CN107884807B - 基于伽马能谱仪的自动换样设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于伽马能谱仪的自动换样设备，其包括：进样装置，包括托盘，托盘具有容纳多个样品盒的多个容纳部，容纳部能够沿着预定方向依次进给样品盒；抓取装置，设置于托盘的上方，抓取装置包括在垂直于托盘所在的平面内设置的具有两个自由度的机械手，机械手能够从容纳部依次抓取每个样品盒，并带动样品盒可移动地往返于预定位置与容纳部之间；以及铅室，其内部设置有伽马能谱仪，铅室进一步设置有门体，门体能够在预定位置接收由机械手抓取的样品盒，并带动样品盒可活动地进出于铅室。本发明实现了在无人看守的情况下自动完成所有待测样品的进样、取样、检测等连续工作，能够确保样品盒的放置位置精度，同时也提高了检测效率。

Description

基于伽马能谱仪的自动换样设备

技术领域

本发明涉及伽马射线检测技术领域，特别是涉及一种基于伽马能谱仪的自动换样设备。

背景技术

伽玛能谱仪是一种检测伽玛射线的仪器，通过检测分析伽玛能谱来测定样品中所含的放射性核素及其含量，主要用于建材、矿物、环境等放射性活度测量和放射性核素识别。

目前采用伽玛能谱仪检测样品时，普遍采用人工进行换样操作。检测时人工将铅室打开，并将样品盒放入铅室内的检测位，然后人工将铅室关闭并启动伽玛能谱仪进行检测，检测结束后人工将铅室打开，然后将样品盒取出，并将下一个待测样品盒放入，如此反复才能完成多个样品的检测。

当待测样品数量较多时，由于伽玛能谱仪检测单个样品的时间较长，通常大于一小时，导致操作人员需长时间看守仪器，并在一定的时间间隔后重复进行样品的进样、取样操作，无法快速、连续地检测样品，严重降低了工作效率，增加了人力成本，且人工进样难以保证每次样品摆放位置的准确度，导致产生检测误差。

发明内容

本发明实施例提供一种基于伽马能谱仪的自动换样设备，其能够在检测样品时实现自动换样。

根据本发明实施例提出了一种基于伽马能谱仪的自动换样设备，其包括：进样装置，包括托盘，托盘具有容纳多个样品盒的多个容纳部，容纳部能够沿着预定方向依次进给样品盒；抓取装置，设置于托盘的上方，抓取装置包括在垂直于托盘所在的平面内设置的具有两个自由度的机械手，机械手能够从容纳部依次抓取每个样品盒，并带动样品盒可移动地往返于预定位置与容纳部之间；以及铅室，其内部设置有伽马能谱仪，铅室进一步设置有门体，门体能够在预定位置接收由机械手抓取的样品盒，并带动样品盒可活动地进出于铅室。

根据本发明实施例的一个方面，进样装置进一步包括与托盘连接的旋转装置，多个容纳部绕托盘的中心轴线环形阵列布置，旋转装置每相隔预定时间带动托盘转动预定角度，以使容纳部能够沿着预定方向依次进给样品盒。

根据本发明实施例的一个方面，旋转装置为齿轮传动装置、带传动装置或者链传动装置中的任意一种。

根据本发明实施例的一个方面，进样装置进一步包括与托盘连接的移动装置，托盘的多个容纳部在托盘内呈矩形阵列布置，移动装置每相隔预定时间带动托盘移动预定距离，以使容纳部能够沿着预定方向依次进给样品盒。

根据本发明实施例的一个方面，抓取装置进一步包括呈预定角度连接设置的第一移动装置和第二移动装置，第二移动装置沿着平行于托盘所在的平面的方向可移动，机械手连接于第一移动装置，使得机械手能够在呈预定角度的两个方向上可移动。

根据本发明实施例的一个方面，第一移动装置包括第一导轨和沿着第一导轨移动的第一滑块，机械手连接于第一滑块；第一滑块由电机、液压缸或者气缸中的任意一种方式驱动。

根据本发明实施例的一个方面，第二移动装置包括第二导轨和沿着第二导轨移动的第二滑块，第二滑块与第一移动装置连接，第二滑块由电机、液压缸或者气缸中的任意一种方式驱动。

根据本发明实施例的一个方面，抓取装置进一步包括拖链，拖链设置于第一移动装置与第二移动装置之间，能够容纳第一移动装置和机械手的走线线缆。

根据本发明实施例的一个方面，铅室进一步包括与门体连接的直线运动装置，直线运动装置包括第三导轨和沿着第三导轨移动的第三滑块，门体连接至第三滑块，铅室的侧面设置有与门体的外轮廓匹配的开口，且开口对应于门体的移动路径而设置。

根据本发明实施例的一个方面，铅室进一步包括与门体连接的旋转运动装置，旋转运动装置包括电机和与电机的输出轴连接的旋转件，门体连接至旋转件，铅室的侧面设置有与门体的外轮廓匹配的开口，且开口对应于门体的转动路径而设置。

根据本发明实施例的一个方面，进一步包括控制装置，控制装置与进样装置、抓取装置和铅室电连接。

根据本发明实施例的一个方面，机械手周围设置有读取器，样品盒上设置有包含样品信息的标签，读取器能够读取标签并将样品信息发送至控制装置。

本发明实施例提供的基于伽马能谱仪的自动换样设备，通过具有两个自由度的机械手将多个样品盒从托盘中逐一自动抓取到预定位置，并送入设置有伽马能谱仪的铅室内进行检测，检测完成后再将样品盒逐一放回至托盘，实现了在无人看守的情况下自动完成所有待测样品的进样、取样、检测等连续工作，能够确保样品盒的放置位置精度，降低了人力成本，同时也提高了检测效率。另外，该自动换样设备结构紧凑，与现有技术中采用具有三个自由度的机械手装置相比，设备整体占地面积更小，空间利用率更高。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本发明实施例的基于伽马能谱仪的自动换样设备的结构示意图；

图2是图1所示的自动换样设备中进样装置的结构示意图；

图3是图1所示的自动换样设备中抓取装置的结构示意图；

图4是图1所示的自动换样设备中铅室的结构示意图。

其中：

进样装置-10；样品盒-S；托盘-11；定位孔-11a；旋转装置-12；电机-121；主动齿轮-122；被动齿轮-123；安装板-124；轴承-125；转接件-13；定位销-13a；

抓取装置-20；机械手-21；第一移动装置-22；第一导轨-221；第一滑块-222；第二移动装置-23；第二导轨-231；第二滑块-232；拖链-24；读取器-25；

铅室-30；开口-30a；门体-31；直线运动装置-32；第三导轨-32a；第三滑块-32b。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的基于伽马能谱仪的自动换样设备的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图4对本发明实施例的基于伽马能谱仪的自动换样设备进行详细描述。

参阅图1，本发明实施例提出了一种基于伽马能谱仪的自动换样设备，包括进样装置10、抓取装置20和铅室30。

进样装置10包括托盘11，托盘11具有容纳多个样品盒S的多个容纳部，容纳部能够沿着预定方向依次进给样品盒S。

抓取装置20设置于托盘11的上方，抓取装置20包括在垂直于托盘11所在的平面内设置的具有两个自由度的机械手21。机械手21能够从容纳部依次抓取每个样品盒S，并带动样品盒S可移动地往返于预定位置与容纳部之间。

铅室30能够为样品提供低本底的检测环境，其内部设置有伽马能谱仪，铅室30进一步设置有门体，门体能够在预定位置接收由机械手21抓取的样品盒S，并带动样品盒S可活动地进出于铅室30。

由此，进样装置10中的托盘11的容纳部能够沿着预定方向依次进给样品盒S，抓取装置20中的机械手21移动到托盘11的容纳部，抓取其中的一个样品盒S，并将其可移动地放置于预定位置。而铅室30中的门体31能够在预定位置接收由机械手21抓取的样品盒S，并带动样品盒S可活动地进入铅室30内，由铅室30内的伽马能谱仪对样品盒S中的样品进行检测。检测完成后，门体31带动样品盒S可活动地退出铅室30至预定位置，机械手21移动到预定位置，抓取样品盒S，并将其放回托盘11中的相应容纳部中，完成对该样品盒的检测工作。然后机械手21再次抓取容纳部进给的下一个样品盒S，开始进行下一个样品盒S的检测。

实际使用时，工作人员只需将待测样品制备好后放入样品盒S，并将所有样品盒S放入托盘11，然后将托盘11放入进样装置10的相应位置，启动自动换样设备，即可自动逐一完成所有待测样品的检测。

本发明实施例提供的基于伽马能谱仪的自动换样设备，通过具有两个自由度的机械手21将多个样品盒S从托盘11中逐一自动抓取到预定位置，并送入设置有伽马能谱仪的铅室30内进行检测，检测完成后再将样品盒S逐一放回至托盘11，实现了在无人看守的情况下自动完成所有待测样品的进样、取样、检测等连续工作，能够确保样品盒的放置位置精度，降低了人力成本，同时也提高了检测效率。另外，该自动换样设备结构紧凑，与现有技术中采用具有三个自由度的机械手装置相比，设备整体占地面积更小，空间利用率更高。

下面结合附图详细描述本发明实施例提出的基于伽马能谱仪的自动换样设备内各部件的具体结构。

参阅图2，进样装置10进一步包括与托盘11连接的旋转装置12，多个容纳部绕托盘11的中心轴线环形阵列布置，旋转装置12每相隔预定时间带动托盘11转动预定角度，以使容纳部能够沿着预定方向依次进给样品盒S。该预定时间的设置有两种方式：一种是，旋转装置12带动托盘11转动预定角度后，机械手21移动至托盘11，沿着托盘11的直径方向逐一抓取样品盒S进行检测，然后旋转装置12再转动一个预定角度，机械手21将托盘11的下一个直径方向的样品盒S逐一进行检测。则该预定时间即为直径方向上的若干样品盒S逐一检测完并返回托盘11的时间；另一种是，将机械手21抓取样品盒S的位置先固定，每检测完一个样品盒S，旋转装置12转动一个预定角度，直至转完一圈，再将机械手21抓取样品盒S的位置沿着托盘11的半径方向移动至下一个位置后固定，旋转装置12每转动一个预定角度，进给一个样品盒S，直至所有样品盒检测完。则该预定时间即为每一个样品盒S检测完并返回托盘11的时间。

该旋转装置12可以为齿轮传动装置、带传动装置或者链传动装置中的任意一种。本发明实施例以齿轮传动装置为例进行说明。齿轮传动装置包括电机121及相互啮合的主动齿轮122和被动齿轮123，主动齿轮122连接至电机121的输出轴，被动齿轮123连接至托盘11。另外，电机121与相互啮合的一对齿轮之间还设置有安装板124，安装板124固定至机架。被动齿轮123与安装板124之间还设置有轴承125。轴承125的内圈固定至安装板124，外圈固定至被动齿轮123的中心轴孔，以使被动齿轮123在主动齿轮122的带动下相对安装板124旋转。

进一步地，旋转装置10还包括设置于托盘11与旋转装置12之间的转接件13，转接件13可以与被动齿轮123固定连接。托盘11的下部设置有定位孔11a，转接件13的上部设置有对应于定位孔11a的定位销13a，用于定位托盘11，从而精确定位托盘11中的待测样品盒S的位置，确保抓取装置20中的机械手21能够准确地抓取样品盒S。作为一种可选的实施方式，定位孔11a也可以设置于托盘11的侧部，而定位销13a也可以设置于转接件13的侧部对应于定位孔11a的位置处。

可以理解的是，如果旋转装置为带传动装置或者链传动装置，则电机的输出轴连接至主动带轮或主动链轮，而被动带轮或被动链轮可以通过转接件13连接至托盘11。

作为一种可选的实施方式，进样装置也可以进一步包括与托盘11连接的移动装置，托盘11的多个容纳部在托盘11内呈矩形阵列布置，移动装置每相隔预定时间带动托盘11移动预定距离，以使容纳部能够沿着预定方向依次进给样品盒S。移动装置可以为导轨与滑块机构，托盘11固定于滑块，滑块带动托盘11沿着导轨移动，该移动方向与机械手21的移动方向互相成垂直。与前述机械手21从与旋转装置12连接的托盘11中抓取样品盒的方法类似，抓取方式不同，预定时间也有所不同，此处不再赘述。

进一步地，抓取装置20中的机械手21包括两个以上的夹爪及与夹爪连接的卡盘。两个以上的夹爪的内表面与样品盒S的外轮廓相匹配，卡盘内部设置有主动锥齿轮及对应于夹爪的两个以上的被动锥齿轮。在锥齿轮传动机构的带动下，两个以上的夹爪向外伸展或收缩，以完成抓取样品盒S的动作。作为一种可选的实施方式，主动锥齿轮由电机、气缸或者液压缸中的任意一种方式驱动。

参阅图3，抓取装置20进一步包括呈预定角度连接设置的第一移动装置22和第二移动装置23，第二移动装置23沿着平行于托盘11所在的平面的方向可移动，机械手21连接于第一移动装置21，使得机械手21能够在呈预定角度的两个方向上可移动，从而具有两个自由度。该预定角度可以为90°，也可以为其它角度，根据具体的使用场合而定。

第一移动装置22包括第一导轨221和沿着第一导轨221移动的第一滑块222，机械手21连接于第一滑块222。作为一种可选的实施方式，第一滑块222可以由电机、液压缸或者气缸中的任意一种方式驱动。

第二移动装置23包括第二导轨231和沿着第二导轨231移动的第二滑块232，第二滑块232与第一移动装置22连接。第二导轨231固定至机架。作为一种可选的实施方式，第二滑块可以由电机、液压缸或者气缸中的任意一种方式驱动。

抓取装置20进一步包括拖链24，拖链24设置于第一移动装置22与第二移动装置23之间，能够容纳第一移动装置22和机械手21的走线线缆，防止运动过程中走线线缆被卡住或折断。拖链24可以采用现有成熟设计，此处不再赘述。

参阅图4，铅室30进一步包括与门体31连接的直线运动装置32，直线运动装置32包括第三导轨32a和沿着第三导轨32a移动的第三滑块32b，门体31通过转接件连接至第三滑块32b，铅室30的侧面设置有与门体31的外轮廓匹配的开口30a，且开口30a对应于门体31的移动路径而设置，使得门体31带动样品盒S通过开口30a可移动地进出于铅室30。第三导轨32a和铅室30固定至机架。

作为一种可选的实施方式，铅室30也可以进一步包括与门体31连接的旋转运动装置，旋转运动装置包括电机和与电机的输出轴连接的旋转件，门体31连接至旋转件，铅室的侧面设置有与门体31的外轮廓匹配的开口30a，且开口30a对应于门体31的转动路径而设置，使得门体31带动样品盒S通过开口30a可转动地进出于铅室30。

进一步，本发明实施例提供的基于伽马能谱仪的自动换样设备还包括控制装置，控制装置与进样装置10、抓取装置20和铅室30电连接，以控制各部件的运动。

作为一种可选的实施方式，机械手21周围设置有读取器25，样品盒S上设置有包含样品信息的标签，例如印刷的二维码、条形码等，读取器25能够读取标签并将样品信息发送至控制装置，以获取待测样品盒S内的样品信息，从而完成信息记录的工作，便于后续的分析。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (12)

1.一种基于伽马能谱仪的自动换样设备，其特征在于，包括：

进样装置(10)，包括托盘(11)，所述托盘(11)具有容纳多个样品盒(S)的多个容纳部，所述容纳部能够沿着预定方向依次进给样品盒(S)；

抓取装置(20)，设置于所述托盘(11)的上方，所述抓取装置(20)包括在垂直于所述托盘(11)所在的平面内设置的具有两个自由度的机械手(21)，所述机械手(21)能够从所述容纳部依次抓取每个所述样品盒(S)，并带动所述样品盒(S)可移动地往返于预定位置与所述容纳部之间；以及

铅室(30)，其内部设置有伽马能谱仪，所述铅室(30)进一步设置有门体(31)，所述门体(31)能够在所述预定位置接收由所述机械手(21)抓取的所述样品盒(S)，并带动所述样品盒(S)可活动地进出于所述铅室(30)。

2.根据权利要求1所述的自动换样设备，其特征在于，所述进样装置(10)进一步包括与所述托盘(11)连接的旋转装置(12)，所述多个容纳部绕所述托盘(11)的中心轴线环形阵列布置，所述旋转装置(12)每相隔预定时间带动所述托盘(11)转动预定角度，以使所述容纳部能够沿着预定方向依次进给所述样品盒(S)。

3.根据权利要求2所述的自动换样设备，其特征在于，所述旋转装置(12)为齿轮传动装置、带传动装置或者链传动装置中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的自动换样设备，其特征在于，所述进样装置(10)进一步包括与所述托盘(11)连接的移动装置，所述托盘(11)的所述多个容纳部在所述托盘(11)内呈矩形阵列布置，所述移动装置每相隔预定时间带动所述托盘(11)移动预定距离，以使所述容纳部能够沿着预定方向依次进给所述样品盒(S)。

5.根据权利要求1所述的自动换样设备，其特征在于，所述抓取装置(20)进一步包括呈预定角度连接设置的第一移动装置(22)和第二移动装置(23)，所述第二移动装置(23)沿着平行于所述托盘(11)所在的平面的方向可移动，所述机械手(21)连接于所述第一移动装置(22)，使得所述机械手(21)能够在呈所述预定角度的两个方向上可移动。

6.根据权利要求5所述的自动换样设备，其特征在于，所述第一移动装置(22)包括第一导轨(221)和沿着所述第一导轨(221)移动的第一滑块(222)，所述机械手(21)连接于所述第一滑块(222)；所述第一滑块(222)由电机、液压缸或者气缸中的任意一种方式驱动。

7.根据权利要求5所述的自动换样设备，其特征在于，所述第二移动装置(23)包括第二导轨(231)和沿着所述第二导轨(231)移动的第二滑块(232)，所述第二滑块(232)与所述第一移动装置(22)连接；所述第二滑块(232)由电机、液压缸或者气缸中的任意一种方式驱动。

8.根据权利要求5所述的自动换样设备，其特征在于，所述抓取装置(20)进一步包括拖链(24)，所述拖链(24)设置于所述第一移动装置(22)与所述第二移动装置(23)之间，能够容纳所述第一移动装置(22)和所述机械手(21)的走线线缆。

9.根据权利要求1所述的自动换样设备，其特征在于，所述铅室(30)进一步包括与所述门体(31)连接的直线运动装置(32)，所述直线运动装置(32)包括第三导轨(32a)和沿着所述第三导轨(32a)移动的第三滑块(32b)，所述门体(31)连接至所述第三滑块(32b)，所述铅室(30)的侧面设置有与所述门体(31)的外轮廓匹配的开口(30a)，且所述开口(30a)对应于所述门体(31)的移动路径而设置。

10.根据权利要求1所述的自动换样设备，其特征在于，所述铅室(30)进一步包括与所述门体(31)连接的旋转运动装置，所述旋转运动装置包括电机和与所述电机的输出轴连接的旋转件，所述门体(31)连接至所述旋转件，所述铅室(30)的侧面设置有与所述门体(31)的外轮廓匹配的开口(30a)，且所述开口(30a)对应于所述门体(31)的转动路径而设置。

11.根据权利要求1至10任一项所述的自动换样设备，其特征在于，进一步包括控制装置，所述控制装置与所述进样装置(10)、所述抓取装置(20)和所述铅室(30)电连接。

12.根据权利要求11所述的自动换样设备，其特征在于，所述机械手(21)周围设置有读取器，所述样品盒(S)上设置有包含样品信息的标签，所述读取器能够读取所述标签并将所述样品信息发送至所述控制装置。