CN220120495U - 一种液态样本自动制样与检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液态样本自动制样与检测装置，它包含一套样本滴定单元、自动制样单元、镜检单元、传动装置、PLC控制单元与数字图像识别单元，所述样本滴定单元用于获取液态样本并滴到自动制样单元；所述自动制样单元用于将液态样本制成样本片；所述镜检单元用于采集液态样本图像；所述传动装置用于将样本片移动到最终位置；所述PLC控制单元用于控制各单元机械臂、机械抓手、机械吸盘与传动装置的动作；所述数字图像识别装置用于对液态样本图像进行检测。通过PLC控制单元与数字图像识别单元实现自动制片与实时检测，提升了检测效率、降低检测成本，实现液态样本检测工作的自动化与智能化，可广泛应用于自动检测技术领域。

Description

一种液态样本自动制样与检测装置

技术领域

本实用新型涉及自动检测技术领域，具体涉及一种液态样本自动制样与检测装置。

背景技术

在材料学领域、医学领域与工业领域等，常有液态样本需要被检测(物理镜检)，对于待测表面外观形态的微小材料，可将其混入石蜡、酒精、纯净水等液态溶剂中进行制片后检测；对于待测含有杂质的液态化学品，也需要使用显微镜进行检测。

此类检测方法被称为显微镜人工检测法，该方法通过检验人员进行样本片制片并使用显微镜来对样本片进行观察与分析，出具检测报告，这种检测方法依赖于检验员的主观经验，在面对大量待测样本时，存在工作效率低、检测结果准确性较低的缺点。

实用新型内容

由于现有技术存在上述缺陷，本实用新型提供了一种液态样本自动制样与检测装置，以解决现有液态样本检测方法工作效率低、准确性低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种液态样本自动制样与检测装置，包括样本滴定单元、自动制样单元、镜检单元、传动装置、PLC控制单元与数字图像识别单元；其中，

所述样本滴定单元包括存液箱与液态样本滴定装置，用于获取液态样本并滴到自动制样单元；

所述自动制样单元包括一套载玻片夹持装置与一套盖玻片吸取装置，用于将液态样本制成样本片；

所述镜检单元包括样本片夹持装置、全自动显微镜，用于采集液态样本图像；

所述传动装置包括传送带、直线运动机构，用于将样本片移动到最终位置；

所述PLC控制单元包括中央处理器，以及与中央处理器连接的各单元机械臂、机械抓手、机械吸盘与传动装置，用于控制各单元机械臂、机械抓手、机械吸盘与传动装置的动作；

所述数字图像识别装置包括与中央处理器连接的显微相机与主计算机，用于对液态样本图像进行检测。

所述样本滴定单元的液态样本滴定装置带有超声测距传感器与滴定阀，通过传感器检测待滴定位是否有载玻片，倘若待滴定位有载玻片，滴定阀打开，滴下液态样本后滴定阀关闭。

所述载玻片夹持装置包含滑轨、可升降机械臂、机械抓手、载玻片盛料盒，所述机械抓手随可升降机械臂运动，进而通过机械抓手的动作来夹取载玻片，通过伸缩杆实现机械臂和机械抓手的水平直线移动。

所述盖玻片吸取装置包含超声测距传感器、滑轨、迷你气缸、机械臂、气动式机械吸盘、盖玻片盛料盒，所述盖玻片盛料盒装有可开关式挡板。

所述样本片夹持装置包含超声测距传感器、电动升降杆、旋转杆、机械臂与机械抓手，通过旋转杆实现样本片夹持装置的旋转。

所述机械臂与机械抓手均为电气传动式，通过伺服电机驱动，所述机械吸盘为气动式，通过气缸驱动。

所述全自动显微镜包含目镜、物镜、可旋转升降式载物台、光源，通过载物台的升降、旋转，使载物台上的样本片滑入回收盒。

所述传动装置包含传送带与直线运动机构，传送带下置有压力传感器，直线运动机构包含检测箱体内部的滑轨与电动升降杆。

所述PLC控制单元为主控单元，包含各单元机械臂、机械抓手、机械吸盘与各传动装置，用于依据操作指令来控制各单元内机械臂、机械抓手与各类传动装置的运动过程，并根据反馈信号计算得到载玻片滴样位置到盖玻片待盖位置的时间；其中，反馈信号包括超声测距传感器、压力传感器、滴定装置与传动装置的信号。

所述数字图像识别单元由图像输入、图像分析、图像输出三部分组成，该单元用于依据操作指令来进行图像识别与检测，并输出检测报告。

与现有技术相比，上述实用新型具有如下优点或者有益效果：

1、可实现液态样本从制样到检测全过程的无人操作。

2、通过压力传感器、超声测距传感器与计时器能使液态样本制样过程更加流畅。

3、通过PLC控制单元来对样本滴定单元、自动制样单元、镜检单元、传动装置进行控制，实现检测工作的自动化与智能化，有效提升工作效率，降低人工成本。

4、该装置使用数字图像识别单元进行液态样本图像检测工作，有效提升了检测结果的准确率。

5、该装置结构紧凑、操作方便，可作为一种标准工具在本领域推广应用，具有很好的市场前景。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型液态样本自动制样与检测装置的结构示意图。

图2为本实用新型液态样本自动制样与检测装置检测台结构示意图。

图3为本实用新型液态样本自动制样与检测装置存液箱和检测箱示意图。

图4为本实用新型液态样本自动制样与检测装置盖玻片盛料盒示意图。

其中，图中的标识为：1-存液箱；2-连接杆；3-连通管；4-第一滑轨；5-第一水平伸缩杆；6-第一电动升降杆；7-机械抓手；8-载玻片盛料盒；9-载玻片盛料盒支架；10-传送带支架；11-工作台；12-传送带；13-支撑杆；14-手动调节旋钮；15-数据线；16-PLC控制单元；17-数字图像识别单元；18-人机交互界面；19-滑块；20-第二滑轨；21-第二水平伸缩杆；22-迷你气缸；23-气动执行器；24-盖玻片盛料盒；25-机械吸盘；26-机械臂；27-滴定阀；28-滴定管；29-机械抓手；30-第二电动升降杆；31-旋转杆；32-连接件；33-显微相机；34-物镜；35-全自动显微镜；36-可旋转升降式载物台；37-旋转旋钮刻度框；38-光源；39-海绵垫；40-开关式挡板；41-检测箱外壳。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型中的结构作进一步的说明，但是不作为本实用新型的限定。

本实用新型属于自动检测技术领域，具体是为液态样本提供一种液态样本自动制样与检测装置，它包含一套样本滴定单元、自动制样单元、镜检单元、传动装置、PLC控制单元与数字图像识别单元，所述样本滴定单元包含存液箱与液态样本滴定装置；所述自动制样单元包含一套载玻片夹持装置与一套盖玻片吸取装置；所述镜检单元包含样本片夹持装置、全自动显微镜；所述传动装置包含传送带、直线运动机构；所述PLC控制单元的硬件部分包含各单元机械臂、机械抓手、机械吸盘与传动装置，软件部分由单元程序与应用程序组成；所述数字图像识别单元的硬件部分包含显微相机与主计算机，软件部分由图像输入、特征提取与分析、图像输出等三部分程序组成。

所述装置通过PLC控制单元与数字图像识别单元实现自动制片与实时检测，提升了检测效率、降低检测成本，实现液态样本检测工作的自动化与智能化，可广泛应用于自动检测技术领域。

一种液态样本自动制样与检测装置，包括样本滴定单元、自动制样单元、镜检单元、传动装置、PLC控制单元与数字图像识别单元；其中，

所述样本滴定单元包括存液箱与液态样本滴定装置，用于获取液态样本并滴到自动制样单元；

所述自动制样单元包括一套载玻片夹持装置与一套盖玻片吸取装置，用于将液态样本制成样本片；

所述镜检单元包括样本片夹持装置、全自动显微镜，用于采集液态样本图像；

所述传动装置包括传送带、直线运动机构，用于将样本片移动到最终位置；

所述PLC控制单元包括中央处理器，以及与中央处理器连接的各单元机械臂、机械抓手、机械吸盘与传动装置，用于控制各单元机械臂、机械抓手、机械吸盘与传动装置的动作；

所述数字图像识别装置包括与中央处理器连接的显微相机与主计算机，用于对液态样本图像进行检测。

所述样本滴定单元的液态样本滴定装置带有超声测距传感器与滴定阀，通过传感器检测待滴定位是否有载玻片，倘若待滴定位有载玻片，滴定阀打开，滴下液态样本后滴定阀关闭。

所述载玻片夹持装置包含滑轨、可升降机械臂、机械抓手、载玻片盛料盒，所述机械抓手随可升降机械臂运动，进而通过机械抓手的动作来夹取载玻片，通过伸缩杆实现机械臂和机械抓手的水平直线移动。

所述盖玻片吸取装置包含超声测距传感器、滑轨、迷你气缸、机械臂、气动式机械吸盘、盖玻片盛料盒，所述盖玻片盛料盒装有可开关式挡板。

所述样本片夹持装置包含超声测距传感器、电动升降杆、旋转杆、机械臂与机械抓手，通过旋转杆实现样本片夹持装置的旋转。

所述机械臂与机械抓手均为电气传动式，通过伺服电机驱动，所述机械吸盘为气动式，通过气缸驱动。

所述全自动显微镜包含目镜、物镜、可旋转升降式载物台、光源，通过载物台的升降、旋转，使载物台上的样本片滑入回收盒。

所述传动装置包含传送带与直线运动机构，传送带下置有压力传感器，直线运动机构包含检测箱体内部的滑轨与电动升降杆。

所述PLC控制单元为主控单元，包含各单元机械臂、机械抓手、机械吸盘与各传动装置，用于依据操作指令来控制各单元内机械臂、机械抓手与各类传动装置的运动过程，并根据反馈信号计算得到载玻片滴样位置到盖玻片待盖位置的时间；其中，反馈信号包括超声测距传感器、压力传感器、滴定装置与传动装置的信号。

所述数字图像识别单元由图像输入、图像分析、图像输出三部分组成，该单元用于依据操作指令来进行图像识别与检测，并输出检测报告。

具体实施例，如图1至图4所示，

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，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。

图1为本实用新型的结构示意图，包括一套样本滴定单元，样本滴定单元由存液箱1、连通管3、滴定管28与滴定阀27组成。

自动制样单元由载玻片夹持装置与盖玻片吸取装置组成，载玻片夹持装置包括第一滑轨4、第一电动升降杆6、机械抓手7、载玻片盛料盒8，盖玻片吸取装置包含第二滑轨20、滑块19、第二水平伸缩杆21、迷你气缸22、盖玻片盛料盒24、机械吸盘25、机械臂26。

镜检系单元包括样本片夹持装置与全自动显微镜35，样本片夹持装置包含支撑杆13、旋转杆31、连接件32与机械抓手29，全自动显微镜35包含显微相机33、物镜34、可旋转升降式载物台36、光源38，全自动显微镜35采集到的图像均传入数字图像识别单元17。

传动装置包含传送带12、直线运动机构，安装在工作台11上，其中直线运动机构包括第一滑轨4、第一电动升降杆6、迷你气缸22、第二滑轨20、支撑杆13。

样本滴定单元、自动制样单元、镜检单元及传动装置的控制由PLC控制单元16控制，人机交互界面在显示屏18显示。

如图1所示，在制样工作开始前，在PLC控制单元人机交互界面18中输入准备制样的指令，盖玻片吸取装置中的位移驱动(滑块19、第二滑轨20、第二水平伸缩杆21、迷你气缸22)带动盖玻片盛料盒24垂直或水平移动，将其移至合适位置；传动装置中的电气驱动(内置电机)带动传送带12开始运动。

如图1所示，载玻片夹持装置中的可升降机械抓手包括水平伸缩杆5、第一电动升降杆6与机械抓手7，通过水平伸缩杆5能够将夹有载玻片的机械手移动至传送带12上方，传送带12通过传送带支架10进行固定，通过第一电动升降杆6能够实现机械抓手7的上下移动，其中第一电动升降杆6被称为可升降机械抓手的机械臂；载玻片盛料盒8固定在载玻片盛料盒支架9上。

如图1所示，在PLC控制装置人机交互界面18中输入开始制样的指令，位移驱动(第一滑轨4、水平伸缩杆5)带动载玻片夹持装置中的机械抓手垂直或水平移动，第一电动升降杆6的电气驱动部分(内置电机)控制其伸缩，机械抓手7的电气驱动部分(内置电机)带动其抓夹的张合，通过位移驱动与电气驱动将夹有载玻片的机械抓手送至传送带上方后停止。

如图1和图3所示，存液箱1与检测箱外壳41由连接杆2进行连接，存液箱1内的待测液体由连通管3送入滴定管28，在滴定管28底部装有滴定阀27，滴定阀27用于控制待测液滴出量，在滴定阀27内部装有微型超声测距传感器，该传感器用于检测载玻片是否到达指定位置，倘若检测到载玻片到达指定位置，PLC控制单元16接收反馈信号，控制滴定阀27打开，待测液经滴定管28滴出。

如图1和图4所示，盖玻片吸取装置主要由迷你气缸22、机械吸盘25、机械臂26和盖玻片盛料盒24组成，当PLC控制单元16内计数器与定时器所预设的时间到达后，控制盖玻片盛料盒底部可开关式挡板40打开，通过气动驱动(内置气动执行器23)控制气动机械吸盘25从中吸取出盖玻片，通过电气驱动(内置伺服电机)控制机械臂26的折叠与伸展运动，将所取盖玻片盖在待盖片上方，形成样本片。

如图4所示，盖玻片盛料盒内壁置有海绵垫39，海绵垫39用于固定盖玻片盛料盒内的盖玻片，使机械吸盘25能够在不损伤盖玻片的情况下将其吸出。

如图1和图2所示，样本片夹持装置通过支撑杆13固定在操作台上，通过连接件32将支撑杆13部分与样本片夹持装置的位移驱动部分进行连接，该装置包括第二电动升降杆30、旋转杆31与机械抓手29，其中旋转杆31内置有超声测距传感器，当传感器检测样本片到达指定位置时，PLC控制单元16接收反馈信号，通过位移驱动(第二电动升降杆30、旋转杆31)与电气驱动(内置伺服电机)的控制，使机械抓手29在旋转杆31与第二电动升降杆30的联合运动下，将样本片夹持住并放置于全自动显微镜35的载物台36上。

如图1所示，在传送带12尾端下侧装有压力传感器，当样本片被夹起后，压力传感器接收压力变化的信号传送给PLC控制单元16，PLC控制单元16接收压力传感器的反馈信号，定时器复位，重新计时。

如图1和图2所示，全自动显微镜35包括显微相机33、物镜34、可旋转式载物台36、手动调节旋钮14、旋转旋钮刻度框37和光源38，其中可旋转式载物台36能通过X轴、Y轴、Z轴三个方向进行移动，可使显微相机33采集到样本片不同角度下的显微图像。

如图1所示，当全自动显微镜35采集到样本片的显微图像后，将通过数据线15传送至数字图像识别单元17，所述PLC控制单元人机交互界面由显示器18进行显示，所述数字图像识别单元17由主机内置的图像处理器与CPU进行数据处理。

本实用新型的工作过程为：

通过计算机人机交互界面来给PLC控制单元发送工作指令，通过控制信号控制样本滴定单元、自动制样单元、镜检单元与各传动装置的样本片制样与检测过程；载玻片夹持装置中的机械抓手抓取载玻片，通过伸缩杆，带动机械臂与机械抓手移动至传送带上部，并通过机械臂与机械抓手动作将载玻片平稳的置于传送带上；传送带下的压力传感器感受到载玻片的压力开始工作；当载玻片传送至待滴定位，超声测距传感器检测到距离变短，液态样本滴定装置打开阀门，滴下定量液态样本后关闭阀门；

通过PLC控制单元的计数器与定时器来控制盖玻片吸取装置，在固定间隔时间后，滴样后的载玻片传送至加盖盖玻片的位置，根据控制信号，盖玻片盛料盒底部挡板打开，机械吸盘吸取一片盖玻片，通过滑轨与迷你气缸的运动，将盖玻片盖至盛料载玻片上制成样本片；样本片通过传送带移至终位，压力传感器检测到该位置压力变化，机械臂通过旋转杆的运动转至夹取位，通过机械抓手夹取样本片并将样本片放在全自动显微镜的载物台上；

当样本片被置于载物台后，全自动显微镜使用目镜上方放置的显微相机采集液态样本图像；液态样本图像通过数据线传输至数字图像识别单元终端进行液态样本图像检测工作。

该装置具备循环制样与自动检测功能，操作方式简单，有效提升液态样本检测的工作效率与准确率。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、单元、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本申请保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进，本方案所提到的控制单元、图像处理方法等设计软件的内容也是属于本领域技术人员能够实现的部分。

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。

以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种液态样本自动制样与检测装置，其特征在于：包括样本滴定单元、自动制样单元、镜检单元、传动装置、PLC控制单元与数字图像识别单元；其中，

所述样本滴定单元包括存液箱与液态样本滴定装置，用于获取液态样本并滴到自动制样单元；

所述自动制样单元包括一套载玻片夹持装置与一套盖玻片吸取装置，用于将液态样本制成样本片；

所述镜检单元包括样本片夹持装置、全自动显微镜，用于采集液态样本图像；

所述传动装置包括传送带、直线运动机构，用于将样本片移动到最终位置；

所述PLC控制单元包括中央处理器，以及与中央处理器连接的各单元机械臂、机械抓手、机械吸盘与传动装置，用于控制各单元机械臂、机械抓手、机械吸盘与传动装置的动作；

所述数字图像识别单元包括与中央处理器连接的显微相机与主计算机，用于对液态样本图像进行检测。

2.根据权利要求1所述的液态样本自动制样与检测装置，其特征在于：所述样本滴定单元的液态样本滴定装置带有超声测距传感器与滴定阀，通过传感器检测待滴定位是否有载玻片，倘若待滴定位有载玻片，滴定阀打开，滴下液态样本后滴定阀关闭。

3.根据权利要求1所述的液态样本自动制样与检测装置，其特征在于：所述载玻片夹持装置包含滑轨、可升降机械臂、机械抓手、载玻片盛料盒，所述机械抓手随可升降机械臂运动，进而通过机械抓手的动作来夹取载玻片，通过伸缩杆实现机械臂和机械抓手的水平直线移动。

4.根据权利要求3所述的液态样本自动制样与检测装置，其特征在于：所述盖玻片吸取装置包含超声测距传感器、滑轨、迷你气缸、机械臂、气动式机械吸盘、盖玻片盛料盒，所述盖玻片盛料盒装有可开关式挡板。

5.根据权利要求1所述的液态样本自动制样与检测装置，其特征在于：所述样本片夹持装置包含超声测距传感器、电动升降杆、旋转杆、机械臂与机械抓手，通过旋转杆实现样本片夹持装置的旋转。

6.根据权利要求1所述的液态样本自动制样与检测装置，其特征在于：所述机械臂与机械抓手均为电气传动式，通过伺服电机驱动，所述机械吸盘为气动式，通过气缸驱动。

7.根据权利要求1所述的液态样本自动制样与检测装置，其特征在于：所述全自动显微镜包含目镜、物镜、可旋转升降式载物台、光源，通过载物台的升降、旋转，使载物台上的样本片滑入回收盒。

8.根据权利要求1所述的液态样本自动制样与检测装置，其特征在于：所述传动装置包含传送带与直线运动机构，传送带下置有压力传感器，直线运动机构包含检测箱体内部的滑轨与电动升降杆。

9.根据权利要求1所述的液态样本自动制样与检测装置，其特征在于：所述PLC控制单元为主控单元，包含各单元机械臂、机械抓手、机械吸盘与各传动装置，用于依据操作指令来控制各单元内机械臂、机械抓手与各类传动装置的运动过程，并根据反馈信号计算得到载玻片滴样位置到盖玻片待盖位置的时间；其中，反馈信号包括超声测距传感器、压力传感器、滴定装置与传动装置的信号。

10.根据权利要求1所述的液态样本自动制样与检测装置，其特征在于：所述数字图像识别单元由图像输入、图像特征提取与分析、图像输出三部分组成，该单元用于依据操作指令来进行图像识别与检测，并输出检测报告。