CN107389959A - 一种可自动纠错的转盘定位装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可自动纠错的转盘定位装置，包括步进电机、转盘和对射光耦组件，步进电机驱动转盘转动，所述转盘上均匀设有若干个计数孔和一个零位孔，所述的计数孔之间设置试剂片槽位，所有计数孔的中心位于距离转盘中心一定距离的圆周上；所述转盘位于对射光耦组件的光耦发射端和光耦接收端之间，对射光耦组件包括第一光耦和第二光耦，所述第一光耦对应零位孔，所述第二光耦对应计数孔，对射光耦组件连接脉冲电路后连接控制模块，控制模块与步进电机连接。本发明的有益效果是可同时在检测仪器内放置多个试剂片，且保证其准确进下片的功能，在时间利用率和精确性上提高了检测效率，使操作更为简单便捷。

Description

一种可自动纠错的转盘定位装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种医用检测试剂片转盘定位装置及控制系统，可通过软件控制配合机械设计和电子信号传输，依次对多个试剂片的进下片位置精确定位,对于试剂片位置存在的偏差进行自动纠错,防止误插入。

背景技术

医院检验科处理试剂片的数量巨大,检验人员手动依次完成单片试剂片的进下片繁琐耗时,并且容易出错。为了提高试剂片进下片的效率，缩短操作时间，保证进下片精确度，本专利提出了一种可自动纠错的转盘定位功能。

发明内容

本发明的目的是医用可同时在检测仪器内放置多个试剂片，且保证其准确进下片的功能，在时间利用率和精确性上提高了检测效率，使操作更为简单便捷。

为了达到上述目的，提供一种可自动纠错的转盘定位装置，包括步进电机、转盘和对射光耦组件，步进电机驱动转盘转动，所述转盘上均匀设有若干个计数孔和一个零位孔，所述的计数孔之间设置试剂片槽位，所述试剂片槽位均匀设置在转盘中心一定距离的圆周上，所有计数孔的中心均匀分布于距离转盘中心一定距离的圆周上，所述的零位孔的中心与其中一个计数孔的中心位于转盘的同一直径上；所述转盘位于对射光耦组件的光耦发射端和光耦接收端之间，对射光耦组件包括第一光耦和第二光耦，所述第一光耦对应零位孔，第一光耦的光耦发射端的信号可通过零位孔被光耦接收端接收，所述第二光耦对应计数孔，第二光耦的光耦发射端的信号可穿过计数孔被光耦接收端接收，对射光耦组件连接脉冲电路后连接控制模块，控制模块与步进电机连接。

对射光耦包括光耦发射端和光耦接收端，光耦发射端发射信号，光耦接收端进行接收，当无阻挡时光耦接收端接收到信号并传递，当有阻挡时，则反馈0信号。第一光耦对应于光盘的零位孔，即第一光耦的发射端仅可穿过零位孔，当光盘转动到试剂片槽位时，信号阻挡，反馈0信号，当穿过零位孔则接收端接收到高电平信号。同理，第二光耦也仅对应计数孔。第一光耦是用于帮助步进电机带动转盘转动到零点位置，而第二光耦则用于判别初始设置的电机转动一定角度后是否转动有偏差。

优选的，所述的控制模块包括：初始模块，接入第一光耦的输出端，用于控制步进电机带动转盘转动至可接收到第一光耦的脉冲信号的位置；和输入模块，用于接收到达指定试剂片槽位的外部指令并生成初始命令；和响应模块，用于根据所述初始命令生成响应信号并控制步进电机转动；和纠偏模块，反馈模接入第二光耦的输出端，所述纠偏模块包括计数器和比较器，用于判断步进电机是否带动转盘至正确位置，在步进电机转动过程中，第二光耦接收的信号在计数器中计数，并通过比较器与初始命令进行比较，若超出偏差值，则重新返回初始模块直至到位输出在位指令。

向控制模块输入的是槽位值，比如从1位的槽位开始算，依次为1、2、3……,输入命令的槽位值会计算成步进电机的步数，从而控制步进电机走到相应的槽位上。然而步进电机会存在一定偏差或偏差的累加，因此，为弥补这种不足，在每次进片或卸片操作前，首先进行找零工作，其初始模块通过第一光耦进行找零位置，促使步进电机移动到零位。然后根据计算后的步进电机的步数控制步进电机进行转动，在转动过程中，利用纠偏模块中的比较器和计数器，通过第二光耦的信号进行累加，每转过一个槽位，第二光耦都会穿过相应槽位附近的计数孔从而获得高电平信号，该信号在计数器上累加，并计算得出最终停止时的位置，当最终数值小于命令中的槽位值，或者最终没有接收到第二光耦的信号，这两种分别表明步进电机偏小或偏大两种情况，则表明行进有误，则重新回零在此转动。这种方式可以达到消除累计误差，使转盘定位更加精准的目的。

优选的，所述纠偏模块中,电机走B步转动一圈对应a个槽位，计电机脉冲数为n，第二光耦在计数器中累计信号数量为m，纠偏公式为：

{n-m╳(B/a)}＝K；

且当K＞±15时，超出偏差值，重新返回初始模块直至K≤15,输出在位指令。

优选的，初始模块还接收载片指令/卸片指令；

所述的控制装置还包括：

判定模块，接入第三光耦的输出端，用于判断是否接收第三光耦的信号，若无第三光耦的信号，输出可卸片信号，若接收到第三光耦信号，则输出可载片信号；和

载片模块，用于根据可载片信号控制载片装置向试剂片槽位进行进片/卸片。

实际上，卸片和进片是一个相对的过程，对于执行机构来说，载片装置向内运动为进片，向外运动为卸片，在判断是否可载片和可卸片时，第三光耦的输出指令是相反的。第三光耦设置在转盘外边缘是由于试剂片通常会在插入试剂片槽位时向外伸出一小段距离，设置第三光耦时，就能判别出是否有安装试剂片。尽管本装置的外部数据处理装置是外接电脑，在进片和卸片过程时会在外接电脑上进行相应记录，包括试剂片反应时间、合适进片/卸片、试剂片槽位是否空挡，但是也不乏出现电脑更新不及时或步进电机故障的问题，为了进一步避免进片/卸片中的误操作，第三光耦的检测增加了一道防护，若槽位上存在试剂片，则仅可作卸片操作，而槽位上无试剂片，则可作为载片操作。

优选的，所述第一光耦、第二光耦和第三光耦位于转盘的同一直径方向上。

优选的，所述的零位孔与其中一个计数孔连通。

优选的，设置有30个试剂片槽位。

一种控制可自动纠错的转盘定位装置的方法，包括以下步骤：

(1)向控制系统输入进位的试剂片槽位数，生成初始指令；

(2)确定零点位置，步进电机带动转盘旋转，当控制系统接收到第一光耦的接通信号时，控制系统控制步进电机停止作为初始位置；

(3)步进电机响应执行，通过初始指令运算得出步进电机步数并带动电机转到指定位置；

(4)纠偏定位，第二光耦接通信号在控制系统内的计数器进行计数累加，并将最终数值与最初生成指令进行比对，当数值相同时，完成指令，步进电机停止，当数值不同时，返回第(2)步重新执行直至完成指令。

优选的，所述的纠偏定位步骤中，电机运动每产生一个脉冲，即电机走一步，转盘转动一圈，电机走B步，对应a个槽位，计电机脉冲数为n，第二光耦每接收到一个信号数量为m。纠错计算公式如下：

{n-m╳(B/a)}＝K，

当K在±15内时，定位准确；当K不符合此要求时，转盘重新转动定位。

优选的，还包括步骤：

判断在位，第三光耦接收信号，当接收信号与进片/卸片指令一致时，执行步骤进片/卸片，根据进片/卸片指令控制载片装置进片/卸片。

本发明的转盘上设置固定槽位，每个槽位可放置试剂片，转盘步进电机驱动转盘转动，通过控制步进电机步数使得电机每走固定不熟，转盘转动一个试剂片槽位。由此，可通过步进电机的步数，保证每个试剂片位可在正确试剂片位进行进片或卸片。第一光耦用于帮助控制模块控制转盘转到零位，第二光耦用于控制模块的纠偏模块进行计数和纠偏，当步进电机控制转盘转动停止时，判断纠偏模块中的计数总和是否和指令相同或最终的停位是否能够接收到第二光耦的信号，如果满足则位置正确，如果不同则重新回零位继续转动。运动的归零矫正初始值的偏差，使得进片、卸片操作定位更加精准。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施方式)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明的局部放大图

图3为本发明中对射光耦组件的结构示意图；

图4为本发明的控制流程图；

其中：

1-转盘 2-计数孔 3-零位孔

4-对射光耦组 41-第一光耦 42-第二光耦

43-第三光耦 5-试剂片槽位

具体实施方式

如图1-4所示的一种可自动纠错的转盘定位装置，包括步进电机、转盘1、载片装置和对射光耦组件4，步进电机驱动转盘1转动，所述转盘1上均匀设有若干个计数孔2和一个零位孔3，零位孔3与其中一个计数孔2在同一直径上，在本实施例中计数孔为30个，零位孔3与计数孔2相连，并且从图1中可看出，本实施例中零位孔3位于计数孔2的内侧。尽管在本实施例上，零位孔3与一个计数孔2相连，仍然可以看成是两个孔，这样所用的计数孔2均匀设置在转盘中心一定距离的圆周上。相邻的两个计数孔2中有一个试剂片槽位5。零位孔3所在位置顺时针方向依次对试剂片槽位5进行标记可标记为1、2、3……30。试剂片槽位5适用于接收试剂片。对射光耦组件4为一列第一光耦41、第二光耦42和第三光耦43组成的组件。其安装在转盘2上，光耦的发射端和接收端之间放置转盘2，并且在安装时是位于转盘2所在直径方向上，这样设置本身是因为容易将零位孔3和第一个计数孔2更准确的对应起来。在本实施例中，由于零位孔3是位于计数孔2的内侧的，所述内侧可理解为向圆心方向的一侧，则可体现出第一光耦41在本实施例中是设置在近端的光耦，在转盘2转动一圈的过程中，第一光耦仅有在零位孔3通过时，才有可能使其接收端接收到发射端的信号。而第二光耦42在本实施例中是设置在中端的光耦，在转盘2转动一圈的过程中，仅有计数孔2位置可以使得接收端接收到发射端的信号，其安装只要将光耦安装在相应孔的垂直方向，通过调节到圆心的距离就可以实现。第三光耦43是安装在转盘2的外侧边缘，其也可以理解为边缘的外侧，第三光耦43的安装不会被转盘遮挡，其主要是用于判断是否在试剂片槽位上插设试剂片。对射光耦组件连接脉冲电路后连接控制模块，控制模块与步进电机连接。

对射光耦包括光耦发射端和光耦接收端，光耦发射端发射信号，光耦接收端进行接收，当无阻挡时光耦接收端接收到信号并传递，当有阻挡时，则反馈0信号。第一光耦对应于光盘的零位孔，即第一光耦的发射端仅可穿过零位孔，当光盘转动到试剂片槽位时，信号阻挡，反馈0信号，当穿过零位孔则接收端接收到高电平信号。同理，第二光耦也仅对应计数孔。第一光耦是用于帮助步进电机带动转盘转动到零点位置，而第二光耦则用于判别初始设置的电机转动一定角度后是否转动有偏差。

如图4所示控制模块包括：初始模块，接入第一光耦的输出端，用于控制步进电机带动转盘转动至可接收到第一光耦的脉冲信号的位置；和输入模块，用于接收到达指定试剂片槽位的外部指令并生成初始命令；和响应模块，用于根据所述初始命令生成响应信号并控制步进电机转动；和纠偏模块，反馈模接入第二光耦的输出端，所述纠偏模块包括计数器和比较器，用于判断步进电机是否带动转盘至正确位置，在步进电机转动过程中，第二光耦接收的信号在计数器中计数，并通过比较器与初始命令进行比较，若不相同或最终停止未接收到第二光耦信号，则重新返回初始模块进行执行直至到位输出在位指令。判定模块，接入第三光耦的输出端，用于接收在位指令后判断是否接收第三光耦的信号，若无第三光耦的信号，输出错误指令停止操作，若接收到第三光耦信号，则输出可载片信号；和载片模块，用于根据可载片信号控制载片装置向试剂片槽位进行进片。判定模块和载片模块更通过另一方面的变形进行卸片，判定模块，接入第三光耦的输出端，用于接收在位指令后判断是否接收第三光耦的信号，若接收到第三光耦信号，可输出可载片(进片)信号，若无第三光耦的信号，则输出可卸片信号；和载片模块，用于根据可载片信号控制载片装置向试剂片槽位进行卸片。

向控制模块输入的是槽位值，比如从1位的槽位开始算，依次为1、2、3……30,输入命令的槽位值会计算成步进电机的步数，从而控制步进电机走到相应的槽位上。然而步进电机会存在一定偏差或偏差的累加，因此，为弥补这种不足，在每次进片或卸片操作前，首先进行找零工作，其初始模块通过第一光耦进行找零位置，促使步进电机移动到零位。然后根据计算后的步进电机的步数控制步进电机进行转动，在转动过程中，利用纠偏模块中的比较器和计数器，通过第二光耦的信号进行累加，每转过一个槽位，第二光耦都会穿过相应槽位附近的计数孔从而获得高电平信号，该信号在计数器上累加，并计算得出最终停止时的位置，当最终数值小于命令中的槽位值，或者最终没有接收到第二光耦的信号，这两种分别表明步进电机偏小或偏大两种情况，则表明行进有误，则重新回零在此转动。这种方式可以达到消除累计误差，使转盘定位更加精准的目的。

实际上，卸片和进片是一个相对的过程，对于执行机构来说，载片装置向内运动为进片，向外运动为卸片，在判断是否可载片和可卸片时，第三光耦的输出指令是相反的。第三光耦设置在转盘外边缘是由于试剂片通常会在插入试剂片槽位时向外伸出一小段距离，设置第三光耦时，就能判别出是否有安装试剂片。尽管本装置的外部数据处理装置是外接电脑，在进片和卸片过程时会在外接电脑上进行相应记录，包括试剂片反应时间、合适进片/卸片、试剂片槽位是否空挡，但是也不乏出现电脑更新不及时或步进电机故障的问题，为了进一步避免进片/卸片中的误操作，第三光耦的检测增加了一道防护，只有槽位上无试剂片，才可进行进片操作时，只有槽位上有试剂片才可进行卸片操作。

如图4所示，一种控制可自动纠错的转盘定位装置的方法，包括以下步骤：

判断有无试剂片，此过程只在初始化的过程中使用。在初始化过程中，如果判断槽位内有试剂片，则对该位置进行卸片动作，直至转盘上无试剂片存留。此功能可确保在开始测试前，转盘上无试剂片；

(1)向控制系统输入进位的试剂片槽位数，生成初始指令；

(2)确定零点位置，步进电机带动转盘旋转，当控制系统接收到第一光耦的接通信号时，控制系统控制步进电机停止作为初始位置；

(3)步进电机响应执行，通过初始指令运算得出步进电机步数并带动电机转到指定位置；

(4)纠偏定位，第二光耦接通信号在控制系统内的计数器进行计数累加，并将最终数值与最初生成指令进行比对，当数值相同时，完成指令，步进电机停止，当数值不同时，返回第(2)步重新执行直至完成指令。电机运动每产生一个脉冲，即电机走一步。转盘转动一圈，在本实施例中，电机走B＝7406步，对应a＝30个槽位。计电机脉冲数为n，第二光耦每接收到一个信号数量为m。纠错计算公式如下：

{n-m╳(7406/30)}＝K，

当K在±15内时，定位准确。当K不符合此要求时，转盘重新转动定位。

(6)进片/卸片，根据进片/卸片指令控制载片装置进片/卸片。

圆形转盘设有30个固定槽位，如图1所示，每个槽位可放置一个试剂片。转盘步进电机驱动转盘转动，即转盘转动12度，对应一个试剂片位。通过软件的控制步进电机的步数，使得电机每走固定的步数，转盘转动一个试剂片位。由此，可通过软件控制步进电机的步数，保证每个试剂片位可在正确的试剂片位进片或卸片。

孔位计数定位与步数定位配合使用。当步进电机控制转盘转动停止后，通过孔位再次定位。如果转盘转动位置正确，光耦接收到光信号并传送至控制模块，转盘步进电机停止转动，开始进片。如果转盘转动位置存在偏差，光耦接收不到信号。控制系统控制转盘继续转动回归零位，再重复进行步数定位，孔位计数定位，直至转动位置定位正确。

每次孔位定位结束，试剂片进片，转盘都会在软件的控制下回归零位。回归零位与否通过对射光耦的信号判断。当转盘定位不准确时，转盘也会回归零位。此归零动作可以达到消除累计误差的作用，使转盘定位更加精准。

在每次进片前，软件都会按顺序从1到30查找空闲片槽，有试剂片的槽位会被标记为非空位置，软件根据每个槽位是否非空，依次寻找无标记的片槽。带。待此位置的试剂片卸片之后，将该位置标记为空位。

在试剂片推入转盘后，测试队列按时间分配重新排序。将反应时间短的试剂片优先进行测试。如果新加反应时间比已经等候待测的测试时间都短，将其排列在表头，进行优先测试。每次新测试都按照时间长短进行排序，优先进行反应时间最短的测试，保证测试的准确性。同时，在准备测试前15秒，转盘会调整到当前测试位，保证测试可以按照进行，缩小时间误差。卸片队列与测试队列原理类似，按照测试完成的先后顺序，优先对测试先完成的试剂片进行卸片动作。队列的应用使得转盘测试的准确性，卸片的效率大大提高。

应当理解的是，以上所述，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可自动纠错的转盘定位装置，其特征在于，包括步进电机、转盘和对射光耦组件，步进电机驱动转盘转动，所述转盘上均匀设有若干个计数孔和一个零位孔，所述的计数孔之间设置试剂片槽位，所述试剂片槽位均匀设置在转盘中心一定距离的圆周上，所有计数孔的中心均匀分布于距离转盘中心一定距离的圆周上，所述的零位孔的中心与其中一个计数孔的中心位于转盘的同一直径上；所述转盘位于对射光耦组件的光耦发射端和光耦接收端之间，对射光耦组件包括第一光耦和第二光耦，所述第一光耦对应零位孔，第一光耦的光耦发射端的信号可通过零位孔被光耦接收端接收，所述第二光耦对应计数孔，第二光耦的光耦发射端的信号可穿过计数孔被光耦接收端接收，对射光耦组件连接脉冲电路后连接控制模块，控制模块与步进电机连接。

2.根据权利要求1所述的可自动纠错的转盘定位装置，其特征在于，所述的控制模块包括：

初始模块，接入第一光耦的输出端，用于控制步进电机带动转盘转动至可接收到第一光耦的脉冲信号的位置；和

输入模块，用于接收到达指定试剂片槽位的外部指令并生成初始命令；和

响应模块，用于根据所述初始命令生成响应信号并控制步进电机转动；和

纠偏模块，反馈模接入第二光耦的输出端，所述纠偏模块包括计数器和比较器，用于判断步进电机是否带动转盘至正确位置，在步进电机转动过程中，第二光耦接收的信号在计数器中计数，并通过比较器与初始命令进行比较，若超出偏差值，则重新返回初始模块直至到位输出在位指令。

3.根据权利要求2所述的可自动纠错的转盘定位装置,其特征在于,所述纠偏模块中,电机走B步转动一圈对应a个槽位，计电机脉冲数为n，第二光耦在计数器中累计信号数量为m，纠偏公式为：

{n-m╳(B/a)}＝K；

且当K＞±15时，超出偏差值，重新返回初始模块直至K≤15,输出在位指令。

4.根据权利要求2所述的可自动纠错的转盘定位装置，其特征在于，还包括载片装置，所述的对射光耦组件还包括第三光耦，所述第三光耦设置在转盘外侧边缘，控制系统可控制载片装置载片和卸片。

5.根据权利要求4所述的可自动纠错的转盘定位装置，其特征在于：

初始模块还接收载片指令/卸片指令；

所述的控制装置还包括：

判定模块，接入第三光耦的输出端，用于判断是否接收第三光耦的信号，若无第三光耦的信号，输出可卸片信号，若接收到第三光耦信号，则输出可载片信号；和

载片模块，用于根据可载片信号控制载片装置向试剂片槽位进行进片/卸片。

6.根据权利要求3所述的可自动纠错的转盘定位装置，其特征在于，所述第一光耦、第二光耦和第三光耦位于转盘的同一直径方向上。

7.根据权利要求1所述的可自动纠错的转盘定位装置，其特征在于，所述的零位孔与其中一个计数孔连通。

8.一种控制如权利要求1-7任一所述的可自动纠错的转盘定位装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)向控制系统输入进位的试剂片槽位数，生成初始指令；

(2)确定零点位置，步进电机带动转盘旋转，当控制系统接收到第一光耦的接通信号时，控制系统控制步进电机停止作为初始位置；

(3)步进电机响应执行，通过初始指令运算得出步进电机步数并带动电机转到指定位置；

(4)纠偏定位，第二光耦接通信号在控制系统内的计数器进行计数累加，并将最终数值与最初生成指令进行比对，当比较数值在偏差范围内，完成指令，步进电机停止，当比较数值超出偏差范围，返回第(2)步重新执行直至完成指令。

9.根据权利要求8所述的可自动纠错的转盘定位装置的方法，其特征在于，所述的纠偏定位步骤中，电机运动每产生一个脉冲，即电机走一步，转盘转动一圈，电机走B步，对应a个槽位，计电机脉冲数为n，第二光耦每接收到一个信号数量为m。纠错计算公式如下：

{n-m╳(B/a)}＝K，

当K在±15内时，定位准确；当K不符合此要求时，转盘重新转动定位。

10.根据权利要求9所述的可自动纠错的转盘定位装置的方法，其特征在于，还包括步骤：

判断在位，第三光耦接收信号，当接收信号与进片/卸片指令一致时，执行步骤进片/卸片，根据进片/卸片指令控制载片装置进片/卸片。