CN111495459B - 自动原点定位伸缩装置以及原点定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动原点定位伸缩装置以及原点定位方法,该伸缩装置包括基座、第一伸缩臂、传感器、驱动组件及控制器,第一伸缩臂还包括遮光挡板,遮光挡板设置于第一伸缩臂的第一侧面,传感器设置于所述遮光挡板的一侧,且位于所述基座水平方向的中心,通过传感器采集的遮光挡板反射的信号变化,判断第一伸缩臂与基座中心即原点的位置关系。当传感器的信号由高变低时或由低变高时，即遮光挡板即将走出传感器的检测范围，此时装置所处位置即为原点位置。该装置无需记忆伸缩臂的绝对物理位置,在掉电状态下也可实现对伸缩臂的定位,进而使其快速回到原点位置以进行后续的操作,该装置结构设计简单,方便安装及维护,成本低廉,实用性强并且定位精度高。

Description

自动原点定位伸缩装置以及原点定位方法

技术领域

本发明属于血液试管样本存储冷藏技术领域,特别是涉及一种自动原点定位伸缩装置以及原点定位方法。

背景技术

由于血站、医院、采浆站等医疗机构在血液检测过程中,有大量的采血试管样本需要冷藏保存,而自动化血液存储冷藏系统以其容量大,能够实现智能化存取,存储效率高等优点,被越来越多的医疗机构所使用。在自动化设备开始存取试管作业前,需要对运动部件进行原点定位,使其回到原点位置,从而在后续的存取试管作业过程中,以原点位置为基准,实现对试管或试管架的准确取放,确保试管或试管架的运动精度。

传统的自动化设备的X、Y、Z轴运动部件一般采用极限位置定位的方式,即原点定位在运动轨道的一端,这种方式定位方法较为简单,只需识别运动部件当前位置是否为原点位置,若否,则移动到原点位置一端即可。但是,如果原点位置在中间,运动部件在中间原点的左和右两方向都能运动的情况,这种传统的定位方式是无法实现的,由于掉电后无法确认运动部件当前是在原点左侧还是右侧,因此还需要对可左右双方向运动的自动化设备的原点定位方法进行研究。

目前,也有采用绝对编码器对运动部件的绝对物理坐标进行记忆,来实现掉电状态下也可对其定位,但其成本高昂,影响设备的竞争力。因此,现有的自动原点定位技术还有待于改进。

发明内容

本发明针对以上存在的技术问题,提供一种结构简单、成本低廉且精密度高的自动原点定位伸缩装置以及原点定位方法。

第一方面,本申请实施方式提供的技术方案是:提供一种自动原点定位伸缩装置,包括基座、第一伸缩臂、传感器、驱动组件及控制器,所述驱动组件驱动所述第一伸缩臂在所述基座上移动;所述第一伸缩臂包括相对设置的第一侧面及第二侧面;所述第一伸缩臂还包括遮光挡板,所述遮光挡板设置于所述第一伸缩臂的第一侧面;所述传感器设置于所述遮光挡板的一侧,且位于所述基座水平方向的中心;所述控制器分别与所述传感器和所述驱动组件连接,所述控制器根据所述传感器发出的信号判断所述第一伸缩臂的位置并控制所述驱动组件。

进一步的, 所述遮光挡板设置于所述第一伸缩臂的一端部,所述遮光挡板的长度为所述第一伸缩臂长度的二份之一再加上一段校正长度,所述校正长度为所述传感器的外径长度;所述第一伸缩臂位于原点位置时,所述传感器与所述遮光挡板的一端部相对。

进一步的, 所述驱动组件包括电机、齿轮、连接于电机和齿轮之间的同步带,所述第一伸缩臂连接于所述同步带;所述伸缩机构还包括第二伸缩臂,所述第二伸缩臂也连接于所述同步带上,所述第一伸缩臂的长度为所述基座长度的二分之一加上一段矫正距离,所述矫正距离为所述传感器的外径长度,所述第一伸缩臂、所述第二伸缩臂和所述遮光挡板三者长度相同,当所述第一伸缩臂与所述第二伸缩臂均位于原点位置时,所述传感器与所述遮光挡板的一端部相对。

进一步的, 所述第一伸缩臂的一端部设有第一试管架位, 所述第二伸缩臂的一端部设有第二试管架位 ,当所述同步带传动时,所述第一伸缩臂的运动方向与所述第二伸缩臂的运动方向相反。

进一步的, 所述传感器为接近开关、槽型光电开关或漫反射光电开关的任意一种。

进一步的, 所述传感器为接近开关,所述遮光挡板为钢材料挡板, 当所述接近开关与所述钢材料挡板相对时,所述接近开关与所述钢材料挡板的间距为2-4mm。

进一步的, 所述传感器为槽型光电开关,所述遮光挡板为“L”型,所述遮光挡板包括相互垂直连接的安装侧面及插入侧面,所述安装侧面连接于所述第一伸缩臂的第一侧面,所述遮光挡板的插入侧面可插入所述槽型光电开关的凹槽中。

第二方面,本申请实施方式提供的技术方案是: 提供一种原点定位方法,其特征在于,其采用上述中任意一项所述的自动原点定位伸缩装置定位第一伸缩臂的原点位置,具体包括以下步骤:

设定所述基座的水平方向的中心位置为所述原点位置;设定在原点位置时,所述遮光挡板所在的一端为第一方向,另一端的方向为第二方向;

所述控制器存储所述原点位置信息、所述第一方向信息及所述第二方向信息;

所述控制器接收所述传感器采集的信号;

所述控制器判断所述第一伸缩臂的位置与所述原点位置的关系;

所述控制器选择设定方向,并控制所述驱动组件驱动所述第一伸缩臂向所述设定方向移动;

当所述传感器采集到的信号由低到高时,所述控制器控制所述驱动组件,使所述驱动组件停止驱动,此时所述第一伸缩臂所在位置即为原定位置;

当所述传感器采集到的信号由高到低时,所述控制器控制所述驱动组件,使所述驱动组件驱动所述第一伸缩臂向反方向移动一段矫正距离,所述矫正距离为所述传感器的外径长度,此时所述第一伸缩臂所在位置即为原点位置。

进一步的, 所述控制器判断所述第一伸缩臂的位置与所述原点位置的关系的步骤包括:

当所述控制器接收所述传感器采集的信号高时,所述控制器判断所述第一伸缩臂位于所述原点位置的第二方向一侧;

当所述控制器接收所述传感器采集的信号低时,所述控制器判断所述第一伸缩臂位于所述原点位置的第一方向一侧。

进一步的, 所述控制器选择设定方向的步骤包括:

当所述控制器判断所述第一伸缩臂位于所述原点位置的第二方向一侧时,所述设定方向为第一方向;

当所述控制器判断所述第一伸缩臂位于所述原点位置的第一方向一侧时,所述设定方向为第二方向。

本申请实施方式的有益效果是:本申请实施例的自动原点定位伸缩装置以及原点定位方法,利用设置于基座中心的传感器识别设置于伸缩臂侧面上的遮光挡板,根据传感器采集的信号的变化,判断伸缩臂与基座中心即原点的位置。若传感器接收到的信号高时,证明遮光挡板在传感器检测范围内,控制器将驱动伸缩臂向反方向移动,移出传感器检测范围,信号由高变低;若传感器接收到的信号低时,证明遮光挡板在传感器检测范围外, 控制器将驱动伸缩臂向反方向移动,移进传感器检测范围,信号由低变高。当传感器的信号由高变低时或由低变高时，即遮光挡板即将走出传感器的检测范围，此时装置所处位置即为原点位置。该装置无需记忆伸缩臂的绝对物理位置,在掉电状态下也可实现对伸缩臂的定位,进而使其快速回到原点位置以进行后续的操作,该装置结构设计简单,方便安装及维护,成本低廉,实用性强并且定位精度高。

附图说明

图1为本申请实施例的原点定位伸缩装置在原点位置时的结构示意图;

图2为图1中局部A的放大视图;

图3为本申请实施例的原点定位伸缩装置背面的结构示意图;

图4为本申请实施例的原点定位伸缩装置在原点位置的第二方向一侧时的结构示意图;

图5为本申请实施例的原点定位伸缩装置在原点位置的第一方向一侧时的结构示意图;

图6为本申请另一实施例的原点定位伸缩装置在原点位置时的结构示意图;

图7为图6中局部B的放大视图;

图8为本申请另一实施例的第一伸缩臂在原点位置的第二方向一侧时的结构示意图;

图9为本申请另一实施例的第一伸缩臂在原点位置的第一方向一侧时的结构示意图；以及

图10为本申请实施例的原点定位方法流程示意图。

其中，10-原点定位伸缩装置,100-基座,200-第一伸缩臂,201-第二侧面,202-第一侧面,210-遮光挡板,211-安装侧面,212-插入侧面,220-第二伸缩臂,300-传感器,310-接近开关,320-槽型光电开关,400-载架,410-凸部,420-托盘,430-试管,440-试管架,520-齿轮,510-同步带。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

如图1所示,本申请提供的一种自动原点定位伸缩装置10,包括基座100、第一伸缩臂200、传感器300,驱动组件(在图中未示出)及控制器(在图中未示出)。第一伸缩臂200设置于基座100上,在驱动组件的驱动下可在基座100上移动。第一伸缩臂200包括相对设置的第一侧面202及第二侧面201,在第一侧面202上设置有遮光挡板210, 遮光挡板210可连接于第一侧面202的下边缘,且与第一侧面202相平行。传感器300设置于遮光挡板210的一侧,且位于基座100水平方向的中心,当传感器300与遮光挡板210相对时,传感器300能够接收到遮光挡板210反射的信号。控制器分别与传感器300和驱动组件连接,控制器能够接收传感器300发出的信号,判断第一伸缩臂200与原点位置的关系,并控制驱动组件的运动。

其中一实施例中,遮光挡板210设置于第一伸缩臂200的一端部, 遮光挡板210的长度为第一伸缩臂200长度的二份之一再加上一段校正长度,该校正长度可以为传感器300的外径长度。第一伸缩臂200位于原点位置时,传感器300与遮光挡板210的一端部相对。

当该伸缩装置10工作中断电后,需对第一伸缩臂200进行回到原点位置操作。如图4所示,若传感器300接收到的信号强,说明第一伸缩臂200的遮光挡板210与传感器300相对,则向传感器300与遮光挡板210不相对的一侧移动,当传感器300接收到的信号突然由高到低,说明遮光挡板210刚走出传感器300的检测范围,此时第一伸缩臂200再反方向移动一个传感器300外径的距离即到达原点位置; 如图5所示,若传感器300接收到的信号弱,说明第一伸缩臂200的遮光挡板210与传感器300没有相对,则第一伸缩臂200向传感器300与遮光挡板210相对的一侧移动,当传感器300接收到的信号突然由低到高,说明遮光挡板210刚走进传感器300的检测范围,此时第一伸缩臂200所在位置即为原点位置。该自动原点定位伸缩装置10无需记忆伸缩臂的绝对物理位置,即使在掉电状态下也可以实现对伸缩臂的定位,并使其快速回到原点位置以进行后续的操作。

其中一实施例中,驱动组件包括电机(在图中未示出)、齿轮520、连接于电机和齿轮之间的同步带510, 第一伸缩臂200连接于所述同步带510,可在同步带510的带动下在基座100上移动。第一伸缩臂200上设置有载架400, 载架400上设置有多个凸部410, 凸部410用于对载架400上的托盘420进行定位,使在第一伸缩臂200移动过程中,盛放试管430的托盘420能够保持稳定。

如图6所示，在另一实施例中，自动原点定位伸缩装置10还包括第二伸缩臂220，第二伸缩臂220与第一伸缩臂200均连接于同一条同步带510上，第一伸缩臂200的长度为基座100长度的二分之一加上一段矫正距离,所述矫正距离为所述传感器300的外径长度，第一伸缩臂200、第二伸缩臂220和遮光挡板210三者长度相同，第一伸缩臂200与第二伸缩臂220均位于原点位置时,传感器300与遮光挡板210的一端部相对。

该实施例中，当该伸缩装置10工作中断电后,需对第一伸缩臂200及第二伸缩臂220均进行回到原点位置操作。由于第一伸缩臂200及第二伸缩臂220均连接于同一条同步带510上，当第一伸缩臂200到达原点位置时，第二伸缩臂220也到达原点位置，如图6所示。如图8所示，若传感器320接收到的信号弱,说明第一伸缩臂200的遮光挡板210与传感器320没有相对,则第一伸缩臂200向传感器300与遮光挡板210相对的一侧移动,当传感器320接收到的信号突然由低到高,说明遮光挡板210刚走进传感器320的检测范围,此时第一伸缩臂200所在位置即为原点位置，此时第二伸缩臂220在同步带510的带动下也到达原点位置。如图9所示，若传感器320接收到的信号强,说明第一伸缩臂200的遮光挡板210与传感器320相对,则第一伸缩臂200向传感器320与遮光挡板210不相对的一侧移动,当传感器320接收到的信号突然由高到低,说明遮光挡板210刚走出传感器320的检测范围,此时第一伸缩臂200再反方向移动一个传感器320外径的距离即到达原点位置，此时第二伸缩臂220在同步带510的带动下也到达原点位置

在其中的一实施例中，第一伸缩臂200在原点位置时的端部设有第一试管架位,第二伸缩臂220在原点位置时的端部设有第二试管架位, 第一试管架位和第二试管架位用于盛放采血试管，当所述同步带510传动时,所述第一伸缩臂200的运动方向与所述第二伸缩臂220的运动方向相反，以实现同时对试管的取和放操作，大大提升了工作效率。

传感器300可以为接近开关、槽型光电开关或漫反射光电开关的任意一种。在其中一实施例中，传感器300为接近开关，相对的遮光挡板210为钢材料挡板，当接近开关300与钢材料挡板210相对时,接近开关与钢材料挡板的间距为2-4mm，该设计使伸缩装置的结构更加紧凑，节省空间，而且精密度提高，排除了空间位置的其他干扰。

在另一实施例中，如图6和图7所示，当传感器为槽型光电开关320时, 遮光挡板为“L”型,遮光挡板包括相互垂直连接的安装侧面211及插入侧面212,安装侧面211连接于第一伸缩臂200的第一侧面202,遮光挡板的插入侧面212可插入槽型光电开关320的凹槽中，以实现对第一伸缩臂200的精准定位。

如图10所示,本实施例的自动原点定位伸缩装置定位第一伸缩臂的原点位置,主要包括以下步骤:

步骤101:设定基座的水平方向的中心位置为原点位置;

步骤102:设定在原点位置时,遮光挡板所在的一端为第一方向,另一端的方向为第二方向;

步骤103:控制器存储原点位置信息、第一方向信息及第二方向信息;

步骤104:控制器接收传感器采集的信号;

步骤106:控制器判断第一伸缩臂的位置与原点位置的关系;

步骤108:控制器选择设定方向,并控制驱动组件驱动第一伸缩臂向设定方向移动;

步骤110:当传感器采集到的信号由低到高时,控制器控制驱动组件,使驱动组件停止驱动,此时第一伸缩臂所在位置即为原定位置;

步骤111:当传感器采集到的信号由高到低时,控制器控制驱动组件,使驱动组件驱动第一伸缩臂向反方向移动一段矫正距离,矫正距离为传感器的外径长度,此时第一伸缩臂所在位置即为原点位置。

进一步的,步骤106中,控制器判断第一伸缩臂的位置与原点位置的关系的步骤包括:

步骤1071:当控制器接收传感器采集的信号为高信号时,控制器判断第一伸缩臂位于原点位置的第二方向一侧;

步骤1072:当控制器接收传感器采集的信号为低信号时,控制器判断第一伸缩臂位于原点位置的第一方向一侧。

进一步的,步骤108中, 控制器选择设定方向的步骤包括:

步骤1091: 当控制器判断第一伸缩臂位于原点位置的第二方向一侧时,设定方向为第一方向;

步骤1092: 当控制器判断第一伸缩臂位于原点位置的第一方向一侧时,设定方向为第二方向。

上述自动原点定位伸缩装置以及原点定位方法,利用设置于基座中心的传感器识别设置于第一伸缩臂侧面上的遮光挡板,根据传感器采集的信号的变化,判断第一伸缩臂与基座中心即原点的位置。若传感器接收到的信号高时,证明遮光挡板在传感器检测范围内,控制器将驱动第一伸缩臂向反方向移动,移出传感器检测范围,信号由高变低;若传感器接收到的信号低时,证明遮光挡板在传感器检测范围外, 控制器将驱动第一伸缩臂向反方向移动,移进传感器检测范围,信号由低变高。当传感器的信号由高变低时或由低变高时，即遮光挡板即将走出传感器的检测范围，此时装置所处位置即为原点位置。该装置无需记忆伸缩臂的绝对物理位置,在掉电状态下也可实现对伸缩臂的定位,进而使其快速回到原点位置以进行后续的操作,该装置结构设计简单,方便安装及维护,成本低廉,实用性强并且定位精度高。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种自动原点定位伸缩装置,其特征在于,包括基座、第一伸缩臂、传感器、驱动组件及控制器,所述驱动组件驱动所述第一伸缩臂在所述基座上移动;所述第一伸缩臂包括相对设置的第一侧面及第二侧面;所述第一伸缩臂还包括遮光挡板,所述遮光挡板连接于第一侧面的下边缘，且与第一侧面相平行;所述传感器设置于所述遮光挡板的一侧,且位于所述基座水平方向的中心;所述控制器分别与所述传感器和所述驱动组件连接,所述控制器根据所述传感器发出的信号判断所述第一伸缩臂的位置并控制所述驱动组件；

所述遮光挡板的长度为所述第一伸缩臂长度的二分之一再加上一段校正长度,所述校正长度为所述传感器的外径长度;所述第一伸缩臂位于原点位置时,所述传感器与所述遮光挡板的一端部相对；

当所述传感器采集到的信号由低到高时,所述控制器控制所述驱动组件,使所述驱动组件停止驱动,此时所述第一伸缩臂所在位置即为原定位置;

当所述传感器采集到的信号由高到低时,所述控制器控制所述驱动组件,使所述驱动组件驱动所述第一伸缩臂向反方向移动一段矫正距离,所述矫正距离为所述传感器的外径长度,此时所述第一伸缩臂所在位置即为原点位置。

2.一种自动原点定位伸缩装置,其特征在于,包括基座、第一伸缩臂、传感器、驱动组件及控制器, 所述驱动组件驱动所述第一伸缩臂在所述基座上移动;所述第一伸缩臂包括相对设置的第一侧面及第二侧面;所述第一伸缩臂还包括遮光挡板,所述遮光挡板连接于第一侧面的下边缘，且与第一侧面相平行；所述传感器设置于所述遮光挡板的一侧,且位于所述基座水平方向的中心;所述控制器分别与所述传感器和所述驱动组件连接,所述控制器根据所述传感器发出的信号判断所述第一伸缩臂的位置并控制所述驱动组件；

所述驱动组件包括电机、齿轮、连接于电机和齿轮之间的同步带,所述第一伸缩臂连接于所述同步带;所述伸缩装置还包括第二伸缩臂,所述第二伸缩臂也连接于所述同步带上,所述第一伸缩臂的长度为所述基座长度的二分之一加上一段矫正距离,所述矫正距离为所述传感器的外径长度,所述第一伸缩臂、所述第二伸缩臂和所述遮光挡板三者长度相同,当所述第一伸缩臂与所述第二伸缩臂均位于原点位置时,所述传感器与所述遮光挡板的一端部相对；

当所述传感器采集到的信号由低到高时,所述控制器控制所述驱动组件,使所述驱动组件停止驱动,此时所述第一伸缩臂所在位置即为原定位置;

当所述传感器采集到的信号由高到低时,所述控制器控制所述驱动组件,使所述驱动组件驱动所述第一伸缩臂向反方向移动一段矫正距离,所述矫正距离为所述传感器的外径长度,此时所述第一伸缩臂所在位置即为原点位置。

3. 根据权利要求2所述的自动原点定位伸缩装置,其特征在于,所述第一伸缩臂的一端部设有第一试管架位, 所述第二伸缩臂的一端部设有第二试管架位,当所述同步带传动时,所述第一伸缩臂的运动方向与所述第二伸缩臂的运动方向相反。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的自动原点定位伸缩装置,其特征在于,所述传感器为接近开关、槽型光电开关或漫反射光电开关的任意一种。

5.根据权利要求4所述的自动原点定位伸缩装置,其特征在于,所述传感器为接近开关,所述遮光挡板为钢材料挡板, 当所述接近开关与所述钢材料挡板相对时,所述接近开关与所述钢材料挡板的间距为2-4mm。

6. 根据权利要求4所述的自动原点定位伸缩装置,其特征在于, 所述传感器为槽型光电开关,所述遮光挡板为“L”型,所述遮光挡板包括相互垂直连接的安装侧面及插入侧面,所述安装侧面连接于所述第一伸缩臂的第一侧面,所述遮光挡板的插入侧面可插入所述槽型光电开关的凹槽中。

7.一种原点定位方法,其特征在于,其采用上述权利要求1-3中任意一项所述的自动原点定位伸缩装置定位第一伸缩臂的原点位置,具体包括以下步骤:

设定所述基座的水平方向的中心位置为所述原点位置;设定在原点位置时,所述遮光挡板所在的一端为第一方向,另一端的方向为第二方向;

所述控制器存储所述原点位置信息、所述第一方向信息及所述第二方向信息;

所述控制器接收所述传感器采集的信号;

所述控制器判断所述第一伸缩臂的位置与所述原点位置的关系;

所述控制器选择设定方向,并控制所述驱动组件驱动所述第一伸缩臂向所述设定方向移动;

当所述传感器采集到的信号由低到高时,所述控制器控制所述驱动组件,使所述驱动组件停止驱动,此时所述第一伸缩臂所在位置即为原定位置;

当所述传感器采集到的信号由高到低时,所述控制器控制所述驱动组件,使所述驱动组件驱动所述第一伸缩臂向反方向移动一段矫正距离,所述矫正距离为所述传感器的外径长度,此时所述第一伸缩臂所在位置即为原点位置。

8.根据权利要求7所述的一种原点定位方法,其特征在于,所述控制器判断所述第一伸缩臂的位置与所述原点位置的关系的步骤包括,

当所述控制器接收所述传感器采集的信号高时,所述控制器判断所述第一伸缩臂位于所述原点位置的第二方向一侧;

当所述控制器接收所述传感器采集的信号低时,所述控制器判断所述第一伸缩臂位于所述原点位置的第一方向一侧。

9.根据权利要求8所述的一种原点定位方法,其特征在于,所述控制器选择设定方向的步骤包括,

当所述控制器判断所述第一伸缩臂位于所述原点位置的第二方向一侧时,所述设定方向为第一方向;

当所述控制器判断所述第一伸缩臂位于所述原点位置的第一方向一侧时,所述设定方向为第二方向。

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