CN117884033A - 用于水质检测的开盖摇液装置及水质检测设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种用于水质检测的开盖摇液装置及水质检测设备。该开盖摇液装置包括：包括夹持组件、旋转组件和摇匀组件；旋转组件包括试管身抱紧单元和旋转单元。夹持组件、旋转组件以及摇匀组件相互配合，开关盖时，夹持组件夹紧试管盖，试管身抱紧单元抱紧试管身，旋转单元驱动试管身抱紧单元旋转，带动试管身相对于试管盖旋转以使试管身与试管盖松脱或拧紧；摇液时，夹持组件夹紧试管盖，试管身抱紧单元抱紧试管身并由摇匀组件驱动摆动，从而带动试管身摆动实现样品摇匀功能。该开盖摇液装置能够实现开关盖以及样品摇匀两种功能，大大减少试管转移次数，使得设备结构简化，有效降低设备体积，实现成本较低。

Description

用于水质检测的开盖摇液装置及水质检测设备

技术领域

本申请涉及水质检测技术领域，特别是涉及一种用于水质检测的开盖摇液装置及水质检测设备。

背景技术

现阶段，水污染问题依旧十分严重，对污染水体进行净化处理为一项艰巨任务，在污水治理过程中，对水质进行检测分析以确定污水中的污染物或化学物质是必不可少的步骤，例如检测分析污水中的总磷含量、总氮含量等。一般情况下，水质检测过程包括水体采样、消解试剂添加、样品混匀、样品消解、检测试剂添加以及数据分析等多个流程，为此，水质检测设备通常设置有多个装置，由专门功能的装置来实现上述各个步骤。例如，开关盖装置仅用于实现试管盖的开启以及密封，样品混匀装置仅用于样品混匀，滴液组件仅用于实现试剂添加。

在一次完整的测定过程中，用于装载样品的试管通常需要经过如下的移动或操作步骤：移动至开关盖装置开盖-移动至试剂添加装置添加消解剂-移动至开关盖装置关盖-移动至混匀装置混匀-移动至加热区消解-移动至冷却区冷却-移动至开关盖装置开盖-移动至试剂添加装置添加除氯剂-移动至开关盖装置关盖-移动至混匀装置混匀-移动至开关盖装置开盖-移动至试剂添加装置添加显色剂-移动至开关盖装置关盖-移动至混匀装置混匀-移动至冷却区显色-分光测定，由此可见，一次完整的测定过程需要机械手装置将试管多次从开关盖装置移动至混匀装置，造成工序复杂和时间成本增加。

综上，传统水质检测设备的各个装置仅能实现单一功能，设备结构复杂，设备集成度低，导致设备体积较大，实现成本较高。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种用于水质检测的开盖摇液装置及水质检测设备，能够通过同一装置实现试管开关盖功能和样品混匀功能，减少试管转移次数，使得水质检测设备的结构得到简化，集成度较高，有效降低设备体积，实现成本较低，有利于更好的推广应用。

根据本申请实施例，提供一种开盖摇液装置，其包括：第一底座，夹持组件，安装于第一底座上的旋转组件和摇匀组件；所述旋转组件以及所述摇匀组件安装于水质检测设备上的作业区域；所述旋转组件包括旋转单元和试管身抱紧单元，所述试管身抱紧单元位于所述旋转单元的上方，所述试管身抱紧单元用于放置并抱紧试管身；所述旋转单元与所述试管身抱紧单元传动连接，驱动所述试管身抱紧单元旋转；所述摇匀组件与所述试管身抱紧单元传动连接，用于驱动所述试管身抱紧单元摆动，并带动试管身摆动将试剂与待测样本摇匀混合；所述夹持组件位于所述试管身抱紧单元的上方，用于夹持试管盖。

开关盖时，所述夹持组件夹紧试管盖，所述试管身抱紧单元抱紧试管身，所述旋转单元驱动所述试管身抱紧单元旋转，带动试管身相对于试管盖旋转以使试管身与试管盖松脱或拧紧；摇液时，所述试管身抱紧单元抱紧试管身，所述摇匀组件驱动所述试管身抱紧单元摆动，带动试管身摆动以将试剂与待测样本摇匀混合，从而可以通过同一装置实现开关盖以及摇液两种功能。

相比于一般水质检测设备，本申请实施例的技术方案，能够克服组件功能单一的问题，通过在旋转单元上设置试管身抱紧单元，并由旋转单元传动驱动试管身抱紧单元旋转以实现开关盖功能；在试管身抱紧单元的外侧设置摇匀组件，摇匀组件与驱动试管身抱紧单元传动连接，由摇匀组件的舵机驱动试管身抱紧单元摆动，模拟人工摇晃以将试管内的样品溶液混合摇匀。也就是说，该开盖摇液装置以及水质检测设备能够通过同一装置实现试管开关盖功能和样品混匀两种功能，大大减少了测定过程中试管的移动步骤，缩短了测定时间，克服了常规水质检测设备中组件功能单一的问题，使得水质检测设备的结构得到简化，集成度较高，减少了功能组件或功能单元的使用数量，有效降低设备体积，实现成本较低，有利于更好的推广应用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本申请。

附图说明

图1为本申请实施例提供的水质检测设备的立体图；

图2为本申请实施例提供的水质检测设备的俯视图；

图3为本申请实施例提供的机械臂装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的机械臂装置的安装示意图；

图5为本申请实施例提供的升降组件以及选针组件的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的旋转组件以及摇匀组件的安装示意图；

图7为本申请实施例提供的旋转组件以及摇匀组件的剖视图；

图8本申请实施例提供的试管身抱紧单元的爆炸图；

图9为本申请实施例提供的偏心凸轮轴和T型传动轴的配合示意图；

图10为本申请实施例提供的偏心凸轮轴和T型传动轴的剖面示意图；

图11为本申请实施例提供的位置传感器以及检测件的安装示意图；

图12为本申请实施例提供的夹持组件的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的夹持组件的导向示意图；

图14为本申请实施例提供的选针块以及固定块的第一安装示意图；

图15为本申请实施例提供的选针块以及固定块的第二安装示意图；

图16为本申请实施例提供的立柱的结构示意图；

图17为本申请实施例提供的选针块的结构示意图；

图18为本申请实施例提供的固定块的结构示意图；

图19为本申请实施例提供的支撑底座和固定块的匹配示意图。

附图标号：

1000、水质检测设备；100、机架；200、机械臂装置；21、平移组件；211、机械臂底座；212、第二机械臂；213、第三机械臂；214、第一电机；215、第一减速机；2151、第一连接轴；2152、第二连接轴；216、第二电机；217、第二减速机；2171、第三连接轴；2172、第四连接轴；22、升降组件；221、第一机械臂；222、电机安装板；223、升降电机；2231、丝杆；224、支撑底座；2241、限位件；300、开盖摇液装置；31、夹持组件；311、第二舵机；312、第二传动盘；313、滑块；314、锁板；3141、导向滑槽；315、第二锁销；316、卡爪；32、旋转组件；3211、旋转电机；3212、蜗杆；3213、蜗轮；3214、传动轴；32141、传动杆；3215、偏心凸轮轴；32151、避让槽；32152、凹槽；32153、横向穿孔；32154、第一连接部；32155、第二连接部；32156、第三连接部；3216、传动套；3221、传动套盖板；3222、试剂瓶导向板；3223、锁销导向板；32231、锁销孔；3224、第一锁销；3225、锁销套；3226、第一阻尼圈；3227、第二阻尼圈；33、摇匀组件；331、第一舵机；332、主动轴；333、第一传动盘；334、从动轴；335、轴承；34、第一底座；35、位置传感器；36、感应件；400、试剂注入及测定装置；41、选针组件；411、立柱；4111、横向滑槽；4112、竖向滑槽；4113、竖板；4114、第一安装板；4115、第二安装板；412、选针电机；413、选针齿轮；414、选针块；4141、滑动部；4142、齿条安装部；415、齿条；416、固定块；4161、卡接部；4162、限定孔位；4163、卡槽；42、滴液组件；421、试剂针；422、滴液槽；500、样品消解装置；2000、试管。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本申请实施例公开了一种水质检测设备，应用于实验或工业检测的水质检测分析中，具体可应用于环境化学、分析化学、环境治理、水污染分析等场景中的水质检测分析，水质检测分析包括水质总磷分析、水质总氮分析，以及其他矿物质含量的分析，采用拟人自动化方式实现试管开关盖、各阶段试剂注入、样品摇匀混合以及取样检测的步骤。

如图1和图2所示，水质检测设备1000包括：机架100、以及设置于机架100上的机械臂装置200、开盖摇液装置300、试剂注入及测定装置400和样品消解装置500。机架100上设置有操作平台，操作平台上设置有样品存放区域A、样品消解区域B和作业区域C。可选的，水质检测设备的各个装置的各个功能组件之间相互配合实现水质检测功能，且试管需要在各个装置之间转移，为了缩短试管转移路径以及提高试管转移的便捷性，操作平台上的各个区域需要合理规划。具体的，样品存放区域A、样品消解区域B以及作业区域C可以并排设置。机械臂装置200设置于操作平台上方，用于夹取试管并在样品存放区域A、样品消解区域B、以及作业区域C之间转移，还用于在试管开关盖时夹紧试管盖以配合旋转组件实现旋盖；还用于将试剂针转移并下降至预设位置实现滴液，还用于将取样针转移并下降至预设位置实现取样，也就是说，本实施例中的机械臂装置能够与其他功能组件配合实现多种功能，而并非仅实现试管转移功能。

开盖摇液装置300用于在试剂注入时以及取样测定等阶段旋开或拧紧试管盖，并用于在试剂注入后摇匀试管内溶液。开盖摇液装置300包括夹持组件31、旋转组件32和摇匀组件33；夹持组件31用于在开关盖、转移试管等阶段夹持试管盖；旋转组件32和摇匀组件33安装于作业区域，旋转组件32用于抱紧试管身旋转以使试管身与试管盖松脱或拧紧；摇匀组件33用于驱动试管身摆动以将试剂与待测样本摇匀混合。试管开关盖功能和摇匀功能集成在一个装置上实现，可以减少开关盖后添加试剂之后试管转移的步骤，即试管开盖后，添加试剂，试剂添加完毕后旋盖，旋盖后直接摇匀，不需要再次进行试管转移。由于试管数量较多，若是每一次试剂添加摇匀前后都需要转移试管，则会浪费大量的时间，降低水质检测效率，而本申请的开盖摇液装置可以解决该问题。

本实施例中，机械臂装置200包括平移组件21和升降组件22；升降组件22设置于平移组件21上，升降组件22上设置有夹持组件31，升降组件22带动夹持组件31上升或下降，平移组件21带动升降组件22以及夹持组件31在样品存放区域A、样品消解区域B、以及作业区域C之间转移。

试剂注入及测定装置400用于在水质检测分析的各个阶段将相应的试剂注入到装有待测样本的试管身内，例如，在样品消解阶段将消解剂注入到试管中，在除氯阶段将除氯剂注入到试管中，在显色阶段将显色剂注入到试管中。同时，试剂注入及测定装置还用于实现样品溶液的取样检测。

本实施例中，试剂注入及测定装置400包括选针组件41和多根试剂针421，试剂针421可以包括滴液针和/或取样针，滴液针和取样针的数量根据水质检测需求来确定，本实施例不做具体试剂针数量的限定。选针组件41对多根试剂针421进行选择，并带动选定的试剂针421下降至预设位置以实现滴液或取样检测。

为了实现水质检测设备1000的自动化控制，该水质检测设备1000还包括主控装置(图未示)，主控装置可以设置于机架100或其他操作平台上。主控装置与机械臂装置200、开盖摇液装置300、试剂注入及测定装置和样品消解装置之间建立通信连接，以实现水质检测分析过程中的实时交互，例如，机械臂装置200、开盖摇液装置300、试剂注入及测定装置400、以及样品消解装置500可以接收主控装置发送的控制信号，或向主控装置反馈检测信号。其中，主控装置与其他装置之间的通信连接方式可以为无限通信方式或有线通信方式。本实施例中，对主控装置的形式不做限定，主控装置可以为专用于实现水质检测分析各个阶段控制的控制板，也可以为其他的智能设备，例如通用计算机、智能平板、智能手机、智能手环、工控机等智能设备，还可以为云端服务器或其他的虚拟计算机。

相比于常规的水质检测设备，本申请实施例的水质检测设备能够克服装置以及组件功能单一的问题，可通过机械臂装置配合实现开关盖功能、试剂添加功能、以及取样检测功能；通过开盖摇液装置配合实现开关盖功能以及样品摇匀功能；通过试剂注入及测定装置实现试剂注入以及取样检测。本实施例的水质检测设备设置有有限数量的功能组件，每一功能组件能够实现多种功能而不是单一功能，各个功能组件的相互配合使用能够在不同阶段实现不同的功能，使得水质检测设备以拟人自动化方式完成水质检测的全过程，且设备整体结构得到简化，集成度较高，功能组件较少，有效降低设备体积，实现成本较低，有利于更好的推广应用。

在开盖摇液装置中，各个功能组件能够克服组件功能单一的问题，具体通过在旋转单元上设置试管身抱紧单元，并由旋转单元传动驱动试管身抱紧单元旋转以实现开关盖功能；在试管身抱紧单元的外侧设置摇匀组件，摇匀组件与驱动试管身抱紧单元传动连接，由摇匀组件的舵机驱动试管身抱紧单元摆动，模拟人工摇晃以将试管内的样品溶液混合摇匀。也就是说，该开盖摇液装置能够通过同一装置实现试管开关盖功能和样品混匀两种功能，在水质检测过程的各个步骤中大大减少了试管转移次数，提高了水质检测效率，克服了常规设备中组件功能单一的问题，使得水质检测设备的结构得到简化，集成度较高，减少了功能组件或功能单元的使用数量，有效降低设备体积，实现成本较低，有利于更好的推广应用。

以下从水质检测设备的各个装置以及组件进行详细说明。

如图3所示，机械臂装置200包括平移组件21和升降组件22；升降组件22设置于平移组件21上，升降组件22上设置有夹持组件31，升降组件22带动夹持组件31上升或下降，平移组件21带动升降组件22以及夹持组件31在一水平面的预设范围内平移，具体可在在样品存放区域A、样品消解区域B、以及作业区域C之间转移，以配合完成试管转移、试管开关盖、试剂注入、以及取样检测等功能。

以下结合附图对平移组件21，升降组件22进行详细说明。

如图3、图4所示，平移组件21包括机械臂底座211、第二机械臂212、第三机械臂213、第一电机214、第一减速机215、第二电机216和第二减速机217；机械臂底座211通过一支撑架安装于设备的总底座上，第一电机214安装于机械臂底座211上，第一减速机215具有第一连接轴2151和第二连接轴2152，第一连接轴2151和第二连接轴2152不同轴，且相互错开设置。第一减速机215的第一连接轴2151与第一电机214的输出轴同轴连接。第二机械臂212的第一端安装于第一减速机215的第二连接轴2152上，并与第二连接轴2152同轴连接，第二机械臂212的第一端由机械臂底座211支撑。第一电机214通过第一减速机215驱动第二机械臂212转动，并由第一减速机215调节转动速度。第二机械臂212能够转动的范围由第二机械臂212的长度确定。

第二减速机217具有第三连接轴2171和第四连接轴2172，第三连接轴2171和第四连接轴2172不同轴，且相互错开设置。第三机械臂213的第一端安装于第二机械臂212的第二端上，第二机械臂212的第二端、第三机械臂213的第一端、以及第二减速机217的第三连接轴2171同轴安装；第二电机216安装于第三机械臂213的第一端的上方，具体安装于第二减速机217的第四连接轴2172上，并与第二减速机217的第四连接轴2172同轴连接。第二电机216通过第二减速机217驱动第三机械臂213转动，并由第二减速机217调节转动速度；第三机械臂213能够转动的范围由第三机械臂213的长度确定。

第三机械臂213的第二端安装有升降组件22，第三机械臂213在水平方向上转动时带动升降组件22以及升降组件22上的夹持组件31在预设范围内平移。

为了实现较大强度的支撑，机械臂底座211、第一机械臂221以及第二机械臂212为板状，且面积较大的椭圆形，并设置有对应安装孔位，以与各个减速机以及电机配合安装，加强结构稳定性。

第二机械臂212和第三机械臂213在被电机驱动转动时，可以配合完成试管转移、试管开关盖、试剂注入、以及取样检测等功能，且机械臂底座211、第二机械臂212以及第三机械臂213之间为关节结构铰接，能够灵活转动，具有较精准的转动角度，能够防止水质检测过程中存在操作误差。

升降组件22安装于平移组件21的第三机械臂213的第二端上，可由平移组件21带动在预设范围内平移。如图5所示，升降组件22包括第一机械臂221、电机安装板222、升降电机223和支撑底座224。第三机械臂213的第二端设置多个安装孔位，如第一安装孔位和第二安装孔位，第一机械臂221对应安装于第一安装孔位，立柱411对应安装于第二安装孔位。

第一机械臂221和选针组件的立柱411并排安装于平移组件21的第三机械臂213上，电机安装板222安装于第一机械臂221和立柱的顶端，并由第一机械臂221和立柱支撑，电机安装板222上并排设置有两个电机安装位。升降电机223安装于电机安装板222上。

支撑底座224固定于升降电机223的丝杆2231的底端，可由丝杆2231带动上升或下降；支撑底座224上安装有夹持组件31；升降电机223驱动其丝杆2231转动，丝杆2231驱动支撑底座224以及夹持组件31升降，从而在试管开关盖时配合实现夹持试管盖升降。

本实施例中，开盖摇液装置300包括夹持组件31、旋转组件32和摇匀组件33；夹持组件31用于在转移试管或试管开关盖等时刻夹持试管盖；旋转组件32和摇匀组件33安装于作业区域，旋转组件32用于抱紧试管身旋转以使试管身与试管盖松脱或拧紧；摇匀组件33用于驱动试管身摆动以将试剂与待测样本摇匀混合。

具体的，如图6、图7所示，开盖摇液装置300包括还第一底座34，旋转组件32和摇匀组件33安装于第一底座34上。旋转组件32包括旋转单元和试管身抱紧单元，试管身抱紧单元位于旋转单元的上方，试管身抱紧单元用于放置并抱紧试管身；旋转单元与试管身抱紧单元传动连接，驱动试管身抱紧单元旋转；摇匀组件33与试管身抱紧单元传动连接，用于驱动试管身抱紧单元摆动，并带动试管身摆动将试剂与待测样本摇匀混合；夹持组件31位于试管身抱紧单元的上方，用于夹持试管盖。

开关盖时，夹持组件31夹紧试管盖，试管身抱紧单元抱紧试管身，旋转单元驱动试管身抱紧单元旋转，带动试管身相对于试管盖旋转以使试管身与试管盖松脱或拧紧；摇液时，试管身抱紧单元抱紧试管身，摇匀组件驱动试管身抱紧单元摆动，带动试管身摆动以将试剂与待测样本摇匀混合，从而通过开盖摇液装置300实现了试管开关盖功能以及摇液功能。

在一个可选的实施例中，结合图6、图7、图8来看，旋转单元包括旋转电机3211、蜗杆3212、蜗轮3213、传动轴3214和偏心凸轮轴3215；试管身抱紧单元包括传动套3216。旋转电机3211安装于第一底座34的外侧，其输出轴朝向第一底座34横向延伸；蜗杆3212套设于旋转电机3211的输出轴上，并在旋转电机3211的驱动下转动；蜗轮3213安装于第一底座34上，且其中心处在竖直方向上具有中心通孔，蜗轮3213与蜗杆3212通过齿轮啮合连接。传动轴3214安装于蜗轮3213的中心通孔内，且传动轴3214的安装方向与旋转电机3211的输出轴的延伸方向相互垂直。偏心凸轮轴3215套设于传动轴3214上，并位于蜗轮3213的上方；传动套3216安装于偏心凸轮轴3215的上端，并与偏心凸轮轴3215同轴配合连接，传动套3216用于放置并抱紧试管身，传动套3216位于初始位置时能够使试管身保持竖直向上。旋转电机3211转动驱动蜗杆3212转动，蜗轮3213蜗杆3212通过齿轮传动，蜗杆3212带动蜗轮3213旋转，蜗轮3213带动传动轴3214旋转，从而带动传动轴3214上的偏心凸轮轴3215、传动套3216以及试管身旋转，试管身旋转时，若试管盖被夹持组件31夹持不动，则试管身相对于试管盖正向旋转或反向旋转，实现试管开关盖功能。

在一个可选的实施例中，如图7、图8所示，试管身抱紧单元还包括传动套盖板3221、试剂瓶导向板3222、锁销导向板3223、多个第一锁销3224和多个锁销套3225；传动套盖板3221安装于传动套3216的上端，传动套盖板3221的中心具有圆形通孔。从旋转组件32的剖面图7可以看出，试剂瓶导向板3222安装于传动套盖板3221的圆形通孔内，且试剂瓶导向板3222的外檐与传动套盖板3221的圆形通孔的内壁相抵接，试剂瓶导向板3222、传动套盖板3221以及传动套3216相互配合形成容纳空间。试剂瓶导向板3222可由塑料制作而成，在试管放入传动套3216时起到导向作用，且不会对试管外壁造成磨损。锁销导向板3223安装于容纳空间内，其上表面与试剂瓶导向板3222以及传动套盖板3221抵接，其下表面与偏心凸轮轴3215的上端抵接，其内壁与试剂瓶导向板3222的侧壁台阶相抵接，其外壁与传动套3216的内侧壁相抵接，锁销导向板3223被试剂瓶导向板3222、传动套盖板3221、传动套3216以及偏心凸轮轴3215在水平方向上限定。

如图8所示，锁销导向板3223沿其径向上设置有多个锁销孔32231；每一第一锁销3224与锁销孔32231一一对应。从图7可以看出，第一锁销3224的顶部位于锁销孔32231内被限位，第一锁销3224的底部卡于偏心凸轮轴3215的内侧的凹槽32152并被限位；锁销套3225套设于第一锁销3224上；传动套3216被偏心凸轮轴3215带动旋转时，第一锁销3224以及锁销套3225在锁销导向板3223的导向作用下，向传动套3216的中心移动以抱紧试管身，或者向远离传动套3216的中心方向移动以松开试管身。

在一个可选的实施例中，为了配合摇匀组件33实现摇匀功能，免去试管开关盖和摇匀之间的试管转移步骤，偏心凸轮轴3215和传动轴3214之间的连接做了巧妙的结构设计。如图9和图10所示，偏心凸轮轴3215的底端设置有避让槽32151。传动轴3214为T型传动轴3214，T型传动轴3214的顶端为传动杆32141，传动杆32141卡于避让槽32151内，且传动杆32141与避让槽32151之间为活动安装，即在摇匀阶段，当偏心凸轮轴3215随传动套3216摆动时，避让槽32151可以远离或靠近传动杆32141发生相对移动。

从图6和图7可以看出，传动套3216的相对两侧的外壁上设置有第一安装位和第二安装位；摇匀组件33包括第一舵机331、主动轴332、第一传动盘333、从动轴334和轴承335；第一舵机331安装于第一底座34的外侧，第一舵机331的输出轴为主动轴332，主动轴332上安装有第一传动盘333；第一传动盘333固定安装于第一安装位上；从动轴334的一端安装于第二安装位上，从动轴334的另一端通过轴承335安装于第一底座34上；第一舵机331转动带动主动轴332以及第一传动盘333摆动，带动传动套3216、偏心凸轮轴3215以及试管摆动，偏心凸轮轴3215沿着传动杆32141的安装方向摆动，并与传动轴3214相互避让。

在一个可选的实施例中，为了加强结构的稳定性，传动套3216和偏心凸轮轴3215的匹配方式可以采用以下方式。从图10可以看出，偏心凸轮轴3215包括上下同轴连接的第一连接部32154、第二连接部32155和第三连接部32156；第一连接部32154的外壁和第二连接部32155的外壁形成上宽下窄的台阶；传动套3216的上内壁和下内壁形成上宽下窄的台阶，第一连接部32154的外壁与传动套3216的上内壁抵接，第二连接部32155的外壁与传动套3216的下内壁抵接，从而使得传动套3216与偏心凸轮轴3215之间稳定安装，在旋转过程中不易出现晃动，提高运行稳定性。

为了使试管身抱紧单元的结构更加紧密配合。如图7所示，锁销导向板3223与传动套3216的相抵接的周向侧壁上设置有第一限位槽；第一限位槽处安装有第一阻尼圈3226；偏心凸轮轴3215的内侧设置有第二限位槽，第二限位槽处安装有第二阻尼圈3227；第一阻尼圈3226和第二阻尼圈3227在传动套3216以及偏心凸轮轴3215带动试管身旋转时起到阻尼作用以及紧固作用。阻尼圈可由硅胶制作而成。

在一个可选的实施例中，当试管摆动完毕后，试管需要回归至摆动前的初始位置，因此，需要对应的功能组件来检测试管是否归位。具体结构为，如图9所示，偏心凸轮轴3215的下端的横向穿孔32153还安装有感应件36。如图11所示，第一底座34上还设置有位置传感器35，位置传感器35朝向偏心凸轮轴3215的一侧设置有感应区域；感应件36随着偏心凸轮轴3215摆动，当偏心凸轮轴3215竖直向上时，即试管身竖直向上时，感应件36位于感应区域内，以便于位置传感器35检测偏心凸轮轴3215以及试管是否归位；若偏心凸轮轴3215未完全归位，则位置传感器35则感应不到感应件36。

如图12、图13所示，夹持组件31包括第二舵机311、第二传动盘312、两块滑块313、锁板314、第二锁销315以及多个卡爪316。第二传动盘312安装于第二舵机311的输出轴上，锁板314与第二传动盘312同轴安装；锁板314的周向上设置有从外缘逐渐向其中心延伸的导向滑槽3141；第二锁销315的一端与滑块313固定连接，另一端卡于导向滑槽3141内，并可在导向滑槽3141内移动；两块滑块313分别位于左右两侧，每一滑块313上均安装有卡爪316，多个卡爪316围合形成夹持空间。

第二舵机311转动驱动第二传动盘312转动，带动锁板314转动，锁板314上的导向滑槽3141带动第二锁销315向锁板314的中心靠近时，带动滑块313以及滑块313上的卡爪316夹紧试管盖，以配合实现试管开关盖。锁板314上的导向滑槽3141带动第二锁销315远离锁板314的中心向外移动时，带动滑块313以及滑块313上的卡爪316松开试管盖。

结合图1、图5来看，试剂注入及测定装置400包括选针组件41和多根试剂针421；选针组件41对多根试剂针421进行选择，并带动选定的试剂针421下降至预设位置以实现滴液或取样检测。多根试剂针421可以包括滴液针和/或取样针，滴液针的数量以及取样针的数量可由水质测定步骤中的需求确定。

在常规的水质检测设备中，一般由对应的丝杆驱动对应的试剂针上升或下降以实现滴液或取样，这样就需要多个丝杆配合，会造成设备体积较大，硬件成本较高，维护性较差等问题。在另一些设备中则通过机械臂抓取对应的试剂针后上升或下降实现滴液或取样，在试剂添加阶段则需要添加多种试剂，但是由于机械臂每一次能仅能抓取一根试剂针，使用起来不够灵活方便。也就是说，常规的水质检测设备中不具备选针的功能，使用不够灵活方便，为了解决该问题，本实施例的平移组件上还设置有选针组件，能够在试剂添加的各个阶段以及取样阶段能选定对应试剂针并控制其下降至试管身中以滴液或取样。为了实现试剂针的清洗，在第一底座上还设置有用于清洗试剂针的清洗槽。

为了实现选针功能，结合图5和图14来看，选针组件41包括立柱411、选针电机412、选针齿轮413、选针块414、齿条415和多个固定块416；选针电机412安装于电机安装板222上，其电机输出轴朝下安装。选针齿轮413安装于选针电机412的输出轴的下端。如图14-16，结合立柱411的结构示意图来看，立柱411面向第一机械臂221的上端的侧壁设置有横向滑槽4111；立柱411沿其竖直方向上的还设置有竖向滑槽4112；竖向滑槽4112位于立柱411的竖直方向的中心线处，竖向滑槽4112与横向滑槽4111联通，供固定块416带动试剂针421左右移动以及上下移动。

具体的，立柱411包括竖板4113、第一安装板4114和第二安装板4115；竖板4113的竖直方向上的中部设置有竖向滑槽4112，第一安装板4114和第二安装板4115位于竖板4113的顶端，且第一安装板4114和第二安装板4115之间形成横向滑槽4111；第一安装板4114的顶端与选针块414抵接并支撑选针块414，第二安装板4115的顶端与电机安装板222抵接，并支撑电机安装板222，第二安装板4115上还设置有镂空，可容纳固定块416。

选针块414安装于横向滑槽4111内；齿条415安装于选针块414上，并与选针齿轮413啮合，选针电机412旋转，驱动选针齿轮413旋转，带动齿条415移动，从而带动选针块414在横向滑槽4111内左右移动。具体的，选针块414上设置有滑动部4141和齿条安装部4142，滑动部4141卡于立柱411的横向滑槽4111内并可左右移动，齿条415安装于齿条安装部4142上，并通过螺钉固定。

如图17所示，选针块414的滑动部4141上设置有多个卡位，为实现选针，卡位不能满载，因此固定块416的设置数量少于卡位的数量。从图14可以看出，固定块416可与卡位对应，每一固定块416安装于卡位处，并被卡位抵接限定，选针块414的滑动部4141在横向滑槽4111内移动时，可带动固定块416移动。

结合固定块416的结构示意图图18来看，固定块416上设置有与卡位相匹配的卡接部4161，卡接部4161的一端设置有限定孔位4162，另一端设置有卡槽4163。卡接部4161与卡位配合抵接，限定孔位4162用于穿过试剂针421以及输液管，卡槽4163用于与支撑底座224上的限位件2241配合卡接。

选针块414在横向滑槽4111内左右移动时，带动固定块416以及固定块416上的试剂针421左右移动。

如图19所示，支撑底座224靠近立柱的一侧设置有限位件2241；当固定块416移动至竖向滑槽4112时，结合图5来看，升降电机223的丝杆2231带动支撑底座224上移至横向滑槽4111处时，然后选针电机412驱动选针块414以及固定块416移动至竖向滑槽4112处，并使限位件2241卡于固定块416的卡槽处，然后升降电机223的丝杆2231带动支撑底座224下移，以将固定块416以及固定块416上的试剂针421下拉至预设位置实现滴液或取样。

进一步的，若仅通过升降电机223的丝杆2231驱动支撑底座224上下移动，作业过程中容易出现晃动，不稳固。因此，为了加强稳定性，本实施例中做了对应结构设计。如图3和图5所示，支撑底座224靠近第一机械臂221的一侧设置有竖直限位槽，第一机械臂221上设置有第一竖直滑块和第二竖直滑块，第二竖直滑块的一侧与第一竖直滑块滑动安装，第二竖直滑块的另一侧卡于支撑底座224的竖直限位槽内；升降电机223的丝杆2231驱动支撑底座224上下移动时，可通过第一竖直滑块以及第二竖直滑块滑动于第一机械臂221上，起到限位作用，加强了结构稳定性。

进一步的，如图5所示，为了防止试剂针421上的试剂滴下造成污染，立柱411的下端还安装有滴液槽422；滴液槽422的开口朝向固定块416上的试剂针421。

如图1所示，样品消解装置用于将试管内的待测样本消解成能够进行水质总磷检测或总氮检测，或者其他矿物质检测的样本。样品消解装置包括试管架、隔热块、以及消解组件；试管架用于放置带消解试管，隔热块设置于试管架的外围，消解组件安装于试管架的下方，用于对试管架上的试管内的溶液进行加热消解。

以下对水质检测分析的步骤进行详细说明。

水质检测分析可以包括以下步骤：S1：添加消解剂；S2：第一次摇匀；S3:高温消解；S4：冷却；S5：添加除氯剂；S6：第二次摇匀；S7：静置；S8：添加显色剂；S9：分光测定。

在一个可选的实施例中，上述步骤可以具体为：机械臂装置的夹持组件夹持样品存放区域A上的装有原液的试管并移动至作业区域C，此时，夹持组件夹紧试管盖，旋转组件带动试管身旋转以使试管身与试管盖松脱以实现开盖。试管盖旋开以后，夹持组件被升降电机带动上升至预设高度，然后，选针组件将对应的固定块移动至横向滑槽处，升降电机带动支撑底座上升至横向滑槽处，将位于横向滑槽处的固定块以及固定块上的试剂针下来至预设位置，同时，机械臂装置平移以微调位置，以使试剂针能够对准试管身；然后滴液组件向试管身内注入试剂。试剂注入完毕后，升降组件带动固定块上移至横向滑槽并挂载于横向滑槽上，然后升降组件控制夹持组件下降，与试管身旋转单元配合将试管盖拧紧。拧紧试管盖之后，摇匀组件即可直接驱动试管身旋转单元摆动，从而将试管内的试剂与原样品溶液摇匀混合。摇匀组件将试剂与待测样品摇匀混合后，机械臂装置夹持并将样品混匀后的试管从开盖摇液装置上转移至样品消解区域B；按照上述步骤将各个试管转移至样品消解区域B进行高温消解。

样品消解装置将试管内的待测样本消解成能够进行水质检测的样本，机械臂装置夹持并将消解后的试管从样品消解区域B移动至样品存放区域A冷却；冷却之后还需要依次添加除氯剂，机械臂装置的夹持组件再次夹持试管并移动至作业区域C以完成试管开盖，之后，机械臂装置平移以微调位置，以使试剂针能够对准试管身，然后滴液组件向试管身内再次注入试剂。试剂注入完毕后，升降组件带动固定块上移至横向滑槽并挂载于横向滑槽上，然后升降组件控制夹持组件下降，与试管身旋转单元配合将试管盖拧紧。拧紧试管盖之后，摇匀组件即可直接驱动试管身旋转单元摆动，从而将试管内的试剂与原样品溶液摇匀混合。摇匀组件将试剂与待测样品摇匀混合后，选针组件选定取样针，并将取样针下拉至预设位置，机械臂装置平移以微调位置，以使试剂针能够对准试管身，取样针伸向试管身内部吸取样品进行检测，获得水质检测数据后传输至主控装置进行数据分析处理，最终获得总磷分析数据、或总氮分析数据，或者其他物质的分析数据。消解步骤为可选步骤，在一些情况下，水质检测可以不包括消解步骤，此时则不需要添加消解剂。

相对于现有技术，本实施例的总磷分析设备具有以下优点。

相比于一般水质检测设备，本申请实施例的技术方案，能够克服组件功能单一的问题，通过在旋转单元上设置试管身抱紧单元，并由旋转单元传动驱动试管身抱紧单元旋转以实现开关盖功能；在试管身抱紧单元的外侧设置摇匀组件，摇匀组件与驱动试管身抱紧单元传动连接，由摇匀组件的舵机驱动试管身抱紧单元摆动，模拟人工摇晃以将试管内的样品溶液混合摇匀。也就是说，该开盖摇液装置以及水质检测设备能够通过同一装置实现试管开关盖功能和样品混匀两种功能，大大减少了水质检测过程中试管转移次数，提高了水质检测效率；克服了常规水质检测设备中组件功能单一的问题，使得水质检测设备的结构得到简化，集成度较高，减少了功能组件或功能单元的使用数量，有效降低设备体积，实现成本较低，有利于更好的推广应用。

相比于传统的水质检测设备，本申请实施例的技术方案中，可通过机械臂装置配合实现开关盖功能、试剂添加功能、以及取样检测功能；通过开盖摇液装置配合实现开关盖功能以及样品摇匀功能；通过试剂注入及测定装置实现试剂注入以及取样检测；通过将各个功能组件相互配合使用，使得水质检测设备的结构得到简化，集成度较高，有效降低设备体积，实现成本较低，有利于更好的推广应用。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种用于水质检测的开盖摇液装置，其特征在于，包括第一底座，夹持组件，安装于第一底座上的旋转组件和摇匀组件；

所述旋转组件以及所述摇匀组件安装于水质检测设备上的作业区域；所述旋转组件包括旋转单元和试管身抱紧单元，所述试管身抱紧单元位于所述旋转单元的上方，所述试管身抱紧单元用于放置并抱紧试管身；所述旋转单元与所述试管身抱紧单元传动连接，驱动所述试管身抱紧单元旋转；

所述摇匀组件与所述试管身抱紧单元传动连接，用于驱动所述试管身抱紧单元摆动，并带动试管身摆动将试剂与待测样本摇匀混合；

所述夹持组件位于所述试管身抱紧单元的上方，用于夹持试管盖；

开关盖时，所述夹持组件夹紧试管盖，所述试管身抱紧单元抱紧试管身，所述旋转单元驱动所述试管身抱紧单元旋转，带动试管身相对于试管盖旋转以使试管身与试管盖松脱或拧紧；

摇液时，所述试管身抱紧单元抱紧试管身，所述摇匀组件驱动所述试管身抱紧单元摆动，带动试管身摆动以将试剂与待测样本摇匀混合。

2.根据权利要求1所述的用于水质检测的开盖摇液装置，其特征在于，所述旋转单元包括旋转电机、蜗杆、蜗轮、传动轴和偏心凸轮轴；所述试管身抱紧单元包括传动套；

所述旋转电机安装于所述第一底座的外侧，其输出轴朝向所述第一底座横向延伸；

所述蜗杆套设于所述旋转电机的输出轴上，并在所述旋转电机的驱动下转动；所述蜗轮安装于所述第一底座上，且其中心处在竖直方向上具有中心通孔，所述蜗轮与所述蜗杆通过齿轮啮合连接；

所述传动轴安装于所述蜗轮的中心通孔内，且所述传动轴的安装方向与所述旋转电机的输出轴的延伸方向相互垂直；

所述偏心凸轮轴套设于所述传动轴上，并位于所述蜗轮的上方；

所述传动套安装于所述偏心凸轮轴的上端，并与所述偏心凸轮轴同轴配合连接，所述传动套用于放置试管身并使试管身竖直向上；

所述旋转电机转动驱动所述蜗杆转动，带动所述蜗轮旋转，所述蜗轮带动所述传动轴旋转，从而带动所述传动轴上的所述偏心凸轮轴、所述传动套以及试管旋转。

3.根据权利要求2所述的用于水质检测的开盖摇液装置，其特征在于，所述试管身抱紧单元还包括传动套盖板、试剂瓶导向板、锁销导向板、多个第一锁销和多个第一锁销套；

所述传动套盖板安装于所述传动套的上端，所述传动套盖板的中心具有圆形通孔；所述试剂瓶导向板安装于所述传动套盖板的圆形通孔内，且所述试剂瓶导向板的外檐与所述传动套盖板的圆形通孔的内壁相抵接；所述试剂瓶导向板、所述传动套盖板以及所述传动套相互配合形成容纳空间；

所述锁销导向板安装于所述容纳空间内，其上表面与所述试剂瓶导向板以及所述传动套盖板抵接，其下表面与所述偏心凸轮轴的上端抵接，其内壁与所述试剂瓶导向板的侧壁相抵接，其外壁与所述传动套的内侧壁相抵接，所述锁销导向板被所述试剂瓶导向板、所述传动套盖板、所述传动套以及所述偏心凸轮轴在水平方向上限定；

所述锁销导向板沿其径向上设置有多个锁销孔；每一所述第一锁销与锁销孔一一对应，所述第一锁销的顶部位于所述锁销孔内被限位，所述第一锁销的底部卡于所述偏心凸轮轴的内侧的凹槽并被限位；所述第一锁销套套设于所述第一锁销上；

所述传动套被所述偏心凸轮轴带动旋转时，所述第一锁销以及所述第一锁销套在锁销导向板的导向作用下，向所述传动套的中心移动以抱紧试管身。

4.根据权利要求3所述的用于水质检测的开盖摇液装置，其特征在于，所述锁销导向板与所述传动套的相抵接的周向侧壁上设置有第一限位槽；所述第一限位槽处安装有第一阻尼圈；

所述偏心凸轮轴的内侧设置有第二限位槽，所述第二限位槽处安装有第二阻尼圈；

所述第一阻尼圈和所述第二阻尼圈在所述传动套以及所述偏心凸轮轴带动试管身旋转时起到阻尼作用以及紧固作用。

5.根据权利要求3所述的用于水质检测的开盖摇液装置，其特征在于，所述偏心凸轮轴包括上下同轴连接的第一连接部、第二连接部和第三连接部；所述第一连接部的外壁和所述第二连接部的外壁形成上宽下窄的台阶；

所述传动套的上内壁和下内壁形成上宽下窄的台阶，所述第一连接部的外壁与所述传动套的上内壁抵接，所述第二连接部的外壁与所述传动套的下内壁抵接。

6.根据权利要求2所述的用于水质检测的开盖摇液装置，其特征在于，所述偏心凸轮轴的底端设置有避让槽；所述传动轴为T型传动轴，所述T型传动轴的顶端为传动杆，所述传动杆卡于所述避让槽内；

所述传动套的相对两侧的外壁上设置有第一安装位和第二安装位；

所述摇匀组件包括第一舵机、主动轴、第一传动盘、从动轴和轴承；所述第一舵机安装于所述第一底座的外侧，所述第一舵机的输出轴为主动轴，所述主动轴上安装有第一传动盘；所述第一传动盘固定安装于所述第一安装位上；所述从动轴的一端安装于所述第二安装位上，所述从动轴的另一端通过轴承安装于所述第一底座上；

所述第一舵机转动带动主动轴以及第一传动盘摆动，带动所述传动套、所述偏心凸轮轴以及试管摆动，所述偏心凸轮轴沿着所述传动杆的安装方向摆动，并与所述传动轴相互避让。

7.根据权利要求6所述的用于水质检测的开盖摇液装置，其特征在于，所述偏心凸轮轴的下端还安装有感应件；所述第一底座上还设置有位置传感器，所述位置传感器朝向所述偏心凸轮轴的一侧设置有感应区域；

所述感应件随着所述偏心凸轮轴摆动，当所述偏心凸轮轴竖直向上时，所述感应件位于所述感应区域内，以便于所述位置传感器检测所述偏心凸轮轴以及试管是否归位。

8.根据权利要求1所述的用于水质检测的开盖摇液装置，其特征在于，所述夹持组件包括第二舵机、第二传动盘、两块滑块、锁板、第二锁销以及多个卡爪；

所述第二传动盘安装于所述第二舵机的输出轴上，所述锁板与所述第二传动盘同轴安装；所述锁板的周向上设置有从外缘逐渐向其中心延伸的导向滑槽；所述第二锁销的一端与所述滑块固定连接，另一端卡于所述导向滑槽内，并可在所述导向滑槽内移动；两块滑块分别位于左右两侧，每一滑块上均安装有卡爪，多个所述卡爪围合形成夹持空间；

所述第二舵机转动驱动第二传动盘转动，带动所述锁板转动，所述锁板上的导向滑槽带动所述第二锁销向锁板的中心靠近时，带动所述滑块以及滑块上的所述卡爪夹紧试管盖，所述锁板上的导向滑槽带动所述第二锁销远离锁板的中心向外移动时，带动所述滑块以及所述滑块上的卡爪松开试管盖。

9.根据权利要求2所述的用于水质检测的开盖摇液装置，其特征在于，所述第一底座上还设置有用于清洗试剂针的清洗槽。

10.一种水质检测设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的用于水质检测的开盖摇液装置。