CN113418866A - 基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检验检测技术领域，尤其涉及基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，首先启动电气控制系统，通过电气控制系统控制进样系统进行进样，再通过电气控制系统控制电极系统和光栅摄谱仪进行摄谱，具体包括以下步骤：S1、夹放第二电极；S2、夹放第一电极；S3、摄谱；S4、回收第一电极；S5、回收第二电极；S6、循环摄谱；实现了在原子发射光谱分析中光栅摄谱仪的自动连续进样，流程自动化，降低了生产成本；消除固有的电磁辐射、高温、强光和有毒气体对操作员的危害，提高了分析测试质量。

Description

基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法

技术领域

本发明涉及检验检测技术领域，尤其涉及基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，用于对待分析测试样品中各金属元素组分的定量和定性分析。

背景技术

在检验检测领域中，原子发射光谱分析是实验室常用的一类分析测试方法。在国土系统，常用摄谱法，该方法原理为：把待分析测试样品用交流或直流电弧进行蒸发和激发，使样品中的金属元素或化合物在高温度下解离为原子或离子，进而辐射出各种不同特征波长的复合光；经分光系统分光后，可得到分析测试样品中各元素的特征光谱；根据特征光谱的波长可进行定性分析，根据特征光谱的强度，可进行定量分析。

摄谱法使用的仪器一般为光栅摄谱仪，待分析测试样品以固体粉末状装入石墨电极上端孔穴中，样品石墨电极按顺序插于样品盘中的小孔中备用，一般插放50-100件待分析测试样品，称为下电极，上电极一般为石墨，两端或一端为尖状，不装填待分析测试样品。

目前，在现有技术中使用操作光栅摄谱仪的一般流程如下：

1、准备：仪器开机预热，完成准备工作；把待分析测试样品盘放于仪器工作台上，操作人员坐于光栅摄谱仪电极架对面。

2、摄谱：（1）下电极进样准备：操作人员右手持镊子从样品盘夹取第一根样品下电极，同时左手拇指和食指捏压下电极夹两臂，使电极夹两臂间的弹簧被压缩，下电极夹持部被打开；操作人员右手用镊子夹持把样品下电极送入下电极夹持部，保持样品端垂直向上，调整下电极在下电极夹持部中的上下位置，左手松开下电极夹两臂，下电极借助弹簧弹力被垂直夹持在下电极夹持部中。（2）上电极进样准备：操作人员右手持镊子夹取一根上电极，同时左手拇指和食指捏压上电极夹两臂，电极夹两臂间的弹簧被压缩，上电极夹持部被打开，操作人员右手用镊子把上电极夹持送入上电极夹持部，保持上电极尖端向下，并调整上电极在上电极夹持部中的上下和左右位置，使与下电极样品端垂直相对并保持1-2mm的工作间隙，左手松开上电极夹两臂，上电极借助弹簧弹力被垂直夹持在上电极夹持部中。（3）上下电极工作间隙微调：操作人员用左手旋转电极架上的旋套 ，直至上下两根石墨电极间隙符合摄谱技术要求。（4）摄谱：启动摄谱仪摄谱按钮，电弧光源产生高压提供给上下电极，击穿两根电极之间的工作间隙，进行样品蒸发和激发，摄谱过程中，操作人员随时手动调节上下电极工作间隙，保证弧光不熄灭，直至摄谱工序结束。（5）操作人员分别用左手松开上下电极夹臂，用右手持镊子分别夹持取下上下两根电极放入废料器皿，第一个样品进样摄谱结束。（6）重复以上流程（2）～（5）摄谱工序，完成批量样品摄谱工作。

目前现有技术中人工手动操作光栅摄谱仪存在以下问题和不足：

1、整个摄谱过程须人工值守，操作人员须保持双臂架持状态，易疲劳，劳动强度大，难以连续生产，生产效率低；

2、整个摄谱过程完全依赖人工操作，人工成本高，经济效益低；

3、在高压电弧蒸发和激发过程中，产生电磁辐射，靠近激发源的操作人员有受到电磁辐射的潜在危害；

4、样品在高压电弧蒸发和激发下，会产生高温、强光和有毒气体，对操作人员健康有潜在危害；

5、摄谱过程中，调节上下电极工作间隙须人工手动，因不同操作人员的手法动作及目视误差判断不一，致使在摄谱过程中不同样品间上下两根电极工作间隙不能保持一致，影响分析测试结果的精密度和准确度，影响分析测试质量。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，降低人工劳动强度，避免人工检测危险，避免人工检测影响测试精度和准确度。

本发明的技术方案是：

基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，首先启动电气控制系统，通过电气控制系统控制进样系统进行进样，再通过电气控制系统控制电极系统和光栅摄谱仪进行摄谱，具体包括以下步骤：

S1、夹放第二电极105：控制机器人手爪103移动至第二电极盛样盘107夹持第二电极105，将第二电极105移送至第二金属电极夹头213上方，并插入第二夹头电极孔215内部，到达设定位置后启动第二电动推杆207，通过第二弹簧209推动第二高压绝缘滑块211对第二电极105进行夹紧；

S2、夹放第一电极104：控制机器人手爪103移动至第一电极盛样盘106夹持第一电极104，将第一电极104移送至第一金属电极夹头212上方，并插入第一夹头电极孔214内部，到达设定位置后启动第一电动推杆206，通过第一弹簧208推动第一高压绝缘滑块210对第一电极104进行夹紧；

S3、摄谱：启动电弧光源404输出高压至第一电极104和第二电极105上，击穿两电极之间间隙，进行摄谱，同时通过第一位移传感器218对第一电极104尖端实时检测，通过第二位移传感器219对第二电极105样品端实时检测，并将位移信号传输至电气控制箱302，通过电气控制箱302分别反馈信号至第一升降台202和第二升降台203，进行高度调节；

S4、回收第一电极104：摄谱结束，控制机器人手爪103至第一金属电极夹头212夹持第一电极104，启动第一电动推杆206，通过第一弹簧208拉动第一高压绝缘滑块210对第一电极104进行释放，机器人手爪103夹持第一电极104至废电极收集器皿108，回收第一电极104；

S5、回收第二电极105：回收第一电极104结束，控制机器人手爪103至第二金属电极夹头213夹持第二电极105，启动第二电动推杆207，通过第二弹簧209拉动第二高压绝缘滑块211对第二电极105进行释放，机器人手爪103夹持第二电极105至废电极收集器皿108，回收第二电极105；

S6、循环摄谱：回收第二电极105结束，重复步骤S1至S5，进行下一次摄谱。

作为一种优选的技术方案，所述进样系统包括机器人本体101、机器人手臂102、机器人手爪103、第一电极104和第二电极105；

所述电极系统包括可相对移动的第一电极部和第二电极部，所述第一电极部设有可容纳第一电极104的第一金属电极夹头212以及对第一电极104进行夹紧的第一夹紧机构；所述第二电极部设有可容纳第二电极105的第二金属电极夹头213以及对第二电极105进行夹紧的第二夹紧机构。

作为一种优选的技术方案，所述第一夹紧机构包括第一高压绝缘杆204以及设置在第一高压绝缘杆204内部的第一电动推杆206、第一弹簧208和第一高压绝缘滑块210。

作为一种优选的技术方案，所述第二夹紧机构包括第二高压绝缘杆205以及设置在第二高压绝缘杆205内部的第二电动推杆207、第二弹簧209和第二高压绝缘滑块211。

作为一种优选的技术方案，所述第一高压绝缘杆204一端与第一电动升降台202连接，所述第一高压绝缘杆204另一端与所述第一金属电极夹头212连接，所述第一高压绝缘杆204内部与所述第一金属电极夹头212的第一夹头滑块孔220相通。

作为一种优选的技术方案，所述第二高压绝缘杆205一端与第二电动升降台203连接，所述第二高压绝缘杆205另一端与所述第二金属电极夹头213连接，所述第二高压绝缘杆205内部与所述第二金属电极夹头213的第二夹头滑块孔221相通。

作为一种优选的技术方案，所述第一电极部设有第一接近开关216，所述第一接近开关216靠近所述第一金属电极夹头212设置，所述第二电极部设有第二接近开关217，所述第二接近开关217靠近所述第二金属电极夹头213设置。

作为一种优选的技术方案，所述电极系统还包括对第一电极104进行检测的第一位移传感器218和对第二电极105进行检测的第二位移传感器219。

作为一种优选的技术方案，所述第一金属电极夹头212设置有第一夹头电极孔214，所述第一夹头电极孔214与第一夹头滑块孔220相通，所述第二金属电极夹头213设置有第二夹头电极孔215，所述第二夹头电极孔215与第二夹头滑块孔221相通。

作为一种优选的技术方案，所述光栅摄谱仪包括三透镜组合体401、仪器本体403和电弧光源404，所述仪器本体403设置有入射狭缝402；

所述电器控制系统包括触摸屏301和电气控制箱302。

本发明的基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，通过触摸屏一键操作，实现了无人值守，连续生产，提高生产效率，利用多自由度机器人进样，无需人工，降低人工成本，提高经济效益。

该方法通过多自由度机器人替代人工，避免样品在高压电弧蒸发和激发过程中产生的电磁辐射对操作人员的危害，避免了样品在在高压电弧蒸发和激发过程中产生的高温、强光和有毒气体对操作人员的危害。

该方法借助位移传感器和电动升降台及电动推杆，实现摄谱过程中第一电极和第二电极工作间隙的精密程序控制，实现了摄谱条件的一致性，提高了分析测试结果的精密度和准确度。

附图说明

图1 为本发明工作原理结构示意图；

图2 为本发明进样系统结构示意图；

其中，101机器人本体、102机器人手臂、103机器人手爪、104第一电极、105第二电极、106第一电极盛样盘、107第二电极盛样盘、108废电极收集器皿；

201电极架立柱、202第一电动升降台、203第二电动升降台、204第一高压绝缘杆、205第二高压绝缘杆、206第一电动推杆、207第二电动推杆、208第一弹簧、209第二弹簧、210第一高压绝缘滑块、211第二高压绝缘滑块、212第一金属电极夹头、213第二金属电极夹头、214第一夹头电极孔、215第二夹头电极孔、216第一接近开关、217第二接近开关、218第一位移传感器、219第二位移传感器、220第一夹头滑块孔、221第二夹头滑块孔；

301触摸屏、302电气控制箱；

401三透镜组合体、402入射狭缝、403仪器本体、404电弧光源。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、技术特征、发明目的与技术效果易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例一：

如图1和图2所示，基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，包括以下步骤：

首先启动装置市电，触摸屏显示工作界面：复位→夹放第二电极→夹放第一电极→首次摄谱→回收第一电极→回收第二电极→重复摄谱→复位。装置进入“复位”自检程序。

此时，机器人本体101、机器人手臂102和机器人手爪103处于原位；第一电动推杆206和第二电动推杆207通电且活塞杆处于缩回状态；第一接近开关216和第二接近开关217通电处于待机工作态；第一位移传感器218和第二位移传感器219通电处于待机工作态；触摸屏301、电气控制箱302、仪器本体403和电弧光源404通电处于待机工作态。

S1、夹放第二电极105。

“复位”程序结束，装置进入“夹放第二电极”程序。

启动机器人本体101、机器人手臂102和机器人手爪103，按设定控制程序移动机器人手爪103至第二电极盛样盘107上方，夹持X1号第二电极105上端部，移送至第二金属电极夹头213上方，使X1号第二电极105样品端垂直向上，X1号第二电极105另一端垂直对准第二夹头电极孔215，插入并贯穿第二夹头电极孔215，使X1号第二电极105样品端出露在第二金属电极夹头213上端面约1-3cm至设定位置，此时，按设定时间间隔，由电气控制箱302反馈信号至第二电动推杆207，启动第二电动推杆207使活塞杆向右伸出，带动第二弹簧209和第二高压绝缘滑块211同步向右移动设定距离，至第二高压绝缘滑块211进入第二夹头滑块孔221，使第二弹簧209被压缩，紧紧顶住X1号第二电极105为止，此时松开机器人手爪103，保持X1号第二电极105不能从第二夹头电极孔215中脱落，并使X1号第二电极105与第二夹头电极孔215内壁充分接触组成电导体。至此，夹放X1号第二电极105动作结束。

S2、夹放第一电极104。

“夹放第二电极”程序结束，装置进入“夹放第一电极”程序。

夹放X1号第二电极105动作结束后，启动机器人本体101、机器人手臂102和机器人手爪103，按设定控制程序移动机器人手爪103从第二金属电极夹头213上方移至第一电极盛样盘106上方，夹持S1号第一电极104，移送至第一金属电极夹头212上方，使S1号第一电极104尖端垂直向下对准第一夹头电极孔214，插入并贯穿第一夹头电极孔214，使S1号第一电极104尖头出露在第一金属电极夹头212下端面约1-3cm至设定位置，保持X1号第一电极104尖端与X1号第二电极105样品端工作间隙处于设定标准距离。此时，按设定时间间隔，由电气控制箱302反馈信号至第一电动推杆206，启动第一电动推杆206使活塞杆向右伸出，带动第一弹簧208和第一高压绝缘滑块210同步向右移动设定距离，至第一高压绝缘滑块210进入第一夹头滑块孔220，使第一弹簧208被压缩，紧紧顶住S1号第一电极104，保持S1号第一电极104不能从第一夹头电极孔214中脱落，并与第一夹头电极孔214内壁充分接触组成电导体。此时松开机器人手爪103，按设定程序移动机器人手臂102和机器人手爪103远离第一金属电极夹头212和第二金属电极夹头213，至设定安全位置，准备摄谱结束后夹持回收S1号第一电极104和X1号第二电极105。至此，夹放S1号第一电极104动作结束。

S3、摄谱

“夹放第一电极”程序结束，装置进入“首次摄谱”程序。

S1号第一电极104和X1号第二电极105安放至设定位置后，由电气控制箱302反馈信号至电弧光源404，启动电弧光源404输出高压分别经第一金属电极夹头212和第二金属电极夹头213至S1号第一电极104和X1号第二电极105上，击穿两电极之间的工作间隙，按设定时间对X1号第二电极105装填的样品蒸发和激发，进行摄谱，此时样品被激发的光经三透镜组合体401经入射狭缝402进入仪器本体403，经分光后得到按波长顺序展开的光谱并被记录。摄谱过程中，第一位移传感器218和第二位移传感器219处于工作状态，分别对第一电极104尖端和第二电极105样品端位置进行实时检测，经电气控制箱302反馈信号给第一电动升降台202和第二电动升降台203，使第一电动升降台202和第二电动升降台203分别相向精密升降移动，从而控制第一电极104和第二电极105的工作间隙实时处于标准设定距离，从而保证摄谱条件的一致性。

S4、回收第一电极

“首次摄谱”程序结束，装置进入“回收第一电极”程序。

摄谱结束，电弧光源404按设定时间停止输出高压。此时，按设定程序移动机器人手臂102和机器人手爪103至第一金属电极夹头212上方，进入第一接近开关216检测距离，并使机器人手爪103夹持住S1号第一电极104。此时第一接近开关216动作，反馈信号至电气控制箱302，由电气控制箱302反馈信号至第一电动推杆206，启动第一电动推杆206使活塞杆向左缩回，带动第一弹簧208和第一高压绝缘滑块210同步向左移动设定距离，至第一高压绝缘滑块210移出第一夹头滑块孔220，松开顶紧的S1号第一电极104；此时机器人手爪103夹持S1号第一电极104并从第一夹头电极孔214抽出，移至废电极收集器皿108上方，把S1号第一电极104放入废电极收集器皿108。至此，回收S1号第一电极104程序结束。

S5、回收第二电极

“回收第一电极”程序结束，装置进入“回收第二电极”程序。

回收S1号第一电极104程序结束后，按设定程序移动机器人手臂102和机器人手爪103，使机器人手爪103从废电极收集器皿108上方移至第二金属电极夹头213上方，进入第二接近开关217检测距离，并使机器人手爪103夹持住X1号第二电极105。此时第二接近开关217动作，反馈信号至电气控制箱302，由电气控制箱302反馈信号至第二电动推杆207，启动第二电动推杆207使活塞杆向左缩回，带动第二弹簧209和第二高压绝缘滑块211同步向左移动设定距离，至第二高压绝缘滑块211移出第二夹头滑块孔221，松开顶紧的X1号第二电极105；此时机器人手爪103夹持X1号第二电极105并从第二夹头电极孔215抽出，移至废电极收集器皿108上方，把X1号第二电极105放入废电极收集器皿108。至此，回收X1号第二电极105程序结束。

S6、重复摄谱

“回收第二电极”程序结束，装置进入“重复摄谱”程序。

按设定程序移动机器人手臂102和机器人手爪103，使机器人手爪103从废电极收集器皿108上方移至第二电极盛样盘107上方，夹持X2号第二电极105，重复工作流程2至5的动作，直至设定样品全部摄谱结束。

复位

摄谱结束，由电气控制箱302启动 “复位”自检程序。此时，机器人手臂102和机器人手爪103回复至原位；第一电动推杆206和第二电动推杆207通电且活塞杆处于缩回状态；第一接近开关216和第二接近开关217通电处于待机工作态；第一位移传感器218和第二位移传感器219通电处于待机工作态；触摸屏301、电气控制箱302、仪器本体403和电弧光源404通电处于待机工作态。

断开装置总市电，摄谱工作结束。

该发明使用多自由度机器人替代人工，提出并设计了一种新型的光栅摄谱仪配套使用的电极系统，借助位移传感器、电动升降台和电动推杆的程序配合，实现了在原子发射光谱分析中光栅摄谱仪的自动连续进样，做到了进样和摄谱的全流程自动化，减轻了劳动强度，提高了生产效率，降低了生产成本；完全消除了方法本身固有的电磁辐射、高温、强光和有毒气体对操作人员的潜在危害；借助程控电极对的使用，实现了摄谱条件的一致，提高了分析测试质量和技术水平，提升了行业自动化生产程度，推动了行业科技进步。

实施例二：

如图1和图2所示，基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，首先启动电气控制系统，通过电气控制系统控制进样系统进行进样，再通过电气控制系统控制电极系统和光栅摄谱仪进行摄谱。

其中，进样系统1包括机器人本体101、机器人手臂102、机器人手爪103、第一电极104、第二电极105、第一电极盛样盘106，第二电极盛样盘107和废电极收集器皿108。

各部分作用如下：机器人本体101、机器人手臂102和机器人手爪103用于按设定控制程序顺序夹取第一电极104和第二电极105分别对应垂直放入第一夹头电极孔214和第二夹头电极孔215中；摄谱结束后，再按控制程序分别从第一金属电极夹头212和第二金属电极夹头213上方顺序夹持第一电极104和第二电极105，从第一夹头电极孔214和第二夹头电极孔215中分别取出放入废电极收集器皿108中；

第一电极104和第二电极105材质为电导体，一般为直径6～10mm的圆柱形石墨，第一电极104一端或两端为尖状，顺序按自然数连续编号（本案例由S1开始连续编号），摄谱前插于第一电极盛样盘106的圆孔中；第二电极105样品端开有圆柱形小孔，用于装填样品，按自然数连续编号（本案例由X1开始连续编号)，摄谱前插于第二电极盛样盘107的圆孔中，工作时与第一电极104垂直组成电极对使用。

第一电极盛样盘106和第二电极盛样盘107在摄谱前用于垂直插放第一电极104和第二电极105，一般为塑料或木质的长方形板，在板上面垂直均匀开有一定数目的直径6～10mm的圆孔，用于插放第一电极104和第二电极105。

废电极收集器皿108用于盛放摄完谱后的废料第一电极104和废料第二电极105，摄谱工作时放置于第二金属电极夹头213下方。进样系统1中机器人本体101、第一电极盛样盘106、第二电极盛样盘107和废电极收集器皿108均安装放置于同高度工作台上。

电极系统包括电极架立柱201、第一电动升降台202、第二电动升降台203、第一高压绝缘杆204、第二高压绝缘杆205、第一电动推杆206、第二电动推杆207、第一弹簧208、第二弹簧209、第一高压绝缘滑块210、第二高压绝缘滑块211、第一金属电极夹头212、第二金属电极夹头213、第一夹头电极孔214、第二夹头电极孔215、第一接近开关216、第二接近开关217、第一位移传感器218、第二位移传感器219、第一夹头滑块孔220和第二夹头滑块孔221。

各部分作用如下：电极架立柱201垂直安装于工作台上，是整个电极系统的支撑部件；第一电动升降台202和第二电动升降台203垂直相对刚性连接在电极架立柱201右侧，且两个升降台工作台面相对；第一高压绝缘杆204和第二高压绝缘杆205分别同侧水平平行刚性连接于第一电动升降台202和第二电动升降台203的移动工作端，第一高压绝缘杆204和第二高压绝缘杆205材质均为耐高温耐高压绝缘材料，摄谱时，分别是第一电动升降台202和第一金属电极夹头212、第二电动升降台203和第二金属电极夹头213之间的绝缘体，起到保证装置电气安全的作用，内部中空均为圆孔，其中第一高压绝缘杆204的内部中空圆孔从左至右依次分别套装放置第一电动推杆206、第一弹簧208和第一高压绝缘滑块210；第一电动推杆206左端固定连接于第一高压绝缘杆204上；第一电动推杆206的活塞杆、第一弹簧208和第一高压绝缘滑块210相互连接，且能在第一高压绝缘杆204的内部中空圆孔中左右移动设定距离；第二高压绝缘杆205的内部中空圆孔从左至右依次分别套装放置第二电动推杆207、第二弹簧209和第二高压绝缘滑块211，第二电动推杆207左端固定连接于第二高压绝缘杆205上；第二电动推杆207的活塞杆、第二弹簧209和第二高压绝缘滑块211相互连接，且能在第二高压绝缘杆205的内部中空圆孔中左右移动设定距离；

第一弹簧208左端连接第一电动推杆206的活塞杆，右端连接第一高压绝缘滑块210，摄谱工作时，通过第一高压绝缘滑块210在第一夹头滑块孔220内的左右移动，借助第一弹簧208变形，以使第一高压绝缘滑块210在水平方向上松开或顶紧第一电极104。第二弹簧209左端连接第二电动推杆207的活塞杆，右端连接第二高压绝缘滑块211，摄谱工作时，通过第二高压绝缘滑块211在第二夹头滑块孔221内的左右移动，借助第二弹簧209变形，以使第二高压绝缘滑块211在水平方向上松开或顶紧第二电极105。

第一高压绝缘滑块210和第二高压绝缘滑块211均为圆形，材质为耐高温耐高压绝缘材料，摄谱工作时用于对第一金属电极夹头212与第一弹簧208、第二金属电极夹头213与第二弹簧209之间的高压绝缘，保证高压不能传导至第一电动推杆206和第二电动推杆207，起到保证两支电动推杆电气安全的作用。

第一金属电极夹头212刚性连接于第一高压绝缘杆204右端；第二金属电极夹头213刚性连接于第二高压绝缘杆205右端；第一金属电极夹头212和第二金属电极夹头213分别通过金属导线连接于电弧光源404，摄谱工作时，电弧光源404分别输出高压经第一金属电极夹头212传导至第一电极104，经第二金属电极夹头213传导至第二电极105，击穿第一电极104和第二电极105的工作间隙，从而实现高频引燃对样品进行蒸发和激发。

第一金属电极夹头212和第二金属电极夹头213左侧分别开有第一夹头滑块孔220和第二夹头滑块孔221，为圆形，圆孔分别与第一高压绝缘杆204和第二高压绝缘杆205内部中空圆孔相通，直径与第一高压绝缘滑块210和第二高压绝缘滑块211相同，用做第一高压绝缘滑块210和第二高压绝缘滑块211在两个夹头滑块孔内部左右移动的通道。

第一夹头电极孔214和第二夹头电极孔215分别是第一电极104和第二电极105的装填承载部位，分别垂直开孔于第一金属电极夹头212和第二金属电极夹头213上，用于分别垂直插放第一电极104和第二电极105，在空间方向上，分别与第一夹头滑块孔220和第二夹头滑块孔221垂直相通。

第一接近开关216安装于第一高压绝缘杆204上部靠近第一金属电极夹头212位置；第二接近开关217安装于第二高压绝缘杆205上部靠近第二金属电极夹头213位置，分别用于检测第一电极104和第二电极105是否进入第一接近开关216和第二接近开关217的工作检测距离。

第一位移传感器218安装于靠近第一金属电极夹头212的位置，在水平高度上，与第一电极104处于工作态时的尖端相平；第二位移传感器219安装于靠近第二金属电极夹头213的位置，在水平高度上，与第二电极105处于工作态时的样品端相平；摄谱工作时，通过第一位移传感器218和第二位移传感器219分别对第一电极104尖端和第二电极105样品端位置进行实时检测，经电气控制箱302反馈信号给第一电动升降台202和第二电动升降台203，使第一电动升降台202和第二电动升降台203分别相向精密升降移动，从而控制第一电极104和第二电极105的工作间隙处于标准设定距离。

电气控制系统包括触摸屏301和电气控制箱302。

各部分作用如下：触摸屏301是人机交互界面。电气控制箱302通过触摸屏301与机器人本体101、机器人手臂102及机器人手爪103、第一电动升降台202、第二电动升降台203、第一电动推杆206、第二电动推杆207、第一接近开关216、第二接近开关217、第一位移传感器218、第二位移传感器219、触摸屏301、电气控制箱302、仪器本体403和电弧光源404等电气元件电连接，并按设定程序接通、断开各电气元件。

光栅摄谱仪包括三透镜组合体401、入射狭缝402、仪器本体403和电弧光源404。

各部分作用如下：三透镜组合体401是光栅摄谱仪外光路的一部分，主要作用是使样品被激发的光照明均匀，使谱线黑度一致；入射狭缝402是样品被激发光进入仪器本体的入射通道；仪器本体403是商品化的光栅摄谱仪，一般焦距为1米或2米，主要光学分光系统及检测器均安装于仪器本体内；电弧光源404是光栅摄谱仪的高压发生部件，摄谱工作时，用于对第一电极104和第二电极105提供高压交流或直流电压，以击穿两根电极之间的工作间隙进行蒸发和激发样品。

综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。

Claims (10)

1.基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，其特征在于，首先启动电气控制系统，通过电气控制系统控制进样系统进行进样，再通过电气控制系统控制电极系统和光栅摄谱仪进行摄谱，具体包括以下步骤：

S1、夹放第二电极（105）：控制机器人手爪（103）移动至第二电极盛样盘（107）夹持第二电极（105），将第二电极（105）移送至第二金属电极夹头（213）上方，并插入第二夹头电极孔（215）内部，到达设定位置后启动第二电动推杆（207），通过第二弹簧（209）推动第二高压绝缘滑块（211）对第二电极（105）进行夹紧；

S2、夹放第一电极（104）：控制机器人手爪（103）移动至第一电极盛样盘（106）夹持第一电极（104），将第一电极（104）移送至第一金属电极夹头（212）上方，并插入第一夹头电极孔（214）内部，到达设定位置后启动第一电动推杆（206），通过第一弹簧（208）推动第一高压绝缘滑块（210）对第一电极（104）进行夹紧；

S3、摄谱：启动电弧光源（404）输出高压至第一电极（104）和第二电极（105）上，击穿两电极之间间隙，进行摄谱，同时通过第一位移传感器（218）对第一电极（104）尖端实时检测，通过第二位移传感器（219）对第二电极（105）样品端实时检测，并将位移信号传输至电气控制箱（302），通过电气控制箱（302）分别反馈信号至第一升降台（202）和第二升降台（203），进行高度调节；

S4、回收第一电极（104）：摄谱结束，控制机器人手爪（103）至第一金属电极夹头（212）夹持第一电极（104），启动第一电动推杆（206），通过第一弹簧（208）拉动第一高压绝缘滑块（210）对第一电极（104）进行释放，机器人手爪（103）夹持第一电极（104）至废电极收集器皿（108），回收第一电极（104）；

S5、回收第二电极（105）：回收第一电极（104）结束，控制机器人手爪（103）至第二金属电极夹头（213）夹持第二电极（105），启动第二电动推杆（207），通过第二弹簧（209）拉动第二高压绝缘滑块（211）对第二电极（105）进行释放，机器人手爪（103）夹持第二电极（105）至废电极收集器皿（108），回收第二电极（105）；

S6、循环摄谱：回收第二电极（105）结束，重复步骤S1至S5，进行下一次摄谱。

2.根据权利要求1所述的基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，其特征在于，

所述进样系统包括机器人本体（101）、机器人手臂（102）、机器人手爪（103）、第一电极（104）和第二电极（105）；

所述电极系统包括可相对移动的第一电极部和第二电极部，所述第一电极部设有可容纳第一电极（104）的第一金属电极夹头（212）以及对第一电极（104）进行夹紧的第一夹紧机构；所述第二电极部设有可容纳第二电极（105）的第二金属电极夹头（213）以及对第二电极（105）进行夹紧的第二夹紧机构。

3.根据权利要求2所述的基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，其特征在于，所述第一夹紧机构包括第一高压绝缘杆（204）以及设置在第一高压绝缘杆（204）内部的第一电动推杆（206）、第一弹簧（208）和第一高压绝缘滑块（210）。

4.根据权利要求2所述的基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，其特征在于，所述第二夹紧机构包括第二高压绝缘杆（205）以及设置在第二高压绝缘杆（205）内部的第二电动推杆（207）、第二弹簧（209）和第二高压绝缘滑块（211）。

5.根据权利要求3所述的基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，其特征在于，所述第一高压绝缘杆（204）一端与第一电动升降台（202）连接，所述第一高压绝缘杆（204）另一端与所述第一金属电极夹头（212）连接，所述第一高压绝缘杆（204）内部与所述第一金属电极夹头（212）的第一夹头滑块孔（220）相通。

6.根据权利要求4所述的基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，其特征在于，所述第二高压绝缘杆（205）一端与第二电动升降台（203）连接，所述第二高压绝缘杆（205）另一端与所述第二金属电极夹头（213）连接，所述第二高压绝缘杆（205）内部与所述第二金属电极夹头（213）的第二夹头滑块孔（221）相通。

7.根据权利要求2-6中任一一项所述的基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，其特征在于，所述第一电极部设有第一接近开关（216），所述第一接近开关（216）靠近所述第一金属电极夹头（212）设置，所述第二电极部设有第二接近开关（217），所述第二接近开关（217）靠近所述第二金属电极夹头（213）设置。

8.根据权利要求1-6中任一一项所述的基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，其特征在于，所述电极系统还包括对第一电极（104）进行检测的第一位移传感器（218）和对第二电极（105）进行检测的第二位移传感器（219）。

9.根据权利要求1-6中任一一项所述的基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，其特征在于，所述第一金属电极夹头（212）设置有第一夹头电极孔（214），所述第一夹头电极孔（214）与第一夹头滑块孔（220）相通，所述第二金属电极夹头（213）设置有第二夹头电极孔（215），所述第二夹头电极孔（215）与第二夹头滑块孔（221）相通。

10.根据权利要求1-6中任一一项所述的基于机器人进样的原子发射光谱分析自动摄谱方法，其特征在于，所述光栅摄谱仪包括三透镜组合体（401）、仪器本体（403）和电弧光源（404），所述仪器本体（403）设置有入射狭缝（402）；

所述电器控制系统包括触摸屏（301）和电气控制箱（302）。

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