CN108169267A - 一种自动化xrf测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化XRF测试系统，包括控制器、机器人本体、开盖装置、XRF设备、气路系统，XRF设备用于对测试样品进行测试，XRF设备分别连接机器人本体、开盖装置，开盖装置用于进行XRF设备顶盖的开启和关闭，测试样品置于设备操作平台上，机器人本体用于对测试样品进行拾取、位置转移和回位，气路系统与机器人本体、开盖装置连接，气路系统用于为机器人本体、开盖装置提供动力来源，XRF设备、开盖装置、机器人本体、气路系统分别与控制器连接，控制器的输入端连接有PC机一，XRF设备的输出端连接有PC机二；本发明能够降低对人员的依赖，减轻了测试人员的工作压力，使测试连贯，质量同效率都有较大的提高。

Description

一种自动化XRF测试系统及测试方法

[技术领域]

本发明涉及XRF测试技术领域，具体地说是一种测定固体材料中元素含量的自动化XRF测试系统及测试方法。

[背景技术]

X射线荧光光谱分析方法(XRF)是20世纪60年代得到迅速发展和应用的一种快速元素定量的分析方法。XRF具有制样简单、精密度高、准确度好、样品非破坏性、环境友好，能同时对多元素快速分析等优点，已成为化学元素分析的常用工具之一，被广泛应用于地质、冶金、采矿、有色、海洋、生化、环境、石化、商检、电子、公安、考古、难融化物和陶瓷工业、RoHS和WEEE分析等领域。

目前，应用XRF进行分析测试的领域中，对产品的测试多依赖于测试人员按照测试标准进行人工操作，一次只能测试一个样品，每个样品测试结束后，需要人工进行测试样品的更换，效率比较低。另外，由于测试人员技能不同，操作方法不同，导致测试结果存在差异。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种自动化XRF测试系统，能够降低对人员的依赖，减轻了测试人员的工作压力，使测试连贯，质量同效率都有较大的提升，大大提高了设备的使用率，确保测试的准确性。

为实现上述目的设计一种自动化XRF测试系统，包括控制器1、机器人本体2、开盖装置3、XRF设备4、PC机一6、PC机二7、设备操作平台8、气路系统，所述XRF设备4用于对测试样品5进行测试，所述XRF设备4分别连接机器人本体2、开盖装置3，所述开盖装置3用于进行XRF设备4顶盖的开启和关闭，所述测试样品5按规律放置在设备操作平台8上供机器人本体2进行拾取，所述机器人本体2用于对测试样品5进行拾取、位置转移和回位，所述气路系统与机器人本体2、开盖装置3连接，所述气路系统用于为机器人本体2、开盖装置3提供动力来源，所述XRF设备4、开盖装置3、机器人本体2、气路系统分别与控制器1连接，所述控制器1的输入端连接有PC机一6，所述PC机一6用于设定输入输出参数并提供自动化测试逻辑，所述XRF设备4的输出端连接有PC机二7，所述PC机二7用于启动测试并记录传输测试结果。

进一步地，所述控制器1为HMI，所述HMI利用控制平台与供电系统、气路系统、XRF设备4及外围辅助装置之间建立连接与通讯，并将测试方法、判断逻辑以及操作流程编译成机器语言，通过上位机进行控制。

进一步地，所述机器人本体2包含机器人底座和六轴关节机器人，所述六轴关节机器人安装在机器人底座上，所述六轴关节机器人在控制器1的控制下对测试样品5进行拾取、位置转移和回位。

进一步地，所述设备操作平台8上安装有四个物料盘9，四个物料盘9左右对称设置，所述机器人本体2设置在物料盘9之间位置处，每个物料盘9上设置有多排多列的样品杯10，所述测试样品5放入样品杯10内以供六轴关节机器人拾取。

进一步地，所述设备操作平台8的周边设有安全护栏11，所述安全护栏11为封闭空间，所述设备操作平台8的正面位及侧面位均装有安全门12，所述安全门12为轴承移门。

进一步地，所述安全门12上方安装有警示灯，所述警示灯与控制器1连接，所述警示灯为红、黄、绿三色定义灯，所述警示灯用于提醒设备运行状态。

进一步地，所述XRF设备4、开盖装置3、PC机二7均设有两台，并构成两个XRF测试系统，两个XRF测试系统之间并联布置，所述机器人本体2设置在两台XRF设备4之间位置处。

本发明还提供了一种自动化XRF测试系统的测试方法，包括以下步骤：

1)样品放置：将测试样品装入样品杯内，并按顺序放置在设备操作平台上；

2)程序设定：通过PC机一进行操作程序设定，通过控制器的操作面板选定工位，开始设备运行；

3)程序启动：通过PC机二启动XRF设备进行测试，由开盖装置打开XRF设备顶盖，机器人本体取出已测试好的测试样品并装上待测试的测试样品，再由开盖装置关闭XRF设备顶盖，然后XRF设备进行测试，并自动记录数据；

4)测试结束：待测试结束后，机器人本体自动取出测试样品，并换上下一个待测试的测试样品。

本发明同现有技术相比，通过PC机一进行操作程序设定，可以对两台XRF测试系统进行控制，从而可连续自动测试最多200个样品，并且自动记录数据，且整个测试流程中，测试人员只在最初操作，后续则由自动化测试系统自动完成以下操作：打开XRF设备顶盖、取出测试样品、装上新的测试样品、关闭XRF设备顶盖、进行测试，本发明能够降低对人员的依赖，减轻了测试人员的工作压力，使测试连贯，质量同效率都有较大的提高；此外，本发明按照测试标准及设备操作要求进行设计，将测试方法、测试逻辑、判断标准编辑成测试流程软件，通过控制测试系统来替代人员操作，采用该自动化测试流程进行测试，测试前将测试条件设置后，测试过程会按流程进行，从而减少对人的依赖，大大提高设备的使用率，确保测试的准确性，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的平面放置图一；

图3是本发明的平面放置图二；

图4是本发明的六轴关节机器人手臂结构示意图；

图5是本发明的开盖过程示意图一；

图6是本发明的开盖过程示意图二；

图中：1、控制器 2、机器人本体 3、开盖装置 4、XRF设备 5、测试样品 6、PC机一7、PC机二 8、设备操作平台 9、物料盘 10、样品杯 11、安全护栏 12、安全门 13、启动按钮14、气功夹爪 15、开盖器 16、传感器。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

如附图所示，本发明包括控制器1、机器人本体2、开盖装置3、XRF设备4、PC机一6、PC机二7、设备操作平台8、气路系统，XRF设备4用于对测试样品5进行测试，XRF设备4分别连接机器人本体2、开盖装置3，开盖装置3用于进行XRF设备4顶盖的开启和关闭，测试样品5按规律放置在设备操作平台8上供机器人本体2进行拾取，机器人本体2用于对测试样品5进行拾取、位置转移和回位，气路系统与机器人本体2、开盖装置3连接，气路系统用于为机器人本体2、开盖装置3提供动力来源，XRF设备4、开盖装置3、机器人本体2、气路系统分别与控制器1连接，控制器1的输入端连接有PC机一6，PC机一6用于设定输入输出参数并提供自动化测试逻辑，XRF设备4的输出端连接有PC机二7，PC机二7用于启动测试并记录传输测试结果。

其中，控制器1为HMI，HMI利用控制平台与供电系统、气路系统、XRF设备4及外围辅助装置之间建立连接与通讯，并将测试方法、判断逻辑以及操作流程编译成机器语言，通过上位机进行控制。机器人本体2包含机器人底座和六轴关节机器人，六轴关节机器人安装在机器人底座上，六轴关节机器人在控制器1的控制下对测试样品5进行拾取、位置转移和回位。设备操作平台8上安装有四个物料盘9，四个物料盘9左右对称设置，机器人本体2设置在物料盘9之间位置处，每个物料盘9上设置有多排多列的样品杯10，测试样品5放入样品杯10内以供六轴关节机器人拾取。设备操作平台8的周边设有安全护栏11，安全护栏11为封闭空间，设备操作平台8的正面位及侧面位均装有安全门12，安全门12为轴承移门。安全门12上方安装有警示灯，警示灯与控制器1连接，警示灯为红、黄、绿三色定义灯，警示灯用于提醒设备运行状态。XRF设备4、开盖装置3、PC机二7均设有两台，并构成两个XRF测试系统，两个XRF测试系统之间并联布置，机器人本体2设置在两台XRF设备4之间位置处。

本发明中，机器人本体与控制器、气路系统、测试样品、XRF连接；开盖装置与控制器、气路系统、XRF、机器人本体连接；气路系统与控制器、机器人本体、开盖装置连接；XRF与PC机二、测试样品、机器人本体、开盖装置、设备操作平台连接；测试样品其设备操作平台、机器人本体、XRF建立联系；设备操作平台与测试样品、XRF、机器人本体连接；安全门与设备操作平台、警示灯连接；警示灯与控制器、安全护栏连接；PC机一与控制器连接，其设定输入输出参数并提供自动化测试逻辑；PC机二与XRF连接，启动测试，记录传输测试结果。其中，控制器通过XRF对测试样品进行测试，控制器通过机器人本体和开盖装置进行XRF设备顶盖的开启和关闭，控制器通过机器人本体对测试样品进行拾取、位置转移和回位，测试样品按照一定规律放置在设备操作平台上供机器人本体进行拾取，机器人本体和开盖装置通过气路系统提供动力来源。

作为优选，控制器为HMI，HMI系统利用一个控制平台与包括供电系统、供气系统、XRF及外围辅助装置在内的各种设备建立连接及通讯，并将标准要求的测试方法、判断逻辑以及操作流程，编译成机器语言，通过上位机控制软件，实现检测指令收发、检测数据采集以及测试结果判断的闭环控制及自动化操作。机器人本体包含机器人底座和六轴关节机器人；设备操作平台装有四个物料盘，每个物料盘为10排10列结构；测试样品放入样品杯内，供六轴关节机器人拾取；安全护栏为1800cm*1600cm*1715cm的封闭空间，正面位和侧面位共装有四扇轴承移门；警示灯为红、黄、绿三色定义灯，提醒设备运行状态；由PC机一软件逻辑判断测试是否完成，由PC机二软件启动XRF测试；控制两台XRF，自动完成200个样品的测试。

本发明还提供了一种自动化XRF测试系统的测试方法，包括以下步骤：

1)样品放置：将最多200个测试样品装入样品杯内，并按照顺序放置在设备操作平台上；

2)程序设定：通过PC机一进行操作程序设定，通过控制器的操作面板选定工位，开始设备运行；

3)程序启动：通过PC机二启动XRF设备进行测试，由开盖装置打开XRF设备顶盖，机器人本体取出已测试好的测试样品并装上待测试的测试样品，再由开盖装置关闭XRF设备顶盖，然后XRF设备进行测试，并自动记录数据；

4)测试结束：待测试结束后，机器人本体自动取回测试样品，并换上下一个待测试的测试样品。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动化XRF测试系统，其特征在于：包括控制器(1)、机器人本体(2)、开盖装置(3)、XRF设备(4)、PC机一(6)、PC机二(7)、设备操作平台(8)、气路系统，所述XRF设备(4)用于对测试样品(5)进行测试，所述XRF设备(4)分别连接机器人本体(2)、开盖装置(3)，所述开盖装置(3)用于进行XRF设备(4)顶盖的开启和关闭，所述测试样品(5)按规律放置在设备操作平台(8)上供机器人本体(2)进行拾取，所述机器人本体(2)用于对测试样品(5)进行拾取、位置转移和回位，所述气路系统与机器人本体(2)、开盖装置(3)连接，所述气路系统用于为机器人本体(2)、开盖装置(3)提供动力来源，所述XRF设备(4)、开盖装置(3)、机器人本体(2)、气路系统分别与控制器(1)连接，所述控制器(1)的输入端连接有PC机一(6)，所述PC机一(6)用于设定输入输出参数并提供自动化测试逻辑，所述XRF设备(4)的输出端连接有PC机二(7)，所述PC机二(7)用于启动测试并记录传输测试结果。

2.如权利要求1所述的自动化XRF测试系统，其特征在于：所述控制器(1)为HMI，所述HMI利用控制平台与供电系统、气路系统、XRF设备(4)及外围辅助装置之间建立连接与通讯，并将测试方法、判断逻辑以及操作流程编译成机器语言，通过上位机进行控制。

3.如权利要求2所述的自动化XRF测试系统，其特征在于：所述机器人本体(2)包含机器人底座和六轴关节机器人，所述六轴关节机器人安装在机器人底座上，所述六轴关节机器人在控制器(1)的控制下对测试样品(5)进行拾取、位置转移和回位。

4.如权利要求3所述的自动化XRF测试系统，其特征在于：所述设备操作平台(8)上安装有四个物料盘(9)，四个物料盘(9)左右对称设置，所述机器人本体(2)设置在物料盘(9)之间位置处，每个物料盘(9)上设置有多排多列的样品杯(10)，所述测试样品(5)放入样品杯(10)内以供六轴关节机器人拾取。

5.如权利要求4所述的自动化XRF测试系统，其特征在于：所述设备操作平台(8)的周边设有安全护栏(11)，所述安全护栏(11)为封闭空间，所述设备操作平台(8)的正面位及侧面位均装有安全门(12)，所述安全门(12)为轴承移门。

6.如权利要求5所述的自动化XRF测试系统，其特征在于：所述安全门(12)上方安装有警示灯，所述警示灯与控制器(1)连接，所述警示灯为红、黄、绿三色定义灯，所述警示灯用于提醒设备运行状态。

7.如权利要求6所述的自动化XRF测试系统，其特征在于：所述XRF设备(4)、开盖装置(3)、PC机二(7)均设有两台，并构成两个XRF测试系统，两个XRF测试系统之间并联布置，所述机器人本体(2)设置在两台XRF设备(4)之间位置处。

8.一种如权利要求1至7中任一项所述的自动化XRF测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)样品放置：将测试样品装入样品杯内，并按顺序放置在设备操作平台上；

2)程序设定：通过PC机一进行操作程序设定，通过控制器的操作面板选定工位，开始设备运行；

3)程序启动：通过PC机二启动XRF设备进行测试，由开盖装置打开XRF设备顶盖，机器人本体取出已测试好的测试样品并装上待测试的测试样品，再由开盖装置关闭XRF设备顶盖，然后XRF设备进行测试，并自动记录数据；

4)测试结束：待测试结束后，机器人本体自动取出测试样品，并换上下一个待测试的测试样品。