CN116083225A - 用于移液工作站的自动化控制系统、方法以及设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于移液工作站的自动化控制系统，包括：耗材管理模块、盘位管理模块、液体体积标定模块、硬件控制模块以及指令集导入运行模块，该盘位管理模块包括盘位位置的设定，用于辅助确定耗材在各盘位的位置，该耗材管理模块包括耗材行列数、所属盘位、针头下降位置、孔位位置的设定，用于确定针头移动至指定耗材的孔位的轴坐标，该液体体积标定模块包括注射泵行程和实际体积的标定，用于确定液体体积和泵行程的转换关系，该硬件控制模块包括与下位机的通信及通信协议，用于规定上位机与下位机通讯的一致，该指令集导入运行模块包括导入CSV文件与指令集运行，用于将导入的CSV文件转换成对应的指令集以及将指令集转换成与下位机通讯的指令。
Description
技术领域
本发明涉及计算机控制领域，尤其涉及一种用于移液工作站的自动化控制系统、方法以及设备。
背景技术
在生命科学领域，随着技术的飞速发展，实验室需要大规模的进行溶液混合处理工作。通过使用自动化的移液工作站来完成大量繁琐的液体处理工作，以此解决因人工大量重复性机械操作带来的操作疲劳导致的工作效率低下、移液精度低、容易出错的问题。但当前的移液工作站只能代替简单的、重复的常规移液操作。面对PCR(Polymerase ChainReaction，聚合酶链式反应)、QPCR(Real-time Quantitative polymerase chainreaction,实时荧光定量多聚核苷酸链式反应)等复杂的移液任务，依旧会存在移液精度低、工作效率慢等问题。
故需要为移液工作站提供更加完善的控制系统，以此来提高移液工作站的可使用性、移液精度、工作效率。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用于移液工作站的自动化控制系统、方法以及设备，能够提高移液工作站的可使用性、移液精度、工作效率以及复杂移液任务的可执行性。
为了实现本发明的至少一个发明目的，本发明提供了一种用于移液工作站的自动化控制系统，所述用于移液工作站的自动化控制系统包括：耗材管理模块、盘位管理模块、液体体积标定模块、硬件控制模块以及指令集导入运行模块，所述盘位管理模块包括盘位位置的设定，用于辅助确定耗材在各盘位的位置，所述耗材管理模块包括耗材行列数、所属盘位、针头下降位置、孔位位置的设定，用于确定针头移动至指定耗材的孔位的轴坐标，所述液体体积标定模块包括注射泵行程和实际体积的标定，用于确定液体体积和泵行程的转换关系，所述硬件控制模块包括与下位机的通信及通信协议，用于规定上位机与下位机通讯的一致，所述指令集导入运行模块包括导入CSV文件与指令集运行，用于将导入的CSV文件转换成对应的指令集以及将指令集转换成与下位机通讯的指令，上位机通过TCP/IP与下位机进行通讯，上位机将任务指令转换成实际硬件的控制指令对下位机下发，下位机根据上位机下发的指令进行硬件控制，完成对移液工作站的所有运动的控制。
在一些实施例中，所述用于移液工作站的自动化控制系统的所述盘位管理模块通过三轴模组的轴位置设定耗材起始孔位和末尾孔位的位置，再根据耗材孔位的行列数，获得所有孔位的位置。
在一些实施例中，所述用于移液工作站的自动化控制系统的所述液体体积标定模块被配置为：体积和泵行程执行自定义的分段标定。
在一些实施例中，所述用于移液工作站的自动化控制系统的所述耗材管理模块被配置为：设定行列数，所属盘位，初始孔位位置，末尾孔位位置，针头移液位置；其中初始孔位位置，末尾孔位位置的设定需要三轴模组上的针头移动至两个孔位实际移液的空间位置，此时轴位置为定义为孔位的位置并记录下来，并同时记录下该耗材放置的盘位位置；其中根据行列数，初始孔位位置以及末尾孔位位置，计算孔位之间X、Y两个方向上的间隔，并根据初始孔位和间隔计算获得所有孔位的位置。
在一些实施例中，所述用于移液工作站的自动化控制系统的所述盘位管理模块还被配置为：当检测到所属盘位的盘位位置变化或所属盘位变化时，将计算耗材记录的盘位位置与实际放置的盘位位置之差，补偿至计算的孔位位置，以此获得三轴模组实际应运动至的位置。
在一些实施例中，所述用于移液工作站的自动化控制系统的所述指令集导入运行模块还被配置为：将CSV文件中的指令转换成根据文件内从上至下的顺序的硬件指令，依序下达至下位机，由下位机依次执行各条指令，完成一系列基础控制指令从而完成对应的移液动作。
根据本发明的另一方面，还提供了一种用于移液工作站的自动化控制方法，所述用于移液工作站的自动化控制方法包括以下步骤：
设置上位机，执行耗材的管理；
执行移液位置的计算；
执行液体吸吐量的计算；
执行任务管理，导入任务的指令集；
设置下位机，执行对于移液工作站的轴、注射泵、蠕动泵、数字输入输出电路信号硬件的控制；以及
上位机与下位机执行TCP/IP通讯，上位机将任务指令转换成实际硬件的控制指令对下位机下发；下位机根据上位机下发的指令进行硬件控制，完成对移液工作站的所有运动控制。
在一些实施例中，所述用于移液工作站的自动化控制方法还包括以下步骤：接收字节数组；根据报文主体及主体中的长度字段确定截取的单条指令字节数组；计算指令字节数组的CRC校验码是否一致；根据报文主体中的命令字段确定该指令内容字段的解析方式；以及根据内容字段执行相应的控制动作。
在一些实施例中，所述用于移液工作站的自动化控制方法还包括以下步骤：执行盘位位置的设定，辅助确定耗材在各盘位的位置；执行耗材行列数、所属盘位、针头下降位置、孔位位置的设定，确定针头移动至指定耗材的孔位的轴坐标；以及执行注射泵行程和实际体积的标定，确定液体体积和泵行程的转换关系。
根据本发明的另一方面，还提供了一种用于移液工作站的自动化控制设备，包括：
存储器，用于存储软件应用程序，
处理器，用于执行所述软件应用程序，
所述软件应用程序的各程序部分相对应地执行所述的用于移液工作站的自动化控制方法中的步骤。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的一种用于移液工作站的自动化控制方法的步骤流程图。
图2是根据本发明的一个实施例的一种用于移液工作站的自动化控制系统的结构图。
图3是根据本发明的上述实施例的所述用于移液工作站的自动化控制系统的结构图。
图4是根据本发明的上述实施例的所述用于移液工作站的自动化控制系统的耗材的结构图。
图5是根据本发明的上述实施例的所述用于移液工作站的自动化控制系统的未划分多段区间的曲线图。
图6是根据本发明的上述实施例的所述用于移液工作站的自动化控制系统的液体体积标定模块中的曲线图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
本发明中的上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC/hostcomputer/master computer/upper computer，屏幕上显示各种信号变化(液压，水位，温度等)。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/单片机single chipmicrocomputer/slave computer/lower computer之类的。
本发明为涉及计算机程序的发明。阐述了为解决本发明提出的问题，以计算机程序处理流程为基础，通过计算机执行按流程编制的计算机程序，对计算机外部对象或者内部对象进行控制或处理的解决方案。通过本发明的用于移液工作站的自动化控制方法，能够利用计算机系统，用于移液工作站，提高移液工作站的可使用性、移液精度、工作效率，可以理解的是，本发明所称“计算机”不仅仅指台式电脑、笔记本电脑、平板等设备，还包括其他能够按照程序运行，处理数据的智能电子设备。
具体地，所述用于移液工作站的自动化控制方法包括以下步骤：
S100：设置上位机，执行耗材的管理；
S200：执行移液位置的计算；
S300：执行液体吸吐量的计算；
S400：执行任务管理，导入复杂任务的指令集；
S500：设置下位机，执行轴、注射泵、蠕动泵、DIO(Digital in and out，数字输入输出电路)信号硬件的控制；以及
S600：上位机与下位机执行TCP/IP通讯，上位机将任务指令转换成实际硬件的控制指令对下位机下发；下位机根据上位机下发的指令进行硬件控制，完成对移液工作站的所有运动控制。
更具体地，在优选实施例中，上位机被实施为PC机。更具体地，所述用于移液工作站的自动化控制方法的所述步骤S100还包括以下步骤：执行盘位位置的设定，辅助确定耗材在各盘位的位置；以及执行耗材行列数、所属盘位、针头下降位置、孔位位置的设定，确定针头移动至指定耗材的孔位的轴坐标。
更具体地，所述用于移液工作站的自动化控制方法的所述步骤S300之前还包括以下步骤：执行注射泵行程和实际体积的标定，确定液体体积和泵行程的转换关系。
更具体地，所述用于移液工作站的自动化控制方法的所述步骤S600还包括以下步骤：定义上位机与下位机的通信及通信协议，规定上位机与下位机通讯的一致；导入CSV(Comma-Separated Values，逗号分隔值)文件与指令集运行，将导入的CSV文件转换成对应的指令集以及将指令集转换成与下位机通讯的指令。
本发明的所述用于移液工作站的自动化控制方法通过一台上位机控制多个移液工作站同时工作，提高整体的工作效率。
更具体地，所述用于移液工作站的自动化控制方法的还包括以下步骤：通过获取三轴模组的轴位置数据，设定耗材起始孔位和末尾孔位的位置；以及根据耗材孔位的行列数，获得所有孔位的位置数据。通过三轴模组的轴位置设定盘位和耗材两个位置，在机械上满足耗材对于各盘位相对位置一致的条件下，可以实现某一种耗材在某一个盘位上设定位置，即可计算出该耗材在所有盘位上的位置，并且当盘位位置发生变化时，只需将盘位位置修正为变化后的位置，所有耗材无需修改即能应用新的盘位位置。通过前述步骤，可以有效减少人工的操作，尤其体现在耗材和盘位位置发生变动时。
更具体地，所述用于移液工作站的自动化控制方法还包括以下步骤：执行液体体积标定的过程中，体积和泵行程进行自定义的分段标定。由于液体体积在注射泵的整个行程上并非为精确的线性关系，通过前述步骤能够进一步提高吸液吐液体积的精度。
更具体地，所述用于移液工作站的自动化控制方法的所述步骤S600还包括以下步骤：获取人工自定义的移液任务数据，执行指令集导入运行，完成对应的移液任务。
更具体地，在优选实施例中，更具体地，如图1所示，所述用于移液工作站的自动化控制方法的所述步骤S600还包括以下步骤：
接收字节数组；
根据报文主体及主体中的长度字段确定截取的单条指令字节数组；
计算指令字节数组的CRC(Cyclic redundancy check，循环冗余校验)校验码是否一致；
根据报文主体中的命令字段确定该指令内容字段的解析方式；以及
根据内容字段执行相应的控制动作。
更具体地，所述用于移液工作站的自动化控制方法的执行指令集导入运行步骤还包括以下步骤：将CSV文件中的指令转换成多条顺序的硬件指令，依序下达至下位机，由下位机完成一系列基础控制指令来完成一个复杂动作。更具体地，在优选实施例中，还包括以下步骤：定义一行为一条指令，其中第一行为被定义为吸液操作，上位机将根据该吸液指令分为4条硬件控制的指令，通过硬件控制模块依次为下位机下发：z轴移动，位置为安全高度；x轴、y轴移动，位置根据孔位行列号计算出；泵移动，位置为根据标定结果将体积转换为泵行程；z轴移动，位置为安全高度；以及根据文件内从上至下的顺序，依次执行各条指令，最终完成一份复杂的移液任务。
更具体地，所述用于移液工作站的自动化控制方法的所述步骤S600还包括以下步骤：上位机发送工作站程序复位指令，下位机执行工作站程序复位指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送查询工作站程序版本指令，下位机执行查询工作站程序版本指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送伺服电机位置模式控制请求指令，下位机执行伺服电机位置模式控制指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送伺服电机循环模式控制请求指令，下位机执行伺服电机循环模式控制指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送伺服电机速度模式控制请求指令，下位机执行伺服电机速度模式控制指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送伺服电机力矩模式控制请求指令，下位机执行伺服电机力矩模式控制指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送伺服电机回零模式控制请求指令，下位机执行伺服电机回零模式控制指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送伺服电机常规参数控制请求指令，下位机执行伺服电机常规参数控制指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送伺服电机参数查询请求指令，下位机执行伺服电机参数查询指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送步进电机控制请求指令，下位机执行步进电机控制指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送步进电机位置查询指令，下位机执行步进电机位置查询指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送注射泵控制请求指令，下位机执行注射泵控制指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送蠕动泵控制(电源输出)请求指令，下位机执行蠕动泵控制(电源输出)指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送指示灯输出请求指令，下位机执行指示灯输出指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送传感器状态查询指令，下位机执行传感器状态查询指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送工作站状态查询指令，下位机执行工作站状态查询指令，下位机回复上位机该指令已完成执行；上位机发送工作站紧急错误上传指令，下位机执行工作站紧急错误指令，下位机回复上位机该指令已完成执行。本领域的技术人员可以理解的是，本发明的所述用于移液工作站的自动化控制方法的前述通信协议指令仅仅作为举例，根据实际移液工作站的硬件控制情况，还可以被实施为其他方式。
本领域的技术人员能够理解的是，可以以方法、系统或计算机程序产品的形式提供本发明的实施例。因此，本发明可采取全硬件实施例、全软件实施例，或者组合软件和硬件的实施例的形式。
本领域的技术人员可以理解的是，本发明的方法可以通过硬件、软件，或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现方法的计算机系统或其它设备都是可适用的。常用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计算机系统，通过安装和执行程序控制计算机系统，使其按方法运行。
本发明可以嵌入在计算机程序产品中，它包括使此处描述的方法得以实施的所有特征。所述计算机程序产品被包含在一个或多个计算机可读存储介质中，所述计算机可读存储介质具有包含于其中的计算机可读程序代码。根据本发明的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时能够执行本发明的方法的步骤。计算机存储介质是计算机存储器中用于存储某种不连续物理量的媒体。计算机存储介质包括但不限于半导体、磁盘存储器、磁芯、磁鼓、磁带、激光盘等。本领域的技术人员可以理解的是，计算机存储介质并不局限于前述举例，前述例子仅仅作为举例而并不限于本发明。
与本发明方法的实施例相对应，根据本发明的另一方面，如图2至图6所示，还提供了一种用于移液工作站的自动化控制系统，该用于移液工作站的自动化控制系统为本发明的该用于移液工作站的自动化控制方法在计算机程序改进上的应用。所述用于移液工作站的自动化控制系统由上位机例如PC机完成耗材的管理、移液位置的计算、液体吸吐量的计算、复杂任务的指令集导入等任务管理，由下位机完成轴、注射泵、蠕动泵、DIO信号等硬件的控制，然后通过PC机与下位机TCP/IP通讯，PC机将任务指令转换成实际硬件的控制指令对下位机下发，最后下位机根据PC机下发的指令进行硬件控制，完成对移液工作站的所有运动控制。本发明的所述用于移液工作站的自动化控制系统为移液工作站提供了一种高效、高精度、可以执行复杂移液任务的软件控制系统。
具体地，所述用于移液工作站的自动化控制系统包括设置于上位机的指令集导入运行模块、耗材管理模块、盘位管理模块、液体体积标定模块以及硬件控制模块。所述盘位管理模块包括盘位位置的设定，用于辅助确定耗材在各盘位的位置。所述耗材管理模块包括耗材行列数、所属盘位、针头下降位置、孔位位置的设定，用于确定针头移动至指定耗材的孔位的轴坐标。所述液体体积标定模块包括注射泵行程和实际体积的标定，用于确定液体体积和泵行程的转换关系。所述硬件控制模块包括与下位机的通信及通信协议，用于规定上位机与下位机通讯的一致。所述指令集导入运行模块包括导入CSV文件与指令集运行，用于将导入的CSV文件转换成对应的指令集以及将指令集转换成与下位机通讯的指令。
本发明的所述用于移液工作站的自动化控制系统通过一台PC机控制多个移液工作站同时工作，提高了整体的工作效率。
值得一提的是，所述盘位管理模块被配置为：通过三轴模组的轴位置设定耗材起始孔位和末尾孔位的位置，再根据耗材孔位的行列数，即可得到所有孔位的位置。通过三轴模组的轴位置设定盘位和耗材两个位置，在机械上满足耗材对于各盘位相对位置一致的条件下，可以实现某一种耗材在某一个盘位上设定位置，即可计算出该耗材在所有盘位上的位置，并且当盘位位置发生变化时，只需将盘位位置修正为变化后的位置，所有耗材无需修改即能应用新的盘位位置。以上改进可以有效减少人工的操作，尤其体现在耗材和盘位位置发生变动时。
进一步地，所述液体体积标定模块被配置为：体积和泵行程执行自定义的分段标定。由于液体体积在注射泵的整个行程上并非为精确的线性关系，通过所述液体体积标定模块，允许体积和泵行程进行自定义的分段标定，将进一步提高吸液吐液体积的精度。
进一步地，所述指令集导入运行模块还被配置为：获取人工自定义的移液任务，执行并且完成对应的移液任务。
更具体地，如图3所示，X轴，Y轴，Z轴组成的轴模组为三轴模组。
所述盘位管理模块被配置为：盘位上指定唯一的一个十字标识，其中多个盘位上标识对于放置于盘位上耗材的相对位置一致，当三轴模组上的针头移动至该标识上时，此时轴位置定义为该盘位的位置并记录在系统内。
所述用于移液工作站的自动化控制系统中的耗材均被定义为由形状大小一致的孔整齐排列组合而成的矩形板。所述耗材管理模块被配置为：创建的一类耗材，需要设定行列数，所属盘位，初始孔位位置，末尾孔位位置，针头移液位置。初始孔位位置，末尾孔位位置的设定需要三轴模组上的针头移动至两个孔位实际移液的空间位置，此时轴位置为定义为孔位的位置并记录下来，并同时记录下该耗材放置的盘位位置。根据行列数，初始孔位位置，末尾孔位位置，可以计算出孔位之间X、Y两个方向上的间隔，并根据初始孔位和间隔得到所有孔位的位置。公式如下：
其中，x间距表示两个孔位在X轴方向上的间隔，x末尾表示针头在末尾孔位位置时X轴的轴绝对位置，x初始表示针头在初始孔位位置时X轴的轴绝对位置，Col表示耗材的列数，y间距表示两个孔位在Y轴方向上的间隔，y末尾表示针头在末尾孔位位置时Y轴的轴绝对位置，y初始表示针头在初始孔位位置时Y轴的轴绝对位置，Row表示耗材的行数。
进一步地，当将检测到所属盘位的盘位位置变化或所属盘位变化时，将计算耗材记录的盘位位置与实际放置的盘位位置之差，补偿至计算的孔位位置，以此得到三轴模组实际应运动至的位置。公式如下：
其中，x表示X轴到达目标孔位的轴绝对位置，x初始表示针头在初始孔位位置时X轴的轴绝对位置，x间距表示两个孔位在X轴方向上的间隔，Row目标表示耗材目标孔位行号，
表示耗材所在目标盘位X轴的轴绝对位置，
表示耗材设定参数时所在盘位X轴的轴绝对位置，y表示Y轴到达目标孔位的轴绝对位置，y初始表示针头在初始孔位位置时Y轴的轴绝对位置，y间距表示两个孔位在Y轴方向上的间隔，Col目标表示耗材目标孔位列号，
表示耗材所在目标盘位Y轴的轴绝对位置，
表示耗材设定参数时所在盘位Y轴的轴绝对位置。
所述液体体积标定模块被配置为：将注射泵支持的最大行程与液体体积关系分为多段区间以线性关系描述。如图5和图6所示，在优选实施例中，由于吸液体积的并非为严格的线性关系，用一段线性关系描述即可能出现图5的情况，而导致实际吸液在区间内吸取的体积不足，故通过将该区间分为多段区间以线性关系描述，如图6所示，可以使其更加贴近实际曲线。
进一步地，所述液体体积标定模块还被配置为：通过输入各分段节点处的泵行程和此泵行程下的液体实际体积，记录在系统内完成标定。系统将根据此多段连续的线性关系，将液体体积转换成泵行程，以此优化吸液体积整体上非线性的问题。公式如下：
其中，y表示注射泵目标行程，k1表示第1段区间斜率，x表示目标液体体积，b1表示第1段区间常量，p1表示第1段区间液体体积起始点，q1表示第1段区间液体体积结束点，p2表示第2段区间液体体积起始点，q2表示第2段区间液体体积结束点，pn表示第n段区间液体体积起始点，qn表示第n段区间液体体积结束点，k2表示第2段区间斜率，b2表示第2段区间常量，kn表示第n段区间斜率，bn表示第n段区间常量。
所述硬件控制模块被配置为：将由PC机通过TCP/IP通讯连接下位机，根据与下位机约定的通讯协议下发控制指令。
在优选实施例中，报文主体举例如下表：
| 偏移量 | 长度 | 字段名称 | 含义 |
| 0 | 2 | SOF | 同步字段，恒为0xAA 0xBB |
| 2 | 2 | DestAddr | 目标字段 |
| 4 | 2 | Command | 命令，详见命令章节 |
| 6 | 2 | Length | 报文长度 |
| 8 | Length | Cmd-Data | 报文内容 |
| 8+Length | 2 | CRC | 校验码，采用CRC校验算法 |
在优选实施例中，通信协议指令举例如下：
RESET_WRK_STA_CMD＝0x0001；//工作站程序复位指令
RESET_WRK_STA_ACK＝0x0002；//工作站程序复位回复
CHECK_WRK_STA_VERSION＝0x003；//查询工作站程序版本
CHECK_WRK_STA_VERSION＝0x004；//查询工作站程序版本
/*控制类*/
CMD_SLAVE_MOTO_LOCAMODE_REQ＝0X0010；//伺服电机位置模式控制请求
CMD_SLAVE_MOTO_LOCAMODE_ACK＝0X0011；//伺服电机位置模式控制回复
CMD_SLAVE_MOTO_LOOPMODE_REQ＝0X0110；//伺服电机循环模式控制请求
CMD_SLAVE_MOTO_LOOPMODE_ACK＝0X0111；//伺服电机循环模式控制回复
CMD_SLAVE_MOTO_VELOCITYMODE_REQ＝0X0210；//伺服电机速度模式控制请求
CMD_SLAVE_MOTO_VELOCITYMODE_ACK＝0X0211；//伺服电机速度模式控制回复
CMD_SLAVE_MOTO_MOMENTMODE_REQ＝0X0310；//伺服电机力矩模式控制请求
CMD_SLAVE_MOTO_MOMENTMODE_ACK＝0X0311；//伺服电机力矩模式控制回复
CMD_SLAVE_MOTO_ZEROMODE_REQ＝0X0410；//伺服电机回零模式控制请求
CMD_SLAVE_MOTO_ZEROMODE_ACK＝0X0411；//伺服电机回零模式控制回复
CMD_SLAVE_MOTO_REGULAR_REQ＝0X0510；//伺服电机常规参数控制请求
CMD_SLAVE_MOTO_REGULAR_ACK＝0X0511；//伺服电机常规参数控制回复
CMD_SLAVE_MOTO_PARA_CHECK_REQ＝0X0610；//伺服电机参数查询请求
CMD_SLAVE_MOTO_PARA_CHECK_ACK＝0X0611；//伺服电机参数查询回复
CMD_STEP_MOTO_REQ＝0X12；//步进电机控制请求
CMD_STEP_MOTO_ACK＝0X13；//步进电机控制回复
CMD_STEP_MOTO_REQ＝0X0112；//步进电机位置查询
CMD_STEP_MOTO_ACK＝0X0113；//步进电机位置查询
CMD_INJECT_PUMP_REQ＝0X14；//注射泵控制请求
CMD_INJECT_PUMP_ACK＝0X15//注射泵控制回复
CMD_POW_OPT_REQ＝0X16；//蠕动泵控制(电源输出)请求
CMD_POW_OPT_ACK＝0X17//蠕动泵控制(电源输出)回复
CMD_POW_LED_REQ＝0X18；//指示灯输出请求
CMD_POW_LED_ACK＝0X19//指示灯输出回复
/*信息类*/
INF_SENSOR_STA_REQ＝0X0020；//传感器状态查询
INF_SENSOR_STA_ACK＝0X0021；//传感器状态回复
INF_WRK_STA_REQ＝0X0022；//工作站状态查询
INF_WRK_STA_ACK＝0X0023；//工作站状态回复
INF_WRK_EMER_ERR_UP＝0X0024；//工作站紧急错误上传
INF_WRK_EMER_ERR_ACK＝0X0025；//工作站紧急错误回复
进一步地，所述指令集导入运行模块还被配置为：将CSV文件中的指令转换成多条顺序的硬件指令，依序下达至下位机，由下位机完成一系列基础控制指令来完成一个复杂动作。优选地，在优选实施例中，举例地，如下表所示：
在本发明的这个优选实施例的具体实施中，一行为一条指令，例如第一行为被定义为吸液操作，上位机将根据该吸液指令分为4条硬件控制的指令，通过硬件控制模块依次为下位机下发：z轴移动，位置为安全高度；x轴、y轴移动，位置根据孔位行列号计算出；泵移动，位置为根据标定结果将体积转换为泵行程；z轴移动，位置为安全高度。
进一步地，根据文件内从上至下的顺序，依次执行各条指令，最终完成一份复杂的移液任务。
根据本发明的另一方面，还提供了一种用于移液工作站的自动化控制设备，该用于移液工作站的自动化控制设备包括：软件应用程序、用于存储软件应用程序的存储器，以及处理器，用于执行该软件应用程序。该软件应用程序的各程序能够相对应地执行本发明的该用于移液工作站的自动化控制方法中的步骤。
本领域的技术人员可以理解的是，已参考根据本发明的方法、系统及计算机程序产品的流程图和/或方框图说明了本发明。流程图和/或方框图中的每个方框，以及流程图和/或方框图中的方框的组合显然可由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、嵌入式处理器或者其他可编程的数据处理设备的处理器，以产生一台机器，从而指令(所述指令通过计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器)产生用于实现在流程图和/或方框图的一个或多个方框中规定的功能的装置。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离该原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (10)
1.一种用于移液工作站的自动化控制系统，其特征在于，所述用于移液工作站的自动化控制系统包括：耗材管理模块、盘位管理模块、液体体积标定模块、硬件控制模块以及指令集导入运行模块，所述盘位管理模块包括盘位位置的设定，用于辅助确定耗材在各盘位的位置，所述耗材管理模块包括耗材行列数、所属盘位、针头下降位置、孔位位置的设定，用于确定针头移动至指定耗材的孔位的轴坐标，所述液体体积标定模块包括注射泵行程和实际体积的标定，用于确定液体体积和泵行程的转换关系，所述硬件控制模块包括与下位机的通信及通信协议，用于规定上位机与下位机通讯的一致，所述指令集导入运行模块包括导入CSV文件与指令集运行，用于将导入的CSV文件转换成对应的指令集以及将指令集转换成与下位机通讯的指令，上位机通过TCP/IP与下位机进行通讯，上位机将任务指令转换成实际硬件的控制指令对下位机下发，下位机根据上位机下发的指令进行硬件控制，完成对移液工作站的所有运动的控制。
2.如权利要求1所述的用于移液工作站的自动化控制系统，其中所述用于移液工作站的自动化控制系统的所述盘位管理模块通过三轴模组的轴位置设定耗材起始孔位和末尾孔位的位置，再根据耗材孔位的行列数，获得所有孔位的位置。
3.如权利要求1所述的用于移液工作站的自动化控制系统，其中，所述用于移液工作站的自动化控制系统的所述液体体积标定模块被配置为：体积和泵行程执行自定义的分段标定。
4.如权利要求1所述的用于移液工作站的自动化控制系统，其中所述用于移液工作站的自动化控制系统的所述耗材管理模块被配置为：设定行列数，所属盘位，初始孔位位置，末尾孔位位置，针头移液位置；其中初始孔位位置，末尾孔位位置的设定需要三轴模组上的针头移动至两个孔位实际移液的空间位置，此时轴位置为定义为孔位的位置并记录下来，并同时记录下该耗材放置的盘位位置；其中
根据行列数，初始孔位位置以及末尾孔位位置，计算孔位之间X、Y两个方向上的间隔，并根据初始孔位和间隔计算获得所有孔位的位置。
5.如权利要求1所述的用于移液工作站的自动化控制系统，其中所述用于移液工作站的自动化控制系统的所述盘位管理模块还被配置为：当检测到所属盘位的盘位位置变化或所属盘位变化时，将计算耗材记录的盘位位置与实际放置的盘位位置之差，补偿至计算的孔位位置，以此获得三轴模组实际应运动至的位置。
6.如权利要求1至5中任一所述的用于移液工作站的自动化控制系统，其中所述用于移液工作站的自动化控制系统的所述指令集导入运行模块还被配置为：将CSV文件中的指令转换成根据文件内从上至下的顺序的硬件指令，依序下达至下位机，由下位机依次执行各条指令，完成一系列基础控制指令从而完成对应的移液动作。
7.一种用于移液工作站的自动化控制方法，其特征在于，所述用于移液工作站的自动化控制方法包括以下步骤：
设置上位机，执行耗材的管理；
执行移液位置的计算；
执行液体吸吐量的计算；
执行任务管理，导入任务的指令集；
设置下位机，执行对于移液工作站的轴、注射泵、蠕动泵、数字输入输出电路信号硬件的控制；以及
上位机与下位机执行TCP/IP通讯，上位机将任务指令转换成实际硬件的控制指令对下位机下发；下位机根据上位机下发的指令进行硬件控制，完成对移液工作站的所有运动控制。
8.如权利要求7所述的用于移液工作站的自动化控制方法，其中所述用于移液工作站的自动化控制方法还包括以下步骤：接收字节数组；根据报文主体及主体中的长度字段确定截取的单条指令字节数组；计算指令字节数组的CRC校验码是否一致；根据报文主体中的命令字段确定该指令内容字段的解析方式；以及根据内容字段执行相应的控制动作。
9.如权利要求7所述的用于移液工作站的自动化控制方法，其中所述用于移液工作站的自动化控制方法还包括以下步骤：执行盘位位置的设定，辅助确定耗材在各盘位的位置；执行耗材行列数、所属盘位、针头下降位置、孔位位置的设定，确定针头移动至指定耗材的孔位的轴坐标；以及执行注射泵行程和实际体积的标定，确定液体体积和泵行程的转换关系。
10.一种用于移液工作站的自动化控制设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储软件应用程序，
处理器，用于执行所述软件应用程序，
所述软件应用程序的各程序部分相对应地执行如权利要求7至9中任一所述的用于移液工作站的自动化控制方法中的步骤。
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