CN117664625B - 一种地外天体样品自动封装称量装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及地外天体样品密封技术领域，具体而言，涉及一种地外天体样品自动封装称量装置，包括固定底筒、第一旋转升降机构、第二旋转升降机构、样品容器、盖体组件、采样漏斗以及质量称量传感器，其中：固定底筒的内部为空心置物腔体；样品容器设置在空心置物腔体中；第一旋转升降机构设置在固定底筒一侧上方的外壁上，与盖体组件连接；第二旋转升降机构设置在固定底筒另一侧下方的外壁上，与采样漏斗连接；盖体组件和采样漏斗均能够与样品容器配合连接；质量称量传感器位于样品容器的正下方。本申请通过设置左右两个旋转升降机构实现了地外天体样品的快速采集和封装，保证样品容器的密封面不会与沙尘接触，提高了样品容器整体的密封效果。

Description

一种地外天体样品自动封装称量装置

技术领域

本申请涉及地外天体样品密封技术领域，具体而言，涉及一种地外天体样品自动封装称量装置。

背景技术

火星是太阳系里与地球最为相似且距离较近的行星，探测火星、了解火星及其他地外天体的起源和演化，有助于人类进一步认识地球和太阳系的形成和演化，获取地外天体地质信息、探明地外天体资源分布并加以利用。

因此，需要对地外天体土壤和气体样品进行采样，进行原位分析或将样品带回地球进行分析。

现有的样品采集封装装置一般采用机械臂采样，机械臂采样铲采样后直接倒入样品封装容器，在此过程中样品封装容器密封面会直接接触沙尘，而装样完成进行密封时，由于密封面存在沙尘污染，会导致密封失效的难题；并且在采样的过程中，无法保证样品量满足采集设定的指标。

发明内容

本申请提供了一种地外天体样品自动封装称量装置，采用双臂驱动的结构，并且在样品容器底部集成了质量称量传感器，在满足样品量达标的同时，还能够保证密封装置不被污染。

为了实现上述目的，本申请提供了一种地外天体样品自动封装称量装置，包括固定底筒、第一旋转升降机构、第二旋转升降机构、样品容器、盖体组件、采样漏斗以及质量称量传感器，其中：固定底筒的内部为空心置物腔体；样品容器设置在空心置物腔体中；第一旋转升降机构设置在固定底筒一侧上方的外壁上；第二旋转升降机构设置在固定底筒另一侧下方的外壁上；盖体组件与第一旋转升降机构连接，在第一旋转升降机构的带动下进行升降移动和转动；采样漏斗与第二旋转升降机构连接，在第二旋转升降机构的带动下进行升降移动和转动；盖体组件和采样漏斗均设置在样品容器的上方，并且均能够与样品容器配合连接；质量称量传感器设置在固定底筒的内部，位于样品容器的正下方。

进一步的，第一旋转升降机构的底端通过第一电机组件固定在固定底筒上方的外壁上，顶端通过悬臂和电连接器与盖体组件连接，其中：电连接器与盖体组件之间为可分离连接。

进一步的，第二旋转升降机构的底端通过第二电机组件固定在固定底筒下方的外壁上，顶端通过支撑杆和采样漏斗连接。

进一步的，盖体组件内部包括自锁机构和气体采集组件，其中：自锁机构用于与样品容器进行密封装配；气体采集组件包括电磁阀、引气管以及气体收纳腔。

进一步的，还包括控制器，控制器分别与质量称量传感器、第一电机组件、电连接器以及第二电机组件连接。

进一步的，工作过程包括样品采集过程、样品称量过程以及样品封装过程。

进一步的，样品采集过程中，采样漏斗在第二旋转升降机构的带动下，移动旋转至样品容器的正上方，使采样漏斗的下端口与样品容器的上端口密封面配合连接，地外天体样品通过采样漏斗进入样品容器内部。

进一步的，样品称量过程中，通过质量称量传感器称量样品容器内部地外天体样品的重量。

进一步的，样品封装过程中，盖体组件在第一旋转升降机构的带动下，移动旋转至样品容器的正上方，使盖体组件与样品容器进行密封装配。

进一步的，密封装配后的盖体组件和样品容器组成胶囊状的封闭容器。

本发明提供的一种地外天体样品自动封装称量装置，具有以下有益效果：

本申请结构简单，使用方便，通过设置左右两个旋转升降机构实现了地外天体样品的快速采集和封装，在采集封装的过程中，保证样品容器的密封面不会与沙尘接触，提高了样品容器整体的密封效果，并且在样品容器的底部设置了质量称量传感器，确保地外天体样品的采集量满足预设指标。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的地外天体样品自动封装称量装置的示意图；

图2是根据本申请实施例提供的地外天体样品自动封装称量装置的固定底筒内部的示意图；

图3是根据本申请实施例提供的地外天体样品自动封装称量装置进行样品采集的示意图；

图4是根据本申请实施例提供的地外天体样品自动封装称量装置进行样品封装的示意图；

图5是根据本申请实施例提供的地外天体样品自动封装称量装置完成样品封装的示意图；

图中：1-固定底筒、2-第一旋转升降机构、21-第一电机组件、22-悬臂、23-电连接器、3-第二旋转升降机构、31-第二电机组件、32-支撑杆、4-样品容器、5-盖体组件、51-电磁阀、52-引气管、6-采样漏斗、7-质量称量传感器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1-图2所示，本申请提供了一种地外天体样品自动封装称量装置，包括固定底筒1、第一旋转升降机构2、第二旋转升降机构3、样品容器4、盖体组件5、采样漏斗6以及质量称量传感器7，其中：固定底筒1的内部为空心置物腔体；样品容器4设置在空心置物腔体中；第一旋转升降机构2设置在固定底筒1一侧上方的外壁上；第二旋转升降机构3设置在固定底筒1另一侧下方的外壁上；盖体组件5与第一旋转升降机构2连接，在第一旋转升降机构2的带动下进行升降移动和转动；采样漏斗6与第二旋转升降机构3连接，在第二旋转升降机构3的带动下进行升降移动和转动；盖体组件5和采样漏斗6均设置在样品容器4的上方，并且均能够与样品容器4配合连接；质量称量传感器7设置在固定底筒1的内部，位于样品容器4的正下方。

具体的，本申请实施例提供的地外天体样品自动封装称量装置主要用于对地外天体环境条件下的样品进行采集、称量和封装，在满足样品采集量达标的同时，还能够保证密封装置内部的样品不被污染。其中，固定底筒1起到固定支撑的作用，其内部为空心结构，形成置物腔体空间，主要用于固定放置样品容器4；样品容器4主要用于储存采集到的地外天体样品，并对其进行封装保存；盖体组件5一方面用于吸取储存地外天体的气体样品，一方面起到密封保存的作用，整体为圆台型，工作时设置在样品容器4的正上方，与样品容器4进行密封装配，共同组成最后的封装容器；采样漏斗6主要起到导向和防尘的作用，工作时同样设置在样品容器4的正上方，使地外天体的固体样品能够快速的进入样品容器4内部，并且保证采样时样品容器4上端口密封面不被污染；第一旋转升降机构2主要用于调整盖体组件5的位置，第二旋转升降机构3主要用于调整采样漏斗6的位置，根据实际的工作过程，通过两个旋转升降机构实时调整盖体组件5和采样漏斗6与样品容器4之间的位置关系。

进一步的，第一旋转升降机构2的底端通过第一电机组件21固定在固定底筒1上方的外壁上，顶端通过悬臂22和电连接器23与盖体组件5连接，其中：电连接器23与盖体组件5之间为可分离连接。第一旋转升降机构2通过悬臂22和电连接器23与盖体组件5连接，主要用于调整盖体组件5的位置，在第一电机组件21的驱动下，能够使盖体组件5上下移动以及进行旋转。盖体组件5与第一旋转升降机构2之间为可分离机械连接，即盖体组件5与悬臂22之间为电磁与机械冗余分离，通过电连接器23，即可以实现机械连接，也可以实现断开分离。初始状态下，盖体组件5与样品容器4密封装配；当进行样品采集时，盖体组件5与悬臂22连接，在第一旋转升降机构2的带动下，从样品容器4的上方移开；当进行样品封装时，盖体组件5在第一旋转升降机构2的带动下，先移动到样品容器4的上方，此时盖体组件5会与下方的样品容器4进行密封装配，然后盖体组件5会与电连接器23分离，而第一旋转升降机构2只会带动悬臂22和电连接器23旋转移开，实现盖体组件5的分离，并保持与样品容器4的密封状态。

进一步的，第二旋转升降机构3的底端通过第二电机组件31固定在固定底筒1下方的外壁上，顶端通过支撑杆32和采样漏斗6连接。第二旋转升降机构3通过支撑杆32与采样漏斗6连接，主要用于调整采样漏斗6的位置。初始状态下，采样漏斗6设置在样品容器4的侧方；当进行样品采集时，采样漏斗6在第二旋转升降机构3的带动下，会移动到样品容器4的上方，并与样品容器4的上端口进行配合连接，使地外天体样品沿采样漏斗6快速的进入样品容器4的内部；当采样完成，进行样品封装时，采样漏斗6在第二旋转升降机构3的带动下从样品容器4的上方移开，重新回到初始的侧面位置。

进一步的，盖体组件5内部包括自锁机构和气体采集组件，其中：自锁机构用于与样品容器4进行密封装配；气体采集组件包括电磁阀51、引气管52以及气体收纳腔。盖体组件5的底端圆周面上设置有金属和橡胶密封结构，内部还设置有自锁机构，主要用于和样品容器4进行密封对接，通过自锁机构能够使盖体组件5牢牢的密封固定在样品容器4的上方，实现盖体组件5对样品容器4的锁紧装配。而气体采集组件主要用于采集储存气体样品，通过控制器控制电磁阀51工作，使地外天体的气体沿引气管52进入盖体组件5内部的气体收纳腔，实现对地外天体气体样品的采集和封装。

进一步的，还包括控制器，控制器分别与质量称量传感器7、第一电机组件21、电连接器23以及第二电机组件31连接。控制器主要用于整体装置的控制，设置在封装称量装置的安装载体上，根据实际情况，通过第一电机组件21控制第一旋转升降机构2的运行，通过第二电机组件31控制第二旋转升降机构3的运行，通过电连接器23控制盖体组件5与悬臂22的分离和连接，通过质量称量传感器7测量得到样品容器4内部样品的重量。此外，装置上的其他机构的运行均可以通过控制器实现连接控制。

进一步的，工作过程包括样品采集过程、样品称量过程以及样品封装过程。

进一步的，如图3所示，样品采集过程中，采样漏斗6在第二旋转升降机构3的带动下，移动旋转至样品容器4的正上方，使采样漏斗6的下端口与样品容器4的上端口密封面配合连接，地外天体样品通过采样漏斗6进入样品容器4内部。

进一步的，样品称量过程中，通过质量称量传感器7称量样品容器4内部地外天体样品的重量。

进一步的，如图4所示，样品封装过程中，盖体组件5在第一旋转升降机构2的带动下，移动旋转至样品容器4的正上方，使盖体组件5与样品容器4进行密封装配。

具体的，本申请实施例提供的地外天体样品自动封装称量装置主要包括样品采集、样品称量以及样品封装三个过程：

初始状态下，先将装置在地面进行净化、除气处理后，进行发射前锁紧，此时盖体组件5与样品容器4之间为密封状态，盖体组件5与悬臂22之间为连接状态；

当装置进入地外天体环境中，需要进行样品采集时，第一旋转升降机构2在第一电机组件21的控制下，使盖体组件5上升一段距离，然后沿顺时针方向旋转一定的角度，此时盖体组件5完全从样品容器4的上方移开，控制气体采集组件将地外天体气体样品收集到盖体组件5的内部进行储存；控制第二电机组件31，使第二旋转升降机构3带动采样漏斗6逆时针旋转一定的角度，并下降一段距离，使采样漏斗6的下端口与样品容器4的上端口配合连接，保护密封面防止与沙尘接触，此时进行采样，地外天体样品会沿采样漏斗6快速的进入样品容器4的内部；

在采样的过程中，通过质量称量传感器7称量样品容器4内部地外天体样品的重量，当样品容器4内部样品的重量达到预设采集的重量时，停止采样，进行样品的封装保存；

当进行样品封装时，通过第二旋转升降机构3将采样漏斗6提升，并旋转回初始位置，然后通过第一旋转升降机构2将盖体组件5旋转回样品容器4的正上方，并下降一段距离，使盖体组件5与下方的样品容器4进行密封装配，通过盖体组件5内部的自锁机构，实现盖体组件5与样品容器4的锁紧密封，然后控制电连接器23，使盖体组件5与第一旋转升降机构2的悬臂22分离，并将悬臂22移开，这样地外天体样品就会封装在样品容器4的内部。

进一步的，如图5所示，密封装配后的盖体组件5和样品容器4组成胶囊状的封闭容器。在封装完成后，盖体组件5和样品容器4会形成一个胶囊状的密闭容器，后续需要对样品进行转移时，通过机械臂或者其他机构，将密闭容器整体从固定底筒1中取出转移即可。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种地外天体样品自动封装称量装置，其特征在于，包括固定底筒、第一旋转升降机构、第二旋转升降机构、样品容器、盖体组件、采样漏斗以及质量称量传感器，其中：

所述固定底筒的内部为空心置物腔体；

所述样品容器设置在空心置物腔体中；

所述第一旋转升降机构设置在所述固定底筒一侧上方的外壁上；

所述第二旋转升降机构设置在所述固定底筒另一侧下方的外壁上；

所述盖体组件与所述第一旋转升降机构连接，在所述第一旋转升降机构的带动下进行升降移动和转动；

所述采样漏斗与所述第二旋转升降机构连接，在所述第二旋转升降机构的带动下进行升降移动和转动；

所述盖体组件和所述采样漏斗均设置在所述样品容器的上方，并且均能够与所述样品容器配合连接；

所述质量称量传感器设置在所述固定底筒的内部，位于所述样品容器的正下方；

所述第一旋转升降机构的底端通过第一电机组件固定在所述固定底筒上方的外壁上，顶端通过悬臂和电连接器与所述盖体组件连接，其中：

所述电连接器与所述盖体组件之间为可分离连接；

所述第二旋转升降机构的底端通过第二电机组件固定在所述固定底筒下方的外壁上，顶端通过支撑杆和所述采样漏斗连接；

所述盖体组件内部包括自锁机构和气体采集组件，其中：

所述自锁机构用于与所述样品容器进行密封装配；

所述气体采集组件包括电磁阀、引气管以及气体收纳腔。

2.根据权利要求1所述的地外天体样品自动封装称量装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与所述质量称量传感器、所述第一电机组件、所述电连接器以及所述第二电机组件连接。

3.根据权利要求2所述的地外天体样品自动封装称量装置，其特征在于，工作过程包括样品采集过程、样品称量过程以及样品封装过程。

4.根据权利要求3所述的地外天体样品自动封装称量装置，其特征在于，样品采集过程中，所述采样漏斗在所述第二旋转升降机构的带动下，移动旋转至所述样品容器的正上方，使所述采样漏斗的下端口与所述样品容器的上端口密封面配合连接，地外天体样品通过所述采样漏斗进入所述样品容器内部。

5.根据权利要求3所述的地外天体样品自动封装称量装置，其特征在于，样品称量过程中，通过所述质量称量传感器称量所述样品容器内部地外天体样品的重量。

6.根据权利要求3所述的地外天体样品自动封装称量装置，其特征在于，样品封装过程中，所述盖体组件在所述第一旋转升降机构的带动下，移动旋转至所述样品容器的正上方，使所述盖体组件与所述样品容器进行密封装配。

7.根据权利要求6所述的地外天体样品自动封装称量装置，其特征在于，密封装配后的盖体组件和样品容器组成胶囊状的封闭容器。