CN110369319B - 一种检验样本容器自动信息采集与分拣装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种检验样本容器自动信息采集与分拣装置及方法，该装置包括控制器以及安装在固定支撑架上、从上至下依次布置并连通的自动推送机构、自动扫描机构和自动分拣机构：自动推送机构、自动扫描机构和自动分拣机构分别电连接至控制器。本发明装置通过控制器控制相互配合的自动推送机构、自动扫描机构和自动分拣机构，实现将集中堆放的检验样本容器自动分离依次推送、自动扫描以及自动分拣；本发明方法采用查表方式的最短路径控制策略控制目标分拣桶运转至目标位置，分拣效率高，分拣精度好，操作方便，可在医疗等领域应用。

Description

一种检验样本容器自动信息采集与分拣装置及方法
技术领域
本发明属于检验器具技术领域，涉及检验样本容器的信息采集和分拣管理技术，具体涉及一种检验样本容器自动信息采集与分拣装置及方法。
背景技术
目前，医疗机构的诊疗活动中，通常需要采集患者的体液样本进行检测，例如血液、尿液、唾液等检验样本，通常的做法是，医疗机构给患者发放对应的体液采集容器(例如试管)和携带有患者相关信息的条形码，由医护人员或患者本人将条形码粘贴至对应的检验样本容器上；收集样本后，通过扫描该条形码获取患者的身份信息(包括姓名、性别、年龄、社保信息等)和检验样本采集信息(包括采集种类、采集时间、检验类型等)；根据获取的相关信息，一般由医护人员根据患者身份、采集种类、检验类型等信息进行分类，以便将检验样本容器送至对应的检验科室进行检验或根据不同的采集时间进行分批依次处理。目前样本容器的信息采集和分拣工作，大多由人工完成，医护人员的工作量相当大。
相当多的医疗机构也采用各种检验样本分类采集，一个患者通常需要检测不同的项目，要完成各个项目的检测，需要经过多次上述操作，花费了大量的时间和精力，耗时耗力，就医体验很差。
现在大的医疗机构每天要完成大量的体液样本检测，且随着新的检测指标和新的检测技术的出现，医疗机构体液样本的检测项目、样本数量日益增加，如此巨大的样本数目，要按照相关检验项目进行信息采集和分拣，单独依赖人工手动采集和分拣的方法已经不能满足现代医疗需求，不仅耗时耗力，而且人工信息采集和分拣效率低，错误率高，易造成医患矛盾；另一方面，检验样本时效性和及时率，也对现有检验样本容器的信息采集和分拣工作提出了挑战。现在也出现一些试管分类设备，大多存在结构复杂、成本高、效率低或自动化程度低、适用范围窄等缺陷，无法充分满足现代医疗发展的需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明的提供一种检验样本容器自动信息采集与分拣装置。
本发明所采用的技术方案为：
一种检验样本容器自动信息采集与分拣装置，包括控制器(40)以及安装在固定支撑架(50)上、从上至下依次布置并连通的自动推送机构(10)、自动扫描机构(20)和自动分拣机构(30)，其中：
自动推送机构(10)包括用于堆放检验样本容器的容器收集槽(11)、升降推送机构(12)、升降驱动机构(13)和容器通道(14)，升降推送机构(12)位于容器收集槽(11)和容器通道(14)之间，升降驱动机构(13)连接升降推送机构(12)的下部，以驱动升降推送机构(12)垂向运动，容器通道(14)的靠近通道入口(141)处还设置有对射式光电传感器(143)；
自动扫描机构(20)包括V形槽结构(21)、位于V形槽结构(21)上方的扫描仪(22)和位于V形槽结构(21)下方的分拣通道(25)，V形槽结构(21)上方正对容器通道(14)的通道出口(142)；
所述自动分拣机构(30)包括托盘(32)、布置在托盘(32)上的多个分拣桶(31)、驱动托盘(32)旋转的托盘驱动机构(33)和用于定位分拣桶(31)的传感机构(34)，自动分拣机构的分拣桶(31)位置对应自动扫描机构的分拣通道(25)的出口；
自动推送机构(10)、自动扫描机构(20)和自动分拣机构(30)分别电连接至控制器(40)。
上述检验样本容器自动信息采集与分拣装置中，所述升降推送机构(12)包括轨道架(123)以及并行安装在轨道架两侧轨道上的第一推送板(121)和第二推送板(122)，第一推送板(121)和第二推送板(122)可沿轨道架(123)的轨道交替上下往复运动；升降推送机构(12)的下限位置与容器收集槽(11)的底面平齐，容器通道(14)的通道入口(141)与升降推送机构(12)的上限位置相对应；容器收集槽(11)的底面为梯形底面，且朝向升降推送机构方向倾斜。
上述检验样本容器自动信息采集与分拣装置中，所述容器收集槽(11)的梯形底面(111)较宽的一侧靠近轨道架(123)，梯形底面(111)与水平面的夹角优选为40°-60°，容器收集槽(11)的两侧槽壁与第一推送板(121)和第二推送板(122)的夹角优选为70°-80°。
上述检验样本容器自动信息采集与分拣装置中，所述升降驱动机构(13)包括连杆机构(131)和第一电机(132)，连杆机构(131)包括曲柄轴(1311)、第一连杆(1312)和第二连杆(1313)，其中，第一连杆(1312)的两端分别与第一推送板(121)和曲柄轴(1311)铰接，第二连杆(1313)的两端分别与第二推送板(122)和曲柄轴(1311)铰接，曲柄轴(1311)一端与第一电机(132)的输出轴连接，另一端可转动的安装在固定支撑架(50)上。
上述检验样本容器自动信息采集与分拣装置中，所述V形槽结构(21)包括固定斜板(211)、活动挡板(212)和滚轴(213)形成的上宽下窄的V形槽，滚轴(213)位于V形槽的底部，检验样本容器置于V形槽底部，活动挡板(212)下端与滚轴(213)之间设有大小可调的缝隙，该缝隙正对分拣通道(25)的入口。
上述检验样本容器自动信息采集与分拣装置中，所述V形槽结构(21)还包括用于驱动滚轴(213)转动的第二电机(23)和用于驱动活动挡板(212)转动的第三电机(24)，第二电机(23)的输出轴连接至所述滚轴(213)的一端，活动挡板(212)的上端固定在第二电机(24)的输出轴上；所述固定斜板(211)下端位于滚轴(213)的斜上方且不接触，固定斜板(211)与滚轴(213)之间的间隙小于检验样本容器的直径；活动挡板(212)的下端位于滚轴(213)的斜下方且不接触，所述第二电机(24)能驱动活动挡板(212)转动保持在第一位置或第二位置，位于第一位置的活动挡板(212)与滚轴(213)之间的缝隙小于检验样本容器的直径，位于第二位置的活动挡板(212)与滚轴(213)之间的缝隙大于检验样本容器的直径。
上述检验样本容器自动信息采集与分拣装置中，所述自动分拣机构(30)包括托盘(32)、布置在托盘(32)上的多个分拣桶(31)、驱动托盘(32)旋转的托盘驱动机构(33)和用于定位分拣桶(31)的传感机构(34)，托盘驱动机构(33)和传感机构(34)均电连接至控制器(40)。
上述检验样本容器自动信息采集与分拣装置中，所述托盘(32)的中部设有轴孔(322)，用于连接托盘驱动机构(33)的输出轴；托盘(32)的周向均匀设置有多个与分拣桶(31)相匹配的容置槽(321)，容置槽的底部开设有通孔，通孔配合传感机构(34)使用，用于检测容置槽中是否放置有分拣桶；托盘(32)底部设置有位置标识(323)，位置标识所在的容置槽(321)的位置作为分拣桶的基准位。
本发明还提供一种检验样本容器自动信息采集与分拣方法，使用任一所述的检验样本容器自动信息采集与分拣装置进行操作，包括以下步骤：
步骤一，使分拣桶(31)的基准位与自动分拣机构(30)的标准位重合，控制器(40)获取当前分拣周期内托盘(32)上所有分拣桶(31)相对于基准位的识别号与绑定信息项的映射表；
步骤二，控制器(40)控制第一电机(132)驱动升降推送机构(12)上下运动，一旦接收到对射式光电传感器(143)发送的开关控制信号，控制器40立即控制第一电机(132)停止运行，控制器(40)控制第二电机(23)驱动自动扫描机构(20)的滚轴(213)转动，扫描仪(22)扫描检验样本容器的扫描码，控制器获取扫描仪(22)发送的扫描信息，执行步骤三；若控制器(40)超过预定时间未接收到对射式光电传感器(143)发送的开关控制信号，则表明所有的检验样本容器分拣完毕，则执行步骤五；
步骤三，控制器(40)提取当前检验样本容器的扫描信息对应的分拣桶的识别号；
步骤四，控制器(40)按照最短路径控制策略控制托盘驱动机构(33)驱动托盘(32)旋转，使得当前检验样本容器所对应识别号的分拣桶(31)旋转至自动分拣机构(30)的标准位，并控制自动扫描机构(20)的第三电机(24)打开活动挡板(212)，使该检验样本容器落入对应识别号的分拣桶(31)中，返回步骤二；
步骤五，通过控制器(40)的显示屏选择要取出对应分拣桶(31)的识别号或该识别号对应的绑定信息项，则控制器(40)根据接收到的选择信息控制托盘(32)旋转，使对应识别号的分拣桶(31)旋转至自动分拣机构(30)的标准位，将该标准位上的分拣桶(31)取出即可。
上述检验样本容器自动信息采集与分拣方法的所述步骤一中，所述自动分拣机构(30)的标准位为一个固定位置，定义为自动扫描机构(20)的分拣通道(25)的出口所对应的位置，分拣桶(31)的基准位定义为托盘(32)的位置标识(323)所对应的容置槽位置，所有分拣桶(31)的识别号基于该基准位进行编号，至少一个分拣桶设为二次分拣桶，其对应的绑定信息项用特定的标识代替，用于接收未找到对应分拣桶的识别号的检验样本容器。
本发明的有益效果是：本发明装置通过控制器控制相互配合的自动推送机构、自动扫描机构和自动分拣机构，实现将集中堆放的检验样本容器自动分离依次推送、自动扫描以及自动分拣；本发明方法采用查表方式的最短路径控制策略控制目标分拣桶运转至目标位置，分拣效率高，分拣精度好，操作方便，可应用于医疗等领域。
附图说明
图1A是本发明装置的结构框图；
图1B是本发明装置的一个实施例的结构示意图；
图2是固定支撑架的结构示意图；
图3A是本发明装置中自动推送机构的结构示意图；
图3B是升降推送机构与容器通道的安装结构示意图；
图3C是升降推送机构的工作原理图一；
图3D是升降推送机构的工作原理图二；
图3E是升降驱动机构的结构示意图；
图4A是本发明装置中自动扫描机构的结构示意图；
图4B是V形槽结构的横向剖视图；
图5A是本发明自动分拣机构的结构示意图；
图5B是本发明自动分拣机构的俯视图；
图5C是分拣桶的结构示意图；
图5D是托盘的结构示意图。
图中附图标记表示为：
10-自动推送机构；20-自动扫描机构；30-自动分拣机构；
11-容器收集槽，111-梯形底面，112-槽壁；
12-升降推送机构，121-第一推送板，122-第二推送板，123-轨道架,1231-U形侧壁，1232-U形底部，1233-第一轨道，1234-第二轨道；
13-升降驱动机构，131-连杆机构,1311-曲柄轴，1312-第一连杆，1313-第二连杆，132-第一电机；
14-容器通道，141-通道入口，142-通道出口，143-对射式光电传感器；
21-V形槽结构，211-固定斜板，212-活动挡板，213-滚轴；22-扫描仪；23-第二电机，24-第三电机；25-分拣通道；
31-分拣桶，311-扇形桶体，312-把手；
32-托盘，321-容置槽，322-轴孔，323-位置标识；
33-托盘驱动机构；
34-传感机构，341-光电传感器，342-光电开关；
40-控制器；50-固定支撑架。
具体实施方式
为了解决现有的医疗机构中检验样本容器人工采集信息、分拣效率低、工作量大、出错率高以及现有试管分类设备存在结构复杂、成本高、效率低或自动化程度低、适用范围窄等缺陷，本发明提供一种检验样本容器自动信息采集与分拣装置及方法，该装置通过控制器控制相互配合的自动推送机构、自动扫描机构和自动分拣机构，实现将集中堆放的检验样本容器自动分离依次推送、自动扫描以及自动分拣；本发明方法采用查表方式的最短路径控制策略控制目标分拣桶运转至目标位置，分拣效率高，分拣精度好，操作方便，适用于医疗等领域。
以下结合实施例及附图，对本发明检验样本容器自动信息采集与分拣装置及方法进行详细说明。
装置
本发明检验样本容器自动信息采集与分拣装置的结构如图1A(实线表示电连接，空心线表示机械连接)和图1B所示，包括固定支撑架50以及从上至下依次安装在固定支撑架50上、相互配合工作的自动推送机构10、自动扫描机构20、自动分拣机构30和用于控制上述各机构按预定程序有序工作的控制器40，其中：
自动推送机构10用于收集并依次推送检验样本容器至自动扫描机构20中，为后续自动分拣做准备。自动推送机构10的一个实施例如图3A所示，包括容器收集槽11、升降推送机构12、升降驱动机构13和容器通道14，升降推送机构12位于容器收集槽11和容器通道14之间，升降驱动机构13位于升降推送机构12的下方，用于驱动升降推送机构12中的推送板作垂向运动。
具体的，升降推送机构12的结构参照图3B，包括垂向设置的轨道架123以及并行垂向安装在轨道架123上中的第一推送板121和第二推送板122，轨道架123为U形架体，两侧的U形侧壁1231上对应开设有两排轨道，第一推送板121的两侧边与靠近轨道架123的U形底部1232的第一轨道1233相匹配，第二推送板122的两侧边与远离轨道架123的U形底部1232的第二轨道1234相匹配，第一推送板121和第二推送板122可沿轨道架123上下运动。
容器通道14为两端开口的矩形空腔结构，其通道入口141朝向容器收集槽11且通道入口141侧固定于轨道架123的上端，轨道架123的U形底部1232上端设置有设有一缺口，容器通道14的通道入口141置于该缺口处，通道入口141下侧紧贴轨道架123的U形底部1232的上边缘，通道入口141两侧固定于轨道架123的两侧的U形侧壁1231上，容器通道14的通道出口142朝向自动扫描机构20的V形槽结构21，使得检验样本容器在升降推送机构13的作用下从容器通道14进入自动扫描机构20进行扫描。容器通道14与轨道架123呈角度倾斜放置，角度优选为35°-45°,通道入口141处上侧边缘与下侧边缘垂向对齐，使得检验样本容器不致于越出容器通道14。优选的，容器通道14靠近通道入口141处还设置有对射式光电传感器143，对射式光电传感器143的发射器和接收器分别对称安装在容器通道14的两侧侧壁上，当有检验样本容器被推送进入容器通道14，经过对射式光电传感器143的发射器和接收器之间时阻挡发射器发射的光路，接收器输出一个开关控制信号，该开关控制信号发送至控制器40，控制器40根据该开关控制信号即可判断有一个检验样本容器进入自动扫描机构20。
升降驱动机构13的结构参照图3E，用于驱动第一推送板121和第二推送板122交替上下运动，包括连杆机构131和第一电机132，如图3E所示的实施例中，连杆机构131包括曲柄轴1311、第一连杆1312和第二连杆1313，其中，第一连杆1312的两端分别与第一推送板121和曲柄轴1311铰接，第二连杆1313的两端分别与第二推送板122和曲柄轴1311铰接，曲柄轴1311一端与第一电机132的输出轴连接，另一端可转动的安装在固定支撑架50上。第一电机132带动曲柄轴1311转动，从而实现第一推送板121和第二推送板122交替上下运动。
具体的，参照图3A、图3C和图3D，容器收集槽11为倾斜槽式结构，用于收集、放置待扫描的检验样本容器，包括梯形底面111和槽壁112，容器收集槽11开口侧朝向轨道架123且其开口侧的槽壁112固定于轨道架123的U形侧壁1231上，梯形底面111较宽的一侧靠近轨道架123，且容器收集槽11的越靠近轨道架123槽深度越深，梯形底面111与水平面的夹角优选为40°-60°，容器收集槽11的两侧槽壁与第一推送板121和第二推送板122的夹角优选为70°-80°，这种结构设计使得倒入容器收集槽11中的检验样本容器不会贴在两侧槽壁112上，都会滑至位于轨道架123处的最低处，保证检验样本容器都能通过升降推送机构12进入自动扫描机构20。
为了防止升降推送机构12在推送过程中检验样本容器从第一推送板121或第二推送板122的顶部滚落，第一推送板121和第二推送板122的顶部为倾斜面，该倾斜面朝向轨道架123一侧倾斜，优选的倾斜度为20°-30°；第一推送板121和第二推送板122的宽度优选为检验样本容器的直径的1倍至2两倍之间，确保每次只有一个检验样本容器被推送。
一个实施例中，第一推送板121的高度大于第二推送板122的高度，使得两个推送板形成阶梯状接力推送方案，即第二推送板122负责将位于容器收集槽11的检验样本容器送至第一推送板121的顶部，第二推送板121负责将检验样本容器推送如容器通道14，进而进入自动扫描机构20。
上述自动推动机构10中，第一电机132电连接至控制器40。如图3B所示，控制器40控制第一电机132驱动第一推送板121和第二推送板122交替上下运动，包括如下过程：
当第二推送板122位于下限位置时，第二推送板122的顶部与容器收集槽11的梯形底面111平齐，此时检验样本容器自动运动至第二推送板122的顶部；
第一电机132驱动第二推送板122上升，第一推送板121下降，当第一推送板121的顶部与第二推送板122的顶部平齐时(第一推送板121位于下限位置，第二推送板122位于上限位置处)，位于第二推送板122顶部的一个检验样本容器滑至第二推送板121的顶部；
第一电机132驱动第一推送板121上升、第二推送板122下降，直到第一推送板121的顶部与容器通道14的通道入口141下侧平齐，由于第一推送板121顶部朝向通道入口141倾斜，检验样本容器自动运动至通道入口141中，并顺着容器通道14进入自动扫描机构20中，此时第二推送板122位于下限位置，重复上述过程即可连续推送检验样本容器。
本发明自动推送机构10固定于固定支撑架50上，自动推送机构10的设计充分考虑了检验样本容器推送过程中存在的问题，例如，多个检验样本容器倒入容器收集槽11中，为保证检验样本容器(通常为不同规格的试管)自动传送至容器收集槽11最低处的第二推送板122顶部，容器收集槽11的底部设计为朝向轨道架123倾斜，使得检验样本容器在势能作用下向第二推送板122顶部滚动；为防止检验样本容器贴近容器收集槽11的槽壁而不能进入第二推送板122的顶部，容器收集槽11的底面设计为梯形底面，且靠近轨道架123的一端较宽，这样由于重力的作用，检验样本容器不能稳定贴紧槽壁，在第一推送板121和第二推送板122上下运动过程中，检验样本容器倾向于与第二推送板122平行的方式滚动至第二推送板122的顶部；为防止推送过程中检验样本容器滑落，第一推送板121和第二推送板122的顶部设置为朝向轨道架123倾斜的斜面，保证稳定推送；为防止一次推送两个检验样本容器，第一推送板121和第二推送板122的宽度不大于检验样本容器直径的两倍。
进一步的，为提高检验样本容器的推送效率，上述自动推送机构10可以设置有多个推送板形成多级阶梯状接力推送方案，相应的升降驱动机构13也设置多个连杆，每一连杆连接对应的推送板。当位于上方的推送板位于下限位置时，其相邻的下方推送板位于上限位置，两个推送板的顶部平齐，则下方推送板顶部的检验样本容器运动至上方推送板的顶部，从而实现检验样本容器在各阶梯推送板之间传送，检验样本容器通过接力方式传送至容器通道14的通道入口141处，并经容器通道14进入自动扫描机构20。
自动扫描机构20位于容器通道14的通道出口142的下方，用于接收并扫描自动推送机构10推送的检验样本容器，为后续自动分拣操作准备，参照图4A，包括V形槽结构21、位于V形槽结构21上方的扫描仪22和位于V形槽结构21下方的分拣通道25，其中：
V形槽结构21包括固定斜板211、活动挡板212和滚轴213形成的上宽下窄的V形槽，滚轴213位于V形槽的底部，检验样本容器置于V形槽底部，活动挡板212与滚轴213之间设有大小可调的缝隙，进入该V形槽的检验样本容器同时接触固定斜板211、活动挡板212和滚轴213。
V形槽结构21还包括第二电机23和第三电机24，滚轴213的一端连接第一电机23的输出轴，第二电机23可驱动滚轴213转动，同时带动接触滚轴213的检验样本容器转动，便于扫描仪22扫描检验样本容器的扫描码，优选的，滚轴213表面进行粗糙化处理，例如滚轴213表面刻有条纹或花纹，或者磨毛处理，以增大摩擦力，确保能够带动检验样本容器旋转；活动挡板212固定于第三电机24的输出轴上，可随第三电机24的转动而转动，从而调节活动挡板212与滚轴213之间的缝隙大小。
优选的，固定斜板211下端位于滚轴213的斜上方且不接触，活动挡板212的下端位于滚轴213的斜下方且不接触，固定斜板211与滚轴213之间的间隙小于检验样本容器的直径，以防止检验样本容器从该间隙中掉落，保证检验样本容器始终位于活动挡板212的一侧；在一个实施例中，活动挡板212设有两个能够保持稳定的位置，即第一位置和第二位置，第三电机24能够驱动活动挡板212转动保持在第一位置或第二位置，位于第一位置的活动挡板212与滚轴213之间的缝隙小于检验样本容器的直径，位于第二位置的活动挡板212与滚轴213之间的缝隙大于检验样本容器的直径。第三电机24可驱动活动挡板212在第一位置和第二位置之间转换，从而将检验样本容器保持在V形槽底部，或者使检验样本容器经分拣通道25进入自动分拣装置的分拣桶中。
分拣通道25为检验样本容器的传送通道，该通道的入口正对活动挡板212与滚轴213的缝隙，分拣通道25的出口对准自动分拣机构30的分拣桶31位置。当活动挡板212在第三电机24的驱动下转动时，活动挡板212与滚轴213之间的缝隙大于检验样本容器的直径，检验样本容器从活动挡板212与滚轴213所形成的缝隙处进入分拣通道25。分拣通道25可直接连接于V形槽结构21上，也可以与V形槽结构21不接触，保证分拣通道25的出口正对活动挡板212与滚轴213之间的缝隙即可。
扫描仪22采用市场上的成熟产品，可以通过外购得到。扫描仪22安装在V形槽结构21的上方的固定支撑架50上，用于扫描落入V形槽中的检验样本容器的扫描码，从而获得该扫描码的扫描信息(包括患者的身份信息和检验样本采集信息)，并将采集到的扫描信息传送至控制器40，控制器40根据获取的扫描信息控制自动分拣机构30将对应编号的分拣桶转至分拣通道25的出口处；再控制第三电机24驱动活动挡板212打开，使得该检验样本容器从分拣通道25落入对应的分拣桶中；然后控制第一电机132驱动升降推送机构12推送下一个检验样本容器。
优选的，扫描仪22的扫描头朝向V形槽的底部，所选择的扫描仪22的扫描区域能够覆盖V形槽底部区域，保证扫描仪22能够扫描到检验样本容器的扫描码。
上述自动扫描机构20固定于固定支撑架50上，在控制器40的控制下，该自动扫描机构20配合自动推送机构10将检验样本容器依次传送至自动分拣机构30中的指定分拣桶中。控制器40设有网络接口，控制器40通过该网络接口外接至一管理信息系统，并将获取的扫描信息传输至管理信息系统。
图5A至图5D为本发明自动分拣机构30的结构示例。该自动分拣机构30包括托盘32、布置在托盘32上的多个分拣桶31、驱动托盘32旋转的托盘驱动机构33、用于定位分拣桶31的传感机构34和控制器40，托盘驱动机构33和传感机构34均电连接至控制器40，其中：
如图5A和5D所示，托盘32为圆筒状结构，托盘32的中部设置有轴孔322，用于连接托盘驱动机构33的输出轴，托盘32的内部在周向上均匀设置有多个容置槽321，用于放置分拣桶31，容置槽321的底部开设有通孔，一方面可以减轻托盘32的重量，便于驱动托盘32旋转，另一方面，容置槽321底部通孔可配合传感机构34使用，用于检测容置槽321中是否放置有分拣桶31；托盘32的底部设置有位置标识323，其配合传感机构34使用，用于定位分拣桶31的基准位(分拣桶31的基准位是指与托盘32的位置标识23对应的分拣桶31，通常托盘32上其他分拣桶31的识别号都是基于该基准位标识的，托盘32的旋转控制策略也是基于该基准位进行设计的)。
如图5C所示，分拣桶31包括扇形桶体311和安装在扇形桶体311弧形端的把手312，扇形桶体311的形状与托盘32的容置槽321相匹配，分拣桶31放置在任一容置槽321中，分拣桶31的把手312露在外边，便于取出分拣桶31。
图5A所示的实施例中，传感机构34包括光电传感器341和光电开关342，其中，光电传感器341用于检测托盘32的容置槽321中是否放入分拣桶31，可采用漫反射光电传感器，其为发射器和接收器构成的光电传感器，安装在托盘32的底部下方，且容置槽321旋转至光电传感器341正上方时，光电传感器341能够对准各容置槽321底部通孔。在放置分拣桶31时，光电传感器341的发射器发射的光束照射到置于容置槽321中的分拣桶31的底部时，足够的光返回光电传感器341的接收器，光电传感器341的状态发生变化，输出状态变化信号。
光电开关342至少设有一个，设置在托盘32的底部下方，与托盘32底部设置的位置标识323配合使用。图5A所示的实施例中，光电开关342为槽式光电开关，包括U形槽结构以及分别位于U型槽的两边的发射器和接收器，发射器和接收器位于同一直线上且相对设置，二者之间槽内形成光轴，此时位置标识323为不透明片状部件，例如铁片、不透明塑料等，当不透明的位置标识323经过U型槽阻断该光轴时，光电开关342就产生了开关量信号。
一个实施例中，托盘驱动机构33为减速步进电机，步进电机的输出轴与托盘32的中部轴孔22螺纹连接，该步进电机可以正反转，以驱动托盘32带动分拣桶31正反旋转。
自动扫描机构20用于扫描检验样本容器上的条形码或RFID信息以获取扫描信息，即患者的身份信息(包括姓名、性别、年龄、社保信息等)和检验样本采集信息(包括采集种类、采集时间、检验类型等)。一个实施例中，自动分拣机构30的分拣出口位置固定，其对应的自动分拣机构30的位置称为标准位，传感机构34的光电传感器341和光电开关342均固定在自动分拣机构30的标准位处，当光电开关342配合托盘32的位置标识323工作时，可将托盘32上的分拣桶31的基准位定位在自动分拣机构30的标准位上，此时，分拣桶31的基准位与自动分拣机构30的位标准位重合，其他分拣桶31的识别号均基于该基准位的分拣桶进行编号，分拣桶31的识别号通常对于不同的分拣周期是动态分配的，控制器40将对应的识别号与扫描获取的扫描信息进行绑定。当操作者要取出相应的分拣桶31时，需要控制器40获取对应分拣桶31的识别号，并控制托盘驱动机构33驱动托盘32旋转，将对应的分拣桶31旋转至自动分拣机构30的标准位，操作者从自动分拣机构30的标准位取出该分拣桶31即可。
图5A所示的实施例中，位置标识323安装在托盘32的容置槽321底部的径向中轴线上，光电开关342设置有两个，分别为光电开关一和光电开关二，对称设置在托盘32的轴孔322两侧，即光电开关一安装在自动分拣机构30的标准位处，光电开关二安装在离自动分拣机构30的标准位周向旋转最远的位置(逆时针旋转和顺时针旋转均最远)。设置两个光电开关有助于调整分拣桶31与自动分拣机构30的标准位之间的位置偏差，使得分拣桶31的定位更准确，其中，位置标识323经过光电开关一的U型槽时，光电开光一的光轴被阻断而产生开关量信号，从而确定分拣桶31的基准识别位；当托盘32旋转，位置标识323经过光电开关二的U型槽时，光电开光二的光轴被阻断而产生开关量信号，可以对托盘32的容置槽321的旋转偏差及时矫正，矫正单纯通过旋转角度控制分拣桶31的位置而产生的位置偏差，使得分拣桶31正对自动扫描机构20中分拣通道25的出口。显然，光电开光342的个数并不限定在一个或两个，极端的情况，甚至从自动分拣机构30的标准位，依次设置光电开光342，托盘32的每一容置槽321均对应一个光电开光342，实现分拣桶31更准确的定位。
为了便于操作者将预取出的分拣桶31的识别号发送至控制器40，控制器40还包括带有人机交互界面的触摸显示屏，操作者通过该人机交互界面点击与分拣桶31的识别号绑定的扫描信息中的关键项(通常分拣类型为扫描信息中一项或多项关键字的组合，这是预先定义好的)，即可将对应分拣桶31的识别号传送至控制器40。
多个分拣桶31分别放置在托盘32的容置槽321中，当托盘驱动机构33驱动托盘32转动时，容置槽321的槽壁与分拣桶31的下部配合，防止旋转过程中产生的离心力作用下分拣桶31脱出。分拣桶31的把手312朝外，方便取出分拣桶31。
自动扫描机构02中分拣通道25的出口对准自动分拣机构30的标准位(即对应自动扫描机构20中分拣通道25的出口位置)，检验样本容器扫描完成后，控制器40获取对应的扫描信息，并得出该检验样本容器应放入托盘32上哪一个对应的分拣桶31中的判断结果，并根据该判断结果生产控制指令，传送至托盘驱动机构33控制托盘32将对应的分拣桶31旋转至基准位，并通过获取光电传感器341的状态信息判断该位置的分拣桶31是否存在，若存在则控制自动扫描机构20中活动挡板212打开，使得检验样本容器从分拣通道25自动落入基准位处的分拣桶31中，实现检验样本容器的自动分拣。
上述实施例只是本发明的一个典型实施方式，并不限制托盘32和分拣桶31的形状和尺寸，显然托盘32上的容置槽321与分拣桶31的形状相匹配；用于定位分拣桶31的基准位的光电开关342以及与其配合使用的位置标识323，可以由分体对射式光电开关来替代，其发射器和接收器分别设置在托盘32的底部和自动分拣机构30的标准位处(或相反)，此时托盘32的位置标识323即为光电开关342的发射器或接收器。
图2所示的实施例中，固定支撑架50为多层架体结构，上述自动推送机构10、自动扫描机构20、自动分拣机构30和控制器40分别固定在固定支撑架50的各层架体上，优选的，固定支撑架50的底部设置有万向轮，形成结构紧凑的可移动小车结构。
以上部件按照上述连接关系形成本发明检验样本容器自动信息采集与分拣装置，该装置通过控制器40控制相互配合的自动推送机构10、自动扫描机构20和自动分拣机构30实现将集中堆放的检验样本容器自动分离依次推送、自动扫描以及自动分拣，分拣效率高，分拣精度好，操作方便，满足现代医疗发展的需求。
方法
基于上述自动推送机构10、自动扫描机构20和自动分拣机构30，本发明提供一种检验样本容器自动信息采集与分拣方法，包括以下步骤：
步骤一，控制器40控制托盘驱动机构33驱动托盘32旋转，使分拣桶31的基准位与自动分拣机构30的标准位重合，并获取当前分拣周期内托盘32上所有分拣桶31相对于基准位的识别号与绑定信息项的映射表，其中至少一个分拣桶设为二次分拣桶，其对应的绑定信息项用特定的标识代替。
其中，自动分拣机构30的标准位为一个固定位置，定义为自动扫描机构20的分拣通道25的出口所对应的位置(即自动分拣机构30的分拣出口所对应的位置)，分拣桶31的基准位定义为托盘32的位置标识323所对应的容置槽位置，该基准位所对应的分拣桶的识别号为基准识别号，其他分拣桶的识别号均基于基准位的分拣桶的基准识别号进行编号。只要确定了基准位及所对应的分拣桶的基准识别号，其它所有分拣桶31的识别号都可以基于该基准识别号进行编号。因各托盘32的容置槽321均匀设置，每一分拣桶31的对应的旋转角度相同，则控制器40可通过获取光电开关342的开关量信号来识别分拣桶31的基准位，通过相对于基准位顺时针或逆时针旋转角度依次为各位置的分拣桶31编号。
分拣桶的识别号与绑定信息项的映射表可以预先设置存储在控制器40的存储器中，也可以通过控制器40的显示屏进行设置。
检验样本容器的扫描信息中绑定信息项在识别号与绑定信息项的映射表中不存在，此时，检验样本容器分配至二次分拣桶。
步骤二，控制器40控制第一电机132驱动升降推送机构12上下运动，一旦接收到对射式光电传感器143发送的开关控制信号，控制器40立即控制第一电机132停止运行，控制器40控制第二电机23驱动自动扫描机构20的滚轴213转动，控制器40接收扫描仪22获取的检验样本容器的扫描信息，执行步骤三；若控制器40超过预定时间未接收到对射式光电传感器143发送的开关控制信号，则表明所有的检验样本容器分拣完毕，则执行步骤五。
其中，扫描信息包括患者的身份信息，包括姓名、性别、年龄、社保信息等，以及检验样本采集信息，包括采集种类、采集时间、检验类型等。
预定时间可设为升降推送机构12上下运动的时间周期的倍数，优选为3-6倍。
步骤三，控制器40读取分拣桶31的识别号与绑定信息项的映射表，提取当前检验样本容器的扫描信息中绑定信息项对应的分拣桶的识别号；若没有对应的分拣桶31的绑定信息项所对应的识别号，则提取二次分拣桶的识别号，用于将当前检验样本容器排到下一个分拣周期进行分拣。
步骤四，控制器40按照最短路径控制策略控制托盘驱动机构33驱动托盘32旋转，使得当前检验样本容器所对应识别号的分拣桶31旋转至自动分拣机构30的标准位，并控制自动扫描机构20的第三电机24打开活动挡板212，使该检验样本容器落入对应识别号的分拣桶31中，返回步骤二。
具体的，以托盘32上均匀设置八个分拣桶31为例，进行描述最短路径控制策略，即采用查表法控制托盘32的旋转角度，八个分拣桶31的控制表如表1所示。
表1最短路径控制策略控制表
如表1所示，例如，位于自动分拣机构30的标准位上的分拣桶31的识别号为“1”时，若目标分拣桶31的识别号为“4”，则只需要查询表1中第3行第6列得到托盘32的旋转角度为逆时针旋转135°即可；如目标分拣桶31的识别号为“5”，则查询表1中第3行第7行得到托盘的旋转角度为逆时针旋转180°即可，此时托盘顺时针旋转180°也能实现目的，且旋转路径相同，该实施例指定优选旋转方向为逆时针旋转(也可以指定优选旋转方向为顺时针旋转)。
步骤五，通过控制器40的显示屏选择要取出对应分拣桶31的识别号或该识别号对应的绑定信息项，则控制器40根据接收到的选择信息控制托盘32旋转，使对应识别号的分拣桶31旋转至自动分拣机构30的标准位，将该标准位上的分拣桶31取出即可。
步骤五中的旋转控制优选采用表1所示的最短路径控制策略。
本发明自动信息采集与分拣装置及方法，操作简单，工作可靠，方便快捷，可实现检验样本容器的自动信息采集和自动分拣，控制器采用查表方式的最短路径控制策略控制目标分拣桶运转至目标位置，分拣效率高，分拣精确度好，可在医疗等领域应用。
本领域技术人员应当理解，这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围，对本发明所做的各种等价变型和修改均属于本发明公开内容。

Claims (8)

1.一种检验样本容器自动信息采集与分拣装置，其特征在于，包括控制器（40）以及安装在固定支撑架（50）上、从上至下依次布置并连通的自动推送机构（10）、自动扫描机构（20）和自动分拣机构（30），其中：
自动推送机构（10）包括用于堆放检验样本容器的容器收集槽（11）、升降推送机构（12）、升降驱动机构（13）和容器通道（14），升降推送机构（12）位于容器收集槽（11）和容器通道（14）之间，升降驱动机构（13）连接升降推送机构（12）的下部，以驱动升降推送机构（12）垂向运动，容器通道（14）为两端开口的矩形空腔结构，向下倾斜设置，其通道入口（141）置于升降推送机构（12）的上端，通道出口（142）位于自动扫描机构（20）的上方，使得检验样本容器在升降推送机构（12）的作用下从容器收集槽（11）被推送进入容器通道（14）并落入自动扫描机构（20），容器通道（14）的靠近通道入口（141）处还设置有对射式光电传感器（143）；
自动扫描机构（20）包括V形槽结构（21）、位于V形槽结构（21）上方的扫描仪（22）和位于V形槽结构（21）下方的分拣通道（25），V形槽结构（21）上方正对容器通道（14）的通道出口（142），分拣通道（25）向下倾斜设置，其入口正对V形槽结构（21）的下方，出口位于自动分拣机构（30）的上方；
所述自动分拣机构（30）包括托盘（32）、布置在托盘（32）上的多个分拣桶（31）、驱动托盘（32）旋转的托盘驱动机构（33）和用于定位分拣桶（31）的传感机构（34），自动分拣机构的分拣桶（31）位置对应自动扫描机构的分拣通道（25）的出口；
自动推送机构（10）、自动扫描机构（20）和自动分拣机构（30）分别电连接至控制器（40）；
固定支撑架（50）的底部设置有万向轮，形成结构紧凑的可移动小车结构；
所述V形槽结构（21）包括固定斜板（211）、活动挡板（212）和滚轴（213）形成的上宽下窄的V形槽，滚轴（213）位于V形槽的底部，进入自动扫描机构（20）的检验样本容器被置于V形槽底部，活动挡板（212）下端与滚轴（213）之间设有大小可调的缝隙，该缝隙正对分拣通道（25）的入口，活动挡板（212）能够在将检验样本容器保持在V形槽底部的第一位置与使检验样本容器经分拣通道（25）落入自动分拣机构（30）的第二位置之间转换；并且
所述升降推送机构（12）包括轨道架（123）以及并行安装在轨道架两侧轨道上的第一推送板（121）和第二推送板（122），第一推送板（121）和第二推送板（122）可沿轨道架（123）的轨道交替上下往复运动；升降推送机构（12）的下限位置与容器收集槽（11）的底面平齐，容器通道（14）的通道入口（141）与升降推送机构（12）的上限位置相对应；容器收集槽（11）的底面为梯形底面，且朝向升降推送机构方向倾斜。
2.根据权利要求1所述的检验样本容器自动信息采集与分拣装置，其特征在于，所述容器收集槽（11）的梯形底面（111）较宽的一侧靠近轨道架（123），梯形底面（111）与水平面的夹角为40°-60°，容器收集槽（11）的两侧槽壁与第一推送板（121）和第二推送板（122）的夹角为70°-80°。
3.根据权利要求1所述的检验样本容器自动信息采集与分拣装置，其特征在于，所述升降驱动机构（13）包括连杆机构（131）和第一电机（132），连杆机构（131）包括曲柄轴（1311）、第一连杆（1312）和第二连杆（1313），其中，第一连杆（1312）的两端分别与第一推送板（121）和曲柄轴（1311）铰接，第二连杆（1313）的两端分别与第二推送板（122）和曲柄轴（1311）铰接，曲柄轴（1311）一端与第一电机（132）的输出轴连接，另一端可转动的安装在固定支撑架（50）上。
4.根据权利要求1所述的检验样本容器自动信息采集与分拣装置，其特征在于，所述V形槽结构（21）还包括用于驱动滚轴（213）转动的第二电机（23）和用于驱动活动挡板（212）转动的第三电机（24），第二电机（23）的输出轴连接至所述滚轴（213）的一端，活动挡板（212）的上端固定在第三电机（24）的输出轴上；所述固定斜板（211）下端位于滚轴（213）的斜上方且不接触，固定斜板（211）与滚轴（213）之间的间隙小于检验样本容器的直径；活动挡板（212）的下端位于滚轴（213）的斜下方且不接触，所述第三电机（24）能驱动活动挡板（212）转动保持在第一位置或第二位置，位于第一位置的活动挡板（212）与滚轴（213）之间的缝隙小于检验样本容器的直径，位于第二位置的活动挡板（212）与滚轴（213）之间的缝隙大于检验样本容器的直径。
5.根据权利要求4所述的检验样本容器自动信息采集与分拣装置，其特征在于，托盘驱动机构（33）和传感机构（34）均电连接至控制器（40）。
6.根据权利要求5所述的检验样本容器自动信息采集与分拣装置，其特征在于，所述托盘（32）的中部设有轴孔（322），用于连接托盘驱动机构（33）的输出轴；托盘（32）的周向均匀设置有多个与分拣桶（31）相匹配的容置槽（321），容置槽的底部开设有通孔，通孔配合传感机构（34）使用，用于检测容置槽（321）中是否放置有分拣桶；托盘（32）底部设置有位置标识（323），位置标识所在的容置槽（321）的位置作为分拣桶的基准位。
7.一种检验样本容器自动信息采集与分拣方法，使用权利要求6所述的检验样本容器自动信息采集与分拣装置进行操作，包括以下步骤：
步骤一，控制器（40）控制托盘驱动机构（33）驱动托盘（32）旋转，使分拣桶（31）的基准位与自动分拣机构（30）的标准位重合，控制器（40）获取当前分拣周期内托盘（32）上所有分拣桶（31）相对于基准位的识别号与绑定信息项的映射表；
步骤二，控制器（40）控制升降驱动机构（13）的第一电机（132）驱动升降推送机构（12）上下运动，使得检验样本容器在升降推送机构（12）的作用下从容器收集槽（11）被推送进入容器通道（14），一旦接收到对射式光电传感器（143）发送的开关控制信号，控制器（40）立即控制第一电机（132）停止运行，控制器（40）控制第二电机（23）驱动自动扫描机构（20）的滚轴（213）转动，扫描仪（22）扫描从容器通道（14）进入自动扫描机构（20）并落入V形槽中的检验样本容器的扫描码，控制器获取扫描仪（22）发送的扫描信息，执行步骤三；若控制器（40）超过预定时间未接收到对射式光电传感器（143）发送的开关控制信号，则表明所有的检验样本容器分拣完毕，则执行步骤五；
步骤三，控制器（40）读取映射表并提取当前检验样本容器的扫描信息中绑定信息项对应的分拣桶的识别号；
步骤四，控制器（40）按照最短路径控制策略控制托盘驱动机构（33）驱动托盘（32）旋转，使得当前检验样本容器所对应识别号的分拣桶（31）旋转至自动分拣机构（30）的标准位，并控制自动扫描机构（20）的第三电机（24）打开活动挡板（212），使该检验样本容器经分拣通道（25）落入对应识别号的分拣桶（31）中，返回步骤二；
步骤五，通过控制器（40）的显示屏选择要取出对应分拣桶（31）的识别号或该识别号对应的绑定信息项，则控制器（40）根据接收到的选择信息控制托盘（32）旋转，使对应识别号的分拣桶（31）旋转至自动分拣机构（30）的标准位，将该标准位上的分拣桶（31）取出即可。
8.根据权利要求7所述的检验样本容器自动信息采集与分拣方法，其特征在于，所述步骤一中，所述自动分拣机构（30）的标准位为一个固定位置，定义为自动扫描机构（20）的分拣通道（25）的出口所对应的位置，分拣桶（31）的基准位定义为托盘（32）的位置标识（323）所对应的容置槽位置，所有分拣桶（31）的识别号基于该基准位进行编号，至少一个分拣桶设为二次分拣桶，其对应的绑定信息项用特定的标识代替，用于接收未找到对应分拣桶的识别号的检验样本容器。
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