CN215727621U - 一种近红外光谱仪使用的机械臂装置 - Google Patents

Abstract

一种近红外光谱仪使用的机械臂装置，包括工作台、PLC、稳压电源、电动伸缩杆、电机减速机构、回收箱，还具有控制电路及夹取机构；电机减速机构、回收箱安装在工作台上，第一套电动伸缩杆下端和电机减速机构动力输出轴上端安装在一起，第二套电动伸缩杆一端和第一套电动伸缩杆上端安装在一起；夹取机构包括安装在一起的连接杆、安装壳、电动伸缩杆A、固定夹取头、活动夹取头，连接杆一端和第二套电动伸缩杆另一端安装在一起，控制电路的力敏电阻安装在固定夹取头内侧；PLC、稳压电源、触发子电路安装在电气控制箱内，并和电动伸缩杆、电机减速机构、触发子电路电性连接。本新型能不断对若干个样品杯内的样品进行自动检测，给工作人员带来了便利。

Description

一种近红外光谱仪使用的机械臂装置

技术领域

本实用新型涉及近红外光谱仪辅助设备技术领域，特别一种近红外光谱仪使用的机械臂装置。

背景技术

近红外光谱分析仪是近20年来得到快速发展的一种快速、无损的绿色检测技术，在食品、农业、化工等行业得到广泛的应用。近红外光谱(Near-Infrared Ray.NIR)是波长在0.75～2.5μm之间的电磁波，是含氢基团(OH、SH、CH、NH等)的倍频和合频吸收区。食品、农产品的成分以及有机物都由这些基团构成，根据基团的吸收频谱的位置、强度，可定性鉴别某种成分的化学结构或定量分析该成分的含量。近红外光谱分析仪在应用中，把样品放入透明样品杯内(在样品杯里面有2毫米高度左右的镀金或铝背景，样品杯一般采用钢化塑料杯)，再把样品杯放在检测口上(位于近红外光谱分析仪上外端)，红外检测光由下至上经检测口的样品杯透过样品杯内作用于样品后、经背景反射回检测系统的接收器，接收器(和红外检测光发射装置安装在一起，接收反射回的返回光)将接收的返回光通过光纤输入到检测系统，检测系统通过模数转换后输出信号经PC机显示，进而得到被检测样品的光谱图片信息。

近红外光谱分析仪在实际应用中，当需要批量检测样品时，一般是检测人员在分析仪附近逐一把若干样品杯摆放在检测口上(样品杯放在检测口上后，近红外光谱分析仪会自动读取检测样品的数据，不需要检测人员做任何操作)，一段时间后检测完毕后检测人员把检测完样品杯从检测口取出放在回收箱内(检测样品一般价值不高且量少、检测后集中回收)，然后再放入另外新的样品杯在检测口位置进行检测(检测人员不需要实时读取若干检测样品的检测数据，检测完毕后统一通过PC机界面读取所有检测样品的数据)。上述过程中，由于检测人员需要一直放置和取下样品杯(放入回收箱内)，因此会给检测人员带来一定不便；PLC(可编程逻辑控制器)是现有工业控制领域中一项应用极其广泛的设备，通过内部电路及编程可控制用电设备的工作方式(分别间隔时间多路电源输出端输出电源循环控制用电设备工作是很普遍的方式)。综上所述，提供一种结合PLC使用、能给检测人员带来便利的近红外光谱仪使用的机械臂装置显得尤为必要。

实用新型内容

为了克服现有的近红外光谱分析仪因结构所限，检测样品时检测人员需要一直不断放置和取下样品杯，会给检测人员带来一定不便的弊端，本实用新型提供了一种结合现有成熟的PLC控制技术，应用中在相关机构及电路共同作用下，检测人员只需要把样品杯逐一摆放在样品台上，相关机构就能自动将若干样品杯逐一摆放在近红外光谱分析仪的检测口上，检测完毕后能自动将检测后样品杯放入回收箱内，由此给工作人员带来了便利的一种近红外光谱仪使用的机械臂装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种近红外光谱仪使用的机械臂装置，包括工作台、PLC、稳压电源、电动伸缩杆、电机减速机构、回收箱，其特征在于还具有控制电路及夹取机构；所述电机减速机构安装在工作台的上端一侧，回收箱摆放在电机减速机构一侧，电动伸缩杆有两套，第一套电动伸缩杆下端和电机减速机构的动力输出轴上端安装在一起，第二套电动伸缩杆一端和第一套电动伸缩杆的上端安装在一起；所述夹取机构包括连接杆、安装壳、电动伸缩杆A、固定夹取头、活动夹取头，连接杆的一端和第二套电动伸缩杆另一端安装在一起，连接杆的另一端安装在安装壳的外端，电动伸缩杆A的一端安装在安装壳内一侧，电动伸缩杆A的另一端和活动夹取头上端安装在一起，固定夹取头安装在安装壳的下端一侧；所述控制电路包括力敏电阻和触发子电路，力敏电阻安装在固定夹取头内侧；所述PLC、稳压电源、控制电路的触发子电路安装在电气控制箱内；所述PLC的多路电源输出端分别和第一套电动伸缩杆、第二套电动伸缩杆、电机减速机构、电动伸缩杆A的电源输入端电性连接；所述控制电路的信号输入及输出端电性串联在PLC其中一路电源输出端和电动伸缩杆A的电源输入端之间。

进一步地，所述力敏电阻的应变片位于固定夹取头内侧，力敏电阻的应变片内侧安装有缓冲垫。

进一步地，所述固定夹取头的内侧和活动夹取头的下内侧是半圆弧形结构，且固定夹取头和固定夹取头的弧形部位处于面对面状态。

进一步地，所述固定夹取头和活动夹取头内侧之间的间距大于样品杯的直径。

进一步地，所述稳压电源是交流转直流开关电源模块。

进一步地，所述控制电路的触发子电路包括继电器、NPN三极管、可调电阻，继电器、NPN三极管、可调电阻之间电性连接，继电器正极电源输入端和正极控制电源输入端与可调电阻一端连接，可调电阻另一端和力敏电阻一端连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，NPN三极管发射极和继电器负极控制电源输入端连接，力敏电阻另一端和NPN三极管基极连接。

本实用新型有益效果是：本新型结合现有成熟的PLC控制技术，应用中检测人员只需要把样品杯不断放在样品台上后就不再进行任何操作，夹取机构能自动夹住样品杯、并能把检测后样品杯放入回收箱内。电机减速机构、第一套及第二套电动伸缩杆能自动带动样品杯转移到近红外光谱分析仪的检测口上，以及把检测后样品杯转移到回收箱上端，还能把夹取机构转移到样品台上端处，上述过程不断循环，就能不断对若干个样品杯内的样品进行自动检测。本新型给工作人员带来了便利，基于上述，所以本实用新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型局部结构示意图。

图3是本实用新型电路图。

具体实施方式

图1、2、3所示，一种近红外光谱仪使用的机械臂装置，包括工作台1及工作台中部上后端的柱形样品台2、PLCA1、稳压电源A2、电动伸缩杆M1及M2、电机减速机构M3、上端为开放式结构的回收箱3(内下部及侧部垫有胶垫)，还具有控制电路及夹取机构；所述电机减速机构M3垂直分布其壳体下端经螺杆螺母安装在工作台1的左上端中部，回收箱3摆放在电机减速机构M3右端中部，电动伸缩杆有两套，第一套电动伸缩杆M1垂直分布其筒体下端和电机减速机构M3的动力输出轴上的法兰盘经螺杆螺母安装在一起，第二套电动伸缩杆M2横向分布其筒体左下端和第一套电动伸缩杆M1的活塞杆上部法兰盘经螺杆螺母安装在一起；所述夹取机构包括“┑”型连接杆5、中空矩形安装壳6、电动伸缩杆AM4、固定夹取头7、活动夹取头8，连接杆5的左上端和第二套电动伸缩杆M2的活塞杆右端法兰盘用螺杆螺母安装在一起，连接杆5的右下端焊接在安装壳6的上端外中部，电动伸缩杆AM4的筒体横向分布经螺杆螺母安装在安装壳6内下中部，安装壳6的下中部到右端横向具有一根矩形开口槽61，电动伸缩杆AM4的活塞杆右端和活动夹取头8上端中部的滑动杆81上侧焊接在一起，滑动杆81上侧前后宽度大于开口槽61前后宽度，固定夹取头7的上部焊接在安装壳6的下端左中部；所述控制电路包括力敏电阻RT和触发子电路4，固定夹取头7的中部右侧有个开孔，力敏电阻RT焊接在一只小电路板上，电路板用胶粘接在开孔内；所述PLCA1、稳压电源A2、控制电路的触发子电路4安装在工作台前右部的电气控制箱9内。

图1、2、3所示，力敏电阻RT的应变片位于固定夹取头7右内侧，力敏电阻RT的应变片内侧用胶粘接有一只外径略小于固定夹取头开孔内径的缓冲胶片，缓冲胶片内侧端位于固定夹取头7内侧1.5毫米处。固定夹取头7的内侧和活动夹取头8的下内侧是半圆弧形结构，且固定夹取头7和固定夹取头8的弧形部位处于面对面状态。固定夹取头7和活动夹取头8内侧之间的间距大于样品杯10的直径、且样品台1的直径和样品杯10直径一致。PLCA1是Mitsubishi/型号的可编程逻辑控制器成品；稳压电源A2是型号220V/24V/2KW的交流220V转直流24V开关电源模块成品；电动伸缩杆M1、M2及电动伸缩杆AM4是电动伸缩杆成品(型号STA的电动推杆成品)，第一套电动伸缩杆M1活塞杆行程60厘米，第二套电动伸缩杆M2活塞杆行程40厘米，电动伸缩杆AM4行程5厘米；电机减速机构M3是工作电压直流24V、功率100W的同轴电机齿轮减速器成品，其动力输出轴转速每分钟10转。控制电路的触发子电路包括继电器K、NPN三极管Q、可调电阻RP，继电器、NPN三极管、可调电阻之间经电路板布线连接并和力敏电阻RT经导线连接，继电器K正极电源输入端和正极控制电源输入端与可调电阻RP一端连接，可调电阻RP另一端和力敏电阻RT一端连接，NPN三极管Q集电极和继电器K负极电源输入端连接，NPN三极管Q发射极和继电器K负极控制电源输入端连接，力敏电阻RT另一端和NPN三极管Q基极连接。

图1、2、3所示，稳压电源A2的电源输入端1及2脚和交流220V电源两极分别经导线连接，稳压电源A2的电源输出端3及4脚和PLCA1电源输入端1及2脚、控制电路的电源输入端继电器K正极电源输入端及NPN三极管Q发射极分别经导线连接。PLCA1的八路电源输出端3、4、5、6、7、8、9、10端口(每个端口两个接线端)分别和第一套电动伸缩杆M1、第二套电动伸缩杆M2、电机减速机构M3、电动伸缩杆AM4的正负及负正两极电源输入端经导线连接。控制电路的信号输入端继电器K的正极电源输入端及NPN三极管Q发射极、信号输出端继电器K的两个常闭电源输出端分别经导线串联在PLC第七路正负两极电源输出端9端口和电动伸缩杆AM4的正负两极电源输入端之间。

图1、2、3所示，本新型实际应用中，近红外光谱分析仪摆放在工作台的左端中部，若干有样品的样品杯10摆放在工作台1右端上。220V电源进入稳压电源A2的电源输入端后，稳压电源A2在其内部电路作用下3及4脚会输出稳定的直流24V电源进入控制电路及PLC的电源输入端，于是，PLC和控制电路处于得电工作状态。本新型结合现有成熟的PLC控制技术，应用中检测人员只需要把若干样品杯10不断放在样品台上后就不再进行任何操作。PLC得电工作后间隔5秒钟、其端口3会先输出一段时间电源(时间可调，比如3秒钟)进入第一套电动伸缩杆M1的正负两极电源输入端，于是电动伸缩杆M1(每次关闭设备前，电动伸缩杆M1的活塞杆位于样品台上时关闭总电源，为下次正常开机使用做好准备)得电工作其活塞杆下降高度并带动夹取机构及电动伸缩杆M2下降高度，停止运动后夹取机构的固定夹取头7和活动夹取头8刚好位于样品台上的样品杯10两侧。PLC的端口3输出电源间隔1秒钟其端口9输出一段时间电源(时间可调，比如3秒钟)进入电动伸缩杆AM4的正负两极电源输入端，于是电动伸缩杆AM4得电工作其活塞杆带动活动夹取头8经由滑动杆81沿开口槽61向左内侧端运动将样品杯10牢牢夹取在固定夹取头7和活动夹取头8之间(后续内容介绍具体怎样夹牢样品杯10)。PLC的端口9输出电源间隔1秒钟其端口4输出一段时间电源(时间可调，比如3秒钟)进入电动伸缩杆M1的负正两极电源输入端，于是电动伸缩杆M1得电工作其活塞杆上升高度并带动夹取机构及电动伸缩杆M2上升高度，停止运动后样品杯10的下端高度高于近红外光谱分析仪的检测口高度。PLC的端口4输出电源间隔1秒钟其端口5输出一段时间电源(时间可调，比如3秒钟)进入电动伸缩杆M2的正负两极电源输入端，于是电动伸缩杆M2得电工作其活塞杆带动夹取机构、样品杯10向左运动一段距离(6厘米左右)，停止运动后样品杯10和红外光谱分析仪的检测口距离相对靠近。PLC的端口5输出电源间隔1秒钟其端口7输出一段时间电源(时间可调，比如3秒钟)进入电机减速机构M3的正负两极电源输入端，于是电机减速机构M3得电工作其动力输出轴带动夹取机构、样品杯10、电动伸缩杆M1及M2逆时针旋转180度，停止运动后样品杯10的下端刚好位于近红外光谱分析仪的检测口上端4厘米处。PLC的端口7输出电源间隔1秒钟其端口3输出一段时间电源(时间可调，比如3秒钟)进入电动伸缩杆M1的负正两极电源输入端，于是电动伸缩杆M1得电工作其活塞杆下降高度并带动夹取机构及电动伸缩杆M2下降高度，停止运动后样品杯10下端刚好和红外光谱分析仪的检测口的上端将要接触(间隔0.5厘米)。

图1、2、3所示，PLC的端口3输出电源间隔1秒钟其端口10输出一段时间电源(时间可调，比如3秒钟)进入电动伸缩杆AM4的负正两极电源输入端，于是电动伸缩杆AM4得电工作其活塞杆带动活动夹取头8经由滑动杆81沿开口槽61向右外侧端运动，这样由于样品杯10左右侧和固定夹取头7、活动夹取头8之间分离、样品杯10就会落在红外光谱分析仪的检测口的上端，进而红外光谱分析仪在自身功能作用下就会自动对样品杯内样品进行红外光谱检测。PLC的端口10输出电源间隔10秒钟(此段时间是红外光谱分析仪对样品进行检测的有效时间)其端口9输出一段时间电源(时间可调，比如3秒钟)进入电动伸缩杆AM4的正负两极电源输入端，于是电动伸缩杆AM4得电工作其活塞杆带动活动夹取头8经由滑动杆81沿开口槽61向左内侧端运动，这样样品杯10左右侧再次被固定夹取头7、活动夹取头8之间夹紧。PLC的端口9输出电源间隔1秒钟其端口4输出一段时间电源(时间可调，比如3秒钟)进入电动伸缩杆M1的负正两极电源输入端，于是电动伸缩杆M1得电工作其活塞杆上升高度并带动夹取机构及电动伸缩杆M2上升高度，停止运动后样品杯10下端和红外光谱分析仪的检测口的上端间隔距离。PLC的端口4输出电源间隔1秒钟其端口8输出一段时间电源(时间可调，比如3秒钟)进入电机减速机构M3的负正两极电源输入端，于是电机减速机构M3得电工作其动力输出轴带动夹取机构、样品杯10、电动伸缩杆M1及M2顺时针旋转180度，停止运动后样品杯10的下端刚好回收箱3的上端1.5厘米处。PLC的端口8输出电源间隔1秒钟其端口10输出一段时间电源(时间可调，比如3秒钟)进入电动伸缩杆AM4的负正两极电源输入端，于是电动伸缩杆AM4得电工作其活塞杆带动活动夹取头8经由滑动杆81沿开口槽61向右外侧端运动，这样由于样品杯10左右侧和固定夹取头7、活动夹取头8之间分离、样品杯10就会落入回收箱内(塑料杯不会摔坏)。PLC的端口10输出电源间隔1秒钟其端口6输出一段时间电源(时间可调，比如3秒钟)进入电动伸缩杆M2的负正两极电源输入端，于是电动伸缩杆M2得电工作其活塞杆带动夹取机构、样品杯10向右外端运动一段距离(6厘米左右)，停止运动后固定夹取头7和活动夹取头8刚好再次位于检测人员再次放在样品台2上的下一个待检测样品杯上端一段距离(3厘米左右)。通过上述，本新型就完成了一个样品杯内样品的自动化检测，且上述过程不断往复循环就能对若干个样品杯的样品进行检测(检测人员只需要上一个样品杯被夹走后将另一个样品杯放在样品台上就可)。需要说明的是，本新型PLC的10个端口输出电源时间是可调的，并不是固定的，生产中根据活动夹取头8夹取样品杯到检测工位及回收箱上端等所需具体时间进行设定。

图1、2、3所示，本新型PLCA1的端口9输出正负两极电源进入电动伸缩杆AM4前(经继电器K两个控制电源输入端及两个常闭触点端分别进入电动伸缩杆AM4正负两极电源输入端)，电源会进入触发子电路，于是触发子电路处于得电工作状态。电动伸缩杆AM4的活塞杆向左内侧运动夹紧样品杯10过程中，样品杯10的左侧端会接触力敏电阻RP的应变片(胶片起到缓冲作用)，实际情况下，活动夹取头和固定夹取头没有夹紧样品杯10时，力敏电阻RT应变片受到的压力相对小电阻较大，24V电源正极经力敏电阻RT、可调电阻RP降压限流进入NPN三极管Q的基极电压低于0.7V，于是NPPN三极管Q截止继电器K继续保持失电状态，那么电动伸缩杆AM4也就会继续得电工作。电动伸缩杆AM4的活塞杆向左内侧运动夹紧样品杯10过程中，实际情况下，活动夹取头和固定夹取头夹紧样品杯10时(2秒钟左右)，力敏电阻RT应变片受到的压力相对大电阻较小，24V电源正极经力敏电阻RT、可调电阻RP降压限流进入NPN三极管Q的基极电压高于0.7V，于是NPPN三极管Q导通集电极输出低电平进入继电器K的负极电源输入端，继电器K得电吸合其两个控制电源输入端和两个常闭触点端分别开路，那么电动伸缩杆AM4就会失电不再工作，有效防止了电动伸缩杆AM4带动活动夹取头向内侧运动过多夹坏样品杯。本新型生产时，技术人员需要调节可调电阻RP的阻值，可调电阻RP阻值大时那么样品杯受到的夹紧作用力相对大时(力敏电阻RT应变片受到的作用力相对大)，NPN三极管Q才会导通、那么两个夹取样品杯的作用力相对大；可调电阻RP阻值小时那么样品杯受到的夹紧作用力相对小时(力敏电阻RT应变片受到的作用力相对小)，NPN三极管Q就会导通、那么两个夹取样品杯的作用力相对小；具体调节到两个夹取头刚好夹紧样品杯继电器K得电就可。图3中，可调电阻RP型号是4.7M(本实施例调节到1.1M左右)，NPN三极管Q型号是9013，继电器K是DCC24V继电器；力敏电阻RT型号是IMS-C04N。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种近红外光谱仪使用的机械臂装置，包括工作台、PLC、稳压电源、电动伸缩杆、电机减速机构、回收箱，其特征在于还具有控制电路及夹取机构；所述电机减速机构安装在工作台的上端一侧，回收箱摆放在电机减速机构一侧，电动伸缩杆有两套，第一套电动伸缩杆下端和电机减速机构的动力输出轴上端安装在一起，第二套电动伸缩杆一端和第一套电动伸缩杆的上端安装在一起；所述夹取机构包括连接杆、安装壳、电动伸缩杆A、固定夹取头、活动夹取头，连接杆的一端和第二套电动伸缩杆另一端安装在一起，连接杆的另一端安装在安装壳的外端，电动伸缩杆A的一端安装在安装壳内一侧，电动伸缩杆A的另一端和活动夹取头上端安装在一起，固定夹取头安装在安装壳的下端一侧；所述控制电路包括力敏电阻和触发子电路，力敏电阻安装在固定夹取头内侧；所述PLC、稳压电源、控制电路的触发子电路安装在电气控制箱内；所述PLC的多路电源输出端分别和第一套电动伸缩杆、第二套电动伸缩杆、电机减速机构、电动伸缩杆A的电源输入端电性连接；所述控制电路的信号输入及输出端电性串联在PLC其中一路电源输出端和电动伸缩杆A的电源输入端之间。

2.根据权利要求1所述的一种近红外光谱仪使用的机械臂装置，其特征在于，力敏电阻的应变片位于固定夹取头内侧，力敏电阻的应变片内侧安装有缓冲垫。

3.根据权利要求1所述的一种近红外光谱仪使用的机械臂装置，其特征在于，固定夹取头的内侧和活动夹取头的下内侧是弧形半圆结构，且固定夹取头和固定夹取头的弧形部位处于面对面状态。

4.根据权利要求1所述的一种近红外光谱仪使用的机械臂装置，其特征在于，固定夹取头和活动夹取头内侧之间的间距大于样品杯的直径。

5.根据权利要求1所述的一种近红外光谱仪使用的机械臂装置，其特征在于，稳压电源是交流转直流开关电源模块。

6.根据权利要求1所述的一种近红外光谱仪使用的机械臂装置，其特征在于，控制电路的触发子电路包括继电器、NPN三极管、可调电阻，继电器、NPN三极管、可调电阻之间电性连接，继电器正极电源输入端和正极控制电源输入端与可调电阻一端连接，可调电阻另一端和力敏电阻一端连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，NPN三极管发射极和继电器负极控制电源输入端连接，力敏电阻另一端和NPN三极管基极连接。

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