CN114958586A - 微生物全自动培养分析识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于微生物培养AI图像识别技术领域，公开了一种微生物全自动培养分析识别系统，包括柜体，柜体上开设有取放口；拍照装置，用于对培养皿进行拍照记录；循环装置，包括用于放置培养皿的托盘，托盘绕着拍照装置循环转动；推拉装置，用于将托盘拉出供拍照装置进行拍照记录；取放装置，用于将取放口放入的培养皿转运到循环装置，以及将培养皿从循环装置转运到取放口。本发明所提供的微生物全自动培养分析识别系统，通过机械的动作实现培养皿的自动取放，并在培养后自动进行拍照记录，识别模块可以实时获取摄像机拍摄的菌落图像，进行AI图像识别分析，并形成报告，使用方便，运行效率高。

Description

微生物全自动培养分析识别系统

技术领域

本发明属于微生物培养技术领域，具体涉及一种微生物全自动培养分析识别系统。

背景技术

微生物培养，是指借助人工配制的培养基和人为创造的培养条件，使某些微生物快速生长繁殖，然后通过拍照获取培养基上所生长微生物的种类和数量，以进行后续分析，通常情况下，培养皿的取放和对培养皿的拍照都是通过人工完成。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明目的在于提供一种微生物全自动培养分析识别系统。

本发明所采用的技术方案为：

一种微生物全自动培养分析识别系统，包括：

柜体，柜体上开设有取放口；

拍照装置，用于对培养皿进行拍照记录；

循环装置，包括用于放置培养皿的托盘，托盘绕着拍照装置循环转动；

推拉装置，用于将托盘拉出供拍照装置进行拍照记录；

取放装置，用于将取放口放入的培养皿转运到循环装置，以及将培养皿从循环装置转运到取放口。

优选地，所述取放装置包括用于夹持培养皿的机械手、驱动机械手运动的第一直线运动单元以及驱动机械手转动的转向单元，转向单元安装在第一直线运动单元上，机械手安装在转向单元上。

优选地，所述机械手包括夹持电机，夹持电机与双向丝杠相连，双向丝杠的一侧设置有导轨，双向丝杠上安装有左旋螺母和右旋螺母，导轨上滑动安装有两个夹持臂，两个夹持臂分别与左旋螺母和右旋螺母相连。

优选地，所述夹持臂上套设有防滑套，防滑套上设有与培养皿边缘契合弧形槽。

优选地，所述取放装置还包括第二直线运动单元，第一直线运动单元安装在第二直线运动单元上；第二直线运动单元为同步带滑台；第一直线运动单元为丝杠滑台。

优选地，所述循环装置包括循环链条，循环链条绕设在主动链轮和从动链轮上，主动链轮与循环电机相连；循环链条上等距安装有多个支撑杆，支撑杆上转动安装有托盘架，托盘架上滑动安装有托盘，托盘上开设有用于放置培养皿的放置口。

优选地，所述循环链条设有两条，两条循环链条平行设置；两个主动链轮通过连接轴相连，连接轴与循环电机相连。

优选地，所述托盘架上安装有两排导向轮，两排导向轮之间安装有滑条，滑条与托盘相连。

优选地，所述拍照装置包括第三直线运动单元以及安装在第三直线运动单元上的摄像机。

优选地，所述推拉装置包括伸缩单元以及安装在伸缩单元上的电磁铁；托盘由铁磁金属制成。

本发明的有益效果为：

本发明所提供的微生物全自动培养分析识别系统，通过机械的动作实现培养皿的自动取放，并在培养后自动进行拍照记录，识别模块可以实时获取摄像机拍摄的菌落图像，进行AI图像识别分析，并形成报告，使用方便，运行效率高。

附图说明

图1是本发明柜体的结构示意图。

图2是本发明取放装置的结构示意图。

图3是本发明机械手的结构示意图。

图4是本发明托盘架和托盘的结构示意图。

图5是本发明推拉装置的结构示意图。

图6是本发明拍照装置和推拉装置的结构示意图。

图中：1-柜体；11-取放口；21-循环链条；22-主动链轮；23-支撑杆；24-托盘架；25-托盘；26-放置口；27-导向轮；28-限位柱；31-机械手；311-夹持电机；312-双向丝杠；313-导轨；314-夹持臂；315-防滑套；32-第一直线运动单元；33-转向单元；34-第二直线运动单元；41-第三直线运动单元；42-摄像机；51-伸缩单元；52-电磁铁。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。

如图1至图6所示，本实施例的微生物全自动培养分析识别系统，包括柜体1以及设于柜体内的各部件，柜体1设有机架，机架作为各部件的承载体，用于安装各部件。柜体主要用于将内外部环境分隔开，并通过柜体上安装的温湿度调节组件等实现柜体内环境的控制，利于微生物生长，柜体1上开设有取放口11，取放口11上设有可以开合的盖体，取放口11用于工作人员放入或取走培养皿，取放口11处可设置放置台，用于承载培养皿。

柜体1的各部件主要包括拍照装置、循环装置、推拉装置和取放装置；拍照装置用于对培养皿进行拍照记录；循环装置包括用于放置培养皿的托盘25，托盘25绕着拍照装置循环转动，循环装置通过不断的循环转运，可以将托盘25准确的运送至拍照工位和取放工位；推拉装置用于将托盘25拉出供拍照装置进行拍照记录；取放装置用于将取放口放入的培养皿转运到循环装置，以及将培养皿从循环装置转运到取放口。

如图2和图3所示，取放装置包括用于夹持培养皿的机械手31、驱动机械手31运动的第一直线运动单元32以及驱动机械手31转动的转向单元33，转向单元33安装在第一直线运动单元32上，机械手31安装在转向单元33上；通过第一直线运动单元32和转向单元33实现机械手31的复合运动，机械手31将取放口11放入的培养皿转运到循环装置，或者将拍照后的培养皿转运到取放口。

机械手31包括夹持电机311，夹持电机311与双向丝杠312相连，双向丝杠312的一侧设置有导轨313，双向丝杠是在一根丝杠上制出两段旋向不同的螺纹，即一段右旋螺纹，一段左旋螺纹，双向丝杠312的两段上螺纹上分别安装有左旋螺母和右旋螺母，导轨313上滑动安装有两个夹持臂314，两个夹持臂314分别与左旋螺母和右旋螺母相连。当双向丝杠312旋转时，两个夹持臂314随着螺母快速趋近或分离，从而可以夹持住培养皿或者松开培养皿。

夹持臂314上套设有防滑套315，防滑套315上设有与培养皿边缘契合弧形槽。转向单元33包括步进电机以及与步进电机相连的转盘，机械手31安装在转盘上，步进电机便于控制转盘的转动角度。

取放装置还包括第二直线运动单元34，第一直线运动单元32安装在第二直线运动单元34上；托盘25上沿其长度方向开设有多个放置口26，由于托盘25的长度较长，为了使得机械手31能对齐每一个放置口26进行培养皿的取放，主要通过第二直线运动单元34实现机械手31顺着托盘25的长度方向运动，通过第一直线运动单元3实现机械手31向取放口11的伸出和缩回，以及当机械手31对齐放置口后，通过第一直线运动单元3实现机械手31向放置口的伸出和缩回。

在本实施例中，第二直线运动单元34为同步带滑台；第一直线运动单元32为丝杠滑台，同步带滑台和丝杠滑台均为现有技术。

如图2和图4所示，循环装置包括循环链条21，循环链条21绕设在一个主动链轮22和多个从动链轮上，主动链轮22与循环电机相连；循环链条21上等距安装有多个支撑杆23(为了便于观察，图2中仅示意出了循环链条21上的一个支撑杆)，支撑杆23上转动安装有托盘架24，托盘架24上滑动安装有托盘25，托盘25上开设有用于放置培养皿的放置口26。

循环链条21设有两条，两条循环链条21平行设置；两个主动链轮22通过连接轴相连，连接轴与循环电机相连，使得两条循环链条21可以同步运动。

托盘架24上安装有两排导向轮27，两排导向轮27之间安装有滑条，滑条与托盘25相连。在拍照工位，机架上也安装有两排导向轮，当推拉装置将托盘25顺着托盘架24上的导向轮27拉出后，托盘25的滑条刚好进入机架上的导向轮，使得托盘25可以很好的保持平衡，便于拍照装置进行拍照记录。

支撑杆23上套设有轴承，托盘架24与轴承相连。轴承的设置使得托盘架24在重力作用下始终保持水平，使得托盘架24的托盘25也保持水平。

放置口26的外围圆周上设有四个限位柱28，限位柱28的上端为半球面，当培养皿放置在放置口26上时，限位柱28可以对培养皿进行限位，防止其移动，半球面的设置更便于培养皿顺着限位柱28放入到放置口26上。

如图6所示，拍照装置整体位于推拉装置下方，拍照装置包括第三直线运动单元41以及安装在第三直线运动单元41上的摄像机42和补光灯，摄像机42和补光灯均朝上设置，第三直线运动单元41可以带动摄像机42和补光灯顺着托盘25运动，使得摄像机42可以对托盘25上的培养皿从下方依次拍照记录。

如图5和图6所示，推拉装置包括伸缩单元51以及安装在伸缩单元51上的电磁铁52；托盘25由铁磁金属制成，例如铁、镍、钴等，在本实施例中，托盘25由铁制成，伸缩单元51采用丝杠滑台；伸缩单元51驱动电磁铁52朝向托盘25运动并接触后，电磁铁52通电并吸附托盘25，然后伸缩单元51驱动电磁铁52退回即可将托盘25拉出，并置于摄像机42的上方位置。

上述微生物全自动培养分析识别系统的工作原理和过程为：

培养皿取放过程：转向单元33转动保证机械手31的长度方向与第二直线运动单元34的长度方向相同，然后第二直线运动单元34可以带动机械手31运行至取放口11附近，第一直线运动单元32最后将机械手31推出使得夹持臂314位于取放口11内，工作人员只需要将培养皿放置在机械手31的两个夹持臂314之间，夹持电机311转动使得的两个夹持臂314夹住培养皿并保持夹持状态；随后第一直线运动单元32带动机械手31退回，第二直线运动单元34带动机械手31回到起始位置，此时循环链条21带动待放置培养皿的托盘25运行至机械手31的平行位置，即取放工位；转向单元转动90°使得机械手31朝向托盘25，然后第一直线运动单元32将机械手31推出，此时两个夹持臂314之间的培养皿恰好位于托盘的其中一个放置口上，夹持电机311反向转动使得两个夹持臂互相远离松开培养皿，培养皿放置到放置口上；重复上述步骤即可实现托盘上培养皿的依次放置。反向操作即可实现培养皿的取出。

培养皿的拍照过程：同一托盘内放置的培养皿为先后依次放入，间隔时间很短，可以同时进行拍照记录，当培养皿在柜体内放置时间达到预设值后，循环链条21带动放置了待拍照的培养皿的托盘运动至拍照工位，伸缩单元51驱动电磁铁52朝向托盘25运动并接触后，电磁铁52通电并吸附托盘25，然后伸缩单元51驱动电磁铁52退回即可将托盘25拉出，并置于摄像机42的上方位置；第三直线运动单元41可以带动摄像机42和补光灯顺着托盘25运动，使得摄像机42可以对托盘25上的培养皿从下方依次拍照记录，以便后续分析。

微生物全自动培养分析识别系统还包括专家系统和识别模块，识别模块实时获取摄像机拍摄的菌落图像，利用正片和负片的“AI”算法进行图像分析，图像鉴别；专家系统即时反映菌皿的变化与人的互动，自动“ID”与自动“AI”管理，实现了微生物培养识别过程中高质量、准确性、再现性和可追溯性，提高了实验室劳动效率。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微生物全自动培养分析识别系统，其特征在于，包括：

柜体(1)，柜体(1)上开设有取放口(11)；

拍照装置，用于对培养皿进行拍照记录；

循环装置，包括用于放置培养皿的托盘(25)，托盘(25)绕着拍照装置循环转动；

推拉装置，用于将托盘(25)拉出供拍照装置进行拍照记录；

取放装置，用于将取放口放入的培养皿转运到循环装置，以及将培养皿从循环装置转运到取放口。

2.根据权利要求1所述的微生物全自动培养分析识别系统，其特征在于：所述取放装置包括用于夹持培养皿的机械手(31)、驱动机械手(31)运动的第一直线运动单元(32)以及驱动机械手(31)转动的转向单元(33)，转向单元(33)安装在第一直线运动单元(32)上，机械手(31)安装在转向单元(33)上。

3.根据权利要求2所述的微生物全自动培养分析识别系统，其特征在于：所述机械手(31)包括夹持电机(311)，夹持电机(311)与双向丝杠(312)相连，双向丝杠(312)的一侧设置有导轨(313)，双向丝杠(312)上安装有左旋螺母和右旋螺母，导轨(313)上滑动安装有两个夹持臂(314)，两个夹持臂(314)分别与左旋螺母和右旋螺母相连。

4.根据权利要求3所述的微生物全自动培养分析识别系统，其特征在于：所述夹持臂(314)上套设有防滑套(315)，防滑套(315)上设有与培养皿边缘契合弧形槽。

5.根据权利要求2所述的微生物全自动培养分析识别系统，其特征在于：所述取放装置还包括第二直线运动单元(34)，第一直线运动单元(32)安装在第二直线运动单元(34)上；第二直线运动单元(34)为同步带滑台；第一直线运动单元(32)为丝杠滑台。

6.根据权利要求1所述的微生物全自动培养分析识别系统，其特征在于：所述循环装置包括循环链条(21)，循环链条(21)绕设在主动链轮(22)和从动链轮上，主动链轮(22)与循环电机相连；循环链条(21)上等距安装有多个支撑杆(23)，支撑杆(23)上转动安装有托盘架(24)，托盘架(24)上滑动安装有托盘(25)，托盘(25)上开设有用于放置培养皿的放置口(26)。

7.根据权利要求6所述的微生物全自动培养分析识别系统，其特征在于：所述循环链条(21)设有两条，两条循环链条(21)平行设置；两个主动链轮(22)通过连接轴相连，连接轴与循环电机相连。

8.根据权利要求6所述的微生物全自动培养分析识别系统，其特征在于：所述托盘架(24)上安装有两排导向轮(27)，两排导向轮(27)之间安装有滑条，滑条与托盘(25)相连。

9.根据权利要求1-8任一所述的微生物全自动培养分析识别系统，其特征在于：所述拍照装置包括第三直线运动单元(41)以及安装在第三直线运动单元(41)上的摄像机(42)。

10.根据权利要求1-8任一所述的微生物全自动培养分析识别系统，其特征在于：所述推拉装置包括伸缩单元(51)以及安装在伸缩单元(51)上的电磁铁(52)；托盘(25)由铁磁金属制成。

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