CN217587262U - 一种多自由度的光学检测与操作平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物制药技术领域，尤其为一种多自由度的光学检测与操作平台，包括全自动检测操作单元、转运与操作机器人以及全自动加样液体操作单元，所述全自动检测操作单元包括顶部外框、底部外框、顶部层流静压箱、层流进风HEPA、多轴并联高自由度对准机构、样本安装与运动平台、台面回风网孔、孔板耗材XY平台、高精度移液Z轴、转运机器人、相机Z轴以及底部层流静压箱，通过设置全自动检测操作单元、转运与操作机器人以及全自动加样液体操作单元，解决了目前因人工的操作，难以实现连续高通量的操作以满足巨大的操作与检测需求，无法实现检测样本的全自动光学对齐定位、全自动加样操作、全自动样本检测操作等连续高通量、无人化操作的问题。

Description

一种多自由度的光学检测与操作平台

技术领域

本实用新型涉及生物制药技术领域，具体为一种多自由度的光学检测与操作平台。

背景技术

生物检测，生化检测处于高速发展阶段，常见的光学检测设备操作过程中使用大量不同类型的玻板、载片、生物芯片、生化芯片等不同类型的耗材，在传统的操作过程中，需要对各个不同的操作标定点、操作标定平面进行人工的光学基准对准，传统操作过程中采用的人工操作的方式，需要人员长时间的培训，且人员的操作易带来过程中的质量波动。

目前因人工的操作，难以实现连续高通量的操作以满足巨大的操作与检测需求，无法实现检测样本的全自动光学对齐定位、全自动加样操作、全自动样本检测操作等连续高通量、无人化操作，因此需要一种多自由度的光学检测与操作平台来改善这一问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多自由度的光学检测与操作平台，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多自由度的光学检测与操作平台，包括全自动检测操作单元、转运与操作机器人以及全自动加样液体操作单元，所述全自动检测操作单元包括顶部外框、底部外框、顶部层流静压箱、层流进风HEPA、多轴并联高自由度对准机构、样本安装与运动平台、台面回风网孔、孔板耗材XY平台、高精度移液Z轴、转运机器人、相机Z轴以及底部层流静压箱，所述多轴并联高自由度对准机构包括并行运动动作筒、操作工作头安装与随动平台、操作头以及上校准相机，所述样本安装与运动平台包括X-Y运动平台、Z轴升降机、样本安装平台、下校准相机、样品安装位以及光学校准标记。

作为本实用新型优选的方案，所述顶部外框的底部安装有底部外框，所述顶部外框的顶部安装有顶部层流静压箱，所述顶部外框的内部且在顶部层流静压箱的下方安装有层流进风HEPA，所述层流进风HEPA的底部安装有多轴并联高自由度对准机构，所述底部外框的顶部安装有样本安装与运动平台，所述底部外框的顶部且在靠近样本安装与运动平台位置处设置有台面回风网孔，所述底部外框的顶部且在样本安装与运动平台的正面和背面均安装有孔板耗材XY平台，所述底部外框的顶部且在靠近孔板耗材XY平台位置处安装有高精度移液Z轴，所述底部外框的顶部且在样本安装与运动平台的右侧安装有转运机器人，所述底部外框内部的左侧安装有相机Z轴，所述底部外框的内部且在样本安装与运动平台的下方安装有底部层流静压箱。

作为本实用新型优选的方案，所述并行运动动作筒的底端安装有操作工作头安装与随动平台，所述操作工作头安装与随动平台的底部中心处安装有操作头，所述操作工作头安装与随动平台的底部且在操作头的左侧安装有上校准相机。

作为本实用新型优选的方案，所述X-Y运动平台的顶部安装有Z轴升降机，所述Z轴升降机的顶端安装有样本安装平台，所述样本安装平台的底部安装有下校准相机，所述样本安装平台的顶部设置有样品安装位，所述样本安装平台的顶部且在靠近样品安装位处设置有光学校准标记。

作为本实用新型优选的方案，所述并行运动动作筒设置有多组。

作为本实用新型优选的方案，所述光学校准标记设置有九组，且九组光学校准标记采用九点法标定X-Y-Z方向位置偏差和X-Y-Z三个轴系的角度水平偏差。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，通过设置全自动检测操作单元、转运与操作机器人以及全自动加样液体操作单元，转运与操作机器人获取检测样本至全自动加样液体操作单元，样本被添加至检测载具，检测载具被添加相关检测试剂，转运与操作机器人将检测载具转运至全自动检测操作单元，检测载具被安装到样本安装平台的顶部的样品安装位内，多轴并联高自由度对准机构通过并行运动动作筒依次调整与样本安装平台的相对高度、与样本安装平台的X-Y位置、与检测样本的X-Y轴旋转轴平行度以及与检测样本具体孔位在X-Y轴方向上的相对位置，样本安装平台通过X-Y运动平台和Z轴升降机分别调整与操作台在X-Y轴方向以及Z轴方向的相对位置，操作头对检测样本进行检测操作，实现全自动化的、智能的操作样本上样，及上样后检测耗材的校准对齐，在检测耗材与光学检测设备校准对齐后，实现检测样本的全自动加样，可以全自动化的检测操作，大大降低人为操作过程中的波动，大大提高操作均一性，大大提高操作过程中的精确性，大大提高连续操作通量，解决了目前因人工的操作，难以实现连续高通量的操作以满足巨大的操作与检测需求，无法实现检测样本的全自动光学对齐定位、全自动加样操作、全自动样本检测操作等连续高通量、无人化操作的问题。

附图说明

图1为本实用基本构成原理示意图；

图2为本实用全自动检测操作单元原理示意图；

图3为本实用多轴并联高自由度平台立体结构示意图；

图4为本实用多轴并联高自由度平台侧视图；

图5为本实用样本光学校准标记位置分布示意图；

图6为本实用全自动检测操作单元基本操作流程图；

图7为本实用新型总体布局立体结构示意图；

图8为本实用新型总体布局侧视图；

图9为本实用新型基本操作流程图。

图中：1、全自动检测操作单元；2、转运与操作机器人；3、全自动加样液体操作单元；4、顶部外框；5、底部外框；6、顶部层流静压箱；7、层流进风HEPA；8、多轴并联高自由度对准机构；9、样本安装与运动平台；10、台面回风网孔；11、孔板耗材XY平台；12、高精度移液Z轴；13、转运机器人；14、相机Z轴；15、底部层流静压箱；801、并行运动动作筒；802、操作工作头安装与随动平台；803、操作头；804、上校准相机；901、X-Y运动平台；902、Z轴升降机；903、样本安装平台；904、下校准相机；905、样品安装位；906、光学校准标记。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述，给出了本实用新型的若干实施例，但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-9，本实用新型提供一种技术方案：

一种多自由度的光学检测与操作平台，包括全自动检测操作单元1、转运与操作机器人2以及全自动加样液体操作单元3，全自动检测操作单元1包括顶部外框4、底部外框5、顶部层流静压箱6、层流进风HEPA7、多轴并联高自由度对准机构8、样本安装与运动平台9、台面回风网孔10、孔板耗材XY平台11、高精度移液Z轴12、转运机器人13、相机Z轴14以及底部层流静压箱15，多轴并联高自由度对准机构8包括并行运动动作筒801、操作工作头安装与随动平台802、操作头803以及上校准相机804，样本安装与运动平台9包括X-Y运动平台901、Z轴升降机902、样本安装平台903、下校准相机904、样品安装位905以及光学校准标记906，顶部外框4的底部安装有底部外框5，顶部外框4的顶部安装有顶部层流静压箱6，顶部外框4的内部且在顶部层流静压箱6的下方安装有层流进风HEPA7，层流进风HEPA7的底部安装有多轴并联高自由度对准机构8，底部外框5的顶部安装有样本安装与运动平台9，底部外框5的顶部且在靠近样本安装与运动平台9位置处设置有台面回风网孔10，底部外框5的顶部且在样本安装与运动平台9的正面和背面均安装有孔板耗材XY平台11，底部外框5的顶部且在靠近孔板耗材XY平台11位置处安装有高精度移液Z轴12，底部外框5的顶部且在样本安装与运动平台9的右侧安装有转运机器人13，底部外框5内部的左侧安装有相机Z轴14，底部外框5的内部且在样本安装与运动平台9的下方安装有底部层流静压箱15。

实施例，参考图1-9，并行运动动作筒801的底端安装有操作工作头安装与随动平台802，操作工作头安装与随动平台802的底部中心处安装有操作头803，操作工作头安装与随动平台802的底部且在操作头803的左侧安装有上校准相机804，并行运动动作筒801设置有多组；

并行运动动作筒801实现X-Y-Z平移与旋转位置的并行调节，可以使操作头803相对与样本安装平台903上检测样本X轴位移、Y轴位移、Z轴位移、X轴旋转、Y轴旋转、Z轴旋转等多个方向的位置对齐，相较于传统的多轴直线运动机构，可实现多个方向的快速联动，并可大大减小操作单元体积便于实现系统的小型化，可有效降低多轴直线机构因为结构耦合带来的累积误差，可以实现6个自有度地并行高精度位置调节，上校准相机804能够实时拍摄检测样本图像，通过光学校准标记906，实时调节操作头803相对与样本的相对位置。

实施例，参考图1-9，X-Y运动平台901的顶部安装有Z轴升降机902，Z轴升降机902的顶端安装有样本安装平台903，样本安装平台903的底部安装有下校准相机904，样本安装平台903的顶部设置有样品安装位905，样本安装平台903的顶部且在靠近样品安装位905处设置有光学校准标记906，光学校准标记906设置有九组，且九组光学校准标记906采用九点法标定X-Y-Z方向位置偏差和X-Y-Z三个轴系的角度水平偏差；

X-Y运动平台901和Z轴升降机902实现样本安装平台903相对于操作头803的精确位置定位，如对齐操作头803上的微孔和样本载片上样本孔对齐操作头803上的精密光学部件等，下校准相机904用于标定操作头803上需要精确对准的部件，九组光学校准标记906通过采用九点法标定X-Y-Z方向位置偏差和X-Y-Z三个轴系的角度水平偏差，从而可以用于操作工作头安装与随动平台802标定相对于样本安装平台903上样本的准确相对位置。

本实用新型工作流程：转运与操作机器人2获取检测样本至全自动加样液体操作单元3，样本被添加至检测载具，检测载具被添加相关检测试剂，转运与操作机器人2将检测载具转运至全自动检测操作单元1，检测载具被安装到样本安装平台903的顶部的样品安装位905内，多轴并联高自由度对准机构8通过并行运动动作筒801依次调整与样本安装平台903的相对高度、与样本安装平台903的X-Y位置、与检测样本的X-Y轴旋转轴平行度以及与检测样本具体孔位在X-Y轴方向上的相对位置，样本安装平台903通过X-Y运动平台901和Z轴升降机902分别调整与操作工作头安装与随动平台802在X-Y轴方向以及Z轴方向的相对位置，操作头803对检测样本进行检测操作。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种多自由度的光学检测与操作平台，包括全自动检测操作单元(1)、转运与操作机器人(2)以及全自动加样液体操作单元(3)，其特征在于：所述全自动检测操作单元(1)包括顶部外框(4)、底部外框(5)、顶部层流静压箱(6)、层流进风HEPA(7)、多轴并联高自由度对准机构(8)、样本安装与运动平台(9)、台面回风网孔(10)、孔板耗材XY平台(11)、高精度移液Z轴(12)、转运机器人(13)、相机Z轴(14)以及底部层流静压箱(15)，所述多轴并联高自由度对准机构(8)包括并行运动动作筒(801)、操作工作头安装与随动平台(802)、操作头(803)以及上校准相机(804)，所述样本安装与运动平台(9)包括X-Y运动平台(901)、Z轴升降机(902)、样本安装平台(903)、下校准相机(904)、样品安装位(905)以及光学校准标记(906)。

2.根据权利要求1所述的一种多自由度的光学检测与操作平台，其特征在于：所述顶部外框(4)的底部安装有底部外框(5)，所述顶部外框(4)的顶部安装有顶部层流静压箱(6)，所述顶部外框(4)的内部且在顶部层流静压箱(6)的下方安装有层流进风HEPA(7)，所述层流进风HEPA(7)的底部安装有多轴并联高自由度对准机构(8)，所述底部外框(5)的顶部安装有样本安装与运动平台(9)，所述底部外框(5)的顶部且在靠近样本安装与运动平台(9)位置处设置有台面回风网孔(10)，所述底部外框(5)的顶部且在样本安装与运动平台(9)的正面和背面均安装有孔板耗材XY平台(11)，所述底部外框(5)的顶部且在靠近孔板耗材XY平台(11)位置处安装有高精度移液Z轴(12)，所述底部外框(5)的顶部且在样本安装与运动平台(9)的右侧安装有转运机器人(13)，所述底部外框(5)内部的左侧安装有相机Z轴(14)，所述底部外框(5)的内部且在样本安装与运动平台(9)的下方安装有底部层流静压箱(15)。

3.根据权利要求1所述的一种多自由度的光学检测与操作平台，其特征在于：所述并行运动动作筒(801)的底端安装有操作工作头安装与随动平台(802)，所述操作工作头安装与随动平台(802)的底部中心处安装有操作头(803)，所述操作工作头安装与随动平台(802)的底部且在操作头(803)的左侧安装有上校准相机(804)。

4.根据权利要求1所述的一种多自由度的光学检测与操作平台，其特征在于：所述X-Y运动平台(901)的顶部安装有Z轴升降机(902)，所述Z轴升降机(902)的顶端安装有样本安装平台(903)，所述样本安装平台(903)的底部安装有下校准相机(904)，所述样本安装平台(903)的顶部设置有样品安装位(905)，所述样本安装平台(903)的顶部且在靠近样品安装位(905)处设置有光学校准标记(906)。

5.根据权利要求1所述的一种多自由度的光学检测与操作平台，其特征在于：所述并行运动动作筒(801)设置有多组。

6.根据权利要求1所述的一种多自由度的光学检测与操作平台，其特征在于：所述光学校准标记(906)设置有九组，且九组光学校准标记(906)采用九点法标定X-Y-Z方向位置偏差和X-Y-Z三个轴系的角度水平偏差。

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