CN114436183B - 自动开盖上盖方法及装置操作法和分层识别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于快速检测领域，具体涉及一种自动开盖上盖方法及装置操作法和分层识别方法及装置。针对自动开盖上盖方法来说，包括：试管夹持；旋开原试管盖，并转移；使新试管盖旋紧在试管上并采用自动开盖上盖装置，其包括试管转盘模块，试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块，安装底板。针对自动开盖上盖装置操作法来说，包括：初始化、角度调整、开盖、接料、下料、加盖、旋盖、下料；针对分层识别方法来说，试管拍摄，计算机图像识别，根据分层位置，生成控制指令，提取上清液。针对分层识别装置来说，其包括光源、反光镜、相机、计算机、光纤传感器。本发明能交替更换新旧试管盖，减少交叉污染；也能分层识别，提升样本提取效率与精度。

Description

自动开盖上盖方法及装置操作法和分层识别方法及装置

技术领域

本发明属于快速检测方法领域，具体涉及一种自动开盖上盖方法；

本发明又涉及基于上述方法的自动开盖上盖装置操作法；

本发明再涉及基于上述自动开盖上盖方法的分层识别方法；

本发明最后涉及实现上述分层识别方法的分层识别装置。

背景技术

在细胞样品制备过程中需要对样品反复离心分离、提取上清液、加洗涤液、重悬细胞，该过程中需要对试管进行多次开盖、上盖、分层识别、提取上清液、加入洗涤液重悬细胞操作。目前市场上现有设备功能缺失,大多是专用化的模块，例如只具有开盖功能的开盖机，或只具有上盖功能的上盖机；少数具有开盖、上盖功能的装置，采用开盖后试管盖不丢弃，等待对试管样品操作完毕后，将原试管盖盖回原试管的方式。试管盖多次使用，即开盖后的试管盖保留，等待试管操作完成需要试管盖盖回时，再将卸下的原试管盖盖回试管。

如公告号为CN206828052U的实用新型专利公开了一种样本试管开盖上盖装置，包括底座，所述底座上设有电动转台，电动转台上方连接垂直运动电缸，垂直运动电缸上固定连接一支架，支架上设有转动装置，转动装置下方连接电动夹爪，转动装置带动电动夹爪旋转。

如上所述具有开盖、上盖功能的开盖机、上盖机或开盖与上盖一体机均不具有视觉分层识别功能。以上设备的缺点主要有：

1）不能在一个模块上满足开盖、上盖，难以适应细胞制备过程中细胞预处理自动化需求；

2）将试管开盖后进行其他操作之后再将盖子装回原试管，即逐一操作，上个试管完成后才能对下一个试管进行开盖、上盖。该方式效率低，难以满足高通量、快速制备检测的需求；并且存在试管盖重复用，保存过程中交叉污染的风险；

3）因为试管为注塑成型，且上面贴有条码标签，所以试管外径安装在定位治具中常存在间隙，瓶口存在位置、角度偏差，试管盖上盖稳定性差；

现有开盖、上盖装置均不具备视觉分层识别功能，不能自动对细胞沉淀物和上清液/洗涤液做有效分离，而且人工操作劳动强度大，效率低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种自动开盖上盖方法，其能够使原试管盖和新试管盖交替更换，从而降低试管盖重复使用，保存过程中出现交叉污染的风险。

本发明另一个目的是提供基于上述方法的自动开盖上盖装置操作法，便于使用者操作自动开盖上盖装置。

本发明又一个目的是提供一种基于上述自动开盖上盖方法的分层识别方法，其能够分层识别上清液，便于提取上清液。

本发明最后一个目的是提供一种基于实现上述分层识别方法的分层识别装置，其有利于上述分层识别方法的实现。

针对自动开盖上盖方法来说，其具体包括如下步骤：

使一个自带原试管盖的试管保持在夹持状态条件下；

使一个机械手旋开原试管盖，并使原试管盖由机械手中转移；

提取试管上清液之后，使一新试管盖移至试管与机械手之间，并位于试管正上方；

使机械手将新试管盖旋紧在试管上。

为执行步骤，采用自动开盖上盖装置，其包括：

用于使自带原试管盖的试管保持在夹持状态条件下的试管转盘模块，其上具有多个工位，用于承载试管；

用于驱动机械手的试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块；

用于设置所述试管转盘模块和所述试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块的安装底板。

进一步地，所述试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块包括：

位于工位上方的旋盖模组，其固定在一个水平延伸的横梁上，横梁设置在一个立柱上，立柱设置在所述安装底板上；

位于旋盖模组与工位之间的电动夹爪模块，其形成所述机械手，并具有一个向上延伸，穿过横梁，并伸入旋盖模组中的驱动轴，驱动轴受旋盖模组中设置的丝杠驱动而旋转升降；所述电动夹爪模块包括向下延伸的电动夹爪，其下端设置有用于夹持试管盖的夹指；

设置在安装底板上的试管盖下料固定组件，其具有固定在安装底板上的支座，支座固定一个水平的下料导轨安装板，下料导轨安装板一端固定一个铰链座C，铰链座C铰接一个电动推杆C，电动推杆C伸缩端沿下料导轨安装板延伸；

固定在电动推杆C伸缩端的试管盖下料活动组件；其具有一个设置在电动推杆C伸缩端的下料滑动座，其固定一个下料活动座装载板，其上开设有能容纳旋下的试管盖的下料活动座装载孔；下料活动座装载孔下方设置一个下料挡板，以承载或卸载试管盖，下料挡板一端设置一个伸入下料活动座装载板的导杆槽的导块，导杆槽中设置与所述导块滑动适配的导杆-弹簧组件，下料挡板通过导块沿导杆-弹簧组件的导杆水平移动，以移入或移出下料活动座装载孔正下方；所述试管盖下料固定组件的支座上设置一个能与下料挡板相抵接的限位挡块；

当限位挡块与下料挡板抵接时，电动推杆C伸缩端伸长移动，下料滑动座依然带动下料活动座装载板水平移动，使得下料挡板沿导杆-弹簧组件的导杆反向移动，并挤压导杆-弹簧组件的弹簧，当限位挡块与下料挡板脱离抵接时，导杆-弹簧的弹簧伸长复位；使得下料挡板移入下料活动座装载孔正下方；

设置在安装底板上的试管压紧组件，其具有一个固定在安装底板上，且竖向延伸的压紧安装板，其上端固定有一个沿试管转盘模块的治具转盘径向延伸的导轨滑块D；导轨滑块D与一个导轨D形成滑动副，导轨D外侧面固定一个压紧滑动座；压紧滑动座上垂直设置一个水平的延伸的凸轮轴承，凸轮轴承伸入一个连杆一端的滑槽中，且能在滑槽中移动，所述凸轮轴承的外径与滑槽宽度适配，连杆另一端向下铰接一个电动推杆D的伸缩端，连杆中部通过固定铰链与压紧安装板相连接，电动推杆D设置在安装底板上，其伸缩端伸长时，连杆一端的滑槽推动凸轮轴承，并带动压紧安装板沿试管转盘模块的治具转盘径向移动，并与工位上的试管相抵接，以压紧试管。

进一步地，所述试管盖下料固定组件还包括两个相间隔的感应器C，感应器C上具有一个感应凹槽C；所述下料滑动座一侧设置一个用于伸入感应凹槽C的感应凸块C，当感应凸块C在下料滑动座带动下，水平移动至不同位置的感应凹槽C时，分别代表下料活动座装载孔对准电动夹爪正下方，试管盖准备装载到下料活动座装载孔中；以及下料活动座装载孔移至试管盖卸载位置，试管盖卸载就位；试管盖卸载位置正下方设置试管盖收集管的进口，试管盖收集管向下延伸出一个穿过安装底板的出口。

下料导轨安装板上设置有沿电动推杆C伸缩方向的导轨滑块C，下料滑动座下面设置一个导轨C与导轨滑块C形成滑动副；

所述试管压紧组件还包括两个设置在压紧滑动座上，水平方向上彼此间隔的感应器D，感应器D上具有一个感应凹槽D；所述压紧滑动座上设置一个用于伸入感应凹槽D的感应钢片D，当感应钢片D在压紧滑动座带动下，水平移动至不同位置的感应凹槽D时，分别代表压紧滑动座压紧试管，试管压紧就位；以及压紧滑动座脱离试管，压紧滑动座复位；

所述电动推杆D通过铰链座D设置在安装底板上。

进一步地，所述安装底板上还设置有一个试管盖自动上料模块，其包括：

一个按压试管盖组件，其具有设置在工位上方的竖向的电动推杆，电动推杆伸缩端向下固接一个滑动座，滑动座下面设置一个用于按压新的试管盖的试管盖压块；电动推杆上端通过铰链座设置在一个竖向的固定板上；

一个推盖齿条组件，其具有一个用于推动新的试管盖水平移动的推料块，一个带动推料块移动的齿条；

一个试管盖上料固定组件，其具有一个上料底板固定所述固定板，推料块和齿条设置在上料底板的导向槽中，导向槽延伸至工位上方，并在工位正上方的位置开设上料孔，试管盖压块下压移动至上料孔的新的试管盖，并将新的试管盖压紧在工位上的试管上；上料底板水平固定在竖向延伸的上料支座上；上料支座设置在安装底板上；位于上料底板下面设有一个上料电机，上料电机的输出轴穿过上料底板并伸入导向槽中，且同轴设置一个齿轮与齿条相啮合，以驱动齿条在导向槽中移动；

一个试管盖分离组件，其具有一个水平伸出的试管盖压头，能将新的试管盖压紧，使新的试管盖停留在一个位置；试管盖压头设置在压头安装块端部；所述压头安装块设置在水平的电动推杆A的伸缩端；

一个试管盖存储组件，其具有一个竖向延伸在导向槽上方的储料管，储料管由上至下插入料管座中；料管座通过料管板固定在上料底板上，并且料管座、料管板中设有一个通道，供储料管中的新的试管盖穿过，以落入导向槽中；料管座下端设有一个水平的通槽，试管盖压块经所述通槽伸入料管座，并压紧位于此通槽位置的试管盖，料管座与其下方的料管板之间还存在一个间隙，供一个试管盖托爪伸入，以托住料管座中未被夹紧的单个试管盖，试管盖托爪固定在电动推杆B的伸缩端，电动推杆A和电动推杆B都设置在水平的分料安装板上，电动推杆B设置在电动推杆A下方；分料安装板设置在竖向延伸的分料支座上，分料支座设置在安装底板上。

一个试管盖承托组件，其具有一个设置在上料孔上的承托固定件，承托固定件伸入上料孔，并开设有供试管盖水平通过的开孔，承托固定件下端具有一个水平径向延伸的凸缘，并在凸缘一径向上设置相对的定位销支座，且在定位销支座上设置水平的定位销，定位销销轴连接伸入承托固定件中的承托爪，承托爪上设置一个磁铁A，并在承托固定件中设置一个与磁铁A同极相对的磁铁B，在互斥的磁力条件下，两个承托爪水平相对，此时间距最小，落入上料孔中的试管盖静置在两个承托爪上；在试管盖压块下压试管盖时，两个承托爪受压向下转动，并倾斜，使得二者间距增大，试管盖下落至试管上。

进一步地，所述按压试管盖组件还具有一个设置在固定板上的导轨滑块，导轨滑块与一个导轨形成滑动副，导轨设置在滑动座上，滑动座沿导轨滑块上下移动；

所述齿条上设置一个上料感应钢片，与此对应的是，所述上料底板上设置两个彼此间隔的上料感应器，上料感应器具有一个上料感应凹槽，上料感应钢片在齿条的带动下，移入两个不同位置的上料感应凹槽时，分别代表新的试管盖上料就位，以及齿条复位；

所述导向槽中设置有与齿条平整的背面相抵接的多个间隔设置的导向轴承；

试管盖压头通过导向销-弹簧组件的导向销设置在压头安装块上，并使得试管盖压头能与压头安装块形成对导向销-弹簧组件的弹簧夹压；

所述料管座中伸入一个感应器B，感应器B固定于固定板上，感应器B具有一个感应凹槽B，当试管盖下移至感应凹槽B中，表示试管盖位于试管盖托爪上。

进一步地，所述试管转盘模块包括用于夹持试管的定位治具，相邻两个定位治具对二者之间的试管形成夹持，所述定位治具沿周向开设治具槽，治具槽中设有用于形成周向夹压的定位镶块，定位镶块与治具槽之间设置治具弹簧，定位镶块的夹持面上设置顶珠；

所述定位治具设置在治具转盘上，治具转盘同轴设置在旋转法兰上，旋转法兰同轴设置在中空减速器的输出轴上，中空减速器设置在安装底板上，并在安装底板下设置一个电机，电机的输出轴穿过安装底板，伸入中空减速器的输入端；

治具转盘上，相对于所夹持试管的正下方，设置垫块。

针对自动开盖上盖装置操作法来说，具体步骤包括：

初始化操作：试管转盘模块回原，转动到上料位，推盖齿条组件设置在Y轴正方向上，并复位，按压试管盖组件设置在Z轴正方向上，并复位，试管盖分离组件中电动推杆A缩回；试管盖存储组件中的电动推杆B伸出，感应器B感应有料；旋盖模组设置在Z轴正方向上，并复位，电动夹爪模块的电动夹爪张开；试管盖下料固定组件中的电动推杆C伸出；试管压紧组件中的电动推杆D复位，试管处于释放状态；

试管角度调整操作：治具弹簧、定位镶块、顶珠组成试管弹性夹紧机构，以压入或取出试管，试管转盘模块逆时针转动试管到电动夹爪模块正下方，电动夹爪模块在旋盖模组旋转、升降动作带动下，夹持试管，转动角度；

试管开盖操作：电动推杆D伸出，连杆绕固定铰链旋转，经凸轮轴承带动压紧滑动座沿导轨滑块D向试管移动，将试管压紧；电动夹爪模块在旋盖模组旋转、升降驱动下，实现试管盖的旋松，将试管盖与试管分离，并上升到指定高度；

试管盖下料操作：

试管盖下料固定组件上的电动推杆C带动试管盖下料活动组件移动到电动夹爪正下方，电动夹爪张开,试管盖由电动夹爪掉落至下料活动座装载孔中，并由下料挡板挡住试管盖；

试管盖下料固定组件上的电动推杆C带动试管盖下料活动组件向限位挡块方向运动，试管盖下料活动组件上的下料挡板与限位挡块接触，下料挡板沿导杆-弹簧组件方向移动，感应器C感应试管盖卸载就位，下料挡板完全打开，试管盖掉落至试管盖收集管上，由试管盖收集管引导至指定位置；

试管采样或添加试剂操作；

试管加盖操作:试管随试管转盘模块逆时针转动到试管盖自动上料模块正下方，试管盖分离组件中的电动推杆A伸出，试管盖存储组件中的电动推杆B缩回，1个试管盖滑落到上料底板的导向槽中，试管盖存储组件中的电动推杆B伸出，试管盖分离组件中的电动推杆A缩回，完成试管盖落料准备；上料电机通过齿轮驱动推盖齿条组件向Y轴负方向运动，将试管盖推送至试管盖承托组件内，相互排斥的磁铁A与磁铁B在磁力作用下，使承托爪顶起；承托爪承载试管盖；按压试管盖组件中的电动推杆带动试管盖压块沿导轨滑块向下运动,承托爪在压力作用下打开，试管盖被扣在试管上，随后，按压试管盖组件，推盖齿条组件复位；

试管旋盖操作：试管随试管转盘模块逆时针转动到电动夹爪模块正下方，电动推杆D伸出，连杆绕固定铰链旋转，经凸轮轴承带动压紧滑动座沿导轨向试管移动，将试管压紧；电动夹爪模块在旋盖模组旋转、升降动作带动下，实现试管盖旋紧在试管上，旋紧后，电动夹爪模块重新上升到指定高度；

试管下料操作:试管随试管转盘模块逆时针转动至外部机械手能夹持的位置，由外部机械手将试管搬离。

针对分层识别方法来说，其具体包括：

在提取试管上清液之前，由相机对试管进行拍摄，拍摄的照片能显示上清液所在分层位置，并由计算机跟据所拍摄到的试管照片，进行图像识别，根据图像中的分层位置，生成相应的分层位置数据，再根据分层位置数据生成相应的控制指令，驱动上清液提取器提取分层位置上的上清液。

针对实现分层识别方法的分层识别装置来说，包括：

一个分层识别视觉模块，其具有：

光源；

反光镜，其与光源相对设置，二者之间为试管；

用于拍摄试管的相机；

用于图像识别，根据图像中的分层位置，生成相应的分层位置数据的计算机；

光纤传感器，用于感应试管的标签页，机械手将试管转动，使标签页未处于在相机前遮挡分层界面的位置。

本发明的有益效果：

本发明提供的试管盖上料模块和试管盖下料模块，可以自动完成对试管上的试管盖上料、下料的操作，并且还设置有多工位的可旋转的试管转盘模块，可同时夹持多个试管，提高了生产试验中的自动化水平和整体效率，满足了高通量、快速制备检测的需求；并且旋下旧盖，对其进行集体回收，避免其污染环境，同时旋紧新盖，避免了试管溶液在保存过程中存在交叉污染的风险。

附图说明

图1是实施例所述装置的整体结构第一视角示意图；

图2是实施例所述装置的整体结构第二视角示意图；

图3是实施例所述装置中的试管转盘模块结构示意图；

图4是实施例所述装置中的试管盖自动上料模块结构示意图；

图5是实施例所述装置中的试管盖上料模块结构爆炸图；

图6是实施例所述装置中的承托爪打开、关闭状态图；

图中：（a）为承托爪打开状态示意图；（b）为承托爪关闭状态示意图；

图7是实施例所述装置中的试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块的结构示意图；

图8是实施例所述装置中的试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块的结构爆炸图；

图9是实施例所述装置中的试管压紧组件压紧、释放试管状态图；

图中：（c）为试管压紧状态示意图；（d）为试管释放状态示意图；

图10是实施例所述装置中的限位挡板关闭、打开状态图；

图中：（e）为限位挡块关闭状态示意图；（f）为限位挡块打开状态示意图；

图11是实施例所述装置中的分层识别视觉模块的结构示意图。

附图标记：1、试管转盘模块；101、定位治具；102、治具弹簧；103、定位镶块；104、顶珠；105、治具转盘；106、垫块；107、旋转法兰；108、中空减速器；109、电机；2、分层识别视觉模块；201、光源；202、反光镜；203、相机；204、光纤传感器；3、安装底板；4、试管盖收集管；5、试管盖自动上料模块；500、按压试管盖组件；501、固定板；502、铰链座；503、电动推杆；504、滑动座；505、导轨滑块；506、试管盖压块；510、推盖齿条组件；511、上料感应钢片；512、齿条；513、推料块；520、试管盖上料固定组件；521、上料感应器；522、上料底板；523、导向轴承；524、上料电机；530、试管盖分离组件；531、试管盖压头；532、压头安装块；533、导向销-弹簧组件；534、电动推杆A；540、试管盖存储组件；541、储料管；542、感应器B；543、料管座；544、分料安装板；545、试管盖托爪；546、电动推杆B；550、试管盖承托组件；551、承托固定件；552、定位销；553、承托爪；554、磁铁A；555、磁铁B；6、试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块；600、旋盖模组；610、电动夹爪模块；611、电动夹爪；612、夹指；620、试管盖下料固定组件；621、铰链座C；622、电动推杆C；623、下料导轨安装板；624、感应器C；625、限位挡块；626、导轨滑块C；630、试管盖下料活动组件；631、下料滑动座；632、导杆-弹簧组件；633、下料挡板；640、试管压紧组件；641、感应器D；642、压紧滑动座；643、导轨滑块D；644、压紧安装板；645、凸轮轴承；646、固定铰链；647、连杆；648、电动推杆D；649、铰链座D；7、试管；8、试管盖；9、条形码。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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装置或元件必须具有特定的方位、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。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

实施例1

如图1-图11所示，一种自动开盖上盖方法，具体步骤如下：

使一个自带原试管盖的试管保持在夹持状态条件下；

使一个机械手旋开原试管盖，并使原试管盖由机械手中转移；

提取试管上清液之后，使一新试管盖移至试管与机械手之间，并位于试管正上方；

使机械手将新试管盖旋紧在试管上。

为执行步骤，采用自动开盖上盖装置，其包括：

用于使自带原试管盖8的试管7保持在夹持状态条件下的试管转盘模块1，其上具有多个工位，用于承载试管；

用于驱动机械手的试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块6；

用于设置所述试管转盘模块1和所述试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块6的安装底板3。

在本实施例中，所述试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块6包括：

位于工位上方的旋盖模组600，其固定在一个水平延伸的横梁上，横梁设置在一个立柱上，立柱设置在所述安装底板3上；

位于旋盖模组600与工位之间的电动夹爪模块610，其形成所述机械手，并具有一个向上延伸，穿过横梁，并伸入旋盖模组600中的驱动轴，驱动轴受旋盖模组600驱动而旋转升降；所述电动夹爪模块610包括向下延伸的电动夹爪611，其下端设置有用于夹持试管盖的夹指612；

设置在安装底板3上的试管盖下料固定组件620，其具有固定在安装底板3上的支座，支座固定一个水平的下料导轨安装板623，下料导轨安装板623一端固定一个铰链座C621，铰链座C621铰接一个电动推杆C622，电动推杆C622伸缩端沿下料导轨安装板623延伸；

固定在电动推杆C622伸缩端的试管盖下料活动组件630；其具有一个设置在电动推杆C622伸缩端的下料滑动座631，其固定一个下料活动座装载板，其上开设有能容纳旋下的试管盖的下料活动座装载孔；下料活动座装载孔下方设置一个下料挡板633，以承载或卸载试管盖，下料挡板633一端设置一个伸入下料活动座装载板的导杆槽的导块，导杆槽中设置与所述导块滑动适配的导杆-弹簧组件632，下料挡板633通过导块沿导杆-弹簧组件632的导杆水平移动，以移入或移出下料活动座装载孔正下方；所述试管盖下料固定组件620的支座上设置一个能与下料挡板633相抵接的限位挡块625；

当限位挡块625与下料挡板633抵接时，电动推杆C622伸缩端伸长移动，下料滑动座631依然带动下料活动座装载板水平移动，使得下料挡板633沿导杆-弹簧组件632的导杆反向移动，并挤压导杆-弹簧组件632的弹簧，当限位挡块625与下料挡板633脱离抵接时，导杆-弹簧组件632的弹簧伸长复位；使得下料挡板633移入下料活动座装载孔正下方；

设置在安装底板3上的试管压紧组件640，其具有一个固定在安装底板3上，且竖向延伸的压紧安装板644，其上端固定有一个沿试管转盘模块1的治具转盘105径向延伸的导轨滑块D643；导轨滑块D643与一个导轨D形成滑动副，导轨D外侧面固定一个压紧滑动座642；压紧滑动座642上垂直设置一个水平的延伸的凸轮轴承645，凸轮轴承645伸入一个连杆647一端的滑槽中，且能在滑槽中移动，所述凸轮轴承645的外径与滑槽宽度适配，连杆647另一端向下铰接一个电动推杆D648的伸缩端，连杆647中部通过固定铰链646与压紧安装板644相连接，电动推杆D648设置在安装底板3上，其伸缩端伸长时，连杆647一端的滑槽推动凸轮轴承645，并带动压紧安装板644沿试管转盘模块1的治具转盘105径向移动，并与工位上的试管相抵接，以压紧试管。

在本实施例中，所述试管盖下料固定组件620还包括两个相间隔的感应器C624，感应器C624上具有一个感应凹槽C；所述下料滑动座631一侧设置一个用于伸入感应凹槽C的感应凸块C，当感应凸块C在下料滑动座631带动下，水平移动至不同位置的感应凹槽C时，分别代表下料活动座装载孔对准电动夹爪611正下方，试管盖准备装载到下料活动座装载孔中；以及下料活动座装载孔移至试管盖卸载位置，试管盖卸载就位；试管盖卸载位置正下方设置试管盖收集管4的进口，试管盖收集管4向下延伸出一个穿过安装底板3的出口。

下料导轨安装板623上设置有沿电动推杆C622伸缩方向的导轨滑块C626，下料滑动座631下面设置一个导轨C与导轨滑块C626形成滑动副；

所述试管压紧组件640还包括两个设置在压紧滑动座642上，水平方向上彼此间隔的感应器D641，感应器D641上具有一个感应凹槽D；所述压紧滑动座642上设置一个用于伸入感应凹槽D的感应钢片D，当感应钢片D在压紧滑动座642带动下，水平移动至不同位置的感应凹槽D时，分别代表压紧滑动座642压紧试管，试管压紧就位；以及压紧滑动座642脱离试管，压紧滑动座642复位；

所述电动推杆D648通过铰链座D649设置在安装底板3上。

在本实施例中，所述安装底板3上还设置有一个试管盖自动上料模块5，其包括：

一个按压试管盖组件500，其具有设置在工位上方的竖向的电动推杆，电动推杆伸缩端向下固接一个滑动座504，滑动座504下面设置一个用于按压新的试管盖8的试管盖压块506；电动推杆上端通过铰链座502设置在一个竖向的固定板501上；

一个推盖齿条组件510，其具有一个用于推动新的试管盖8水平移动的推料块513，一个带动推料块513移动的齿条512；

一个试管盖上料固定组件520，其具有一个上料底板522固定所述固定板501，推料块513和齿条512设置在上料底板522的导向槽中，导向槽延伸至工位上方，并在工位正上方的位置开设上料孔，试管盖压块506下压移动至上料孔的新的试管盖8，并将新的试管盖8压紧在工位上的试管7上；上料底板522水平固定在竖向延伸的上料支座上；上料支座设置在安装底板3上；位于上料底板522下面设有一个上料电机524，上料电机524的输出轴穿过上料底板522并伸入导向槽中，且同轴设置一个齿轮与齿条512相啮合，以驱动齿条512在导向槽中移动；

一个试管盖分离组件530，其具有一个水平伸出的试管盖压头531，能将新的试管盖8压紧，使新的试管盖8停留在一个位置；试管盖压头531设置在压头安装块532端部；所述压头安装块532设置在水平的电动推杆A534的伸缩端；

一个试管盖存储组件540，其具有一个竖向延伸在导向槽上方的储料管541，储料管541由上至下插入料管座543中；料管座543通过料管板固定在上料底板522上，并且料管座543、料管板中设有一个通道，供储料管541中的新的试管盖8穿过，以落入导向槽中；料管座543下端设有一个水平的通槽，试管盖压块506经所述通槽伸入料管座543，并压紧位于此通槽位置的试管盖8，料管座543与其下方的料管板之间还存在一个间隙，供一个试管盖托爪545伸入，以托住料管座543中未被夹紧的单个试管盖8，试管盖托爪545固定在电动推杆B546的伸缩端，电动推杆A534和电动推杆B546都设置在水平的分料安装板544上，电动推杆B546设置在电动推杆A534下方；分料安装板544设置在竖向延伸的分料支座上，分料支座设置在安装底板3上。

一个试管盖承托组件550，其具有一个设置在上料孔上的承托固定件551，承托固定件551伸入上料孔，并开设有供试管盖8水平通过的开孔，承托固定件551下端具有一个水平径向延伸的凸缘，并在凸缘一径向上设置相对的定位销支座，且在定位销支座上设置水平的定位销552，定位销552销轴连接伸入承托固定件551中的承托爪553，承托爪553上设置一个磁铁A554，并在承托固定件551中设置一个与磁铁A554同极相对的磁铁B555，在互斥的磁力条件下，两个承托爪553水平相对，此时间距最小，落入上料孔中的试管盖8静置在两个承托爪553上；在试管盖压块506下压试管盖8时，两个承托爪553受压向下转动，并倾斜，使得二者间距增大，试管盖8下落至试管上。

在本实施例中，所述按压试管盖组件500还具有一个设置在固定板501上的导轨滑块505，导轨滑块505与一个导轨形成滑动副，导轨设置在滑动座504上，滑动座504沿导轨滑块505上下移动；

所述齿条512上设置一个上料感应钢片511，与此对应的是，所述上料底板522上设置两个彼此间隔的上料感应器521，上料感应器521具有一个上料感应凹槽，上料感应钢片511在齿条512的带动下，移入两个不同位置的上料感应凹槽时，分别代表新的试管盖8上料就位，以及齿条512复位；

所述导向槽中设置有与齿条512平整的背面相抵接的多个间隔设置的导向轴承523；

试管盖压头531通过导向销-弹簧组件533的导向销设置在压头安装块532上，并使得试管盖压头531能与压头安装块532形成对导向销-弹簧组件533的弹簧夹压；

所述料管座543中伸入一个感应器B542，感应器B542固定于固定板501上，感应器B542具有一个感应凹槽B，当试管盖8下移至感应凹槽B中，表示试管盖8位于试管盖托爪545上。

在本实施例中，试管转盘模块1包括用于夹持试管的定位治具101，相邻两个定位治具101对二者之间的试管7形成夹持，所述定位治具101沿周向开设治具槽，治具槽中设有用于形成周向夹压的定位镶块103，定位镶块103与治具槽之间设置治具弹簧102，定位镶块103的夹持面上设置顶珠104；

定位治具101设置在治具转盘105上，治具转盘105同轴设置在旋转法兰107上，旋转法兰107同轴设置在中空减速器108的输出轴上，中空减速器108设置在安装底板3上，并在安装底板3下设置一个电机109，电机109的输出轴穿过安装底板3，伸入中空减速器108的输入端；

治具转盘105上，相对于所夹持试管7的正下方，设置垫块106。

实施例2

本实施例是基于实施例1的自动开盖上盖装置操作法，具体步骤如下：

初始化操作：试管转盘模块1回原，转动到上料位，推盖齿条组件510设置在Y轴正方向上，并复位，按压试管盖组件500设置在Z轴正方向上，并复位，试管盖分离组件530中电动推杆A534缩回；试管盖存储组件540中的电动推杆B546伸出，感应器B542感应有料；旋盖模组600设置在Z轴正方向上，并复位，电动夹爪模块610的电动夹爪611张开；试管盖下料固定组件620中的电动推杆C622伸出；试管压紧组件640中的电动推杆D648复位，试管7处于释放状态；

试管角度调整操作：治具弹簧102、定位镶块103、顶珠104组成试管弹性夹紧机构，以压入或取出试管7，试管转盘模块1逆时针转动试管7到电动夹爪模块610正下方，电动夹爪模块610在旋盖模组600旋转、升降动作带动下，夹持试管7，转动角度；

试管开盖操作：电动推杆D648伸出，连杆647绕固定铰链646旋转，经凸轮轴承645带动压紧滑动座642沿导轨滑块D643向试管7移动，将试管7压紧；电动夹爪模块610在旋盖模组600旋转、升降驱动下，实现试管盖8的旋松，将试管盖8与试管7分离，并上升到指定高度；

试管盖下料操作：

试管盖下料固定组件620上的电动推杆C622带动试管盖下料活动组件630移动到电动夹爪611正下方，电动夹爪611张开,试管盖8由电动夹爪611掉落至下料活动座装载孔中，并由下料挡板633挡住试管盖8；

试管盖下料固定组件620上的电动推杆C622带动试管盖下料活动组件630向限位挡块625方向运动，试管盖下料活动组件630上的下料挡板633与限位挡块625接触，下料挡板633沿导杆-弹簧组件632方向移动，感应器C624感应试管盖8卸载就位，下料挡板633完全打开，试管盖8掉落至试管盖收集管4上，由试管盖收集管4引导至指定位置；

试管7采样或添加试剂操作；

试管加盖操作:试管7随试管转盘模块1逆时针转动到试管盖自动上料模块5正下方，试管盖分离组件530中的电动推杆A534伸出，试管盖存储组件540中的电动推杆B546缩回，1个试管盖8滑落到上料底板522的导向槽中，试管盖存储组件540中的电动推杆B546伸出，试管盖分离组件530中的电动推杆A534缩回，完成试管盖落料准备；上料电机524通过齿轮驱动推盖齿条组件510向Y轴负方向运动，将试管盖8推送至试管盖承托组件550内，相互排斥的磁铁A554与磁铁B555在磁力作用下，使承托爪553顶起；承托爪553承载试管盖8；按压试管盖组件500中的电动推杆503带动试管盖压块506沿导轨滑块505向下运动,承托爪553在压力作用下打开，试管盖8被扣在试管7上，随后，按压试管盖组件500、推盖齿条组件510复位；

试管旋盖操作：试管7随试管转盘模块1逆时针转动到电动夹爪模块610正下方，电动推杆D648伸出，连杆647绕固定铰链646旋转，经凸轮轴承645带动压紧滑动座642沿导轨滑块D643向试管移动，将试管压紧；电动夹爪模块610在旋盖模组600旋转、升降动作带动下，实现试管盖8旋紧在试管7上，旋紧后，电动夹爪模块610重新上升到指定高度；

试管下料操作:试管7随试管转盘模块1逆时针转动至外部机械手能夹持的位置，由外部机械手将试管7搬离。

实施例3

一种基于实施例1所述自动开盖上盖方法的分层识别方法，具体步骤如下：

在提取试管上清液之前，由相机对试管进行拍摄，拍摄的照片能显示上清液所在分层位置，并由计算机根据所拍摄到的试管照片，进行图像识别，根据图像中的分层位置，生成相应的分层位置数据，再根据分层位置数据生成相应的控制指令，驱动上清液提取器提取分层位置上的上清液。

实施例4

本实施例是基于实施例3所述分层识别方法的分层识别装置，其包括一个分层识别视觉模块2，其具有：

光源201；

反光镜202，其与光源201相对设置，二者之间为试管7；

用于拍摄试管7的相机203；

用于图像识别，根据图像中的分层位置，生成相应的分层位置数据的计算机；

光纤传感器204，用于感应试管7的标签页，机械手将试管7转动，使标签页未处于在相机203前遮挡分层界面的位置。

实施例5

结合实施例1-4，本实施例公开了一个总体技术方案：

初始化：试管转盘模块1回原，转动到上料位，推盖齿条组件510向Y轴正方向复位，按压试管盖组件500向Z轴正方向复位，试管盖分离组件530中电动推杆A534缩回；试管盖存储组件540中电动推杆B546伸出，试管盖存储组件540上的感应器B542感应有料；旋盖模组600Z轴正方向复位，电动夹爪模块610的电动夹爪611张开；试管盖下料固定组件620中的电动推杆C622伸出状态；试管压紧组件640中的电动推杆D648复位，试管7处于释放状态；

试管角度调整：治具弹簧102、定位镶块103、顶珠104组成试管弹性夹紧机构，安装于定位治具101内侧，试管弹性夹紧机构可保障试管能够顺畅放入/取出，并能实现试管位置姿态准确，为试管盖准确、稳定压入提供保障。定位治具101、垫块106安装于治具转盘105上，治具转盘105通过旋转法兰107与中空减速器108连接安装于安装底板3上，电机109安装于中空减速器108上，组成试管转盘模块1。夹指612安装于电动夹爪611上，组成电动夹爪模块610，电动夹爪611安装于旋盖模组600上并通过旋盖模组支撑组件安装于安装底板3上，光纤传感器204安装于试管转盘模块1内侧。 外部机械手（图中未显示）将带盖试管7放置到试管转盘模块1中。试管转盘模块1逆时针转动到电动夹爪模块610正下方，电动夹爪模块610在旋盖模组600旋转、升降动作带动下，夹持试管7，转动角度，根据光纤传感器204信号调整试管7在治具转盘105内标签角度，将标签调整至治具侧面，以免影响分层识别，接着进行开盖动作。

试管开盖：电动推杆D648的固定端通过铰链座D649安装于试管夹紧安装板上，并与安装底板3连接固定。电动推杆D648移动端安装于连杆647上，连杆647中端通过固定铰链646固定安装于压紧安装板644上，连杆647上端通过与凸轮轴承645连接安装于压紧滑动座642上，压紧滑动座642安装于导轨滑块D643上，压紧安装板644安装于安装底板3上，压紧安装板644和压紧滑动座642分别设有感应器D641和感应钢片D，组成试管压紧组件640。试管开盖时，电动推杆D648伸出，连杆647绕固定铰链646旋转，经凸轮轴承645带动压紧滑动座642沿导轨滑块D643向试管7运动，将试管7压紧；电动夹爪模块610在旋盖模组600旋转、升降动作带动下，实现试管盖8旋松，将试管盖8与试管7分离，并上升到指定高度。

试管盖接料：电动推杆C622的固定端和移动端通过铰链座C621分别安装于下料导轨安装板623和导轨滑块C626上，感应器C624安装于下料导轨安装板623上，组成试管盖下料固定组件620。限位挡块625安装于下料安装支架上，下料滑动座631、下料挡板633和导杆-弹簧组件632组成瓶盖下料活动组件630，并通过下料滑动座631安装于一个与电动推杆C622移动端连接的下料滑块安装板上。试管盖收集管4安装于安装底板3上。试管盖8接料时，试管盖下料固定组件620上的电动推杆C622带动试管盖下料活动组件630运动到电动夹爪模块610正下方，电动夹爪611张开，试管盖8由电动夹爪611掉落至下料活动座装载孔中，并由下料挡板633挡住，防止试管盖8掉落。

试管盖下料：试管盖下料固定组件620上的电动推杆C622带动试管盖下料活动组件630向限位挡块625运动，试管盖下料活动组件630上的下料挡板633与限位挡块625接触，下料挡板633沿导杆-弹簧组件632方向运动，弹簧受压，感应器C624感应到位，运动到位后下料挡板633释放试管盖8,试管盖8由试管盖收集管4收集到指定位置；

分层识别：试管7随试管转盘模块1逆时针转动到分层识别视觉模块2的位置，光源提供照明，相机203经反光镜202采集试管7液面分层信息，经图像分析识别分层液面，经外部移液装置进行采样或添加试剂等操作；

试管加盖：本实施例中，上料感应钢片511、推料块513安装于齿条512上，组成推盖齿条组件510，上料感应器521安装于上料底板522上，上料电机524、导向轴承523分别通过电机安装板、螺钉安装于上料底板522上，组成试管盖上料固定组件520，上料底板522内侧设有导向槽、定位孔，导向槽对推料块513推料起导向作用；试管盖压头531通过导向销-弹簧组件533安装于压头安装块532上，导向销-弹簧组件起缓冲作用，电动推杆A534安装于分料安装板544上方，电动推杆A534前端与压头安装块532连接，组成试管盖分离组件530；试管盖托爪545安装于电动推杆B546上，电动推杆B546安装于分料安装板544下方，储料管541安装于料管座543上，感应器B542一端通过感应器安装片安装于固定板501上，另一端卡扣在料管座543上，用于检测储料管541是否有试管盖（提示加料）；承托固定件551安装于上料底板522内侧定位孔上，承托爪553通过定位销552固定在承托固定件551上，磁铁A554安装于承托爪553上，并与承托固定件551上的磁铁B555相互排斥，组成试管盖承托组件550；固定板501安装于上料底板522上，电动推杆503上端通过铰链座502安装于固定板501上，下端通过滑动座504安装于导轨滑块505上，试管盖压块506安装于滑动座504上，组成按压试管盖组件500。

试管7随试管转盘模块1逆时针转动到试管盖自动上料模块5正下方，试管盖分离组件530中的电动推杆A534伸出，试管盖存储组件540中的电动推杆B546缩回，1个试管盖8滑落到上料底板522的导向槽中，试管盖存储组件540中电动推杆B546伸出，试管盖分离组件530中电动推杆A534缩回，完成试管盖落料准备；上料电机524带动推盖齿条组件510向Y轴负方向运动，将试管盖推送至试管盖承托组件550内，因内置相互排斥的磁铁A554与磁铁B555在磁力作用下，承托爪553顶起并承载试管盖8；按压试管盖组件500中的电动推杆503带动试管盖压块506沿导轨滑块505向下运动，承托爪553在下压力作用下打开，将试管盖8扣入试管7上；随后按压试管盖组件500，推盖齿条组件510复位；

试管旋盖：试管7随试管转盘模块1逆时针转动到电动夹爪模块610正下方，试管夹紧组件动作：电动推杆D648伸出，连杆647绕固定铰链646旋转，经凸轮轴承645带动压紧滑动座642沿导轨滑块D643向试管7运动，将试管7压紧；电动夹爪模块610在旋盖模组600旋转、升降动作带动下，实现试管盖旋紧，将试管盖8与试管7锁紧，并上升到指定高度；

试管下料：试管7随转盘模块1逆时针转动到分层识别视觉模块位置，有外部机械手将试管7搬运至离心机机构或其他模块处。

本发明解决了现有技术中产品功能单一以及不适应细胞样品制备过程中细胞样品提取需求的问题。本实施例所公开的装置可以实现试管转动、试管夹紧、旋松试管盖、丢弃试管盖、分层检测、上新试管盖、压盖、旋紧试管盖的一系列操作，配合外部移液装置和机械手提高了实验的自动化水平；解决了现有技术因试管盖重复利用，采用逐一操作的工作方式效率低的问题；解决了现有技术因试管定位不良，导致开盖、上盖稳定性差的问题；解决了现有技术不具备分层界面智能识别，不能指导取样装置自动移除上清液/洗涤液做有效分离的问题。

本发明所公开的实施例设置了承载试管的多工位转盘，此转盘具有试管弹性夹紧机构，保障试管能够顺畅放入/取出，并能实现试管位置姿态准确，为试管盖准确、稳定压入提供保障。

本发明的实施例可以存储一定数量试管盖，并能将试管盖上料到试管上的上料压盖装置，因每次加盖采用新盖子，效率提高，同时避免交叉污染的风险。

本发明的实施例使用了可以转动试管并旋松或旋紧试管盖的旋转机械手，以及试管盖下料机构，功能集成度高，自动化程度高，减少人工操作。

本发明的实施例使用了识别试管分层情况的分层识别视觉模块，通过视觉系统，软件识别分层界面指导取样装置自动移除上清液/洗涤液做有效分离。

本发明实现了试管转动、试管夹紧、旋松试管盖、丢弃试管盖、分层检测、上新试管盖、压盖、旋紧试管盖的一些列操作，配合外部移液装置和机械手提高了实验的自动化水平。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种自动开盖上盖方法，其特征在于，具体步骤如下：

使一个自带原试管盖的试管保持在夹持状态条件下；

使一个机械手旋开原试管盖，并使原试管盖由机械手中转移；

提取试管上清液之后，使一新试管盖移至试管与机械手之间，并位于试管正上方；

使机械手将新试管盖旋紧在试管上；

为执行步骤，采用自动开盖上盖装置，其包括：

用于使自带原试管盖（8）的试管（7）保持在夹持状态条件下的试管转盘模块（1），其上具有多个工位，用于承载试管；

用于驱动机械手的试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块（6）；

用于设置所述试管转盘模块（1）和所述试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块（6）的安装底板（3）；

所述试管压紧、试管旋盖、试管盖下料模块（6）包括：

位于工位上方的旋盖模组（600），其固定在一个水平延伸的横梁上，横梁设置在一个立柱上，立柱设置在所述安装底板（3）上；

位于旋盖模组（600）与工位之间的电动夹爪模块（610），其形成所述机械手，并具有一个向上延伸，穿过横梁，并伸入旋盖模组（600）中的驱动轴，驱动轴受旋盖模组（600）驱动而旋转升降；所述电动夹爪模块（610）包括向下延伸的电动夹爪（611），其下端设置有用于夹持试管盖的夹指（612）；

设置在安装底板（3）上的试管盖下料固定组件（620），其具有固定在安装底板（3）上的支座，支座固定一个水平的下料导轨安装板（623），下料导轨安装板（623）一端固定一个铰链座C（621），铰链座C（621）铰接一个电动推杆C（622），电动推杆C（622）伸缩端沿下料导轨安装板（623）延伸；

固定在电动推杆C（622）伸缩端的试管盖下料活动组件（630）；其具有一个设置在电动推杆C（622）伸缩端的下料滑动座（631），其固定一个下料活动座装载板，其上开设有能容纳旋下的试管盖的下料活动座装载孔；下料活动座装载孔下方设置一个下料挡板（633），以承载或卸载试管盖，下料挡板（633）一端设置一个伸入下料活动座装载板的导杆槽的导块，导杆槽中设置与所述导块滑动适配的导杆-弹簧组件（632），下料挡板（633）通过导块沿导杆-弹簧组件（632）的导杆水平移动，以移入或移出下料活动座装载孔正下方；所述试管盖下料固定组件（620）的支座上设置一个能与下料挡板（633）相抵接的限位挡块（625）；

当限位挡块（625）与下料挡板（633）抵接时，电动推杆C（622）伸缩端伸长移动，下料滑动座（631）依然带动下料活动座装载板水平移动，使得下料挡板（633）沿导杆-弹簧组件（632）的导杆反向移动，并挤压导杆-弹簧组件（632）的弹簧，当限位挡块（625）与下料挡板（633）脱离抵接时，导杆-弹簧组件（632）的弹簧伸长复位；使得下料挡板（633）移入下料活动座装载孔正下方；

设置在安装底板（3）上的试管压紧组件（640），其具有一个固定在安装底板（3）上，且竖向延伸的压紧安装板（644），其上端固定有一个沿试管转盘模块（1）的治具转盘（105）径向延伸的导轨滑块D（643）；导轨滑块D（643）与一个导轨D形成滑动副，导轨D外侧面固定一个压紧滑动座（642）；压紧滑动座（642）上垂直设置一个水平的延伸的凸轮轴承（645），凸轮轴承（645）伸入一个连杆（647）一端的滑槽中，且能在滑槽中移动，所述凸轮轴承（645）的外径与滑槽宽度适配，连杆（647）另一端向下铰接一个电动推杆D（648）的伸缩端，连杆（647）中部通过固定铰链（646）与压紧安装板（644）相连接，电动推杆D（648）设置在安装底板（3）上，其伸缩端伸长时，连杆（647）一端的滑槽推动凸轮轴承（645），并带动压紧安装板（644）沿试管转盘模块（1）的治具转盘（105）径向移动，并与工位上的试管相抵接，以压紧试管。

2.根据权利要求1所述自动开盖上盖方法，其特征在于，所述试管盖下料固定组件（620）还包括两个相间隔的感应器C（624），感应器C（624）上具有一个感应凹槽C；所述下料滑动座（631）一侧设置一个用于伸入感应凹槽C的感应凸块C，当感应凸块C在下料滑动座（631）带动下，水平移动至不同位置的感应凹槽C时，分别代表下料活动座装载孔对准电动夹爪（611）正下方，试管盖准备装载到下料活动座装载孔中；以及下料活动座装载孔移至试管盖卸载位置，试管盖卸载就位；试管盖卸载位置正下方设置试管盖收集管（4）的进口，试管盖收集管（4）向下延伸出一个穿过安装底板（3）的出口；

下料导轨安装板（623）上设置有沿电动推杆C（622）伸缩方向的导轨滑块C（626），下料滑动座（631）下面设置一个导轨C与导轨滑块C（626）形成滑动副；

所述试管压紧组件（640）还包括两个设置在压紧滑动座（642）上，水平方向上彼此间隔的感应器D（641），感应器D（641）上具有一个感应凹槽D；所述压紧滑动座（642）上设置一个用于伸入感应凹槽D的感应钢片D，当感应钢片D在压紧滑动座（642）带动下，水平移动至不同位置的感应凹槽D时，分别代表压紧滑动座（642）压紧试管，试管压紧就位；以及压紧滑动座（642）脱离试管，压紧滑动座（642）复位；

所述电动推杆D（648）通过铰链座D（649）设置在安装底板（3）上。

3.根据权利要求2所述自动开盖上盖方法，其特征在于，所述安装底板（3）上还设置有一个试管盖自动上料模块（5），其包括：

一个按压试管盖组件（500），其具有设置在工位上方的竖向的电动推杆，电动推杆伸缩端向下固接一个滑动座（504），滑动座（504）下面设置一个用于按压新的试管盖（8）的试管盖压块（506）；电动推杆上端通过铰链座（502）设置在一个竖向的固定板（501）上；

一个推盖齿条组件（510），其具有一个用于推动新的试管盖（8）水平移动的推料块（513），一个带动推料块（513）移动的齿条（512）；

一个试管盖上料固定组件（520），其具有一个上料底板（522）固定所述固定板（501），推料块（513）和齿条（512）设置在上料底板（522）的导向槽中，导向槽延伸至工位上方，并在工位正上方的位置开设上料孔，试管盖压块（506）下压移动至上料孔的新的试管盖（8），并将新的试管盖（8）压紧在工位上的试管（7）上；上料底板（522）水平固定在竖向延伸的上料支座上；上料支座设置在安装底板（3）上；位于上料底板（522）下面设有一个上料电机（524），上料电机（524）的输出轴穿过上料底板（522）并伸入导向槽中，且同轴设置一个齿轮与齿条（512）相啮合，以驱动齿条（512）在导向槽中移动；

一个试管盖分离组件（530），其具有一个水平伸出的试管盖压头（531），能将新的试管盖（8）压紧，使新的试管盖（8）停留在一个位置；试管盖压头（531）设置在压头安装块（532）端部；所述压头安装块（532）设置在水平的电动推杆A（534）的伸缩端；

一个试管盖存储组件（540），其具有一个竖向延伸在导向槽上方的储料管（541），储料管（541）由上至下插入料管座（543）中；料管座（543）通过料管板固定在上料底板（522）上，并且料管座（543）、料管板中设有一个通道，供储料管（541）中的新的试管盖（8）穿过，以落入导向槽中；料管座（543）下端设有一个水平的通槽，试管盖压块（506）经通槽伸入料管座（543），并压紧位于此通槽位置的试管盖（8），料管座（543）与其下方的料管板之间还存在一个间隙，供一个试管盖托爪（545）伸入，以托住料管座（543）中未被夹紧的单个试管盖（8），试管盖托爪（545）固定在电动推杆B（546）的伸缩端，电动推杆A（534）和电动推杆B（546）都设置在水平的分料安装板（544）上，电动推杆B（546）设置在电动推杆A（534）下方；分料安装板（544）设置在竖向延伸的分料支座上，分料支座设置在安装底板（3）上；

一个试管盖承托组件（550），其具有一个设置在上料孔上的承托固定件（551），承托固定件（551）伸入上料孔，并开设有供试管盖（8）水平通过的开孔，承托固定件（551）下端具有一个水平径向延伸的凸缘，并在凸缘一径向上设置相对的定位销支座，且在定位销支座上设置水平的定位销（552），定位销（552）销轴连接伸入承托固定件（551）中的承托爪（553），承托爪（553）上设置一个磁铁A（554），并在承托固定件（551）中设置一个与磁铁A（554）同极相对的磁铁B（555），在互斥的磁力条件下，两个承托爪（553）水平相对，此时间距最小，落入上料孔中的试管盖（8）静置在两个承托爪（553）上；在试管盖压块（506）下压试管盖（8）时，两个承托爪（553）受压向下转动，并倾斜，使得二者间距增大，试管盖（8）下落至试管上。

4.根据权利要求3所述自动开盖上盖方法，其特征在于，所述按压试管盖组件（500）还具有一个设置在固定板（501）上的导轨滑块（505），导轨滑块（505）与一个导轨形成滑动副，导轨设置在滑动座（504）上，滑动座（504）沿导轨滑块（505）上下移动；

所述齿条（512）上设置一个上料感应钢片（511），与此对应的是，所述上料底板（522）上设置两个彼此间隔的上料感应器（521），上料感应器（521）具有一个上料感应凹槽，上料感应钢片（511）在齿条（512）的带动下，移入两个不同位置的上料感应凹槽时，分别代表新的试管盖（8）上料就位，以及齿条（512）复位；

所述导向槽中设置有与齿条（512）平整的背面相抵接的多个间隔设置的导向轴承（523）；

试管盖压头（531）通过导向销-弹簧组件（533）的导向销设置在压头安装块（532）上，并使得试管盖压头（531）能与压头安装块（532）形成对导向销-弹簧组件（533）的弹簧夹压；

所述料管座（543）中伸入一个感应器B（542），感应器B（542）固定于固定板（501）上，感应器B（542）具有一个感应凹槽B，当试管盖（8）下移至感应凹槽B中，表示试管盖（8）位于试管盖托爪（545）上。

5.根据权利要求4所述自动开盖上盖方法，其特征在于，所述试管转盘模块（1）包括用于夹持试管的定位治具（101），相邻两个定位治具（101）对二者之间的试管（7）形成夹持，所述定位治具（101）沿周向开设治具槽，治具槽中设有用于形成周向夹压的定位镶块（103），定位镶块（103）与治具槽之间设置治具弹簧（102），定位镶块（103）的夹持面上设置顶珠（104）；

所述定位治具（101）设置在治具转盘（105）上，治具转盘（105）同轴设置在旋转法兰（107）上，旋转法兰（107）同轴设置在中空减速器（108）的输出轴上，中空减速器（108）设置在安装底板（3）上，并在安装底板（3）下设置一个电机（109），电机（109）的输出轴穿过安装底板（3），伸入中空减速器（108）的输入端；

治具转盘（105）上，相对于所夹持试管（7）的正下方，设置垫块（106）。

6.一种基于权利要求5所述方法的自动开盖上盖装置操作法，其特征在于：

初始化操作：试管转盘模块（1）回原，转动到上料位，推盖齿条组件（510）设置在Y轴正方向上，并复位，按压试管盖组件（500）设置在Z轴正方向上，并复位，试管盖分离组件（530）中电动推杆A（534）缩回；试管盖存储组件（540）中的电动推杆B（546）伸出，感应器B（542）感应有料；旋盖模组（600）设置在Z轴正方向上，并复位，电动夹爪模块（610）的电动夹爪（611）张开；试管盖下料固定组件（620）中的电动推杆C（622）伸出；试管压紧组件（640）中的电动推杆D（648）复位，试管（7）处于释放状态；

试管角度调整操作：治具弹簧（102）、定位镶块（103）、顶珠（104）组成试管弹性夹紧机构，以压入或取出试管（7），试管转盘模块（1）逆时针转动试管（7）到电动夹爪模块（610）正下方，电动夹爪模块（610）在旋盖模组（600）旋转、升降动作带动下，夹持试管（7），转动角度；

试管开盖操作：电动推杆D（648）伸出，连杆（647）绕固定铰链（646）旋转，经凸轮轴承（645）带动压紧滑动座（642）沿导轨滑块D（643）向试管（7）移动，将试管（7）压紧；电动夹爪模块（610）在旋盖模组（600）旋转、升降驱动下，实现试管盖（8）的旋松，将试管盖（8）与试管（7）分离，并上升到指定高度；

试管盖下料操作：

试管盖下料固定组件（620）上的电动推杆C（622）带动试管盖下料活动组件（630）移动到电动夹爪（611）正下方，电动夹爪（611）张开,试管盖（8）由电动夹爪（611）掉落至下料活动座装载孔中，并由下料挡板（633）挡住试管盖（8）；

试管盖下料固定组件（620）上的电动推杆C（622）带动试管盖下料活动组件（630）向限位挡块（625）方向运动，试管盖下料活动组件（630）上的下料挡板（633）与限位挡块（625）接触，下料挡板（633）沿导杆-弹簧组件（632）方向移动，感应器C（624）感应试管盖（8）卸载就位，下料挡板（633）完全打开，试管盖（8）掉落至试管盖收集管（4）上，由试管盖收集管（4）引导至指定位置；

试管（7）采样或添加试剂操作；

试管加盖操作:试管（7）随试管转盘模块（1）逆时针转动到试管盖自动上料模块（5）正下方，试管盖分离组件（530）中的电动推杆A（534）伸出，试管盖存储组件（540）中的电动推杆B（546）缩回，1个试管盖（8）滑落到上料底板（522）的导向槽中，试管盖存储组件（540）中的电动推杆B（546）伸出，试管盖分离组件（530）中的电动推杆A（534）缩回，完成试管盖落料准备；上料电机（524） 通过齿轮驱动推盖齿条组件（510）向Y轴负方向运动，将试管盖（8）推送至试管盖承托组件（550）内，相互排斥的磁铁A（554）与磁铁B（555）在磁力作用下，使承托爪（553）顶起；承托爪（553）承载试管盖（8）；按压试管盖组件（500）中的电动推杆（503）带动试管盖压块（506）沿导轨滑块（505）向下运动,承托爪（553）在压力作用下打开，试管盖（8）被扣在试管（7）上，随后，按压试管盖组件（500）、推盖齿条组件（510）复位；

试管旋盖操作：试管（7）随试管转盘模块（1）逆时针转动到电动夹爪模块（610）正下方，电动推杆D（648）伸出，连杆（647）绕固定铰链（646）旋转，经凸轮轴承（645）带动压紧滑动座（642）沿导轨滑块D（643）向试管移动，将试管压紧；电动夹爪模块（610）在旋盖模组（600）旋转、升降动作带动下，实现试管盖（8）旋紧在试管（7）上，旋紧后，电动夹爪模块（610）重新上升到指定高度；

试管下料操作:试管（7）随试管转盘模块（1）逆时针转动至外部机械手能夹持的位置，由外部机械手将试管（7）搬离。

7.一种基于权利要求1所述方法的分层识别方法，其特征在于，具体步骤如下：

在提取试管上清液之前，由相机对试管进行拍摄，拍摄的照片能显示上清液所在分层位置，并由计算机根据所拍摄到的试管照片，进行图像识别，根据图像中的分层位置，生成相应的分层位置数据，再根据分层位置数据生成相应的控制指令，驱动上清液提取器提取分层位置上的上清液。

8.一种基于权利要求7所述分层识别方法的分层识别装置，其特征在于包括一个分层识别视觉模块（2），其具有：

光源（201）；

反光镜（202），其与光源（201）相对设置，二者之间为试管（7）；

用于拍摄试管（7）的相机（203）；

用于图像识别，根据图像中的分层位置，生成相应的分层位置数据的计算机；

光纤传感器（204），用于感应试管（7）的标签页，机械手将试管（7）转动，使标签页未处于在相机（203）前遮挡分层界面的位置。

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