CN211488155U - 离心系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及离心机技术领域，公开了一种离心系统，包括：离心机，具有能够被打开和关闭的顶盖，以及提供有若干离心管的放置槽的离心部；周转单元，与离心机配合使用，具有能够对离心管进行取放的机械臂；图像获取装置，能够获取顶盖呈打开状态的离心机内离心部的图像；控制单元，与图像获取装置以及机械臂均通信连接，能够根据图像获取装置获取的图像，借由分析离心部的停止位置，控制机械臂的取放动作。通过设置图像获取装置、周转单元并利用控制单元控制二者的动作，能够自动化、机械化地实现试剂在离心系统中的取放以及位置转移，无需人工作业，极大地提高了试剂取放以及位置转移的效率，从而相应地提高了离心系统的离心效率。

Description

离心系统

技术领域

本实用新型涉及离心机技术领域，特别涉及一种离心系统。

背景技术

离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开，或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开。离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。

目前，现有的离心机已能实现自动化或者半自动化运行，但对于离心管的取放仍需手工作业。随着工业机器人技术的发展，全自动的生化检测需求逐渐凸显。样品离心作为生化检测的基本处理方式，其自动化水平将影响自动化生化检测。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题而提出，目的在于提供一种离心系统，本实用新型的离心系统通过设置图像获取装置、周转单元并利用控制单元控制二者的动作，能够自动化、机械化地实现试剂在离心系统中的取放以及位置转移，无需人工作业，极大地提高了试剂取放以及位置转移的效率，从而相应地提高了试剂系统的离心效率。

具体来说，本实用新型提供了一种离心系统，包括：

离心机，具有能够在顶盖驱动机构的驱动下而被打开和关闭的顶盖，以及提供有若干离心管的放置槽的离心部；

周转单元，与离心机配合使用，具有能够对离心管进行取放的机械臂；

图像获取装置，设置于周转单元，能够获取顶盖呈打开状态的离心机内离心部的图像；

控制单元，与图像获取装置以及机械臂均通信连接，能够根据图像获取装置获取的图像，至少借由分析离心部的停止位置，控制机械臂的取放动作。

相较于现有技术而言，本实用新型提供的离心系统，通过图像获取装置获取顶盖呈打开状态的离心机内离心部的图像，并将获取的图像信息发送给控制单元。控制单元根据获得的图像信息分析出离心部内放置槽的位置和方向，从而计算出机械臂的工作程式，然后控制单元根据工作程式给周转单元的机械臂发送动作指令，机械臂按照动作指令动作，进行离心管的取放以及位置转移。通过设置图像获取装置、周转单元并利用控制单元控制二者的动作，能够自动化、机械化地实现离心管在离心系统中相对于离心机的取放以及位置转移，无需人工作业，极大地提高了离心管取放以及位置转移的效率，从而相应地提高了离心系统的离心效率。同时，利用控制单元控制离心系统的动作，减少人工作业，也能够减少失误，进一步地提高离心系统的系统效率。

另外，作为优选，图像获取装置所获取的图像提供以下信息中的一种或几种的组合：

离心部的停止位置、放置槽的朝向、离心管的位置、离心管的朝向。

根据该优选方案，图像获取装置所获取的信息较为全面，能够精准获取相应的位置信息，进而有利于控制单元根据位置信息精准计算出机械臂的工作程式，从而发布精准的动作指令并控制机械臂的动作，有利于提高试剂相对于离心机的取放以及位置转移的效率。

进一步地，作为优选，机械臂由控制单元控制的取放动作至少包括：以垂直于离心管轴向的方向抓取离心管，以及，以放置槽中心轴线的方向取放离心管。

根据该优选方案，以垂直于离心管轴向的方向抓取离心管，能够稳定地抓取离心管，加快离心管相对于离心机的取放以及位置转移。设置以放置槽的轴线方向将离心管插入放置槽或者从放置槽取出离心管，能够避免离心管与放置槽之间的碰撞，保护离心管。

另外，作为优选，离心系统还包括：

试剂托架，用于承载离心管，图像获取装置能够获取试剂托架的图像。

根据该优选方案，通过识别试剂托架的位置，能够精准将离心管从试剂托架上取出，或者将离心管放入试剂托架上，能够自动化、机械化地实现离心管在离心系统中相对于试剂托架的取放以及位置转移，无需人工作业，极大地提高了离心管取放以及位置转移的效率，从而相应地提高了离心系统的离心效率。

进一步地，作为优选，机械臂包括能够开合以抓取物品的第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪和第二夹爪闭合时形成有菱形抓取空间。

根据该优选方案，机械臂的第一夹爪和第二夹爪在闭合时形成为菱形抓取空间，其能够兼容抓取不同的离心管，保证抓取的稳定。

另外，作为优选，图像获取装置与一定位驱动机构连接或者与周转单元一体设置，图像获取装置在定位驱动机构或者周转单元的带动下从多角度获取图像。

根据该优选方案，图像获取装置能够活动，并从多角度获取图像，全面而精准地获取图像信息，控制单元能够根据获取的图像信息精准控制周转单元的动作，以有效进行离心管的转移。

另外，作为优选，机械臂被设置在载具上。

根据该优选方案，通过设置载具，载具能够运动并带动其上的机械臂进行位置转移，将机械臂运送到取放离心管的最佳位置，从而稳定地抓取离心管。

另外，作为优选，控制单元与载具通信连接，以控制载具的位移。

根据该优选方案，利用控制单元控制载具的位移，能够实现载具的位移与离心管的离心、机械臂动作的联动，无需人工动作，即可实现载具带动试剂的自动化、智能化的精准位移。

另外，作为优选，离心机具有接收器，并能够根据接收器接收到的指令，控制顶盖的打开和关闭。

根据该优选方案，顶盖的开闭由控制单元控制，能够实现顶盖的开闭与机械臂动作的联动，实现顶盖开闭的自动化以及智能化。

另外，作为优选，离心机具有传感器，响应于传感器检测到周转单元进入特定区域，打开顶盖。

根据该优选方案，传感器能够通过响应到周转单元的位置，一旦周转单元进入特定区域后，即打开顶盖，顶盖开闭更加自动化、智能化。提前打开顶盖，有效利用时间，相对于周转单元运动到相应位置后再打开顶盖，能够节约时间，提高离心系统的效率。

附图说明

图1是本实用新型实施方式中离心系统的整体流程图；

图2是本实用新型实施方式中离心系统的控制关系示意图；

图3是本实用新型实施方式中离心机的结构示意图(一)；

图4是本实用新型实施方式中离心机的结构示意图(二)

图5是图1中A部的局部放大图；

图6是图1中B部的局部放大图。

附图标记说明：

1、离心机；11、离心部；11a、放置槽；12、顶盖；2、顶盖驱动机构；21、导向槽；22、驱动轴；23、驱动电机；24、从动轴；25、套轴；26、固定板；27、光轴；3、周转单元；31、机械臂；31a、第一夹爪；31b、第二夹爪；32、载具；4、图像获取装置；5、控制单元；6、试剂托架；61、试剂槽；7、桌子；8、接收器；9、传感器；10、离心管。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型进行进一步的详细说明。附图中示意性地简化示出了离心系统的结构等。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

本实用新型的实施方式提供了一种离心系统，参见图1和图2所示，包括离心机1、周转单元3、图像获取装置4以及与周转单元3、图像获取装置4通信连接的控制单元5。离心机1具有能够提供有若干离心管10的放置槽11a(见图4)的离心部11以及能够闭合以封闭离心部11的顶盖12，离心机1还具有顶盖驱动机构2，顶盖驱动机构2能够驱动顶盖12的打开和关闭。离心管10放入放置槽11a内，关闭顶盖12，离心机1工作以对离心管10内的试剂进行离心。周转单元3与离心机1配合，包括机械臂31，从而能够利用机械臂31对离心管10进行取放。图像获取装置4则设置于周转单元3上，其能够获取顶盖12呈打开状态的离心机1内离心部11的图像，控制单元5可以根据图像获取装置4获取的图像，至少借由分析离心部11的停止位置，控制机械臂31的取放动作。

相较于现有技术而言，本实施方式提供的离心系统，通过图像获取装置4获取顶盖12呈打开状态的离心机1内离心部11的图像，并将获取的图像信息发送给控制单元5。控制单元5根据获得的图像信息分析出离心部11内放置槽11a的位置和方向，从而计算出机械臂31的工作程式，然后控制单元5根据工作程式给周转单元3的机械臂31发送动作指令，机械臂31按照动作指令动作，进行离心管10的取放以及位置转移。

简言之，通过设置图像获取装置4、周转单元3并利用控制单元5控制二者的动作，能够自动化、机械化地实现离心管10在离心系统中相对于离心机1的取放以及位置转移，无需人工作业，极大地提高了离心管10取放以及位置转移的效率，从而相应地提高了离心系统的离心效率。同时，利用控制单元5控制离心系统的动作，减少人工作业，也能够减少失误，进一步地提高离心系统的系统效率。

图像获取装置4所获取的图像提供以下信息中的一种或几种的组合：离心部11的停止位置、放置槽11a的朝向、离心管10的位置、离心管10的朝向。如此设置，图像获取装置4所获取的信息较为全面，能够精准获取相应的位置信息，进而有利于控制单元5根据位置信息精准计算出机械臂31的工作程式，从而发布精准的动作指令并控制机械臂31的动作，有利于提高试剂相对于离心机1的取放以及位置转移的效率。

机械臂31由控制单元5控制的取放动作至少包括：以垂直于离心管10轴向的方向抓取离心管10，以及，以放置槽11a中心轴线的方向取放离心管10。以垂直于离心管10轴向的方向抓取离心管10，能够稳定地抓取离心管10，加快离心管10相对于离心机1的取放以及位置转移，从而提高离心管10转移的效率。机械臂31稳定地抓取离心管10，离心管10不易掉落，从而避免离心管10因掉落而破损，降低离心机样品取放系统的成本。设置以放置槽11a的轴线方向将离心管10插入放置槽11a或者从放置槽11a取出离心管10，能够避免离心管10与放置槽11a之间的碰撞，保护离心管10。

结合图1和图5所示，机械臂31包括能够开合以抓取物品的第一夹爪31a和第二夹爪31b，第一夹爪31a和第二夹爪31b闭合时形成有菱形抓取空间。机械臂31的第一夹爪31a和第二夹爪31b在闭合时形成为菱形抓取空间，其能够兼容抓取不同的离心管10，保证抓取的稳定。机械臂31稳定地抓取离心管10，加快离心管10的取放以及位置转移，从而提高离心管10转移的效率。

还需要说明的是，参见图4至图6所示，此处的离心管10包括用于容纳如扩增液、反应液、抗体液或者稀释液的试剂管以及用于PCR扩增用的PCR管。离心机1中具有两种放置槽11a，其分别适配于不同的试剂管和PCR管。同时，机械臂31有两个，两个机械臂31能够同时取放两种离心管10。其中的第一夹爪31a和第二夹爪31b能够在闭合时形成有菱形抓取空间的机械臂31用于抓取试剂管，另一个机械臂31的第一夹爪31a和第二夹爪31b则在闭合时形成有与PCR管的管盖适配的抓取空间，用于抓取PCR管。

参见图6所示，离心系统还包括用于承载离心管10的试剂托架6，图像获取装置4能够获取试剂托架6的图像。通过设置试剂托架6，能够承载离心管10，将离心管10集成放置，便于对离心管10的管理。同时，通过识别试剂托架6的位置，能够精准将离心管10从试剂托架6上取出，或者将离心管10放入试剂托架6上，能够自动化、机械化地实现离心管10在离心系统中相对于试剂托架6的取放以及位置转移，无需人工作业，极大地提高了离心管10取放以及位置转移的效率，从而相应地提高了离心系统的离心效率。

与之对应的，图像获取装置4所获取的图像还提供试剂托架6的位置，试剂托架6上如设置有试剂槽61，则图像获取装置4所获取的图像还提供试剂槽61的位置以及朝向。

需要说明的是，如图像获取装置4获取的是离心系统中不同部件的结构类信息，则控制单元5还具有预先设定的各种部件的结构信息以供参照，控制单元5根据图像获取装置4发送的图像信息，并与预先设定的结构信息进行对比，从而识别出相应部件的名称、数量等信息。在本实用新型的其他实施方式中，在离心机1及其各放置槽11a附近、离心管10上以及试剂托架6及其各试剂槽61附近均设置有标签，标签为二维码或者电子标签，便于图像获取装置4通过识别标签信息获得相应部件的名称、数量等信息。

图像获取装置4与一定位驱动机构连接或者与周转单元3一体设置，图像获取装置4在定位驱动机构或者周转单元3的带动下从多角度获取图像。图像获取装置4能够活动，并从多角度获取图像，全面而精准地获取图像信息，控制单元5能够根据获取的图像信息精准控制周转单元3的动作，以有效进行离心管10的转移。

在本实施方式中，参见图6所示，图像获取装置4与周转单元3中的机械臂31一体设置，且更优地，图像获取装置4嵌设在机械臂31的抓取端上，机械臂31动作，能够灵活带动图像获取装置4改变位置，从而多角度地获取图像。图像获取装置4设置在机械臂31的抓取端，能够避免由于机械臂31的设置而遮挡图像获取装置4的图像获取。将图像获取装置4集成在机械臂31上，还能够减少部件数量，简化结构。

在本实用新型的其他实施方式中，定位驱动结构可以是三轴联动机构，图像获取装置4设置在定位驱动结构，定位驱动机构与控制单元5通信连接，在控制单元5的控制下动作，带动图像获取装置4的动作。

机械臂31被设置在一载具32上，载具32能够运动并带动其上的机械臂31进行位置转移，将机械臂31运送到取放离心管10的最佳位置，从而稳定地抓取离心管10。同时，载具32带动机械臂31运动，还能够进行离心管10的位置转移，实现离心管10在不同位置处的位置转移。

在本实施方式中，载具32为AGV小车，在其他实施方式中，载具32也可以是普通小车。特别地，设置控制单元5与载具32通信连接，以控制载具32的位移。利用控制单元5控制载具32的位移，能够实现载具32的位移与离心管10的离心、机械臂31动作的联动，无需人工动作，即可实现载具32带动离心管10进行自动化、智能化的精准位移。

为了便于机械臂31的相对于离心机1的取放离心管10，参见图1所示，设置离心机1位于机械臂31的最佳活动空间的中下方，设置离心机1位于一桌子7上。

参见图2所示，离心机1具有接收器8，并能够根据接收器8接收到的指令，控制顶盖12的打开和关闭。接收器8可以设置在离心机1的内部或者表面，或者独立于离心机1设置，只要其可以实现顶盖驱动机构2和控制单元5之间的联动即可。顶盖12的开闭由控制单元5控制，能够实现顶盖12的开闭与机械臂31动作的联动，实现顶盖12开闭的自动化以及智能化。

参见图3和图4所示，顶盖驱动机构2包括导向槽21、驱动轴22以及驱动电机23。在顶盖12的两侧设置有从动轴24，导向槽21有两个并分别与两个从动轴24一体成型并呈V字形设置，驱动轴22的两端均分别伸入两个导向槽21内，驱动轴22外同轴转动套设有套轴25，驱动电机23的动力端竖直并与套轴25联接。驱动电机23动作，驱动驱动轴22的上下运动并在导向槽21内滑动，从而带动导向槽21的转动，进行顶盖12的打开和关闭。同时，驱动电机23的本体通过固定板26固定在离心机1上，光轴27则一端与套轴25固定、另一端穿过过固定板26并相对于固定板26上下滑移设置，光轴27的设置起到限定套轴25的上下运动方向、避免套轴25带动驱动轴22在打开顶盖12和关闭顶盖12时发生位置偏移的作用。

更优地，参见图2所示，离心机1具有传感器9，响应于传感器9检测到周转单元3进入特定区域，打开顶盖12。传感器9可以设置在离心机1的内部或者表面，或者独立于离心机1设置，只要其可以实现检测周转单元3是否进入特定区域，并能够将其检测到的信息发送给控制单元5进行联动即可。传感器9能够通过响应到周转单元3的位置，一旦周转单元3进入特定区域后，即自动打开顶盖12，顶盖12开闭更加自动化、智能化。提前打开顶盖12，有效利用时间，相对于周转单元3运动到相应位置后再打开顶盖12，能够节约时间，提高离心系统的效率。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种离心系统，其特征在于，包括：

离心机，具有能够在顶盖驱动机构的驱动下而被打开和关闭的顶盖，以及提供有若干离心管的放置槽的离心部；

周转单元，与所述离心机配合使用，具有能够对所述离心管进行取放的机械臂；

图像获取装置，设置于所述周转单元，能够获取所述顶盖呈打开状态的所述离心机内所述离心部的图像；

控制单元，与所述图像获取装置以及所述机械臂均通信连接，能够根据所述图像获取装置获取的所述图像，至少借由分析所述离心部的停止位置，控制所述机械臂的取放动作。

2.根据权利要求1所述的离心系统，其特征在于，所述图像获取装置所获取的图像提供以下信息中的一种或几种的组合：

所述离心部的停止位置、所述放置槽的朝向、所述离心管的位置、所述离心管的朝向。

3.根据权利要求2所述的离心系统，其特征在于，所述机械臂由所述控制单元控制的取放动作至少包括：以垂直于所述离心管轴向的方向抓取所述离心管，以及，以所述放置槽中心轴线的方向取放所述离心管。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的离心系统，其特征在于，所述离心系统还包括：

试剂托架，用于承载离心管，所述图像获取装置能够获取所述试剂托架的图像。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的离心系统，其特征在于，所述机械臂包括能够开合以抓取物品的第一夹爪和第二夹爪，所述第一夹爪和所述第二夹爪闭合时形成有菱形抓取空间。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的离心系统，其特征在于，所述图像获取装置与一定位驱动机构连接或者与所述周转单元一体设置，所述图像获取装置在所述定位驱动机构或者所述周转单元的带动下从多角度获取所述图像。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的离心系统，其特征在于，所述机械臂被设置在载具上。

8.根据权利要求7所述的离心系统，其特征在于，所述控制单元与所述载具通信连接，以控制所述载具的位移。

9.根据权利要求1-3或8中任一项所述的离心系统，其特征在于，所述离心机具有接收器，并能够根据所述接收器接收到的指令，控制所述顶盖的打开和关闭。

10.根据权利要求1-3或8中任一项所述的离心系统，其特征在于，所述离心机具有传感器，响应于所述传感器检测到所述周转单元的所在位置，打开所述顶盖。

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