CN110501259B - 密度检测系统及密度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密度检测系统，包括：机器人，适于夹取待测管并带动待测管运动至预定位置，待测管装有待测颗粒；移液装置，包括驱动组件以及与驱动组件连接的移液泵，移液泵适于吸取基础滴定液，驱动组件适于带动移液泵运动至待测管上方进行基础滴定液的滴加；图像采集装置，包括相机，适于采集滴加基础滴定液后的待测管的图像；以及计算设备，与相机相连，适于获取相机采集的图像，根据图像判断待测管是否达到滴定终点，在确定待测管未达到滴定终点后，指示移液装置向待测管中滴加密度不同于基础滴定液的滴定液，在确定待测管达到滴定终点后，将待测管中的液体的密度作为待测颗粒的密度。此外，本发明还公开了一种密度检测方法。

Description

密度检测系统及密度检测方法

技术领域

本发明涉及密度检测技术领域，尤其涉及一种用于包覆颗粒的密度检测系统及密度检测方法。

背景技术

核燃料包覆颗粒由UO₂核芯及其外面的包覆层构成。UO₂核芯的大小及包覆层各层的密度直接影响反应堆运行的效率和安全。因此，精确测量每一批次包覆颗粒的包覆层的各层密度至关重要。

检测包覆颗粒的包覆层的各层密度时，需将包覆层进行单层剥离，并对剥离后的包覆层片状颗粒进行密度检测。由于包覆颗粒微球的体积小于4mm³，其中包覆层的各层厚度只有20～140μm。这样，剥离后形成的包覆层片状颗粒的体积极小，故，采用传统的溢水法等密度检测方法难以对这种体积极小的包覆层片状颗粒进行密度检测。

此外，现有技术中还采用人工密度滴定的检测方法，这种方法存在很强的主观性，难以对包覆层片状颗粒进行高精度、高效率的密度检测，不仅费时、费力，而且滴定所用的毒性有机试液具有很强的挥发性，会对人的身体健康造成一定影响。

因此，研发一种针对包覆颗粒的全自动密度检测方法具有重要的应用价值。

发明内容

为此，本发明提供了一种密度检测系统及密度检测方法，以解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种密度检测系统，包括：机器人，适于夹取待测管并带动所述待测管运动至预定位置，所述待测管装有待测颗粒；移液装置，包括驱动组件以及与驱动组件连接的移液泵，所述移液泵适于吸取基础滴定液，所述驱动组件适于带动所述移液泵运动至所述待测管上方进行基础滴定液的滴加；图像采集装置，包括相机，所述相机适于采集滴加基础滴定液后的待测管的图像；以及计算设备，与所述相机相连，适于获取所述相机采集的图像，根据所述图像判断所述待测管是否达到滴定终点，在确定所述待测管未达到滴定终点后，指示所述移液装置向所述待测管中滴加密度不同于所述基础滴定液的滴定液，在确定所述待测管达到滴定终点后，将所述待测管中的液体的密度作为所述待测颗粒的密度。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，所述计算设备适于按照以下步骤来判断所述待测管是否达到滴定终点：根据所述图像确定所述待测管内的待测颗粒状态，并根据所述待测颗粒状态判断所述待测管是否达到滴定终点。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，所述待测颗粒状态包括漂浮状态、悬浮状态和沉底状态；所述计算设备进一步适于：当确定所述待测颗粒状态为悬浮状态时，判断所述待测管达到滴定终点；当确定所述待测颗粒状态为漂浮状态或沉底状态时，判断所述待测管未达到滴定终点。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，所述滴定液包括第一滴定液和第二滴定液，所述第一滴定液的密度小于所述基础滴定液，所述第二滴定液的密度大于所述基础滴定液；所述计算设备适于按照以下步骤来指示所述移液装置向所述待测管中滴加密度不同于所述基础滴定液的滴定液：在确定所述待测颗粒状态为漂浮状态后，向所述移液装置发送添加第一滴定液的指令，以便所述移液装置通过所述移液泵吸取第一滴定液并通过所述驱动组件带动所述移液泵运动至所述待测管上方进行第一滴定液的滴加；以及在确定所述待测颗粒状态为沉底状态后，向所述移液装置发送添加第二滴定液的指令，以便所述移液装置通过所述移液泵吸取第二滴定液并通过所述驱动组件带动所述移液泵运动至所述待测管上方进行第二滴定液的滴加。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，所述计算设备适于按照以下公式来计算所述待测管中的液体的密度ρ：ρ＝(ρ1v1+ρ2v2)/(v1+v2)，其中，ρ1、v1分别为所述待测管中滴加的基础滴定液的密度、体积；ρ2、v2分别为所述待测管中滴加的密度不同于所述基础滴定液的滴定液的密度、体积。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，还包括：密度计，适于检测所述待测管中的液体的密度。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，还包括：控制装置，分别与所述机器人、移液装置、图像采集装置连接，适于控制所述机器人、移液装置以及图像采集装置的工作。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，所述计算设备与所述控制装置通信连接，适于向所述控制装置发送指令，以便控制装置根据所述指令控制所述机器人、移液装置以及图像采集装置的工作。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，所述机器人的末端安装有气动手指，所述气动手指适于夹取所述待测管。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，所述机器人为四轴平面机器人。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，所述驱动组件包括XYZ轴机械臂，所述移液泵安装在Z轴机械臂上。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，所述图像采集装置还包括：背光光源，适于对所述待测管打光。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，还包括：安装平台，适于安装所述机器人、移液装置及图像采集装置；若干个滴定液存放瓶，布置在所述安装平台上，分别盛装有不同密度的滴定液；第一管架，布置在所述安装平台上，所述第一管架适于放置若干个待测管；以及第二管架，布置在所述安装平台上。

可选地，在根据本发明的密度检测系统中，所述计算设备还适于在确定所述待测管达到滴定终点后，向所述机器人发送将该待测管放置在所述第二管架并从所述第一管架上夹取下一根待测管的指令。

根据本发明的又一个方面，提供了一种密度检测方法，包括：通过机器人夹取待测管并带动所述待测管运动至预定位置，所述待测管装有待测颗粒；

通过移液泵吸取基础滴定液，并通过驱动组件带动所述移液泵运动至所述待测管上方进行基础滴定液的滴定；通过相机采集滴定基础滴定液后的待测管的图像；以及通过计算设备获取所述相机采集的图像，根据所述图像判断所述待测管是否达到滴定终点，在确定所述待测管未达到滴定终点后，指示所述移液装置向所述待测管中滴加密度不同于所述基础滴定液的滴定液，在确定所述待测管达到滴定终点后，将所述待测管中的液体的密度作为所述待测颗粒的密度。

可选地，在根据本发明的密度检测方法中，根据所述图像判断所述待测管是否达到滴定终点包括：根据所述图像确定所述待测管内的待测颗粒状态，并根据所述待测颗粒状态判断所述待测管是否达到滴定终点。

可选地，在根据本发明的密度检测方法中，所述待测颗粒状态包括漂浮状态、悬浮状态和沉底状态；根据所述待测颗粒状态判断所述待测管是否达到滴定终点包括：当确定所述待测颗粒状态为悬浮状态时，判断所述待测管达到滴定终点；当确定所述待测颗粒状态为漂浮状态或沉底状态时，判断所述待测管未达到滴定终点。

可选地，在根据本发明的密度检测方法中，所述滴定液包括第一滴定液和第二滴定液，所述第一滴定液的密度小于所述基础滴定液，所述第二滴定液的密度大于所述基础滴定液；

在确定所述待测管未达到滴定终点后，指示所述移液装置向所述待测管中滴加密度不同于所述基础液的滴定液包括：在确定所述待测颗粒状态为漂浮状态后，向所述移液装置发送添加第一滴定液的指令，以便所述移液装置通过所述移液泵吸取第一滴定液并通过所述驱动组件带动所述移液泵运动至所述待测管上方进行第一滴定液的滴加；以及在确定所述待测颗粒状态为沉底状态后，向所述移液装置发送添加第二滴定液的指令，以便所述移液装置通过所述移液泵吸取第二滴定液并通过所述驱动组件带动所述移液泵运动至所述待测管上方进行第二滴定液的滴加。

可选地，在根据本发明的密度检测方法中，所述待测管中的液体的密度ρ按照以下公式来计算：ρ＝(ρ1v1+ρ2v2)/(v1+v2)，其中，ρ1、v1分别为所述待测管中滴加的基础滴定液的密度、体积；ρ2、v2分别为所述待测管中滴加的密度不同于所述基础滴定液的滴定液的密度、体积。

可选地，在根据本发明的密度检测方法中，在确定所述待测管达到滴定终点后，还包括：通过密度计检测所述待测管中的液体的密度。

可选地，在根据本发明的密度检测方法中，在进行滴定液的滴加之后，还包括：通过机器人驱动所述气动手指夹取的待测管内的待测颗粒与液体震荡混匀。

可选地，在根据本发明的密度检测方法中，在确定所述待测管达到滴定终点后，还包括：计算设备向所述机器人发送将该待测管放回并夹取下一根待测管的指令。

根据本发明的技术方案，提供了一种密度检测系统，包括机器人、移液装置、图像采集装置以及计算设备，通过机器人夹取装有待测颗粒的待测管移动至预定位置，并通过移液装置吸取基础滴定液后运动至待测管上方向待测管内滴加基础滴定液，进而，通过相机采集待测管的图像，计算设备获取图像并根据图像判断待测管是否达到滴定终点，当待测管中的待测颗粒为悬浮状态时确定达到滴定终点，并将液体的密度作为待测颗粒的密度。通过计算检测待测管中的液体的密度，得出检测待测颗粒的密度。这样，通过本发明的密度检测系统，能将对待测颗粒的密度检测转化为对液体的密度检测，从而能够对体积极小的包覆层片状颗粒进行精确的密度检测，而且检测效率高，能实现对包覆颗粒的包覆层的各层密度进行检测。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1a、图1b示出了根据本发明一个实施例的密度检测系统500的工作状态示意图，图中所示的状态可进行机器人夹取待测管、移液装置吸取基础滴定液；

图2示出了根据本发明一个实施例的密度检测系统500的工作状态示意图，图中所示的状态可进行移液装置向待测管内滴加基础滴定液；

图3a、图3b示出了根据本发明一个实施例的密度检测系统500的工作状态示意图，图中所示的状态可进行机器人带动待测管震荡、相机对待测管拍摄图像；

图4a、图4b示出了根据本发明一个实施例的密度检测系统500的工作状态示意图，图中所示的状态可进行机器人带动待测管放回、移液装置将多余基础滴定液退回；

图5a、图5b示出了根据本发明一个实施例中的待测管515内的待测颗粒的状态图；

图6示出了根据本发明一个实施例的密度检测方法600的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如前文所述，现有技术中的密度检测方法在对包覆颗粒进行密度检测时存在一定的缺陷，因此本发明提出了一种性能更优化的密度检测系统500，该密度检测系统500可用于包覆颗粒，具体可用于检测包覆颗粒的包覆层的各层密度。在具体检测过程中，先将包覆颗粒的包覆层进行单层剥离后形成包覆层片状颗粒，通过密度检测系统500对剥离后的包覆层片状颗粒进行密度检测，从而达到对包覆颗粒的包覆层的各层密度进行检测的目的。这里，包覆层片状颗粒即是根据本发明一个实施例中的待测颗粒。但应当指出，本发明的密度检测系统500不限于待测颗粒的具体种类，本发明的密度检测系统500适于对各种体积较小的待测颗粒进行密度检测。

图1a至图4b分别示出了根据本发明一个实施例的密度检测系统500的工作状态示意图。

根据一个实施例，密度检测系统500包括安装平台550以及布置在安装平台550上的机器人100、移液装置200、图像采集装置300。安装平台550上还布置有第一管架510、第二管架520以及若干个滴定液存放瓶540。第一管架510上可放置若干个待测管515，若干个待测管515内预先装入待测颗粒，例如，每个待测管515内分别装入不同包覆层的片状颗粒。密度检测系统500可依次对每个待测管515内的待测颗粒进行密度检测。第二管架520适于放置已检测过的待测管515。

若干个滴定液存放瓶540可分别盛装不同密度的滴定液。滴定液至少包括基础滴定液、密度小于基础滴定液的第一滴定液(轻液)以及密度大于基础滴定液的第二滴定液(重液)。可以理解的是，基础滴定液的密度介于第一滴定液(轻液)与第二滴定液(重液)之间，通常是通过将轻液、重液按照一定比例混合得到的液体。

其中，如图1a和1b所示，机器人100的末端安装有气动手指110。气动手指110通过气泵驱动手指的开合能实现抓取功能。机器人100可通过气动手指110从第一管架510上夹取一根装有待测颗粒的待测管515，并带动该待测管515运动至预定位置。根据一种实施方式，机器人100可以是四轴平面机器人，其臂展为400mm，但本发明不限于此。

移液装置200包括驱动组件250以及与驱动组件250连接的移液泵210。通过移液泵210可从滴定液存放瓶540内吸取基础滴定液。进而，如图2所示，通过驱动组件250带动移液泵210运动至气动手指110夹取的待测管515上方，便可以控制移液泵210将吸取的基础滴定液滴加在该待测管515内。

另外，机器人100为四轴平面机器人，其包括XYZR四根轴，气动手指110固定于R轴末端。如图3a和图3b所示，在移液泵210将吸取的基础滴定液滴加在待测管515后，驱动组件250驱动移液泵210返回至原位，机器人100通过驱动气动手指110夹取的待测管515震动，使待测管515内的待测颗粒与基础滴定液震荡混匀。具体地，机器人100通过驱动R轴以较小的角度快速往复运动，从而带动气动手指110同步运动。由于气动手指110夹取的待测管515相对R轴轴心有一定偏移，从而待测管515在R轴的往复运动作用下能模拟震荡效果，实现待测管515内的待测颗粒与基础滴定液震荡混匀。

根据一个实施例，如图3a和图3b所示，图像采集装置300包括相机310和背光光源320，相机310包括机身和镜头。相机310例如是CCD相机，但不限于此。需要说明的是，上述机器人100带动待测管515运动的预定位置可以是相机310视野范围内的任意位置，优选为相机310的正前方。这样，当待测管515内的待测颗粒与基础滴定液震荡混匀后，通过背光光源320对该待测管515进行打光，并通过相机310对该待测管515进行拍摄，从而相机310能采集滴加基础滴定液后、且待测颗粒与基础滴定液震荡混匀后的待测管515的清晰的图像。这里，如图5a和图5b所示，相机310采集的图像能反应待测管515内的待测颗粒相对于基础滴定液的状态，例如漂浮状态、悬浮状态或沉底状态。

计算设备与相机310相连，从而能获取相机310采集的图像，并根据采集的图像判断对应的待测管515是否达到滴定终点。具体地，计算设备先根据采集的图像确定待测管515内的待测颗粒状态，待测颗粒状态为漂浮状态、悬浮状态或沉底状态中的一种，进而根据所确定的待测颗粒状态判断图像对应的待测管515是否达到滴定终点。

另外，密度检测系统500还包括控制装置，控制装置分别与机器人100、移液装置200、图像采集装置300连接，从而通过控制装置能控制机器人100、移液装置200以及图像采集装置300的工作。另外，计算设备还与控制装置通信连接。当计算设备根据图像确定待测管515内的待测颗粒状态后，会向控制装置发送相应的指令，这样，控制装置可根据计算设备发送的指令控制机器人100、移液装置200以及图像采集装置300进一步的工作。

进一步地，当计算设备确定待测颗粒状态为悬浮状态时，判断待测管515达到滴定终点。当计算设备确定待测颗粒状态为漂浮状态或沉底状态时，判断待测管515未达到滴定终点，进而，计算设备便会指示移液装置200向待测管515中补充滴加密度不同于基础滴定液的滴定液，以便达到滴定终点。需要说明的是，向待测管515中补充滴加滴定液是逐步、少量滴加的过程，因此，可能需要多次补充滴加滴定液，直至达到滴定终点。还应当指出，每补充滴加一次滴定液，机器人100便会驱动待测管515震动，使待测管515中的待测颗粒与液体震荡混匀后，再通过相机310对待测管515进行拍摄，采集补充滴加滴定液后的待测管515的图像，并由计算设备根据图像判断当前待测管515是否达到滴定终点。

更进一步地，计算设备在确定待测管515内的待测颗粒状态为漂浮状态后，向移液装置200发送添加第一滴定液的指令。这里，计算设备是通过发送添加第一滴定液的指令至控制装置，再由控制装置根据该指令控制移液装置200的工作。这样，当计算设备发送添加第一滴定液的指令后，移液装置200便会通过移液泵210吸取第一滴定液，并通过驱动组件250带动移液泵210运动至待测管515上方向该待测管515内滴加第一滴定液。应当理解的是，待测管515内的待测颗粒状态为漂浮状态时，即是待测颗粒的密度小于基础滴定液的密度，通过进一步滴加密度小于基础滴定液的第一滴定液(轻液)，从而使再次滴加后的待测管515内的液体的密度相对减小，进一步接近待测颗粒的密度直至达到滴定终点。

计算设备在确定待测管515内的待测颗粒状态为沉底状态后，向移液装置200发送添加第二滴定液的指令。这里，计算设备是通过发送添加第二滴定液的指令至控制装置，再由控制装置根据该指令控制移液装置200的工作。这样，当计算设备发送添加第二滴定液的指令后，移液装置200便会通过移液泵210吸取第二滴定液，并通过驱动组件250带动移液泵210运动至待测管515上方向该待测管515内滴加第二滴定液。应当理解的是，待测管515内的待测颗粒状态为沉底状态时，即是待测颗粒的密度大于基础滴定液的密度，通过进一步滴加密度大于基础滴定液的第二滴定液(重液)，从而使再次滴加后的待测管515内的液体的密度相对增大，进一步接近待测颗粒的密度直至达到滴定终点。

计算设备在确定待测管515达到滴定终点后，即待测管515中的待测颗粒状态为悬浮状态，待测颗粒的密度与液体的密度相同。这样，通过计算检测待测管515中的液体的密度，并将液体的密度作为待测颗粒的密度，从而达到检测待测颗粒密度的目的。这里，本发明不限制对待测管515中的液体的密度的检测方式。

根据一种实施方式，计算设备通过调取待测管515中滴加的不同密度的滴定液的体积，来计算待测管515中混合后的液体的密度。若待测管515中滴加的基础滴定液的密度、体积分别为ρ1、v1，基础滴定液的质量为ρ1v1；待测管515中补充滴加的密度不同于基础滴定液的滴定液(第一滴定液或第二滴定液)的密度、体积分别为ρ2、v2，第一滴定液或第二滴定液的质量为ρ2v2。可以理解，待测管515中的液体的密度等于液体的总质量除以液体的总体积，故，计算设备可按照以下公式来计算待测管515中的液体的密度ρ：

ρ＝(ρ1v1+ρ2v2)/(v1+v2)。

根据又一种实施方式，密度检测系统500还包括密度计。计算设备在确定待测管515达到滴定终点后，便可以通过密度计检测并直接读取待测管515中的液体的密度。该液体的密度即是待测颗粒的密度，从而达到检测待测颗粒密度的目的。这里，本发明不限制密度计的具体种类，能实现对待测管515中的液体进行密度检测的所有密度计的种类均在本发明的保护范围内。

通过上述设置，本发明将对待测颗粒的密度检测转化为对液体的密度检测，从而能够对待测颗粒进行精确、高效的密度检测。

此外，计算设备在确定待测管515达到滴定终点后，还向机器人100发送将该待测管515放置到第二管架520、并从第一管架510上夹取下一根待测管515的指令。这里，计算设备通过向控制装置发送指令，并由控制装置控制机器人100将检测后的待测管515放回到第二管架520上(如图4a所示)、并从第一管架510上夹取下一根待测管515的操作。通过重复上述过程，继续对下一根待测管515内待测颗粒进行密度检测，从而，本发明的密度检测系统500能实现依次对若干个待测管515内的待测颗粒进行密度检测。

另外，当计算设备确定待测管515达到滴定终点后，还向移液装置200发送将多余滴定液退回的指令。这里，计算设备通过向控制装置发送将多余滴定液退回的指令，再由控制装置根据该指令控制移液装置200的工作。如图4b所示，通过控制驱动组件250带动移液泵210返回至原位，进而控制移液泵210内剩余的滴定液(第一滴定液或第二滴定液)退回至对应的滴定液存放瓶540内。

还需要说明的是，虽然在第一滴定液或第二滴定液的滴定过程中是少量逐次滴加，但也可能出现某次添加的第一滴定液或第二滴定液超量的现象。例如，待测管515内的待测颗粒状态为漂浮状态时，在添加第一滴定液后，待测颗粒状态直接从漂浮状态变为沉底状态，在这种情况下，还需要添加第二滴定液进行反滴。

根据一种实施方式，移液泵210采用一次性的移液枪头，每次滴定完成一次需更换不同的滴定液时(例如滴加完基础滴定液后需滴加第一滴定液或第二滴定液时)，均更换使用新的移液枪头，从而防止在滴加不同密度的滴定液时交叉污染。

根据一个实施例，驱动组件250包括XYZ轴机械臂，移液泵210安装在Z轴机械臂的末端。这样，通过XYZ轴机械臂能带动移液泵210沿X、Y、Z三轴运动，从而能精确定位目标位置并带动移液泵210移动至所要滴加的待测管515的正上方。

图6示出了根据本发明一个实施例的密度检测方法600的流程图。

如图6所示，首先进行步骤S610，通过机器人100从第一管架510上夹取待测管515，并带动该待测管515运动至预定位置。待测管515预先装有待测颗粒。

在步骤S620中，移液装置200通过移液泵210吸取基础滴定液，并通过驱动组件250带动移液泵210运动至上述待测管515的上方，向该待测管515内滴加基础滴定液。

另外，在向待测管515内滴加基础滴定液之后，移液装置200的驱动组件250带动移液泵210返回至原位，且机器人100通过驱动气动手指110夹取的待测管515震动，使待测管515内的待测颗粒与基础滴定液震荡混匀。具体地，机器人100通过驱动R轴以较小的角度快速往复运动，从而带动气动手指110同步运动。由于气动手指110夹取的待测管515相对R轴轴心有一定偏移，从而待测管515在R轴的往复运动作用下进行震动，实现待测管515内的待测颗粒与基础滴定液震荡混匀。

进而，进行步骤S630，图像采集模块300通过相机310采集滴加了基础滴定液、且待测颗粒与基础滴定液震荡混匀后的待测管515的图像。

最后，在步骤S640中，通过计算设备获取相机310采集的图像，根据该图像判断待测管515是否达到滴定终点，在确定待测管515未达到滴定终点后，指示移液装置200向待测管515中滴加密度不同于基础滴定液的滴定液，在确定待测管515达到滴定终点后，将待测管515中的液体的密度作为待测颗粒的密度。

具体地，计算设备先根据采集的图像确定待测管515内的待测颗粒状态，待测颗粒状态为漂浮状态、悬浮状态或沉底状态中的一种，进而根据所确定的待测颗粒状态判断图像对应的待测管515是否达到滴定终点。

进一步地，当计算设备确定待测颗粒状态为悬浮状态时，判断待测管515达到滴定终点。当计算设备确定待测颗粒状态为漂浮状态或沉底状态时，判断待测管515未达到滴定终点，进而，计算设备便会指示移液装置200向待测管515中补充滴加密度不同于基础滴定液的滴定液，以便达到滴定终点。需要说明的是，向待测管515中补充滴加滴定液是逐步、少量滴加的过程，因此，可能需要多次补充滴加滴定液，直至达到滴定终点。还应当指出，每补充滴加一次滴定液，机器人100便会驱动待测管515震动，使待测管515中的待测颗粒与液体震荡混匀后，再通过相机310对待测管515进行拍摄，采集补充滴加滴定液后的待测管515的图像，并由计算设备根据图像判断当前待测管515是否达到滴定终点。

更新一步地，计算设备在确定待测管515内的待测颗粒状态为漂浮状态后，向移液装置200发送添加第一滴定液的指令。这里，计算设备是通过发送添加第一滴定液的指令至控制装置，再由控制装置根据该指令控制移液装置200的工作。这样，当计算设备发送添加第一滴定液的指令后，移液装置200便会通过移液泵210吸取第一滴定液，并通过驱动组件250带动移液泵210运动至待测管515上方向该待测管515内滴加第一滴定液。应当理解的是，待测管515内的待测颗粒状态为漂浮状态时，即是待测颗粒的密度小于基础滴定液的密度，通过进一步滴加密度小于基础滴定液的第一滴定液(轻液)，从而使再次滴加后的待测管515内的液体的密度相对减小，进一步接近待测颗粒的密度直至达到滴定终点。

计算设备在确定待测管515内的待测颗粒状态为沉底状态后，向移液装置200发送添加第二滴定液的指令。这里，计算设备是通过发送添加第二滴定液的指令至控制装置，再由控制装置根据该指令控制移液装置200的工作。这样，当计算设备发送添加第二滴定液的指令后，移液装置200便会通过移液泵210吸取第二滴定液，并通过驱动组件250带动移液泵210运动至待测管515上方向该待测管515内滴加第二滴定液。应当理解的是，待测管515内的待测颗粒状态为沉底状态时，即是待测颗粒的密度大于基础滴定液的密度，通过进一步滴加密度大于基础滴定液的第二滴定液(重液)，从而使再次滴加后的待测管515内的液体的密度相对增大，进一步接近待测颗粒的密度直至达到滴定终点。

计算设备在确定待测管515达到滴定终点后，由于待测颗粒的密度与液体的密度相同，因此，通过计算检测待测管515中的液体的密度，并将液体的密度作为待测颗粒的密度，便能达到检测待测颗粒密度的目的。这里，本发明不限制对待测管515中的液体的密度的检测方式。

根据一种实施方式，计算设备在确定待测管515达到滴定终点后，通过调取待测管515中滴加的不同密度的滴定液的体积，来计算待测管515中混合后的液体的密度。这里，若待测管515中滴加的基础滴定液的密度、体积分别为ρ1、v1，基础滴定液的质量为ρ1v1；待测管515中补充滴加的密度不同于基础滴定液的滴定液(第一滴定液或第二滴定液)的密度、体积分别为ρ2、v2，第一滴定液或第二滴定液的质量为ρ2v2。可以理解，待测管515中的液体的密度等于液体的总质量除以液体的总体积，故，计算设备可按照以下公式来计算待测管515中的液体的密度ρ：

ρ＝(ρ1v1+ρ2v2)/(v1+v2)。

根据又一种实施方式，计算设备在确定待测管515达到滴定终点后，通过密度计检测并直接读取待测管515中的液体的密度。该液体的密度即是待测颗粒的密度，从而能达到检测待测颗粒密度的目的。

通过本发明的密度检测方法600，将对待测颗粒的密度检测转化为对液体的密度检测，能够对待测颗粒进行精确、高效的密度检测。

A6、如A1-A5任一项所述的密度检测系统，其中还包括：密度计，适于检测所述待测管中的液体的密度。A7、如A1-A6任一项所述的密度检测系统，其中还包括：控制装置，分别与所述机器人、移液装置、图像采集装置连接，适于控制所述机器人、移液装置以及图像采集装置的工作。A8、如A7所述的密度检测系统，其中，所述计算设备与所述控制装置通信连接，适于向所述控制装置发送指令，以便控制装置根据所述指令控制所述机器人、移液装置以及图像采集装置的工作。A9、如A1-A8任一项所述的密度检测系统，其中，所述机器人末端安装有气动手指，所述气动手指适于夹取所述待测管。A10、如A1-A9任一项所述的密度检测系统，其中，所述机器人为四轴平面机器人。A11、如A1-A10任一项所述的密度检测系统，其中，所述驱动组件包括XYZ轴机械臂，所述移液泵安装在Z轴机械臂上。A12、如A1-A11任一项所述的密度检测系统，其中所述图像采集装置还包括：背光光源，适于对所述待测管打光。A13、如A1-A12任一项所述的密度检测系统，其中还包括：安装平台，适于安装所述机器人、移液装置及图像采集装置；若干个滴定液存放瓶，布置在所述安装平台上，分别盛装有不同密度的滴定液；第一管架，布置在所述安装平台上，所述第一管架适于放置若干个待测管；以及第二管架，布置在所述安装平台上。A14、如A13所述的密度检测系统，其中，所述计算设备还适于在确定所述待测管达到滴定终点后，向所述机器人发送将该待测管放置在所述第二管架并从所述第一管架上夹取下一根待测管的指令。

B20、如B15-B18任一项所述的密度检测方法，其中在确定所述待测管达到滴定终点后，还包括：通过密度计检测所述待测管中的液体的密度。B21、如B15-B20任一项所述的密度检测方法，其中在进行滴定液的滴加之后，还包括：通过机器人驱动所述气动手指夹取的待测管震动，以便所述待测管内的待测颗粒与液体震荡混匀。B22、如B15-B21任一项所述的密度检测方法，其中在确定所述待测管达到滴定终点后，还包括：计算设备向所述机器人发送将该待测管放回并夹取下一根待测管的指令。

本说明书的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解。此外，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系是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设备或单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

Claims (18)

1.一种密度检测系统，包括：

机器人，适于夹取待测管并带动所述待测管运动至预定位置，所述待测管装有待测颗粒；

移液装置，包括驱动组件以及与驱动组件连接的移液泵，所述移液泵适于吸取基础滴定液，所述驱动组件适于带动所述移液泵运动至所述待测管上方进行基础滴定液的滴加；

图像采集装置，包括相机，所述相机适于采集滴加基础滴定液后的待测管的图像；以及

计算设备，与所述相机相连，适于获取所述相机采集的图像，根据所述图像确定所述待测管内的待测颗粒状态，并根据所述待测颗粒状态判断所述待测管是否达到滴定终点，在确定所述待测管未达到滴定终点后，指示所述移液装置向所述待测管中滴加密度不同于所述基础滴定液的滴定液，在确定所述待测管达到滴定终点后，将所述待测管中的液体的密度作为所述待测颗粒的密度；

其中，所述待测颗粒状态包括漂浮状态、悬浮状态和沉底状态，所述密度不同于基础滴定液的滴定液包括第一滴定液和第二滴定液，所述第一滴定液的密度小于所述基础滴定液，所述第二滴定液的密度大于所述基础滴定液；所述计算设备进一步适于：当确定所述待测颗粒状态为悬浮状态时，判断所述待测管达到滴定终点；当确定所述待测颗粒状态为漂浮状态时，判断所述待测管未达到滴定终点，并指示所述移液装置向所述待测管中滴加第一滴定液；当确定所述待测颗粒状态为沉底状态时，判断所述待测管未达到滴定终点，并指示所述移液装置向所述待测管中滴加第二滴定液。

2.如权利要求1所述的密度检测系统，其中，

所述计算设备适于按照以下步骤来指示所述移液装置向所述待测管中滴加密度不同于所述基础滴定液的滴定液：

在确定所述待测颗粒状态为漂浮状态后，向所述移液装置发送添加第一滴定液的指令，以便所述移液装置通过所述移液泵吸取第一滴定液并通过所述驱动组件带动所述移液泵运动至所述待测管上方进行第一滴定液的滴加；以及

在确定所述待测颗粒状态为沉底状态后，向所述移液装置发送添加第二滴定液的指令，以便所述移液装置通过所述移液泵吸取第二滴定液并通过所述驱动组件带动所述移液泵运动至所述待测管上方进行第二滴定液的滴加。

3.如权利要求1或2所述的密度检测系统，其中，所述计算设备适于按照以下公式来计算所述待测管中的液体的密度ρ：

ρ=（ρ1v1+ρ2v2）/（v1+v2），

其中，ρ1、v1分别为所述待测管中滴加的基础滴定液的密度、体积；ρ2、v2分别为所述待测管中滴加的密度不同于所述基础滴定液的滴定液的密度、体积。

4.如权利要求1或2所述的密度检测系统，其中还包括：

密度计，适于检测所述待测管中的液体的密度。

5.如权利要求1或2所述的密度检测系统，其中还包括：

控制装置，分别与所述机器人、移液装置、图像采集装置连接，适于控制所述机器人、移液装置以及图像采集装置的工作。

6.如权利要求5所述的密度检测系统，其中：

所述计算设备与所述控制装置通信连接，适于向所述控制装置发送指令，以便控制装置根据所述指令控制所述机器人、移液装置以及图像采集装置的工作。

7.如权利要求1或2所述的密度检测系统，其中：

所述机器人末端安装有气动手指，所述气动手指适于夹取所述待测管。

8.如权利要求1或2所述的密度检测系统，其中：

所述机器人为四轴平面机器人。

9.如权利要求1或2所述的密度检测系统，其中：

所述驱动组件包括XYZ轴机械臂，所述移液泵安装在Z轴机械臂上。

10.如权利要求1或2所述的密度检测系统，其中：所述图像采集装置还包括：

背光光源，适于对所述待测管打光。

11.如权利要求1或2所述的密度检测系统，其中还包括：

安装平台，适于安装所述机器人、移液装置及图像采集装置；

若干个滴定液存放瓶，布置在所述安装平台上，分别盛装有不同密度的滴定液；第一管架，布置在所述安装平台上，所述第一管架适于放置若干个待测管；以及

第二管架，布置在所述安装平台上。

12.如权利要求11所述的密度检测系统，其中：

所述计算设备还适于在确定所述待测管达到滴定终点后，向所述机器人发送将该待测管放置在所述第二管架并从所述第一管架上夹取下一根待测管的指令。

13.一种密度检测方法，包括：

通过机器人夹取待测管并带动所述待测管运动至预定位置，所述待测管装有待测颗粒；

通过移液泵吸取基础滴定液，并通过驱动组件带动所述移液泵运动至所述待测管上方进行基础滴定液的滴定；

通过相机采集滴定基础滴定液后的待测管的图像；以及

通过计算设备获取所述相机采集的图像，根据所述图像确定所述待测管内的待测颗粒状态，并根据所述待测颗粒状态判断所述待测管是否达到滴定终点，在确定所述待测管未达到滴定终点后，指示移液装置向所述待测管中滴加密度不同于所述基础滴定液的滴定液，在确定所述待测管达到滴定终点后，将所述待测管中的液体的密度作为所述待测颗粒的密度；

其中，所述待测颗粒状态包括漂浮状态、悬浮状态和沉底状态，所述密度不同于基础滴定液的滴定液包括第一滴定液和第二滴定液，所述第一滴定液的密度小于所述基础滴定液，所述第二滴定液的密度大于所述基础滴定液，根据所述待测颗粒状态判断待测管是否达到滴定终点的步骤包括：

当确定所述待测颗粒状态为悬浮状态时，判断所述待测管达到滴定终点；

当确定所述待测颗粒状态为漂浮状态时，判断所述待测管未达到滴定终点，并指示所述移液装置向所述待测管中滴加第一滴定液；

当确定所述待测颗粒状态为沉底状态时，判断所述待测管未达到滴定终点，并指示所述移液装置向所述待测管中滴加第二滴定液。

14.如权利要求13所述的密度检测方法，其中，

在确定所述待测管未达到滴定终点后，指示所述移液装置向所述待测管中滴加密度不同于所述基础液的滴定液包括：

在确定所述待测颗粒状态为漂浮状态后，向所述移液装置发送添加第一滴定液的指令，以便所述移液装置通过所述移液泵吸取第一滴定液并通过所述驱动组件带动所述移液泵运动至所述待测管上方进行第一滴定液的滴加；以及

在确定所述待测颗粒状态为沉底状态后，向所述移液装置发送添加第二滴定液的指令，以便所述移液装置通过所述移液泵吸取第二滴定液并通过所述驱动组件带动所述移液泵运动至所述待测管上方进行第二滴定液的滴加。

15.如权利要求13或14所述的密度检测方法，其中，所述待测管中的液体的密度ρ按照以下公式来计算：

ρ=（ρ1v1+ρ2v2）/（v1+v2），

其中，ρ1、v1分别为所述待测管中滴加的基础滴定液的密度、体积；ρ2、v2分别为所述待测管中滴加的密度不同于所述基础滴定液的滴定液的密度、体积。

16.如权利要求13或14所述的密度检测方法，其中在确定所述待测管达到滴定终点后，还包括：

通过密度计检测所述待测管中的液体的密度。

17.如权利要求13或14所述的密度检测方法，其中在进行滴定液的滴加之后，还包括：

通过机器人驱动气动手指夹取的待测管震动，以便所述待测管内的待测颗粒与液体震荡混匀。

18.如权利要求13或14所述的密度检测方法，其中在确定所述待测管达到滴定终点后，还包括：

计算设备向所述机器人发送将该待测管放回并夹取下一根待测管的指令。

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