CN213337446U - 一种全自动加样系统及其机械臂位置校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动加样系统及其机械臂位置校准装置，其中机械臂位置校准装置包括控制器、校准组件和安装在机械臂上并跟随机械臂移动的校准工具；校准组件包括支撑座以及设置在支撑座上用于对校准工具沿水平方向校准的对射型水平方向位置检测器；控制器用于获取校准工具对水平方向位置检测器发出的线型光电信号的阻挡状态信号来计算水平方向校准坐标。本实用新型所提供的机械臂位置校准装置，利用水平方向位置检测器来获取机械臂坐标信息，并将位置信息反馈给控制器，由控制器控制机械臂运动使其自动完成校准，从而降低对人员操作熟练度的依赖，排除人为校准误差，缩短校准时间，提高校准精度，避免仪器损伤。

Description

一种全自动加样系统及其机械臂位置校准装置

技术领域

本实用新型涉及机械臂校准领域，特别是涉及一种机械臂位置校准装置。此外，本实用新型还涉及一种包括上述机械臂位置校准装置的全自动加样系统。

背景技术

全自动加样系统是一种自动化精密取样加样装置，其能够给MALDI-TOF-MS质谱系统样品板加样，主要包括两部分：加样装置和机械臂。加样装置用于吸取和分配液体，加样装置设置在机械臂的移动块上，在机械臂的带动下沿其导轨移动。机械臂由至少两条高精度丝杠模组组成，通过控制机械臂的运动来带动加样装置使其在指定空间内进行运动，从而实现在A点吸取液体，再移动至B点分配液体。

机械臂由于制造和装配过程误差或者运动过程的磨损导致其机械精度降低，另机械臂由于惯性力、离心力、重力、外力等作用而造成电机轴与模组轴的振动或形变使机械臂精度产生误差，若长时间不进行校准则可能造成机械臂定位存在偏差，影响取枪头后枪头的安装精度，使枪头装歪，影响点样精度，严重地可能因定位不准而造成撞击而损伤仪器。

现有技术中，一般在机械臂运动区域内放置带有校准点的定位块，并在Z轴机械轴上安装校准工具，一般校准点与校准工具均为圆柱形边缘凸起结构，且两者大小相同。在进行位置校准时，通过人工控制机械臂缓慢运动使校准工具到达校准点上方，通过控制Z轴机械轴缓慢下降使其与校准点紧密贴合，从而确定Z轴坐标。然后通过控制机械臂水平方向缓慢移动，使校准工具的圆柱体边缘与校准点的圆柱体边缘重合，从而确定水平方向坐标。

然而，现有技术中的方案需操作人员手动进行校准，操作缓慢，且需要操作人员具有较高的熟练度；由于操作人员手动校准可能导致校准存在误差，例如在Z轴定位的时候，通过肉眼观察校准工具的下表面是否与校准点的上表面贴合时，经常会出现校准工具下压过度而使机械臂发生弹性形变，此时会影响机械臂校准精度，若误差过大可能使机械臂受损，更有甚者可能导致仪器故障。

因此，如何有效提高机械臂的校准精度，减少误差，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种机械臂位置校准装置，用于对机械臂自动校准，提高校准精度，降低对人员操作熟练度的依赖，缩短校准时间，避免仪器损伤。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述机械臂位置校准装置的全自动加样系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种机械臂位置校准装置，包括控制器、校准组件和安装在所述机械臂上并跟随所述机械臂移动的校准工具；所述校准组件包括支撑座以及设置在所述支撑座上用于对所述校准工具沿水平方向校准的对射型水平方向位置检测器；所述控制器用于获取所述校准工具对所述水平方向位置检测器发出的线型光电信号的阻挡状态信号来计算水平方向校准坐标。

优选的，所述水平方向位置检测器包括用于分别对所述校准工具沿X轴和Y轴校准的对射型X轴位置检测器和对射型Y轴位置检测器，所述X轴位置检测器的线型光电信号与所述Y轴位置检测器的线型光电信号相互垂直，且相交点与校准点位于相同的Z轴方向；所述控制器用于获取所述校准工具对所述线型光电信号的阻挡状态信号来计算X向校准坐标和Y向校准坐标。

优选的，所述校准组件还包括用于对所述校准工具沿Z轴校准的竖直方向位置检测器，所述X轴位置检测器的线型光电信号与所述Y轴位置检测器的线型光电信号的交点在所述竖直方向位置检测器的表面投影为校准点；所述控制器还用于获取所述竖直方向位置检测器的压力信息，并记录Z向校准坐标。

优选的，所述竖直方向位置检测器为电阻式压力传感面板，所述竖直方向位置检测器的表面垂直于Z轴方向。

优选的，所述X轴位置检测器和所述Y轴位置检测器均包括至少一组对射型光电传感器，所述X轴位置检测器的线型光电信号平行于Y轴方向，所述Y轴位置检测器的线型光电信号平行于X轴方向。

优选的，所述支撑座呈壳体状，所述支撑座的一侧设有供所述竖直方向位置检测器放入的凹槽，所述X轴位置检测器和所述Y轴位置检测器布置于所述凹槽的周部。

一种全自动加样系统，包括机械臂位置校准装置，所述机械臂位置校准装置为上述的机械臂位置校准装置。

优选的，还包括加样工位、加样部件、位于所述加样工位上的操作部件以及可带动所述加样部件移动的机械臂模组；所述校准工具安装在所述加样部件上，所述校准组件可放置于所述加样工位上。

优选的，所述校准组件的形状和尺寸与所述操作部件的形状和尺寸相符。

优选的，还包括仪器底板和仪器侧板，所述加样工位位于所述仪器底板上，所述机械臂模组安装在所述仪器侧板上；且所述机械臂模组包括X轴机械臂模组、Y轴机械臂模组和Z轴机械臂模组。

本实用新型所提供的机械臂位置校准装置，包括控制器、校准组件和安装在所述机械臂上并跟随所述机械臂移动的校准工具；所述校准组件包括支撑座以及设置在所述支撑座上用于对所述校准工具沿水平方向校准的对射型水平方向位置检测器；所述控制器用于获取所述校准工具对所述水平方向位置检测器发出的线型光电信号的阻挡状态信号来计算水平方向校准坐标。本实用新型所提供的机械臂位置校准装置，利用所述水平方向位置检测器来获取机械臂坐标信息，并将位置信息反馈给所述控制器，由所述控制器控制所述机械臂运动使其自动完成校准，从而降低对人员操作熟练度的依赖，排除人为校准误差，缩短校准时间，提高校准精度，避免仪器损伤。

本实用新型所提供的全自动加样系统设有上述机械臂位置校准装置，由于所述机械臂位置校准装置具有上述技术效果，因此，设有该机械臂位置校准装置的全自动加样系统也应当具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的全自动加样系统一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的机械臂位置校准装置在全自动加样系统中的应用结构示意图；

图3为本实用新型所提供的机械臂位置校准装置中校准组件一种具体实施方式的结构示意图；

其中：仪器底板-1；仪器侧板-2；X轴机械臂模组-3；Y轴机械臂模组-4；Z轴机械臂模组-5；第一加样工位-6；第二加样工位-7；第三加样工位-8；第四加样工位-9；加样部件-10；校准工具-11；校准组件-12；支撑座-12-1；竖直方向位置检测器-12-2；Y轴校准激光传感器发射端-12-3；Y轴校准激光传感器接收端-12-4；X轴校准激光传感器发射端-12-5；X轴校准激光传感器接收端-12-6；校准点-12-7。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种机械臂位置校准装置，用于对机械臂自动校准，提高校准精度，降低对人员操作熟练度的依赖，缩短校准时间，避免仪器损伤。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述机械臂位置校准装置的全自动加样系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本实用新型所提供的全自动加样系统一种具体实施方式的结构示意图；图2为本实用新型所提供的机械臂位置校准装置在全自动加样系统中的应用结构示意图；图3为本实用新型所提供的机械臂位置校准装置中校准组件一种具体实施方式的结构示意图。

在该实施方式中，机械臂位置校准装置包括控制器、校准组件12和校准工具11。其中，校准工具11可相对于校准组件12移动，以对机械臂的位置和校准组件12上校准点12-7的位置进行比对，校准工具11安装在机械臂上并跟随机械臂移动。

具体的，校准组件12包括支撑座12-1和水平方向位置检测器，水平方向位置检测器设置在支撑座12-1上，用于对校准工具11沿水平方向校准，具体可以包括X轴方向和Y轴方向，水平方向位置检测器具体为对射型水平方向位置检测器；控制器用于获取校准工具11对水平方向位置检测器发出的线型光电信号的阻挡状态信号来计算水平方向校准坐标。

本实用新型所提供的机械臂位置校准装置，利用水平方向位置检测器来获取机械臂坐标信息，并将位置信息反馈给控制器，由控制器控制机械臂运动使其自动完成校准，从而降低对人员操作熟练度的依赖，排除人为校准误差，缩短校准时间，提高校准精度，避免仪器损伤。

在上述各实施方式的基础上，水平方向位置检测器包括用于分别对校准工具11沿X轴和Y轴校准的对射型X轴位置检测器和对射型Y轴位置检测器，X轴位置检测器的线型光电信号与Y轴位置检测器的线型光电信号相互垂直，且相交点与校准点12-7位于相同的Z轴方向；控制器用于获取校准工具11对线型光电信号的阻挡状态信号来计算X向校准坐标和Y向校准坐标。上述设置，通过分别对X向校准坐标和Y向校准坐标的校准，实现机械臂在水平方向的校准。

具体的，水平方向位置检测器包括激光发射端和激光接收端，激光发射端向激光接收端发射线型光电信号，该线型光电信号与机械臂的水平移动方向垂直；进一步，当机械臂为三轴机械臂时，水平方向位置检测器包括两组对射型光电传感器，两组对射型光电传感器的线型光电信号相互垂直。更进一步，两组对射型光电传感器的线型光电信号均水平设置，且相交，以便于在水平位置测量校准时测量校准工具11的同一部位，避免因校准工具11误差而导致X轴和Y轴的位置校准不一致。

更具体的，如图3所示，校准X轴用的X轴位置检测器包括X轴校准激光传感器发射端12-5和X轴校准激光传感器接收端12-6，工作时X轴校准激光传感器接收端12-6正常接收到X轴校准激光传感器发射端12-5所发射的光束会在信号输出端显示一种电信号，若在X轴校准激光传感器发射端12-5和X轴校准激光传感器接收端12-6之间有物体挡光，X轴校准激光传感器接收端12-6的信号输出端会显示另一种电信号，控制器以此来校准X轴位置；校准Y轴用的Y轴位置检测器包括Y轴校准激光传感器发射端12-3和Y轴校准激光传感器接收端12-4，工作原理与X轴位置检测器相同；竖直方向位置检测器12-2为触摸传感器若有物体触碰在其表面它的输出端会有不同的电信号输出，这里用来校准Z轴，当Z轴下降到某个高度时，校准工具11尖端会触碰到竖直方向位置检测器12-2，此时竖直方向位置检测器12-2向控制器输出有效的信号。

在上述各实施方式的基础上，校准组件12还包括用于对校准工具11沿Z轴校准的竖直方向位置检测器12-2，X轴位置检测器的线型光电信号与Y轴位置检测器的线型光电信号的交点在竖直方向位置检测器12-2的表面投影为校准点12-7；控制器还用于获取竖直方向位置检测器12-2的压力信息，并记录Z向校准坐标。

具体的，竖直方向位置检测器12-2上表面设置有定位十字线，十字线的交叉点为定位原点，即校准点12-7，十字线将整个竖直方向位置检测器12-2的上表面分割成四个象限；上述两组对射型光电传感器的线型光电信号在竖直方向位置检测器12-2上表面上的竖直投影与定位十字线重合；竖直方向位置检测器12-2的上表面在检测压力接触的同时，可以输出水平方向位置坐标，该坐标较粗略，没有前述的对射型光电传感器产生的水平方向位置坐标精准。该水平位置坐标可以知道校准工具11在哪个象限，从而便于后续水平方向上横扫两个线型光电信号时确定移动方向。

在上述各实施方式的基础上，竖直方向位置检测器12-2为电阻式压力传感面板，竖直方向位置检测器12-2的表面垂直于Z轴方向。具体的，在使用时，当机械臂带动其校准工具11下压至校准工具11的底端接触竖直方向位置检测器12-2时，该电阻式压力传感面板产生接触信号，并将该信号传递给控制器，控制器控制机械臂停止下压动作，同时根据该位置竖直方向位置信息校准Z轴位置。

当然，竖直方向位置检测器12-2可用压力传感器或称重传感器来代替，水平方向位置检测器可用漫反射型激光传感器代替以此来达到不同精度的校准。

在上述各实施方式的基础上，X轴位置检测器和Y轴位置检测器均包括至少一组对射型光电传感器，X轴位置检测器的线型光电信号平行于Y轴方向，Y轴位置检测器的线型光电信号平行于X轴方向。

进一步，X轴位置检测器和Y轴位置检测器均可包括多组对射型光电传感器，形成光幕形式，或者，每组对射型光电传感器传输多条间隔设置的线型光电信号，每条线型光电信号的位置信息已知。如此设置，对射型光电传感器的线型光电信号就在水平面内形成网状光幕，校准工具11只需要小范围移动即可阻断X轴光电信号和Y轴光电信号，从而及时获取该校准工具11的水平位置信息，避免长时间横扫浪费时间。

在上述各实施方式的基础上，支撑座12-1呈壳体状，支撑座12-1的一侧设有供竖直方向位置检测器12-2放入的凹槽，X轴位置检测器和Y轴位置检测器布置于凹槽的周部。将竖直方向位置检测器12-2布置在凹槽内，由于凹槽具有一定的深度，方便在上移校准工具11后，校准工具11的底端依然位于X轴光电信号和Y轴光电信号的水平面下方，方便进行后续校准工序。

除了上述机械臂位置校准装置以外，本实用新型还提供了一种包括上述机械臂位置校准装置的全自动加样系统。该全自动加样系统的其他各部分结构请参考现有技术。

在上述各实施方式的基础上，该全自动加样系统还包括加样工位、加样部件10、位于加样工位上的操作部件以及可带动加样部件10移动的机械臂模组；校准工具11安装在加样部件10上，校准组件12可放置于加样工位上。具体的，通过将校准工具11安装在加样部件10上，机械臂带动加样部件10移动，加样部件10带动校准工具11，该装置可直接应用在全自动加样系统中。

优选的，校准组件12的形状和尺寸与操作部件的形状和尺寸相符。如此设置，可直接利用全自动加样系统中对操作部件的限位结构，直接对校准组件12的位置进行限位，方便校准组件12的安装定位，操作简便，校准完成后，直接取下校准组件12即可。这里需要说明的是，全自动加样系统中可以设定若干加样工位，以放置各操作部件，例如第一加样工位6、第二加样工位7、第三加样工位8和第四加样工位9，在对机械臂进行校准时，校准组件12可替换第一加样工位6、第二加样工位7、第三加样工位8或第四加样工位9上的结构相符的操作部件，校准结束后，将校准组件12换回操作部件即可。

在上述各实施方式的基础上，该全自动加样系统还包括仪器底板1和仪器侧板2，加样工位位于仪器底板1上，机械臂模组安装在仪器侧板2上；且机械臂模组包括X轴机械臂模组3、Y轴机械臂模组4和Z轴机械臂模组5；控制器可控制X轴机械臂模组3、Y轴机械臂模组4和Z轴机械臂模组5移动，以带动校准工具11移动，并获取X轴机械臂模组3、Y轴机械臂模组4和Z轴机械臂模组5在校准工具11移动至校准点12-7时的位置信息，进行校准。

具体的，本申请所提供的机械臂位置校准装置，其校准方法包括以下步骤：

步骤S110：运行机械臂，带动校准工具11沿水平方向导轨移动至校准工具11开始阻断水平方向位置检测器的线型光电信号，并获取此时校准工具11的第一位置信息；

步骤S120：继续移动校准工具11至线型光电信号恢复连通，并获取此时校准工具11的第二位置信息；

步骤S130：对第一位置信息和第二位置信息取中值，得到校准工具11的水平方向准确位置，进而校准机械臂的水平方向位置。

本实用新型所提供的机械臂位置校准方法，利用校准工具11与水平方向位置检测器的线型光电信号之间的位置关系，作为校准工具11的校准比较值，可实现对机械臂的自动校准，从而降低对人员操作熟练度的依赖，排除人为校准误差，缩短校准时间，提高校准精度，避免仪器损伤。

在上述各实施方式的基础上，步骤S110之前，还包括：

运行机械臂，使校准工具11位于竖直方向位置检测器12-2的上方；

控制器控制机械臂运行，带动校准工具11缓慢下降，直至校准工具11的底端触碰到竖直方向位置检测器12-2的上表面；

控制器接收到接触信号后，停止机械臂的运行，并根据竖直方向位置检测器12-2上表面的竖直位置校准机械臂的竖直方向位置。

上述过程，在对机械臂进行水平方向校准之前，先对竖直方向进行校准，进而实现对X、Y、Z三个方向的校准。

在上述各实施方式的基础上，步骤控制器接收到接触信号后，停止机械臂的运行，并根据竖直方向位置检测器12-2上表面的竖直位置校准机械臂的竖直方向位置之后，还包括：

运行机械臂，带动校准工具11沿Z轴上升预定高度，并保证校准工具11的底端位于水平方向位置检测器的线型光电信号所在水平面的下方。上述步骤，通过控制校准工具11沿Z轴上升预定高度，可以方便校准工具11的移动，在完成水平校准后，通过控制校准工具11沿Z轴下降预定高度即可。

在上述各实施方式的基础上，步骤控制器接收到接触信号后，停止机械臂的运行，并根据竖直方向位置检测器12-2上表面的竖直位置校准机械臂的竖直方向位置之后，还包括：

读取竖直方向位置检测器12-2输出的校准工具11的初始位置，并与设定的原点位置进行对比；

若读取的初始位置的X位置或Y位置与设定原点位置小则向X轴正方向或者Y轴正方向进行移动搜索，当X轴对射型光电传感器或Y轴对射型光电传感器获取到信号时记录X轴或Y轴的位置，然后继续运动，直到X轴对射型光电传感器或Y轴对射型光电传感器信号消失，此时再次记录X轴或Y轴的位置；

反向搜索直到X轴对射型光电传感器或Y轴对射型光电传感器获取信号，此时再次记录下X轴或Y轴的位置，然后继续运动直到X轴对射型光电传感器或Y轴对射型光电传感器信号消失，重复此动作多次，确定X轴或Y轴捕获对射型传感器的信号位置和失去对射型传感器信号的位置，然后取这两个位置信息的中间位置作为X轴或Y轴的坐标位置。

具体的，当机械臂为三轴机械臂，包含水平的X轴、Y轴和竖直的Z轴时，在上述定位基础上校准Y轴位置信息，首先根据竖直方向位置检测器12-2检测到的校准工具11所在的象限，运行机械臂，使其沿着Y轴方向移动，直至阻断Y轴光电信号的传输，继续移动校准工具11至该线型光电信号恢复连通，得到两个位置信息，分别是刚阻断光电信号和刚恢复光电信号时的位置信息，取中值，从而得到该校准工具11的Y轴方向准确位置，进而校准Y轴机械臂的位置。

进一步地，X轴位置精度的具体校准方法为：首先读取机械臂第1步骤获取的X、Z的位置，并与设定的原点位置进行对比，确定当前机械臂应该X方向进行运动，若读取的X位置与设定原点位置小则向X轴正方向进行移动搜索，当X轴对射型光电传感器获取到信号时记录X轴位置，然后继续运动，直到X轴对射型光电传感器信号消失，此时再次记录X轴位置，此时再反向搜索直到X轴对射型光电传感器获取信号，此时再次记录下X轴位置，然后继续运动直到X轴对射型光电传感器信号消失，重复此动作多次，确定X轴捕获对射型传感器的信号位置和失去对射型传感器信号的位置，然后取这两个位置信息的中间位置作为X轴的坐标位置；

进一步地，Y轴位置精度的具体校准方法为：首先读取机械臂第1步骤获取的Y、Z的位置，并与设定的原点位置进行对比，确定当前机械臂应该Y方向进行运动，若读取的Y位置与设定原点位置小则向Y轴正方向进行移动搜索，当Y轴对射型光电传感器获取到信号时记录Y轴位置，然后继续运动，直到Y轴对射型光电传感器信号消失，此时再次记录Y轴位置，此时再反向搜索直到Y轴对射型光电传感器获取信号，此时再次记录下Y轴位置，然后继续运动直到Y轴对射型光电传感器信号消失，重复此动作多次，确定Y轴捕获对射型传感器的信号位置和失去对射型传感器信号的位置，然后取这两个位置信息的中间位置作为Y轴的坐标位置。

在上述各实施方式的基础上，还包括：

步骤S141：将机械臂定位到校准组件12上方，控制Z轴缓慢下降至校准工具11的下端位于X、Y轴线型光电信号所在水平面的下方；

步骤S142：运行X轴机械臂或Y轴机械臂，使校准工具11沿X轴方向或Y轴方向运动，直到Y轴对射型光电传感器或X轴对射型光电传感器捕获到信号，然后继续运动，直到离开Y轴对射型光电传感器或X轴对射型光电传感器的信号，重复在此位置沿Y轴方向或X轴方向重复运动多次，来捕获接触和离开Y轴对射型光电传感器的X轴位置或者X轴对射型光电传感器的Y轴位置，并计算出此X轴位置的中点坐标或者Y轴位置的中点坐标；

步骤S143：将机械臂沿Y轴方向或X轴方向移动设定距离，然后重复步骤S142，再次获取一个校准工具11的X轴位置或Y轴位置，计算两次X轴位置或Y轴位置的偏差即可得到机械臂X轴或Y轴的装配误差及X轴轴线或Y轴轴线与理论轴线的夹角，从而便于根据该夹角精准调整X轴机械臂或Y轴机械臂，使其消除安装误差。

具体的，机械臂X轴的装配及加工误差的确定，包括：

步骤S141：将机械臂定位到校准组件12上方，控制Z轴缓慢下降至校准工具11的下端位于X、Y轴线型光电信号所在水平面的下方；

步骤S142：运行X轴机械臂，使校准工具11沿X轴方向运动，直到Y轴对射型光电传感器捕获到信号，然后继续运动，直到离开Y轴对射型光电传感器的信号，重复在此位置沿Y轴方向重复运动多次，来捕获接触和离开Y轴对射型光电传感器的X轴位置，并计算出此X轴位置的中点坐标；

步骤S143：将机械臂沿Y轴方向移动设定距离，然后重复步骤S142，再次获取一个校准工具11的X轴位置，计算两次X轴位置的偏差即可得到机械臂X轴的装配误差及X轴轴线与理论轴线的夹角，从而便于根据该夹角精准调整X轴机械臂，使其消除安装误差。

具体的，机械臂Y轴的装配及加工误差的确定，包括：

步骤S141：将机械臂定位到校准组件12上方，控制Z轴缓慢下降至校准工具11的下端位于X、Y轴线型光电信号所在水平面的下方；

步骤S142：运行Y轴机械臂，使校准工具11沿Y轴方向运动，直到X轴对射型光电传感器捕获到信号，然后继续运动，直到离开X轴对射型光电传感器的信号，重复在此位置沿X轴方向重复运动多次，来捕获接触和离开X轴对射型光电传感器的Y轴位置，并计算出此Y轴位置的中点坐标；

步骤S143：将机械臂沿X轴方向移动设定距离，然后重复步骤S142，再次获取一个校准工具11的Y轴位置，计算两次Y轴位置的偏差即可得到机械臂Y轴的装配误差及Y轴轴线与理论轴线的夹角，从而便于根据该夹角精准调整Y轴机械臂，使其消除安装误差。

进一步，机械臂模组上还设有驱动部件，在获取装配误差后，控制器根据装配误差以及X轴轴线或Y轴轴线与理论轴线的夹角，控制驱动部件带动对应的机械臂模组摆动，以实现自动调整。当然，也可以手动调节。

上述机械臂装配精度校准方法可以快速、精确测量机械臂的装配误差，便于装配人员调整装配，使其达到精度要求。

在上述各实施方式的基础上，步骤S110之前，还包括：

分别在X轴方向和/或Y轴方向布置若干组对射型光电传感器，或者，布置能够传输多条间隔设置的线型光电信号的对射型光电传感器，且每条线型光电信号的位置信息已知。上述步骤，对射型光电传感器的线型光电信号就在水平面内形成网状光幕，校准工具11只需要小范围移动即可阻断X轴光电信号和Y轴光电信号，从而及时获取该校准工具11的水平位置信息，避免长时间横扫浪费时间。

在一种具体实施例中，该机械臂位置校准方法包括：

步骤S201：将带有校准工具11的Z轴机械臂移动到校准装置上方；

步骤S202：将校准工具11向下运动；

步骤S203：判断校准工具11是否下降到极限；

步骤S204：若校准工具11下降到极限则报警提示；

步骤S205：判断校准装置传感器检测是否到触碰；

步骤S206：记录当前机械臂位置并将校准工具11向上提升指定高度；

步骤S207：判断当前坐标Y轴位置是否大于校准点12-7Y位置；

步骤S208：将校准工具11向+Y方向移动；

步骤S209：将校准工具11向-Y方向移动；

步骤S210：机械臂运动到Y方向极限；

步骤S211：X轴传感器接收端检测到校准工具11；

步骤S212：找到Y方向中心；

步骤S213：判断当前坐标X轴位置是否大于校准点12-7X位置；

步骤S214：将校准工具11向+X方向移动；

步骤S215：将校准工具11向-Y方向移动；

步骤S216：机械臂运动到X方向极限；

步骤S217：Y轴传感器接收端检测到校准工具11；

步骤S218：找到X方向中心，并将校准工具11下降指定高度；

步骤S219：记录当前坐标并重置校准点12-7坐标；

步骤S220：结束校准。

该机械臂位置校准方法，机械臂首先运动到校准组件12放置的位置，然后缓慢下降直到校准工具11的尖端触碰到校准装置的传感器，控制器记录此时的Z轴位置并将Z轴提升固定高度；通过判断当前位置X、Y坐标与原校准点12-7坐标的位置关系，然后来决定使校准工具11向哪个方向移动。校准X轴时需要判断当前位置X坐标与校准点12-7X坐标的关系，若当前X坐标大于校准点12-7X坐标则向X轴-方向运动，否则，则向X轴+方向移动，直到Y方向传感器探测到校准工具11。校准Y轴时需要判断当前位置Y坐标与校准点12-7Y坐标的关系，若当前Y坐标大于校准点12-7Y坐标则向Y轴-方向运动，否则，则向Y轴+方向移动，直到X方向传感器探测到校准工具11；在校准过程中若校准工具11尖端到达极限位置，均有报警后提示。该方法利用传感器来获取机械臂位置坐标不需要工作人员介入而自动校准，不仅提高了校准的精度，且能很好地控制成本。

以上对本实用新型所提供的机械臂位置校准装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机械臂位置校准装置，其特征在于，包括控制器、校准组件(12)和安装在所述机械臂上并跟随所述机械臂移动的校准工具(11)；所述校准组件(12)包括支撑座(12-1)以及设置在所述支撑座(12-1)上用于对所述校准工具(11)沿水平方向校准的对射型水平方向位置检测器；所述控制器用于获取所述校准工具(11)对所述水平方向位置检测器发出的线型光电信号的阻挡状态信号来计算水平方向校准坐标。

2.根据权利要求1所述的机械臂位置校准装置，其特征在于，所述水平方向位置检测器包括用于分别对所述校准工具(11)沿X轴和Y轴校准的对射型X轴位置检测器和对射型Y轴位置检测器，所述X轴位置检测器的线型光电信号与所述Y轴位置检测器的线型光电信号相互垂直，且相交点与校准点(12-7)位于相同的Z轴方向；所述控制器用于获取所述校准工具(11)对所述线型光电信号的阻挡状态信号来计算X向校准坐标和Y向校准坐标。

3.根据权利要求2所述的机械臂位置校准装置，其特征在于，所述校准组件(12)还包括用于对所述校准工具(11)沿Z轴校准的竖直方向位置检测器(12-2)，所述X轴位置检测器的线型光电信号与所述Y轴位置检测器的线型光电信号的交点在所述竖直方向位置检测器(12-2)的表面投影为校准点(12-7)；所述控制器还用于获取所述竖直方向位置检测器(12-2)的压力信息，并记录Z向校准坐标。

4.根据权利要求3所述的机械臂位置校准装置，其特征在于，所述竖直方向位置检测器(12-2)为电阻式压力传感面板，所述竖直方向位置检测器(12-2)的表面垂直于Z轴方向。

5.根据权利要求3所述的机械臂位置校准装置，其特征在于，所述X轴位置检测器和所述Y轴位置检测器均包括至少一组对射型光电传感器，所述X轴位置检测器的线型光电信号平行于Y轴方向，所述Y轴位置检测器的线型光电信号平行于X轴方向。

6.根据权利要求3至5任意一项所述的机械臂位置校准装置，其特征在于，所述支撑座(12-1)呈壳体状，所述支撑座(12-1)的一侧设有供所述竖直方向位置检测器(12-2)放入的凹槽，所述X轴位置检测器和所述Y轴位置检测器布置于所述凹槽的周部。

7.一种全自动加样系统，包括机械臂位置校准装置，其特征在于，所述机械臂位置校准装置为权利要求1至6任意一项所述的机械臂位置校准装置。

8.根据权利要求7所述的全自动加样系统，其特征在于，还包括加样工位、加样部件(10)、位于所述加样工位上的操作部件以及可带动所述加样部件(10)移动的机械臂模组；所述校准工具(11)安装在所述加样部件(10)上，所述校准组件(12)可放置于所述加样工位上。

9.根据权利要求8所述的全自动加样系统，其特征在于，所述校准组件(12)的形状和尺寸与所述操作部件的形状和尺寸相符。

10.根据权利要求8或9所述的全自动加样系统，其特征在于，还包括仪器底板(1)和仪器侧板(2)，所述加样工位位于所述仪器底板(1)上，所述机械臂模组安装在所述仪器侧板(2)上；且所述机械臂模组包括X轴机械臂模组(3)、Y轴机械臂模组(4)和Z轴机械臂模组(5)。

Images