CN111944657A - 一种自动化核酸提取装置的位置校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动化核酸提取装置的位置校准方法，针对现有的核酸提取装置由于采用人工校准的方法，存在偏差导致机械手偏移的问题，通过采集定位区域内吸头或容器的位置，从中选取目标吸头或目标容器，将目标吸头或目标容器的中心点坐标作为校准点；将吸头或容器所在的平面作为基准面，因吸头或容器会高出基准面，通过激光测距模块扫描所测距离会形成脉冲式变化，这种脉冲变化特征是因吸头或容器凸起于基准面而使测量距离变小引起的，因此通过检测扫描中出现的脉冲来判定吸头或容器位置，实现自动化核酸提取装置的自动校准，避免了人工校准的偏差，保证自动化核酸提取装置能够连续正常运行，节约成本，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于对人体样本进行核酸检测的提取纯化的设计领域，尤其涉及一种自动化核酸提取装置的位置校准方法。
背景技术
人体样本的核酸检测首先是对采集人体样本要进行提取纯化，现在提取纯化过程基本由自动化仪器完成，代替人工工作，不仅提高了检测的正确率，而且实现了批量化检测和工作效率。
在自动化仪器提取纯化样本时，机械手随着机械臂要不断地在各区域走位移动进行取样和加样，机械臂的位移控制和精度因机械结构、驱动电机、导轨等原因会出现卡顿、失步，皮带长期运动张力变化造成机械臂在长期运行时位移偏移，机械手无法准确定位取吸头或取液/加液时偏离容器，因此自动化核酸提取设备在一定的使用周期后要定期进行校准，主要是机械手位置校准。
人工校准自动化仪器机械臂走位偏差，须在用户现场进行，而且需要肉眼观察上、下、左、右、前、后的位置。一方面不同的校准人形成的人工校准误差也是机械手偏移的一个因素，另一方面不定期的到客户现场校准人工成本高昂，还有一方面因校准时间滞后会给客户造成一定的经济损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动化核酸提取装置的位置校准方法，自动校准机械手的走位位置，实时校准走位精度，以提高机械手走位的准确性，降低成本。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种自动化核酸提取装置的位置校准方法，包括：
S1：采集定位区域内吸头或容器的位置，从中选取目标吸头或目标容器，将目标吸头或目标容器的中心点坐标作为校准点；
S2：将吸头或容器所在的平面作为基准面，通过所述自动化核酸提取装置中的激光测距模块以预设的频率来回扫描定位区域；
S3：从激光测距模块的扫描结果中筛选出目标吸头或目标容器，计算得到目标吸头或目标容器的中心点坐标，将所述中心点坐标作为已校准位置并保存。
根据本发明一实施例，所述步骤S1进一步包括：
将定位区域划分为多个不同模块区域，各模块区域中放置不同大小或不同间距的吸头或容器；
将各模块区域作为独立的定位区，并进行编码。
根据本发明一实施例，所述步骤S1进一步包括：
所述激光测距模块随机械臂和机械手在基准面的上方做X方向及Y方向上的扫描移动，形成网格点位置坐标；
确定目标模块区域的网格点，将目标吸头或目标容器的中心点在网络点上的坐标设定为机械手走位的校准坐标，并对目标吸头或目标容器进行自动编码及保存。
根据本发明一实施例，所述步骤S2进一步包括：
所述机械手沿Y方向移动固定距离后，所述机械臂在X方向移动形成逐行扫描路径，在扫描过程中通过所述激光测距模块测距值的变化测算所述目标模块区域中各吸头或容器的坐标位置并保存。
根据本发明一实施例，所述步骤S2进一步包括：
所述激光测距模块扫描目标模块区域时，将吸头或容器的左边沿标记为第一位置坐标，将吸头或容器的右边沿标记为第二位置坐标；
在所述激光测距模块扫描的过程中，每个吸头或容器会生成多组第一位置坐标及第二位置坐标；
相应的，所述步骤S3进一步包括：
从激光测距模块的扫描结果中筛选出目标吸头或目标容器，识别出目标吸头或目标容器的多组位置坐标中间隔时间最长的一组第一位置坐标及第二位置坐标，将所述第一位置坐标与第二位置坐标的中心点坐标作为机械手走位的校准坐标。
根据本发明一实施例，所述步骤S1进一步包括：
所述模块区域内按X方向和Y方向均匀分布吸头或容器，选取所述模块区域中不在同一直线上的三个吸头或容器，作为目标吸头或目标容器。
根据本发明一实施例，所述步骤S1进一步包括：
所述模块区域内按X方向或Y方向均匀分布单行或单列吸头或容器，从中选取两个吸头或容器作为目标吸头或目标容器。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
本发明一实施例中的自动化核酸提取装置的位置校准方法，针对现有的核酸提取装置由于采用人工校准的方法，存在偏差导致机械手偏移的问题，通过采集定位区域内吸头或容器的位置，从中选取目标吸头或目标容器，将目标吸头或目标容器的中心点坐标作为校准点；将吸头或容器所在的平面作为基准面，因吸头或容器会高出基准面，通过激光测距模块扫描所测距离会形成脉冲式变化，这种脉冲变化特征是因吸头或容器凸起于基准面而使测量距离变小引起的，因此通过检测扫描中出现的脉冲来判定吸头或容器位置，实现自动化核酸提取装置的自动校准，避免了人工校准的偏差，保证自动化核酸提取装置能够连续正常运行，节约成本，提高工作效率。
附图说明
图1为本发明一实施例中的自动化核酸提取装置的位置校准装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例中的自动化核酸提取装置的实体结构图；
图3为本发明一实施例中的定位区域中各模块区域的示意图；
图4为本发明一实施例中的自动化核酸提取装置的位置校准方法流程图；
图5为本发明一实施例中的激光测距模块扫描吸头区的示意图；
图6为本发明一实施例中的激光测距模块扫描单行分布容器的示意图。
附图标记说明：
1：激光测距模块；2：控制模块；3：机械臂；4：机械手；5：平台；6：模块区域；6a：试剂区；6b：样本区；6c：容器区；6d：吸头区。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的自动化核酸提取装置的位置校准方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
在具体说明本发明自动化核酸提取装置的位置校准方法之前，简要介绍一下自动化核酸提取装置的位置校准装置。
如图1所示，该自动化核酸提取装置的位置校准装置，包括：激光测距模块1、控制模块2、机械臂3、机械手4、平台5、模块区域6。激光测距模块1安装固定在机械手4的吸头臂上，保证激光测距模块1和机械手4在X、Y平面是同步移动。在垂直平台方向进行距离测量时，激光测距模块1通过机械臂3在X方向和机械手4在Y方向的移动进行逐行扫描，并采集激光测距信号，完成对放置在平台5上的各模块区域6所预置的吸头或容器进行中心坐标定位。此坐标可储存在存储器中作为重新校准后的标准位置，供自动化核酸提取装置在接下来的自动运行时，在做取吸头、退吸头、取液、加液、吐废液、搬运等动作时调用此位置的坐标。
实际应用中，自动化核酸提取装置的位置校准装置如图2所示。图中，机械臂3和机械手4在放置在平台5上的模块区域6的上方平面内移动，按照预置的坐标移动到目标模块区域范围，开始在此目标模块区域范围做扫描运行，自动校准位置。其中，模块区域6如图3所示。模块区域6分为多个目标模块区域，如试剂区6a、样本区6b、容器区6c、吸头区6d等。
本实施例针对现有的核酸提取装置由于采用人工校准的方法，存在偏差导致机械手偏移的问题，提出了一种可自动校准机械手的走位位置，实时校准走位精度，以提高机械手走位的准确性，降低成本的自动化核酸提取装置的位置校准方法。
该自动化核酸提取装置的位置校准方法，如图4所示，包括：
S1：采集定位区域内吸头或容器的位置，从中选取目标吸头或目标容器，将目标吸头或目标容器的中心点坐标作为校准点；
S2：将吸头或容器所在的平面作为基准面，通过所述自动化核酸提取装置中的激光测距模块以预设的频率来回扫描定位区域；
S3：从激光测距模块的扫描结果中筛选出目标吸头或目标容器，计算得到目标吸头或目标容器的中心点坐标，将所述中心点坐标作为已校准位置并保存。
具体的，在步骤S1中，将定位区域划分为多个不同模块区域6，各模块区域6中放置不同大小或不同间距的吸头或容器；将各模块区域6作为独立的定位区，并进行编码。
根据实际需求，各模块区域6可以按X方向和Y方向均匀分布吸头或容器，选取不在同一直线上的三个吸头或容器，作为目标吸头或目标容器。模块区域6也可以按X方向或Y方向均匀分布单行或单列吸头或容器，从中选取两个吸头或容器作为目标吸头或目标容器。
在确定校准点时，可通过激光测距模块1随机械臂3和机械手4在平台5的上方做X方向及Y方向上的扫描移动，形成网格点位置坐标。然后确定模块区域6的网格点，将目标吸头或目标容器的中心点在网络点上的坐标设定为机械手4走位的校准坐标，并对目标吸头或目标容器进行自动编码及保存。
在步骤S2中，将吸头或容器所在的平面作为基准面，因吸头或容器会高出基准面，通过激光测距模块1扫描所测距离会形成脉冲式变化，这种脉冲变化特征是因吸头或容器凸起于基准面而使测量距离变小引起的，因此通过检测扫描中出现的脉冲来判定吸头或容器位置。
激光测距模块1进行扫描时，机械手4沿Y方向移动固定距离后，机械臂3在X方向移动形成逐行扫描路径。在扫描过程中通过激光测距模块1测距值的变化测算目标模块区域中各吸头或容器的坐标位置并保存。
在步骤S3中，从激光测距模块的扫描结果中筛选出目标吸头或目标容器后，可根据以下测算方法确定机械手4的校准坐标：
将目标吸头或目标容器的左边沿标记为第一位置坐标，将目标吸头或目标容器的右边沿标记为第二位置坐标。由于在激光测距模块1扫描的过程中，每个目标吸头或目标容器会生成多组第一位置坐标及第二位置坐标，因此，可筛选出扫描间隔时间最长的一组第一位置坐标及第二位置坐标，将该组第一位置坐标与第二位置坐标的中心点坐标作为机械手4走位的校准坐标。
下面以对吸头区6d的位置校准为例，说明该自动化核酸提取装置的位置校准过程：
a.首先在如图5所示，空置的吸头板的6d-1、6d-2、6d-3孔的位置手工摆入吸头后，分别放入如图3所示的吸头区6d1～6d9的位置。
b.开启位置自动校准模式时，控制模块2发出命令使机械臂3沿X方向和机械手4沿Y方向运行，控制运动到预置的吸头区6d1，激光测距模块1开始逐行扫描，确定6d-1、6d-2、6d-3这3个吸头位置各自的中心位置坐标。
c.将3个新扫描的吸头的中心位置坐标传输到存储器替代老的坐标数据，完成此模块区的位置校准。
d.移动机械臂3及机械手4到到下一个同功能的模块区域6d2重复a～c步骤,完成相同功能模块区的位置校准。
下面以X方向或Y方向单行或单列分布的吸头或容器的模块区域(如试剂区6a)为例，说明该自动化核酸提取装置的位置校准过程：
a.首先在如图6所示试剂区6a的各部分按照放置不同容器的位置分为不同的区域，6a1、6a2、6a3、6a4、6a5、6a6，在每一区域位置如图6所示的阴影位置6a1-4、6a2-4、6a3-4、6a4-1，放入对应的容器。
b.开启位置自动校准模式运行时，控制模块2发出命令使机械臂3沿X向方和机械手4沿Y方向运行，控制运动到预置的6a1～6a4区域，激光测距模块1开始逐行扫描确定每区域预置容器的位置，确定6a1-4、6a2-4、6a3-4、6a4-1容器位置的中心位置坐标。
c.将其中心位置坐标传输到存储器替代老的坐标数据，完成X方向相同、沿Y方向分布的单排容器区域的位置校准。
本实施例中的自动化核酸提取装置的位置校准方法，针对现有的核酸提取装置由于采用人工校准的方法，存在偏差导致机械手偏移的问题，通过采集定位区域内吸头或容器的位置，从中选取目标吸头或目标容器，将目标吸头或目标容器的中心点坐标作为校准点；将吸头或容器所在的平面作为基准面，因吸头或容器会高出基准面，通过激光测距模块扫描所测距离会形成脉冲式变化，这种脉冲变化特征是因吸头或容器凸起于基准面而使测量距离变小引起的，因此通过检测扫描中出现的脉冲来判定吸头或容器位置，实现自动化核酸提取装置的自动校准，避免了人工校准的偏差，保证自动化核酸提取装置能够连续正常运行，节约成本，提高工作效率。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种自动化核酸提取装置的位置校准方法，其特征在于，包括：
S1：采集定位区域内吸头或容器的位置，从中选取目标吸头或目标容器，将目标吸头或目标容器的中心点坐标作为校准点；
S2：将吸头或容器所在的平面作为基准面，通过所述自动化核酸提取装置中的激光测距模块以预设的频率来回扫描定位区域；
S3：从激光测距模块的扫描结果中筛选出目标吸头或目标容器，计算得到目标吸头或目标容器的中心点坐标，将所述中心点坐标作为已校准位置并保存。
2.如权利要求1所述的自动化核酸提取装置的位置校准方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：
将定位区域划分为多个不同模块区域，各模块区域中放置不同大小或不同间距的吸头或容器；
将各模块区域作为独立的定位区，并进行编码。
3.如权利要求2所述的自动化核酸提取装置的位置校准方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：
所述激光测距模块随机械臂和机械手在基准面的上方做X方向及Y方向上的扫描移动，形成网格点位置坐标；
确定目标模块区域的网格点，将目标吸头或目标容器的中心点在网络点上的坐标设定为机械手走位的校准坐标，并对目标吸头或目标容器进行自动编码及保存。
4.如权利要求3所述的自动化核酸提取装置的位置校准方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：
所述机械手沿Y方向移动固定距离后，所述机械臂在X方向移动形成逐行扫描路径，在扫描过程中通过所述激光测距模块测距值的变化测算所述目标模块区域中各吸头或容器的坐标位置并保存。
5.如权利要求4所述的自动化核酸提取装置的位置校准方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：
所述激光测距模块扫描目标模块区域时，将吸头或容器的左边沿标记为第一位置坐标，将吸头或容器的右边沿标记为第二位置坐标；
在所述激光测距模块扫描的过程中，每个吸头或容器会生成多组第一位置坐标及第二位置坐标；
相应的，所述步骤S3进一步包括：
从激光测距模块的扫描结果中筛选出目标吸头或目标容器，识别出目标吸头或目标容器的多组位置坐标中间隔时间最长的一组第一位置坐标及第二位置坐标，将所述第一位置坐标与第二位置坐标的中心点坐标作为机械手走位的校准坐标。
6.如权利要求2所述的自动化核酸提取装置的位置校准方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：
所述模块区域内按X方向和Y方向均匀分布吸头或容器，选取所述模块区域中不在同一直线上的三个吸头或容器，作为目标吸头或目标容器。
7.如权利要求2所述的自动化核酸提取装置的位置校准方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：
所述模块区域内按X方向或Y方向均匀分布单行或单列吸头或容器，从中选取两个吸头或容器作为目标吸头或目标容器。
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