CN114962229A - 一种蠕动泵的流量控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种蠕动泵的流量控制方法及装置，所述方法包括：控制所述蠕动泵进行周期性运转，实现活动单元的机械回归；记录所述蠕动泵传输的总液量数据；根据所述总液量数据计算所述蠕动泵的单周期运转的流量系数；基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制。本方案基于机械回归的周期性运转可以剔除脉动对标定精度的影响，从而可以使用更少的时间和流体实现传统标定方式的精度，缩短标定时间，提高标定效率。

Description

一种蠕动泵的流量控制方法及装置

技术领域

本说明书实施例涉及流体传输技术领域，尤其涉及一种蠕动泵的流量控制方法及装置。

背景技术

一般对于流量随活动单元周期变化的流体传输机构，如旋转型结构，为提高其传输精度，保证其传输的流体的体积，质量或流量符合预期的要求，需要对其进行标定。现阶段的传统标定方式是基于一般线性规律进行标定，为了减少脉动对标定精度的影响，一般需要通过多次标定或累计标定的方式达到预期的精度。具有时间长，效率低，易浪费等不足。

发明内容

本说明书实施例提供一种蠕动泵的流量控制方法及装置，以解决现有的标定方法存在的浪费时间的问题。

为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：

本说明书实施例提供的一种蠕动泵的流量控制方法，所述方法包括：

控制所述蠕动泵进行周期性运转，实现活动单元的机械回归；

记录所述蠕动泵传输的总液量数据；

根据所述总液量数据计算所述蠕动泵的单周期运转的流量系数；

基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制。

可选的，所述活动单元为滚轮，所述周期性运转满足：

滚轮转动圈数＝N/滚轮数；其中，N和滚轮数为大于0的自然数。

可选的，滚轮转动圈数大于3。

可选的，所述蠕动泵为挤压式蠕动泵，所述周期性运转满足活动单元完成M次往复运动，M为大于0的自然数。

可选的，所述根据所述总液量数据计算所述蠕动泵的单周期运转的流量系数，具体包括：

流量系数＝总液量数据/转动圈数。

可选的，所述基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制，具体包括：

当进行连续流量控制时，根据公式：运行转速＝设定平均流量/流量系数，计算运行转速；

按照所述运行转速控制所述蠕动泵进行运转。

可选的，所述基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制，具体包括：

当进行流量定量控制时，根据公式：运行时间＝设定液量/(流量系数*转速)，计算运行时间；

按照所述运行时间控制所述蠕动泵进行运转。

可选的，所述基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制，具体包括：

当进行流量定量控制时，根据公式：运行圈数＝设定液量/流量系数，计算蠕动泵的运行圈数；

按照所述运行圈数控制所述蠕动泵进行运转。

可选的，所述转动圈数包括转动角度、电机步数或运行时间。

可选的，所述总液量数据包括体积流量和质量流量。

本说明书实施例提供的一种蠕动泵的流量控制装置，所述装置包括：

周期性运转控制模块，用于控制所述蠕动泵进行周期性运转，实现活动单元的机械回归；

总液量数据记录模块，用于记录所述蠕动泵传输的总液量数据；

流量系数计算模块，用于根据所述总液量数据计算所述蠕动泵的单周期运转的流量系数；

流量控制模块，用于基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制。

本说明书一个实施例实现了能够达到以下有益效果：

基于机械回归的周期性运转可以剔除脉动对标定精度的影响，因而可以使用更少的时间和流体实现传统标定方式的精度，缩短标定时间，提高标定效率。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书实施例提供的一种蠕动泵的流量控制方法的流程示意图；

图2为活动单元为滚轮的蠕动泵的结构示意图；

图3为一种挤压式蠕动泵的结构示意图；

图4为本说明书实施例提供的对应于图1的一种蠕动泵的流量控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本说明书一个或多个实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书一个或多个实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明中的实施例，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，都属于本说明书一个或多个实施例保护的范围。

以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。

本方案可以应用于流量随活动单元周期变化的流体传输机构的定量标定。基于压力变化实现流体传输的机构，统称为流体传输机构。一般具有壳体，活动单元，输入输出通道，驱动器等结构。例如，旋转型蠕动泵的定量分装标定，隔膜泵的定量分装标定，直线型蠕动泵的定量传输标定等场景。

以旋转型蠕动泵为例，泵管压在蠕动泵下运行一段时间后，由于泵管老化、变形、磨损等原因，会使蠕动泵旋转一圈所吸取的液体量发生变化，这样就降低了移液量的准确性。因此，蠕动泵在使用前，需要进行校准。

现有的蠕动泵校准方法，一般是确定好转速之后，通过校准一定流量的液体来确定流量系数。需要校准的一定流量一般存在最小值，即需要电机多转动几圈(一般不少于30圈)，以减少脉动等的影响，以提高校准精度。而且，往往需要校准3组数据，多测量几次，才能进行计算。显然，现有的蠕动泵校准方法占用时间长，效率低。

为了解决上述问题，本申请提供了一种新蠕动泵校准方法，通过控制蠕动泵周期性转动的方式来确定蠕动泵的流量系数，可以较少校准时间，提高校准效率。

图1为本说明书实施例提供的一种蠕动泵的流量控制方法的流程示意图。从程序角度而言，流程的执行主体可以为搭载于应用服务器的程序或应用客户端。

如图1所示，该流程可以包括以下步骤：

步骤110：控制所述蠕动泵进行周期性运转，实现活动单元的机械回归。

在进行液量灌装之前，需要对蠕动泵进行标定，确定好流量系数。

标定是为提高传输精度，基于流体传输机构的特性，通过标准计量工具，对实际传输的流体的质量、体积、速率等参数进行标定的过程。

在控制蠕动泵进行运转之前，要设置好转速，然后驱动蠕动泵进行周期性运转。其中，周期性运转可以是认为进行一次或者多次机械回归。

流体传输机构经过一段时间的运行，活动单元回归到过程开始时的位置，称之为机械回归。若活动单元具有对称性，则对称结构的每一个对称元都具有相等的回归权限。例如，三滚轮的蠕动泵的每个滚轮都具有相等的回归权限，滚轮盘旋转一周视为三次回归。

流量随活动单元周期变化：当活动单元运动时，输出的液体对其位移的微分呈现周期性变化。一般情况，一次机械回归即产生一个周期的变化。

在该过程中，可以通过输入转动圈数控制蠕动泵进行周期性运转。对于位置的确定，可以采用光、电、磁等原理进行控制，例如，位置传感器、霍尔传感器、码盘、光电传感器、接近开关等。

在实际应用中流体传输机构不能无限制地连续挤压流体，一般采用复数的活动单元交替切入，挤压，脱离流体的方式，配合流体控制机构实现连续传输，因而在流体传输的过程中存在规律性的流量增减，称之为脉动。一般情况下，脉动的存在会导致的流量变化占每个机械回归的总流量的8％～50％，使流量在一个机械回归的过程中，存在非线性关系。因此，本申请采用机械回归的控制过程，可以剔除脉动对标定精度的影响。

在机械回归的基础上，考虑实际加工和装配对对称度的影响，将对称结构的每一个对称元赋予不同的回归权限，以此实现的机械回归称之为绝对机械回归。例如，三滚轮的蠕动泵的每个滚轮都具有不相等的回归权限，滚轮盘旋转一周视为一次回归。

基于绝对机械回归的控制过程，不仅可以剔除脉动对标定精度的影响，还可以剔除加工和装配对标定精度的影响。

这里指的蠕动泵可以是旋转型的蠕动泵，即活动单元为滚轮的蠕动泵，还可以是直线型蠕动泵，或者挤压式蠕动泵，挤压式蠕动泵可以理解为一个周期内，活动单元(一般为块状结构、摆杆)对软管进行一次按压的蠕动泵，类似于琴键蠕动泵。

步骤120：记录所述蠕动泵传输的总液量数据。

总流量数据为蠕动泵进行周期性运转得到的流量数据，该流量数据可以采用天平称重量，或者体积计量仪器称体积。因此，所述总液量数据可以为体积流量或质量流量。

步骤130：根据所述总液量数据计算所述蠕动泵的单周期运转的流量系数。

流量系数可以理解为当转速一定时的单位液量，其中，单位可以为角度、电机步数或时间，三者之间可以互相转换。

那么，根据需要，流量系数可以表示一圈的流量，电机一步的流量，或者一秒(一分钟)的流量。周期性选择的计量单位不同，则流量系数表示的含义不同。

步骤140：基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制。

泵的精密控制技术的实现，客户实现流量控制的需求突显，实现泵的流量控制市场巨大。电机驱动泵体旋转转速，时间，圈数，运行步数，与液量，平均流量的对应关系，实现流量控制。

可以基于流量系数来完成不同需求的灌装，可以是定量灌装，也可以是连续灌装。

应当理解，本说明书一个或多个实施例所述的方法其中部分步骤的顺序可以根据实际需要相互交换，或者其中的部分步骤也可以省略或删除。

图1中的方法，基于机械回归的周期性运转可以剔除脉动对标定精度的影响，因而可以使用更少的时间和流体实现传统标定方式的精度，缩短标定时间，提高标定效率。

基于图1的方法，本说明书实施例还提供了该方法的一些具体实施方案，下面进行说明。

在一些实施例中，当蠕动泵为旋转式蠕动泵，即活动单元为滚轮(如图2 所示)时，步骤110中的周期性运转需要满足：

滚轮转动圈数＝N/滚轮数；其中，N和滚轮数为大于0的自然数。

其中，转动圈数的计量可以以某个滚轮的初始位置为准，也可以以驱动滚轮旋转的电机的初始位置为准。

以3滚轮的蠕动泵为例，则周期性运转的转动圈数＝N/3，即，1/3圈、2/3 圈、1圈、4/3圈等。

以5滚轮的蠕动泵为例，则周期性运转的转动圈数＝N/5，即，1/5圈、2/5 圈、4/5圈、1圈、6/5圈等。

根据上述规律可知，滚轮数越多，一圈之内的机械回归次数越多，其中， 3滚轮的蠕动泵为3次，5滚轮的蠕动泵为5次，N滚轮的蠕动泵为N次。

在另一些实施例中，转动圈数还可以用转动角度、电机步数或者转动时间表示。当转速一定时，转动圈数与转动角度、电机步数和转动时间都存在对应的关系。另外，还存在以下对应关系：转速＝圈数/时间，转速＝(步数/ (转动一圈的步数))/时间，转速＝(角度/360)/时间。

为了提高流量系数的计算精度，需要滚轮转动圈数最少为3圈，即，N≥3 倍的滚轮数。

在另一些实施例中，当所述蠕动泵为挤压式蠕动泵时，活动单元为挤压块，挤压块在动力作用下对泵管进行径向按压，此时，周期性运转需要满足活动单元完成M次往复运动，M为大于0的自然数，即完成一次或者多次按压过程。

一种挤压式蠕动泵的结构如图3所示，挤压块在凸轮的带动下做直线往复运动，用于按压所述软管。凸轮转动一圈，挤压块完成一次对软管的挤压运动，即形成一次周期性运转。

当所述蠕动泵为直线型蠕动泵时，所述周期性运转满足挤压辊完成一个、两个或者多个往返行程。

在一些实施例中，所述根据所述总液量数据计算所述蠕动泵的单周期运转的流量系数，具体可以包括：

流量系数＝总液量数据/转动圈数。

其中，流量系数的单位与总液量的单位和转动圈数的单位相关。当转动圈数以圈数表示时，流量系数表示转动一圈的流量；当转动圈数以转动角度表示时，流量系数表示转动单位角度的流量；当转动圈数以转动一圈需要的时间表示时，流量系数则表示转动单位时间的流量。

步骤140中基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制，可以分为两种模式，一种是定量灌装，一种是连续传输。

连续灌装可以理解为连续不断的进行流量传输，需要恒流稳定的进行流量传输。此时，只要确定好转速，然后按照该转速控制蠕动泵进行转动即可。具体可以包括：

当进行连续流量控制时，根据公式：运行转速＝设定平均流量/流量系数，计算运行转速；

按照所述运行转速控制所述蠕动泵进行运转。

其中，平均流量为单位时间传输的流体，设定平均流量即为设定的单位时间传输的流体，而流量系数为一圈传输的流体，则，平均流量/流量系数可化简为圈数/时间，即是转速。此时，只需要控制蠕动泵的电机按照此转速进行运转即可。

定量灌装是一种应用场景比较多的情况，例如，医疗行业的疫苗灌装，对疫苗的量要求比较高。

对于定量灌装，所述基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制，具体可以包括：

当进行流量定量控制时，根据公式：运行时间＝设定液量/(流量系数*转速)，计算运行时间；

按照所述运行时间控制所述蠕动泵进行运转。

在定量灌装的时候，灌装的液量是一定的，即设定液量。此时，可以以运行时间作为计量标准，来驱动蠕动泵进行转动。在这种情况下，蠕动泵的转速是一定的，此时，流量系数*转速＝平均流量，即单位时间传输的流体液量。则，运行时间＝设定液量/平均流量。

另外，定量灌装时，如果以运行圈数为计量标注，则所述基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制，具体可以包括：

当进行流量定量控制时，根据公式：运行圈数＝设定液量/流量系数，计算蠕动泵的运行圈数；

按照所述运行圈数控制所述蠕动泵进行运转。

当流量系数为一圈传输的液量时，设定液量/流量系数即表示传输平均流量的液体需要运行多少圈。此时，运行的圈数还可以选择转动角度和电机步数为计量标准。

基于同样的思路，本说明书实施例还提供了上述方法对应的装置。图4 为本说明书实施例提供的对应于图1的一种蠕动泵的流量控制装置的结构示意图。如图4所示，该装置可以包括：

周期性运转控制模块410，用于控制所述蠕动泵进行周期性运转，实现活动单元的机械回归；

总液量数据记录模块420，用于记录所述蠕动泵传输的总液量数据；

流量系数计算模块430，用于根据所述总液量数据计算所述蠕动泵的单周期运转的流量系数；

流量控制模块440，用于基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制。

为了更好地理解本发明，更直观体现有益效果，下面实验进行简要介绍：

实验仪器：蠕动泵(搭配YZ15型泵头)、软管(19^#橡胶管)、万分之一天平(测量仪器)。

测试条件：常温常压，以水为传输介质。

试验目的：测量相同条件下的不同的蠕动泵标定方法所用时间长短。

表1为采用传统的校正方法，校正10mg的液量，经过的校正次数和校正液量。其中，校正一次，需要蠕动泵运行约15圈，单次校正耗时1分钟。

表1

序号	第一组	第二组	第三组
				1(g)	9.978	10.950	10.526
2(g)	10.245	10.552	10.320
				3(g)	10.826	10.735	10.029
4(g)	10.689	10.789	9.977
				5(g)	10.747	10.750	10.034
6(g)	10.757	10.781	10.013
				7(g)	10.728	10.764	9.971
8(g)	10.725	10.761	10.030
				9(g)	10.737	10.781	10.032
10(g)	10.720	10.747	10.016
				数据误差	20.148％	5.200％	13.128％
系数	83.095	83.256	83.724

其中，系数＝实际液量平均值*1000000/实际旋转的电机微步，单位为 ug/ustep。

表2为采用本申请的校正方法，经过的校正次数和校正液量。其中，校正一次，需要蠕动泵运行3圈，单次校正耗时12秒。

表2

由上述实验数据可知：

1、传统的方法在进行标定时，需要指定标定液量，而本申请的方法不需要。

2、两种方法的校正系数基本一致。

3、传统的校正方法为了保证校正精度，运行的圈数不能低于30圈。需要3次左右才能实现稳定。本申请的校正方法可以很快地达到稳定，本申请的方法耗时更少，效率更高。

4、通过该基于软管挤压的流体传输机构的标定方法，得到同样的标定精度，所需的时间是传统标定方法的20％，使用的流体为传统标定方法的20％。综合效率提高5倍。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种蠕动泵的流量控制方法，其特征在于，所述方法包括：

控制所述蠕动泵进行周期性运转，实现活动单元的机械回归；

记录所述蠕动泵传输的总液量数据；

根据所述总液量数据计算所述蠕动泵的单周期运转的流量系数；

基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活动单元为滚轮，所述周期性运转满足：

滚轮转动圈数＝N/滚轮数；其中，N和滚轮数为大于0的自然数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蠕动泵为挤压式蠕动泵，所述周期性运转满足活动单元完成M次往复运动，M为大于0的自然数。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，滚轮转动圈数大于3。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述总液量数据计算所述蠕动泵的单周期运转的流量系数，具体包括：

流量系数＝总液量数据/转动圈数。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制，具体包括：

当进行连续流量控制时，根据公式：运行转速＝设定平均流量/流量系数，计算运行转速；

按照所述运行转速控制所述蠕动泵进行运转。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制，具体包括：

当进行流量定量控制时，根据公式：运行时间＝设定液量/(流量系数*转速)，计算运行时间；

按照所述运行时间控制所述蠕动泵进行运转。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制，具体包括：

当进行流量定量控制时，根据公式：运行圈数＝设定液量/流量系数，计算蠕动泵的运行圈数；

按照所述运行圈数控制所述蠕动泵进行运转。

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述转动圈数包括转动角度、电机步数或运行时间。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总液量数据包括体积流量和质量流量。

11.一种蠕动泵的流量控制装置，其特征在于，所述装置包括：

周期性运转控制模块，用于控制所述蠕动泵进行周期性运转，实现活动单元的机械回归；

总液量数据记录模块，用于记录所述蠕动泵传输的总液量数据；

流量系数计算模块，用于根据所述总液量数据计算所述蠕动泵的单周期运转的流量系数；

流量控制模块，用于基于所述流量系数对所述蠕动泵进行流量控制。

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