系统

技术领域

本发明属于食品分析领域，尤其涉及一种适用于粮食前处理的系统。

背景技术

随着中国的经济迅猛发展，食品安全问题也日益受到关注；食品安全检测是按照国家指标来检测食品中的有害物质，主要是一些有害有毒的指标的检测，如亚硝酸盐、甲醛、丙二醛等；现有检测方法通常需要对称取的样本进行前处理，提取出有毒有害物质，然后进行含量的检测；针对粮食、食品等颗粒类固体物质，测定其中某类物质的含量时需要对样品进行粉碎、筛选、称量、加提取液、混匀、离心、取上清液等一系列步骤的操作，整个过程每一步均需要人员的分步操作，操作繁杂，效率低下，并且不同人员之间存在人为操作差异，因此急需解决这种状况。

发明内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本发明提供了一种适用于粮食前处理的系统，包括自动上料装置、粉碎取样装置、自动称量搬运装置、离心管自动输送装置、试剂供给装置、自动离心装置、机械手臂；

所述粉碎取样装置包括下料器，所述自动上料装置将样品杯从初始位置搬运到所述下料器的上方，且将所述样品杯中的样品倒入所述下料器中；

所述自动称量搬运装置安装在所述粉碎取样装置边侧，且能使其称量部位旋转或移动至所述粉碎取样装置的出样口；

所述离心管自动输送装置安装在所述自动称量搬运装置上方，且能在所述称量部位旋转或移动至离心管出口时，离心管能够掉入所述称量部位的套管内；

所述试剂供给装置安装在所述自动称量搬运装置一侧且能够对所述套管内的离心管中加注试剂；

所述自动离心装置安装在所述自动称量搬运装置一侧；

所述机械手臂包括机械手支架、机械手、安装在所述机械手支架上的线性位移机构和安装在所述机械手支架上的旋转机构；

所述线性位移机构包括第一驱动部件、第一输出轴、第一连接件；

所述旋转机构包括第二驱动部件、第二连接件、第二输出轴和第三连接件；

所述第一连接件一端与所述第一输出轴联接，另一端与所述机械手联接，所述第一输出轴用于带动所述第一连接件进行线性位移；所述机械手与所述第三连接件联接；

所述第二驱动部件通过所述第二连接件与所述第二输出轴联接；所述第二输出轴用于其自身旋转时卡住所述第三连接件且与所述第三连接件滑动接触；

所述机械手包括搅拌机械手、夹持机械手和吸液机械手，所述搅拌机械手用于对所述套管内的离心管中的试剂进行搅拌；所述夹持机械手用于将所述套管内的离心管抓取并放入所述自动离心装置中，且用于将经离心后的被抽取上层清夜后的离心管取走；所述吸液机械手用于吸取经离心后的离心管内的试剂的上层清夜。

根据本专利背景技术中对现有技术所述随着中国的经济迅猛发展，食品安全问题也日益受到关注，针对粮食、食品等颗粒类固体物质，测定其中某类物质的含量时需要对样品进行粉碎、筛选、称量、加提取液、混匀、离心、取上清液等一系列步骤的操作，整个过程每一步均需要人员的分步操作，操作繁杂，效率低下，并且不同人员之间存在人为操作差异；本发明将粮食前处理的一系列实验步骤集成于一体，实现了自动化的操作，将人工从重复性劳动中解放，有利于集成化的操作，对于当前食品等领域的样品前处理进行一体化操作，大大的提高了效率，对于整个分析检测领域具有极大的积极意义，为企业等单位节省了巨额的支出，变相减负的同时使得企业加大技术的研发，提高自主技术创新，因此具有明显的优点。

另外，根据本发明公开的一种适用于粮食前处理的系统还具有如下附加技术特征：

进一步地，所述自动上料装置包括基座、传送机构、取杯机构和扫描器；

所述传送机构和所述扫描器分别安装于所述基座的两端；

所述取杯机构包括抓取部和与所述抓取部连接的驱动部，所述取杯机构滑动安装在所述传送机构与所述扫描器之间且与所述传送机构连接。

更进一步地，所述扫描器为条码扫描器，所述样品杯贴有样品信息的条码，所述自动上料装置将贴有样品信息的条码的所述样品杯从初始位置搬运经过所述条码扫描器扫描后到指定位置。

更进一步地，所述自动上料装置还包括样品杯槽，所述样品杯槽中的活动块被所述样品杯压下，光电开关发送有待处理样品信息给处理器，处理器发送信号至所述传送机构，所述传送机构驱动所述取杯机构到达所述初始位置抓取所述样品杯。

进一步地，所述粉碎取样装置为锤式粉碎机。

进一步地，所述自动称量搬运装置包括支撑架、第三驱动部件、转轴、第四连接件和称重传感器；

所述第三驱动部件安装在所述支撑架上，所述转轴一端与所述第三驱动部件的输出端联接，另一端与所述第四连接件联接，所述称重传感器固定在所述第四连接件上，所述称重传感器包括套管，所述套管用于放置称量物。

更进一步地，所述自动称量搬运装置还包括第一定位机构，所述第一定位机构包括安装在所述第四连接件上的第一光电开关和安装在所述支撑架上且与所述第一光电开关配合的第一挡光片。

更进一步地，所述自动称量搬运装置还包括第二定位机构，所述第二定位机构包括安装在所述转轴上的第二挡光片和安装在所述支撑架上且与所述第二挡光片配合的第二光电开关。

进一步地，所述离心管自动输送装置包括离心管仓、载台、分料器和离心管流道，所述离心管仓安装于所述载台上方，离心管能够从所述离心管仓内滚落在所述载台上，所述离心管流道安装在所述载台下方，所述分料器推动离心管向所述离心管流道移动并滚入所述离心管流道内，所述离心管自动输送装置还包括导向部，所述导向块使离心管在所述离心管流道内滚动时离心管开口向上。

进一步地，所述试剂供给装置包括注射器，所述注射器用于根据样品重量向离心管中注入定量试剂。

进一步地，所述自动离心装置包括机壳，与

安装在所述机壳内的动力源、感应器和吊篮装置；

所述吊篮装置包括吊篮固定座，以及通过转动轴安装在所述吊篮固定座上的样品吊篮和配重吊篮，所述样品吊篮与所述配重吊篮呈对称放置；

所述感应器用于感知所述配重吊篮的位置并与所述动力源电连接；所述动力源通过轴与所述吊篮固定座联接；

所述离心机还包括离心管和配重管，所述离心管放置于所述样品吊篮内，所述配重管放置于所述配重吊篮内。

进一步地，所述机械手臂还包括至少一个定位机构。

更进一步地，所述机械手臂包括两个定位机构，分别为第三定位机构和第四定位机构；

所述第三定位机构包括第三挡光片和第三光电开关，所述第三挡光片设置在所述第一连接件的与所述第一输出轴联接的一端，所述第三光电开关设置在所述机械手支架上且与所述第三挡光片之间配合实现所述机械手的线性位移定位功能，所述第三光电开关包括2个光电开关，分别位于所述机械手支架的两个预订位置；

所述第四定位机构包括第四挡光片和第四光电开关，所述第四挡光片设置在第二连接件上，所述第四光电开关设置在所述机械手支架上且与所述第四挡光片之间配合实现所述机械手的旋转定位功能。

更进一步地，所述搅拌机械手包括第一电机、搅拌叶轮和搅拌臂，所述第一电机通过所述搅拌臂驱动所述搅拌叶轮旋转。

更进一步地，所述夹持机械手包括第二电机、夹持臂和夹爪，所述第二电机通过夹持臂控制夹爪的张开与闭合。

更进一步地，所述吸液机械手包括吸液针，所述吸液针用于吸取离心管中经离心后的样品的上层清夜。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为一种适用于粮食前处理的系统的整体示意图；

图2为一种适用于粮食前处理的系统的自动上料装置的示意图；

图3为一种适用于粮食前处理的系统的自动上料装置的样品杯槽示意图；

图4为一种适用于粮食前处理的系统的一种适用于粮食前处理的系统的自动上料装置的取杯机构示意图；

图5为一种适用于粮食前处理的系统的粉碎取样装置示意图；

图6为一种适用于粮食前处理的系统的自动称量搬运装置示意图；

图7为一种适用于粮食前处理的系统的自动称量搬运装置的剖面示意图；

图8为一种适用于粮食前处理的系统的离心管自动输送装置示意图；

图9-1、9-2为一种适用于粮食前处理的系统的自动离心装置示意图；

图10为一种适用于粮食前处理的系统的机械手臂示意图；

图11为一种适用于粮食前处理的系统的搅拌机械手、夹持机械手和吸液机械手 的示意图；

图12为一种适用于粮食前处理的系统的夹持机械手的夹持臂的示意图；

图13为一种适用于粮食前处理的系统的整体外观图；

其中，自动上料装置100、基座110、传送机构120、驱动电机121、同步带轮122、取杯机构130、抓杯手131、丝杆电机132、步进电机133、连接块134、扫描器140、样品杯150、杯位槽160、活动块161、弹簧162、样品杯槽163、监控机构170、指示灯171、光电开关172；

粉碎取样装置200、无刷电机201、粉碎锤202、下料器203、步进电机204、粉料斗205、粉碎腔体206、过滤网207、旋风收集腔208、取样器209、管道210、步进电机211、齿轮212、下料转盘213、推料部件214、旋风排气仓215、废样品收集仓216；

自动称量搬运装置300、第三驱动部件301、支撑架302、第一挡光片303、第二挡光片304、第一光电开关305、第四连接件306、称重传感器307、第二光电开关308、套管309、转轴310；

离心管自动输送装置400、离心管仓401、载台402、分料板403、离心管流道404、丝杆电机405、导向部406；

试剂供给装置500、注射器501、注射器口502；

自动离心装置600、感应器602、吊篮固定座603、转动轴604、样品吊篮605、配重吊篮606、离心管607、配重管608、直流电机609、活动盖板610、第一减震支脚611、第二减震支脚612、减震垫613、隔音棉614；

机械手臂700、机械手支架700A、机械手700B、第一驱动部件700C-1、所述第一输出轴700C-2、第一连接件700C-3、第二驱动部件700D-1、第二连接件700D-2、第二输出轴700D-3、第三连接件700D-4、第三挡光片700E、第三光电开关700F、第四挡光片700G、第四光电开关700H、螺母压板700I；

搅拌机械手710、第一电机711、搅拌臂712、搅拌叶轮713；夹持机械手720、第二电机721、夹持臂722、第一连杆722-1、第二连杆722-2、第三连杆722-3、第四连杆722-4、第一转销722-5、转轴722-6、夹爪723；

吸液机械手730、吸液针731、取液机械臂732、清洗池733；

废离心管槽800。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件；下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“连通”、“相连”、“连接”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的发明构思如下，本发明将粮食前处理的一系列实验步骤集成于一体，实现了自动化的操作，将人工从重复性劳动中解放，有利于集成化的操作，对于当前食品等领域的样品前处理进行一体化操作，大大的提高了效率，对于整个分析检测领域具有极大的积极意义。

下面将参照附图来描述本发明，其中图1为一种适用于粮食前处理的系统的整体示意图；图2为一种适用于粮食前处理的系统的自动上料装置的示意图；图3为一种适用于粮食前处理的系统的自动上料装置的样品杯槽示意图；图4为一种适用于粮食前处理的系统的一种适用于粮食前处理的系统的自动上料装置的取杯机构示意图；图5为一种适用于粮食前处理的系统的粉碎取样装置示意图；图6为一种适用于粮食前处理的系统的自动称量搬运装置示意图；图7为一种适用于粮食前处理的系统的自动称量搬运装置的剖面示意图；图8为一种适用于粮食前处理的系统的离心管自动输送装置示意图；图9-1、9-2为一种适用于粮食前处理的系统的自动离心装置示意图；图10为一种适用于粮食前处理的系统的机械手臂示意图；图11为一种适用于粮食前处理的系统的搅拌机械手、夹持机械手和吸液机械手 的示意图；图12为一种适用于粮食前处理的系统的夹持机械手的夹持臂的示意图；图13为一种适用于粮食前处理的系统的整体外观图。

如图所示，根据本发明的实施例，所述一种适用于粮食前处理的系统，包括自动上料装置100、粉碎取样装置200、自动称量搬运装置300、离心管自动输送装置400、试剂供给装置500、自动离心装置600、机械手臂700；

所述粉碎取样装置200包括下料器，所述自动上料装置100将样品杯从初始位置搬运到所述下料器的上方，且将所述样品杯中的样品倒入所述下料器中；

所述自动称量搬运装置300安装在所述粉碎取样装置200边侧，且能使其称量部位旋转或移动至所述粉碎取样装置200的出样口；

所述离心管自动输送装置400安装在所述自动称量搬运装置300上方，且能在所述称量部位旋转或移动至离心管出口时，离心管能够掉入所述称量部位的套管内；

所述试剂供给装置500安装在所述自动称量搬运装置300一侧且能够对所述套管内的离心管中加注试剂；

所述自动离心装置600安装在所述自动称量搬运装置300一侧；

所述机械手臂700包括机械手支架700A、机械手700B、安装在所述机械手支架700A上的线性位移机构和安装在所述机械手支架700A上的旋转机构；

所述线性位移机构包括第一驱动部件700C-1、第一输出轴700C-2、第一连接件700C-3；

所述旋转机构包括第二驱动部件700D-1、第二连接件700D-2、第二输出轴700D-3和第三连接件700D-4；

所述第一连接件700C-3一端与所述第一输出轴700C-2联接，另一端与所述机械手700B联接，所述第一输出轴700C-2用于带动所述第一连接件700C-3进行线性位移；所述机械手700B与所述第三连接件700D-4联接；

所述第二驱动部件700D-1通过所述第二连接件700D-2与所述第二输出轴700D-3联接；所述第二输出轴700D-3用于其自身旋转时卡住所述第三连接件700D-4且与所述第三连接件700D-4滑动接触；

所述机械手700B包括搅拌机械手710、夹持机械手720和吸液机械手730，所述搅拌机械手710用于对所述套管内的离心管中的试剂进行搅拌；所述夹持机械手720用于将所述套管内的离心管抓取并放入所述自动离心装置600中，且用于将经离心后的被抽取上层清夜后的离心管取走；所述吸液机械手730用于吸取经离心后的离心管内的试剂的上层清夜。

根据本专利背景技术中对现有技术所述随着中国的经济迅猛发展，食品安全问题也日益受到关注，针对粮食、食品等颗粒类固体物质，测定其中某类物质的含量时需要对样品进行粉碎、筛选、称量、加提取液、混匀、离心、取上清液等一系列步骤的操作，整个过程每一步均需要人员的分步操作，操作繁杂，效率低下，并且不同人员之间存在人为操作差异；本发明将粮食前处理的一系列实验步骤集成于一体，实现了自动化的操作，将人工从重复性劳动中解放，有利于集成化的操作，对于当前食品等领域的样品前处理进行一体化操作，大大的提高了效率，对于整个分析检测领域具有极大的积极意义，为企业等单位节省了巨额的支出，变相减负的同时使得企业加大技术的研发，提高自主技术创新，因此具有明显的优点。

另外，根据本发明公开的一种适用于粮食前处理的系统还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述自动上料装置100包括基座110、传送机构120、取杯机构130和扫描器140；

所述传送机构120和所述扫描器140分别安装于所述基座110的两端；

所述取杯机构130包括抓取部和与所述抓取部连接的驱动部，所述取杯机构130滑动安装在所述传送机构120与所述扫描器140之间且与所述传送机构120连接。

根据本发明的一些实施例，所述扫描器140为条码扫描器，所述样品杯150贴有样品信息的条码，所述自动上料装置100将贴有样品信息的条码的所述样品杯150从初始位置搬运经过所述条码扫描器扫描后到指定位置。

所述初始位置即为样品杯最初处于样品杯槽中。

根据本发明的一些实施例，所述自动上料装置100还包括样品杯槽163，所述样品杯槽163中的活动块161被所述样品杯150压下，光电开关172发送有待处理样品信息给处理器，处理器发送信号至所述传送机构120，所述传送机构120驱动所述取杯机构130到达所述初始位置抓取所述样品杯150。

所述传送机构120包括驱动电机121和同步带轮122，所述抓取部包括抓杯手131；所述驱动部包括丝杆电机132和步进电机133；

所述自动上料装置还包括监控机构170，所述监控机构包括指示灯171和光电开关172；

如图2-4所示，所述扫描器140为条码扫描器，操作人员将贴好条码装好粮食样品的样品杯150放置在样品杯槽163内，样品杯150将带有弹簧162的活动块161压下，活动块161触发光电开关172，样品杯槽163对应的指示灯171颜色变化（所述颜色根据样品杯150内是否有样品而显示不同的颜色）；传送机构120驱动电机121通过同步带轮122将取杯机构130传送至某个样品杯槽163处，取杯机构130通过丝杆电机132驱动抓杯手131下降到样品杯150位置，抓杯手131（所述抓杯手131可为电磁铁结构）进入样品杯150的夹持位置（凹陷结构）后，电磁铁通电抓取样品杯150，抓取到样品杯150之后丝杆电机132驱动抓杯手131上升，传送机构120再将抓取到的样品杯150传送至特定位置通过条码扫描器对样品杯150上的条码进行扫描，对样品信息扫描之后抓杯手131通过步进电机133旋转样品杯150将粮食倒入指定工位；

倾倒完之后步进电机133旋转将样品杯150恢复到原始状态，传送机构120的驱动电机121通过同步带轮122将取杯机构130传送回原样品杯槽163位置处，取杯机构130通过丝杆电机132驱动抓杯手131下降将空样品杯150放置到样品杯槽163内，电磁铁断电释放样品杯150，样品杯槽163内光电开关172监测到空样品杯150后指示指示灯171颜色变化显示空样品杯150状态，以此往复可实现自动、连续作业，降低了工作人员的工作强度，提高了工作效率。

根据本发明的一些实施例，所述粉碎取样装置200为锤式粉碎机。

优选地，本发明的锤式粉碎机采用无刷电机201，大大降低了粉碎时的噪音，且样品采用旋风式收集系统，可有效收集粉碎后的样品（如图5）。

根据本发明的一些实施例，所述自动称量搬运装置300包括支撑架302、第三驱动部件301、转轴310、第四连接件306和称重传感器307；

所述第三驱动部件301安装在所述支撑架302上，所述转轴310一端与所述第三驱动部件301的输出端联接，另一端与所述第四连接件306联接，所述称重传感器307固定在所述第四连接件306上，所述称重传感器307包括套管309，所述套管309用于放置称量物。

根据本发明的一些实施例，所述自动称量搬运装置300还包括第一定位机构，所述第一定位机构包括安装在所述第四连接件306上的第一光电开关305和安装在所述支撑架302上且与所述第一光电开关305配合的第一挡光片303。

根据本发明的一些实施例，所述自动称量搬运装置300还包括第二定位机构，所述第二定位机构包括安装在所述转轴310上的第二挡光片304和安装在所述支撑架302上且与所述第二挡光片304配合的第二光电开关308。

所述第三驱动部件301可以为步进电机，所述称重传感器可以为单点称重传感器；所述第二挡光片304可以为圆盘状挡光片；

如图6-7所示，安装在支撑架302上的所述第三驱动部件301通过转轴310驱动固定在第四连接件306上的单点称重传感器旋转，依次完成接收离心管、待测样品、加注电解液与酸液、搅拌，最后旋转至指定位置被机械爪取走离心管，在接离心管时单点称重传感器对空离心管进行称重，离心管中加入待测样品后单点称重传感器再次进行称重，接离心管的位置由第四连接件306上安装的第一光电开关305，与支撑架302上的第一挡光片303配合确定，安装于转轴310上的圆盘状挡光片与安装于支撑架302上的第二光电开关308配合对离心管进行精确定位搬运。

整个称量搬运机构加工难度低，装配简单，实现了称重，多点精确定位等功能，可靠性高。

根据本发明的一些实施例，所述离心管自动输送装置400包括离心管仓401、载台402、分料板403和离心管流道404，所述离心管仓401安装于所述载台402上方，离心管能够从所述离心管仓401内滚落在所述载台402上，所述离心管流道404安装在所述载台402下方，所述分料板403推动离心管向所述离心管流道404移动并滚入所述离心管流道404内，所述离心管自动输送装置400还包括导向部406，所述导向部406使离心管在所述离心管流道404内滚动时离心管开口向上；

所述导向部406为一开口结构，所述开口结构与所述离心管流道404的上部相匹配，当离心管滚到所述开口结构时，离心管处于悬空状态，即离心管开口部仍处于所述载台402上，离心管底部悬空于所述开口结构处，由于将离心管重心预设在偏向开口结构中，使得离心管在重力的作用下掉入所述开口结构中，进而进入所述离心管流道404中，且离心管开口向上。

根据本发明的一些实施例，所述试剂供给装置500包括注射器501，所述注射器501用于根据样品重量向离心管中注入定量试剂。

所述试剂供给装置500还包括注射器口502，所述定量试剂通过所述注射器口502进入离心管中。

根据本发明的一些实施例，所述自动离心装置600包括机壳，与

安装在所述机壳内的动力源601、感应器602和吊篮装置；

所述吊篮装置包括吊篮固定座603，以及通过转动轴604安装在所述吊篮固定座603上的样品吊篮605和配重吊篮606，所述样品吊篮605与所述配重吊篮606呈对称放置；

所述感应器602用于感知所述配重吊篮606的位置并与所述动力源601电连接；所述动力源601通过轴与所述吊篮固定座603联接；

所述离心机还包括离心管607和配重管608，所述离心管607放置于所述样品吊篮605内，所述配重管608放置于所述配重吊篮606内。

所述动力源601可以为伺服电机，所述感应器602为第五光电开关；

如图9-1、9-2所示，由伺服电机转动带动吊篮装置高速旋转，速度最高达到5000r/m，吊篮装置由样品吊篮605和配重吊篮606组成，两者呈对称放置；其中配重侧吊篮在垂直状态经过光电开关时，光电开关可以感应到，反馈信号给伺服电机，从而可以控制吊篮停止的位置；

所述自动离心装置还包括开盖机构、隔音棉、减震垫和减震支脚，所述开盖机构由一直流电机609控制，在取放样品时，活动盖板610可以打开，在离心时，活动盖板610盖上；

当离心机工作时，伺服电机带动吊篮固定座603高速旋转，吊篮以转动轴604为旋转点形成摆起来状态（如图9-2所示），其中，减震垫613和减震支脚（第一减震支脚611，第二减震支脚612）起到减震作用，隔音棉614起到隔音作用。

根据本发明的一些实施例，所述机械手臂还包括至少一个定位机构。

根据本发明的一些实施例，所述机械手臂包括两个定位机构，分别为第三定位机构和第四定位机构；

所述第三定位机构包括第三挡光片700E和第三光电开关700F，所述第三挡光片700E设置在所述第一连接件700C-3的与所述第一输出轴700C-2联接的一端，所述第三光电开关700F设置在所述机械手支架700A上且与所述第三挡光片700E之间配合实现所述机械手700B的线性位移定位功能，所述第三光电开关700F包括2个光电开关（700F-1, 700F-2），分别位于所述机械手支架700A的两个预订位置；

所述预定位置为工作人员预先设定好的两个止停位置，即所述第一连接件700C-3带动所述机械手700B进行线性位移的启停动作的初始位置，从而实现操作的自动化与连续。

所述第四定位机构包括第四挡光片700G和第四光电开关700H，所述第四挡光片700G设置在第二连接件700D-2上，所述第四光电开700H关设置在所述机械手支架700A上且与所述第四挡光片700G之间配合实现所述机械手700B的旋转定位功能。

如图10-12所示，所述第一驱动部件700C-1可以为线性步进电机，所示第一输出轴700C-2可以为丝杆，所示第一连接件700C-3可以为一端带内螺纹的连接托架，所述连接托架的另一端为U形开口结构，所述连接托架的带内螺纹的一端通过螺母压板700I与所述丝杆联接；

所述旋转机构包括第二驱动部件700D-1可以为减速步进电机，所述第二连接件700D-2可以为联轴器（优选地，刚性联轴器），所述第二输出轴700D-3可以为滚珠花键轴，所述第三连接件700D-4可以为滚珠花键；

操作方式为：线性步进电机的丝杆与连接托架通过螺母压板700I活动连接在一起，减速步进电机通过刚性联轴器与滚珠花键轴连接在一起，滚珠花键与机械手700B连接在一起，连接托架开U形开口一端插入机械手700B环槽中带动滚珠花键进行上升或下降动作，进而滚珠花键带动机械手700B进行上升或下降动作，同时由于滚珠花键轴自身的特性（花键轴是机械传动一种，和平键、半圆键、斜键作用一样，都是传递机械扭矩的，在轴的外表有纵向的键槽，套在轴上的旋转件也有对应的键槽，可保持跟轴同步旋转；在旋转的同时，有的还可以在轴上作纵向滑动，如变速箱换档齿轮等），减速步进电机驱动滚珠花键轴旋转，进而滚珠花键轴带动滚珠花键转动，从而使得与滚珠花键联接的机械手700B也可以在滚珠花键带动下在连接托架U形开口中进行旋转动作。

连接托架一端设置第三挡光片700E，与安装于机械手支架700A上的第一光电开关700F配合实现上下定位功能，安装在刚性联轴器上的第四挡光片700G与安装于机械手支架700A上的第四光电开关700H配合实现机械手700B旋转的定位功能，调整刚性联轴器即可方便调整机械手700B的起始位置。

整个机械手装置加工难度低，装配简单，功能可靠，无需繁杂调整动作，降低了工作人员的工作强度，提高了工作效率。

根据本发明的一些实施例，所述搅拌机械手710包括第一电机711、搅拌臂712和搅拌叶轮713，所述第一电机711通过所述搅拌臂712驱动所述搅拌叶轮713旋转。

根据本发明的一些实施例，所述夹持机械手720包括第二电机721、夹持臂722和夹爪723，所述第二电机721通过夹持臂722控制夹爪723的张开与闭合。

所述夹持机械手720还包括滑动销（图中未示出），所述夹持臂722可以为连杆结构，包括第一夹持机构和第二夹持机构，所述第一夹持机构包括第一连杆722-1和第二连杆722-2，所述第一连杆722-1的一端与所述第二连杆722-2的一端通过第一转销722-5联接，所述第二连杆722-2的另一端具有夹爪723，所述第一连杆722-1的另一端与所述滑动销铰接；所述第二夹持机构包括第三连杆722-3和第四连杆722-4，所述第三连杆722-3的一端与所述第四连杆722-4的一端通过第二转销（图中未示出）联接，所述第四连杆722-4的另一端具有夹爪723，所述第三连杆722-3的另一端与所述滑动销铰接；所述第二连杆722-2与所述第四连杆722-4两者中部通过转轴722-6联接。

根据本发明的一些实施例，所述吸液机械手730包括吸液针731和固定架732，所述吸液针731用于吸取离心管中经离心后的样品的上层清夜。

根据本发明的一个实施例，操作人员将具有样品信息的条码粘贴到样品杯150指定位置，然后放入待处理样品50克，将样品杯150放入自动上料装置100的样品杯槽163中；

自动上料装置100的样品杯槽163中的活动块161被样品杯150压下，光电开关172发送有待处理样品信息给处理器，驱动电机121驱动同步带轮122旋转使取杯机构130到达放置有样品杯150的杯位槽160（所述杯位槽包括至少一个样品杯槽163）的位置；丝杆步进电机132驱动连接块134向下运动，同时电磁铁（所述取杯机构130包括抓杯手131，所述抓杯手131可以为电磁铁结构）通电使铁芯吸合，当连接块134下降到指定位置时，抓杯手131卡入样品杯150的卡槽内，此时电磁铁断电释放铁芯，电磁铁的铁芯卡在样品杯150卡槽的下方，固定住样品杯150；然后丝杆步进电机132驱动连接块134向上运动，到达上止点后，驱动电机121驱动同步带轮122带动取杯机构130运动到粉碎取样系统上方，即倾倒样品位置，条码扫描器读取样品条码信息后，无刷电机201驱动粉碎锤202旋转达到指定转速后，步进电机133带动抓杯手131旋转使样品杯150中的样品进入粉碎取样装置200中的下料器203内，步进电机204带动粉料斗205旋转，控制下料速度使样品进入粉碎腔体206对样品进行粉碎；

粉碎后的样品经过滤网207后进入旋风收集腔208内，粉碎后的样品沿旋风收集腔208旋转下落到底部，取样器209内堆积1克左右样品粉末，旋风气流经过管道210进入旋风排气仓215，经过滤网207过滤后进入大气。

在样品开始粉碎的同时自动称量搬运装置300的第三驱动部件301（可以为电机）驱动固定于单点称重传感器上的套管309至离心管自动输送装置400的下面，丝杆电机405驱动位于分料板403中的离心管向前运动，在经过导向部时，由导向部促使离心管进入离心管流道内时离心管管口向上，离心管沿离心管流道404下落至等待在下方的套管309中，此时单点称重传感器对空离心管进行称重，接到离心管的自动称量搬运装置300在第三驱动部件301（可以为电机）驱动下旋转至粉碎取样装置200下方的取样位置。

粉碎结束后步进电机211驱动齿轮212带动下料转盘213旋转，下料转盘213将1克样品粉末送至空离心管上方，推料部件214将样品粉末推送至离心管中，单点称重传感器对离心管再次称重；在推送样品粉末的同时，旋风收集器中的刮条开始旋转，去除收集器表面的样品粉末，废样品可放入废样品收集仓216；接到样品粉末的离心管在第三驱动部件301（可以为步进电机）驱动下旋转45度到试剂供给装置500位置，注射器501根据样品重量向离心管中注入定量试剂；接到试剂的离心管在第三驱动部件301（可以为电步进机）驱动下再旋转45度到搅拌位置，此时搅拌机械手710的搅拌叶轮713在清洗池733中清洗完毕，第一驱动部件700C-1（可以为丝杆电机）驱动搅拌叶轮713上升，到指定位置后第二驱动部件700D-1（可以为减速步进电机）带动第三连接件700D-4（可以为滚珠花键）旋转，与第三连接件700D-4（可以为滚珠花键）螺母连接的搅拌臂712带着搅拌叶轮713旋转到离心管位置，第一驱动部件700C-1（可以为丝杆步进电机）驱动搅拌叶轮713下降到离心管中，第一电机711驱动搅拌叶轮713旋转，对离心管中的样品和试剂进行混合搅拌，搅拌结束后第一驱动部件700C-1（可以为丝杆步进电机）驱动搅拌叶轮713上升，第二驱动部件700D-1（可以为减速步进电机）带动第三连接件700D-4（可以为滚珠花键）旋转，与第三连接件700D-4（可以为滚珠花键）螺母连接的搅拌臂712带着搅拌叶轮713旋转到清洗池733对搅拌叶轮713进行清洗。

搅拌结束后自动离心装置600的活动盖板610在直流电机609的驱动下打开，自动称量搬运装置300在第三驱动部件301（可以为电步进机）驱动下旋转90度至夹持机械手720的抓取离心管位置，第一驱动部件700C-1（可以为丝杆步进电机）驱动夹持机械手720的夹爪723下降到离心管位置，同时夹爪723张开，抓取离心管后夹持机械手720上升将离心管放置到自动离心装置600中的离心管放置位置，夹持机械手720的夹爪723离开后，活动盖板610在直流电机609的驱动下关闭，离心机在动力源601（可以为伺服电机）驱动下进行高速离心。

离心结束后活动盖板610在直流电机609的驱动下打开，吸液机械手730的吸液针731在清洗池733中清洗后，吸液针731在第一驱动部件700C-1（可以为丝杆步进电机）的驱动下上升，第二驱动部件700D-1（可以为减速步进电机）带动第三连接件700D-4（可以为滚珠花键）旋转，与第三连接件700D-4（可以为滚珠花键）螺母连接的取液机械臂732带着吸液针731到达自动离心装置600的离心管上方，第一驱动部件700C-1（可以为丝杆步进电机）驱动吸液针下降到离心管中抽取上清液，上清液抽取结束后吸液针在第一驱动部件700C-1（可以为丝杆步进电机）的驱动下上升，第二驱动部件700D-1（可以为减速步进电机）带动第三连接件700D-4（可以为滚珠花键）旋转，第三连接件700D-4（可以为滚珠花键）螺母连接的取液机械臂732带着吸液针731到清洗池733对吸液针731进行清洗。

吸液针731离开后固定于夹持臂722上的夹爪723在第二驱动部件700D-1（可以为减速步进电机）驱动下旋转至自动离心装置600的离心管的上方，同时夹爪723张开，第一驱动部件700C-1（可以为丝杆步进电机）驱动夹爪723下降到离心管上方抓取离心管；抓取到离心管后第一驱动部件700C-1（可以为丝杆步进电机）驱动夹爪723上升，离开自动离心装置600，第二驱动部件700D-1（可以为减速步进电机）带动第三连接件700D-4（可以为滚珠花键）旋转，与第三连接件700D-4（可以为滚珠花键）螺母连接的夹持臂722运动到废离心管槽800上方时，夹爪723张开将废离心管送至废离心管槽800中。

系统实现了扫码、取样、粉碎、称量、加提取液、混匀、离心、取样等步骤的全自动化；只需将待处理的样品放入多位的样品槽，即可自动完成样品的前处理动作，操作简便，效率高，准确率也大大的提高。

在本实施例中，涉及离心管、离心管的实验用品描述均可以根据实验情况自由选择合适的实验器件。

任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例；而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。

尽管参照本发明的多个示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内；具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神；除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，包括自动上料装置、粉碎取样装置、自动称量搬运装置、离心管自动输送装置、试剂供给装置、自动离心装置、机械手臂；

所述粉碎取样装置包括下料器，所述自动上料装置将样品杯从初始位置搬运到所述下料器的上方，且将所述样品杯中的样品倒入所述下料器中；

所述自动称量搬运装置安装在所述粉碎取样装置边侧，且能使其称量部位旋转或移动至所述粉碎取样装置的出样口；

所述离心管自动输送装置安装在所述自动称量搬运装置上方，且能在所述称量部位旋转或移动至离心管出口时，离心管能够掉入所述称量部位的套管内；

所述试剂供给装置安装在所述自动称量搬运装置一侧且能够对所述套管内的离心管中加注试剂；

所述自动离心装置安装在所述自动称量搬运装置一侧；

所述机械手臂包括机械手支架、机械手、安装在所述机械手支架上的线性位移机构和安装在所述机械手支架上的旋转机构；

所述线性位移机构包括第一驱动部件、第一输出轴、第一连接件；

所述旋转机构包括第二驱动部件、第二连接件、第二输出轴和第三连接件；

所述第一连接件一端与所述第一输出轴联接，另一端与所述机械手联接，所述第一输出轴用于带动所述第一连接件进行线性位移；所述机械手与所述第三连接件联接；

所述第二驱动部件通过所述第二连接件与所述第二输出轴联接；所述第二输出轴用于其自身旋转时卡住所述第三连接件且与所述第三连接件滑动接触；

所述机械手包括搅拌机械手、夹持机械手和吸液机械手，所述搅拌机械手用于对所述套管内的离心管中的试剂进行搅拌；所述夹持机械手用于将所述套管内的离心管抓取并放入所述自动离心装置中，且用于将经离心后的被抽取上层清夜后的离心管取走；所述吸液机械手用于吸取经离心后的离心管内的试剂的上层清夜。

2.根据权利要求1所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述自动上料装置包括基座、传送机构、取杯机构和扫描器；

所述传送机构和所述扫描器分别安装于所述基座的两端；

所述取杯机构包括抓取部和与所述抓取部连接的驱动部，所述取杯机构滑动安装在所述传送机构与所述扫描器之间且与所述传送机构连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述扫描器为条码扫描器，所述样品杯贴有样品信息的条码，所述自动上料装置将贴有样品信息的条码的所述样品杯从初始位置搬运经过所述条码扫描器扫描后到指定位置。

4.根据权利要求3所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述自动上料装置还包括样品杯槽，所述样品杯槽中的活动块被所述样品杯压下，光电开关发送有待处理样品信息给处理器，处理器发送信号至所述传送机构，所述传送机构驱动所述取杯机构到达所述初始位置抓取所述样品杯。

5.根据权利要求1所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述粉碎取样装置为锤式粉碎机。

6.根据权利要求1所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述自动称量搬运装置包括支撑架、第三驱动部件、转轴、第四连接件和称重传感器；

所述第三驱动部件安装在所述支撑架上，所述转轴一端与所述第三驱动部件的输出端联接，另一端与所述第四连接件联接，所述称重传感器固定在所述第四连接件上，所述称重传感器包括容纳部件，所述容纳部件用于放置称量物。

7.根据权利要求6所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述自动称量搬运装置还包括第一定位机构，所述第一定位机构包括安装在所述第四连接件上的第一光电开关和安装在所述支撑架上且与所述第一光电开关配合的第一挡光片。

8.根据权利要求6所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述自动称量搬运装置还包括第二定位机构，所述第二定位机构包括安装在所述转轴上的第二挡光片和安装在所述支撑架上且与所述第二挡光片配合的第二光电开关。

9.根据权利要求1所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述离心管自动输送装置包括离心管仓、载台、分料器和离心管流道，所述离心管仓安装于所述载台上方，离心管能够从所述离心管仓内滚落在所述载台上，所述离心管流道安装在所述载台下方，所述分料器推动离心管向所述离心管流道移动并滚入所述离心管流道内，所述离心管自动输送装置还包括导向部，所述导向部使离心管在所述离心管流道内滚动时离心管开口向上。

10.根据权利要求1所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述试剂供给装置包括注射器，所述注射器用于根据样品重量向离心管中注入定量试剂。

11.根据权利要求1所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述自动离心装置包括机壳，与

安装在所述机壳内的动力源、感应器和吊篮装置；

所述吊篮装置包括吊篮固定座，以及通过转动轴安装在所述吊篮固定座上的样品吊篮和配重吊篮，所述样品吊篮与所述配重吊篮呈对称放置；

所述感应器用于感知所述配重吊篮的位置并与所述动力源电连接；所述动力源通过轴与所述吊篮固定座联接；

所述离心机还包括离心管和配重管，所述离心管放置于所述样品吊篮内，所述配重管放置于所述配重吊篮内。

12.根据权利要求1所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述机械手臂还包括至少一个定位机构。

13.根据权利要求12所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述机械手臂包括两个定位机构，分别为第三定位机构和第四定位机构；

所述第三定位机构包括第三挡光片和第三光电开关，所述第三挡光片设置在所述第一连接件的与所述第一输出轴联接的一端，所述第三光电开关设置在所述机械手支架上且与所述第三挡光片之间配合实现所述机械手的线性位移定位功能，所述第三光电开关包括2个光电开关，分别位于所述机械手支架的两个预订位置；

所述第四定位机构包括第四挡光片和第四光电开关，所述第四挡光片设置在第二连接件上，所述第四光电开关设置在所述机械手支架上且与所述第四挡光片之间配合实现所述机械手的旋转定位功能。

14.根据权利要求1所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述搅拌机械手包括第一电机、搅拌叶轮和搅拌臂，所述第一电机通过所述搅拌臂驱动所述搅拌叶轮旋转。

15.根据权利要求1所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述夹持机械手包括第二电机、夹持臂和夹爪，所述第二电机通过夹持臂控制夹爪的张开与闭合。

16.根据权利要求1所述的一种适用于粮食前处理的系统，其特征在于，所述吸液机械手包括吸液针，所述吸液针用于吸取离心管中经离心后的样品的上层清夜。