CN220542947U - 一种基于fpga的自动送样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于FPGA的自动送样装置，包括FPGA、横轴送样组件和纵轴送样组件，横轴送样组件和纵轴送样组件与FPGA电连接，横轴送样组件的中部与纵轴送样组件的中部交叉设置；横轴送样组件的第一端设置有第一存储组件，横轴送样组件的第二端设置有第二存储组件；纵轴送样组件的一端设置有样品信息检测仪器，样品托盘内设置有待检测样品；本实用新型通过设置横轴送样组件实现样品在第一存储组件和第二存储组件之间移动，然后通过设置纵轴送样组件，使得样品在从第一存储组件移动至第二存储组件的过程中，送入样品信息检测仪器进行样品检测，通过FPGA控制横轴送样组件和纵轴送样组件即可以实现自动送样。

Description

一种基于FPGA的自动送样装置

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，具体涉及一种基于FPGA的自动送样装置。

背景技术

传统人工送样精度低、送样效率低，针对特殊样品(一些化学样品或者具有辐射的样品等)时会对操作人员造成危害，并且如果引入测量样品单元，人工送样会引入人为因素对样品的影响，与人工送样相比，自动送样能缩短操作时间，提升系统整体的协调性；连续送样，保证送样精度；降低时间成本与人工投入等方面具有很大优势，符合自动化实验设备发展的趋势。

亟于此，提供一种基于FPGA的自动送样装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是样品可能存在辐射，且人工送样精度低、效率低，目的在于提供一种基于FPGA的自动送样装置，实现了在保证精度下连续送样的目的。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种基于FPGA的自动送样装置，包括FPGA、横轴送样组件和纵轴送样组件，所述横轴送样组件和所述纵轴送样组件与所述FPGA电连接，所述横轴送样组件和所述纵轴送样组件均水平设置，且所述横轴送样组件的中部与所述纵轴送样组件的中部交叉设置；

所述横轴送样组件的第一端设置有用于存储样品托盘的第一存储组件，所述横轴送样组件的第二端设置有用于存储样品托盘的第二存储组件；

所述纵轴送样组件的一端设置有样品信息检测仪器，所述样品托盘内设置有待检测样品。

具体地，所述横轴送样组件包括横轴轨道和横轴驱动组件，所述横轴轨道水平设置，所述第一存储组件和所述第二存储组件分别设置在所述横轴轨道的两端；

所述横轴驱动组件设置在所述横轴轨道的两端，且所述横轴驱动组件驱动位于所述第一存储组件内的所述样品托盘沿所述横轴轨道移动；

所述横轴驱动组件驱动位于所述横轴轨道上的样品托盘移动至所述第二存储组件内。

具体地，所述第一存储组件/所述第二存储组件包括四个呈矩形分布的限位柱，所述限位柱的下端与所述横轴轨道的垂直固定连接，多个所述样品托盘上下堆叠设置在所述第一存储组件和所述第二存储组件内；

所述横轴驱动组件包括横轴动力组件、推进组件和推入组件，所述推进组件设置在所述第一存储组件的下方，所述推入组件设置在所述第二存储组件的下方；

所述推进组件对所述第一存储组件最下层的所述样品托盘施加朝向所述第二存储组件的作用力，并驱动所述样品托盘移出所述第一存储组件；

所述推入组件对所述第二存储组件最下层的所述样品托盘施加向上的作用力，并驱动所述样品托盘向上移动。

具体地，所述推进组件包括：

驱动轴，两个所述驱动轴横向设置，且分别位于所述第一存储组件内最下层的所述样品托盘的下侧；

螺旋套，其套装在所述驱动轴上，设定所述螺旋套有第一端和第二端，所述螺旋套上设置有连通其第一端和第二端的切割区域，所述切割区域包括直线边和螺旋边，所述直线边的两端分别与连接所述螺旋套的第一端和所述螺旋套的第二端，所述螺旋边的两端分别与连接所述直线边的第一端和所述直线边的第二端；

套装在两个所述驱动轴上的两个所述螺旋套镜像设置；所述推入组件与所述推入组件镜像设置。

具体地，所述横轴动力组件包括横轴直流电机、直连传动齿轮、共轴传动齿轮和传动齿轮组；

两个所述直连传动齿轮分别设置在所述横轴轨道的两端，且所述直连传动齿轮通过所述共轴传动齿轮与所述传动齿轮组啮合，两个所述传动齿轮组分别驱动所述推入组件的驱动轴和所述推入组件的驱动轴；

所述横轴直流电机的转矩输出轴驱动所述直连传动齿轮转动，两个所述直连传动齿轮通过传动带同步转动。

优选地，所述推进组件的驱动轴上套装有指示齿轮，所述推进组件的一侧设置有用于检测所述指示齿轮转动情况的转动限位光电开关，所述转动限位光电开关、所述横轴直流电机均与所述FPGA电连接。

具体地，所述纵轴送样组件包括纵轴轨道、限位底板和纵轴驱动组件，所述样品信息检测仪器设置在所述纵轴轨道的第一端，所述纵轴驱动组件设置在所述纵轴轨道的第二端，所述限位底板设置在所述纵轴轨道上，且所述纵轴驱动组件驱动所述限位底板沿所述纵轴轨道滑动，所述限位底板的上侧面与所述横轴轨道的上侧面处于同一水平面。

具体地，所述纵轴驱动组件包括纵轴直流电机和传动链条，所述传动链条沿所述纵轴轨道的轴向设置，且所述纵轴直流电机驱动所述传动链条带动所述限位底板移动。

具体地，所述限位底板上设置有与所述样品托盘适配的凹陷卡槽，所述纵轴轨道的两端分别设置有送样位置光电开关和出样位置光电开关，所述送样位置光电开关与所述样品信息检测仪器之间的距离小于所述出样位置光电开关与所述样品信息检测仪器之间的距离。

优选地，所述纵轴直流电机、所述送样位置光电开关和所述出样位置光电开关均与所述FPGA电连接。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型通过设置横轴送样组件实现样品在第一存储组件和第二存储组件之间移动，然后通过设置纵轴送样组件，使得样品在从第一存储组件移动至第二存储组件的过程中，送入样品信息检测仪器进行样品检测，通过FPGA控制横轴送样组件和纵轴送样组件即可以实现自动送样。

附图说明

附图示出了本实用新型的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本实用新型的原理，其中包括了这些附图以提供对本实用新型的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。

图1是根据本实用新型所述的一种基于FPGA的自动送样装置的结构示意图，图中将横轴驱动组件旋转90°示出。

图2是根据本实用新型所述的螺旋套的结构示意图。

图3是根据本实用新型所述的控制连接框图。

附图标记：1-纵轴直流电机，2-传动链条，3-送样位置光电开关，4-出样位置光电开关，5-限位底板，6-样品托盘，7-限位柱，8-横轴直流电机，9-直连传动齿轮，10-共轴传动齿轮，11-传动齿轮组，12-驱动轴，13-指示齿轮，14-转动限位光电开关。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本实用新型的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

在本实施例中通过无刷直流电机来实现自动送样，无刷直流电机具有结构简单、体积小、效率高、无级调速、调速范围广、过载能力强等优点，在航空、军事、汽车、办公自动化、家用电器等行业内得到了广泛的应用。

但直流无刷电机驱动大惯量负载运动过程中，由于速度变化与直流无刷电机的输出力矩成正比，若加减速过程中速度出现跳变，会造成输出力矩发生突变速度突变会造成转子或者齿轮等传动结构机械损坏，且位置控制精度很难保证；也将导致旋转机械结构在运行过程中产生冲击，发出噪声，将缩短电机和旋转机械结构的使用寿命。

特别是在高性能的伺服驱动领域，在这些领域要求：控制器体积小；使用寿命长；还要求对多台电机并行控制。

由于单芯片大容量现场可编程门阵列(FPGA)能够实现在系统芯片上实现多台电机的复杂控制功能，大大减小了控制系统的体积。特别是FPGA的并行工作特性,可以避免出现程序跑飞和死机现象,大大提高了系统的稳定性和可靠性。因此通过FPGA对自动送样装置进行控制为较好的方法。

所以设计一种基于国产FPGA的自动送样系统是非常有工程意义和创新意义的。

本实施例中选用国产的高云FPGA芯片，采用S曲线算法控制运动系统，回读电机的位移反馈再输出对应的PWM脉冲给电机，形成运动系统的闭环控制。

实施例一

如图1所示，一种基于FPGA的自动送样装置，包括FPGA、横轴送样组件和纵轴送样组件，所述横轴送样组件和所述纵轴送样组件与所述FPGA电连接。

所述横轴送样组件和所述纵轴送样组件均水平设置，且所述横轴送样组件的中部与所述纵轴送样组件的中部交叉设置；在本实施例中，将横轴送样组件和纵轴送样组件垂直设置。

所述横轴送样组件的第一端设置有用于存储样品托盘的第一存储组件，所述横轴送样组件的第二端设置有用于存储样品托盘的第二存储组件；第一存储组件用于存储为进行检测的样品，第二存储组件用于存储已经完成了检测的样品。

所述纵轴送样组件的一端设置有样品信息检测仪器，所述样品托盘内设置有待检测样品。

横轴送样组件将第一存储组件内的样品托盘移出，并在横轴送样组件上移动，当样品托盘移动至横轴送样组件与纵轴送样组件的交叉处时，纵轴送样组件工作，将样品托盘朝样品信息检测仪器移动，在样品信息检测仪器完成对样品的检测后，再沿纵轴送样组件回移至横轴送样组件与纵轴送样组件的交叉处，横轴送样组件继续工作，将完成检测后的样品向第二存储组件移动并存储。

实施例二

本实施例对横轴送样组件的结构加以说明。

所述横轴送样组件包括横轴轨道和横轴驱动组件，所述横轴轨道水平设置，所述第一存储组件和所述第二存储组件分别设置在所述横轴轨道的两端，所述横轴轨道可以看做一个矩形直板，在矩形直板的上侧面设置有沿横轴轨道轴向设置的滑槽，样品托盘可以在滑槽内滑动，从而可以通过横轴驱动组件的驱动，使得样品托盘可以从第一存储组件移动至第二存储组件。

所述横轴驱动组件设置在所述横轴轨道的两端，且所述横轴驱动组件驱动位于所述第一存储组件内的所述样品托盘沿所述横轴轨道移动；所述横轴驱动组件驱动位于所述横轴轨道上的样品托盘移动至所述第二存储组件内。

第一存储组件和第二存储组件的结构相同，且第一存储组件和第二存储组件镜像设置，第一存储组件的出口即镜像为第二存储组件的入口。

在本实施例中所述第一存储组件包括四个呈矩形分布的限位柱，所述限位柱的下端与所述横轴轨道的垂直固定连接，四个限位柱正好固定矩形样品托盘的位置，并且靠近横轴轨道中部的两个限位柱之间的距离略大于样品托盘的宽度，使得样品托盘可以从两个限位柱之间移出，并移动至滑槽内。

同理，所述第二存储组件包括四个呈矩形分布的限位柱，所述限位柱的下端与所述横轴轨道的垂直固定连接，四个限位柱正好固定矩形样品托盘的位置，并且靠近横轴轨道中部的两个限位柱之间的距离略大于样品托盘的宽度，使得样品托盘可以从滑槽划入至四个限位柱之间，最终存储在第二存储组件内。

多个所述样品托盘上下堆叠设置在所述第一存储组件和所述第二存储组件内；样品托盘堆叠的限位柱可作为横轴轨道两边堆叠样品托盘的竖直方向限位结构，堆叠限位是为了样品托盘切换时样品托盘之间的排序不会被打乱且样品托盘可以在竖直方向规整排列。

为了实现样品托盘从第一存储组件内推出，并将经过检测后，可以从横轴轨道推入至第二存储组件内，本实施例中的所述横轴驱动组件包括横轴动力组件、推进组件和推入组件。

所述推进组件设置在所述第一存储组件的下方，所述推进组件对所述第一存储组件最下层的所述样品托盘施加朝向所述第二存储组件的作用力，并驱动所述样品托盘移出所述第一存储组件。

所述推入组件设置在所述第二存储组件的下方；所述推入组件对所述第二存储组件最下层的所述样品托盘施加向上的作用力，并驱动所述样品托盘向上移动，在推进组件的作用下，使得托盘组件持续移动，将样品托盘推入第二存储组件的最下方。

所述推进组件和推入组件均包括驱动轴和螺旋套，所述横轴动力组件包括横轴直流电机、直连传动齿轮、共轴传动齿轮和传动齿轮组。

两个所述驱动轴横向设置，且分别位于所述第一存储组件内最下层的所述样品托盘的下侧；两个所述直连传动齿轮分别设置在所述横轴轨道的两端，且所述直连传动齿轮通过所述共轴传动齿轮与所述传动齿轮组啮合，两个所述传动齿轮组分别驱动所述推入组件的驱动轴和所述推入组件的驱动轴；所述横轴直流电机的转矩输出轴驱动所述直连传动齿轮转动，两个所述直连传动齿轮通过传动带同步转动。

通过传动带将推进组件处的直连传动齿轮和推入组件处的直连传动齿轮动力连接，使得通过一个横轴直流电机即可以同时驱动推进组件和推入组件运动。

如图2所示，螺旋套套装在所述驱动轴上，设定所述螺旋套有第一端和第二端，所述螺旋套上设置有连通其第一端和第二端的切割区域，所述切割区域包括直线边和螺旋边，所述直线边的两端分别与连接所述螺旋套的第一端和所述螺旋套的第二端，所述螺旋边的两端分别与连接所述直线边的第一端和所述直线边的第二端；

套装在两个所述驱动轴上的两个所述螺旋套镜像设置；所述推入组件与所述推入组件镜像设置。

螺旋套的工作原理为，为了描述方便，在样品托盘推出第一存储组件时，设定远离纵轴送样组件的一端为样品托盘的后端，靠近纵轴送样组件的一端为样品托盘的前端。

当需要将第一存储组件最下方的样品托盘推出时，通过横轴直流电机驱动样品托盘两侧的螺旋套转动，使得样品托盘的螺旋边的第一端与样品托盘的后端接触，继续转动螺旋套，使得螺旋边转动，对样品托盘施加朝向横轴中间的作用力，从而将样品托盘从第一存储组件中推出。

因此，为了避免一次推出过多的样品托盘，设定螺旋套的厚度等于样品托盘的厚度，一次即推动一个样品托盘。

为了描述方便，在样品托盘推入第二存储组件时，设定远离纵轴送样组件的一端为样品托盘的前端，靠近纵轴送样组件的一端为样品托盘的后端。

当需要将位于横轴轨道上的样品托盘存放至第二存储组件最下方时，通过横轴直流电机驱动推入组件的两个螺旋套转动，通过螺旋套的转动使得位于第二存储组件最下方的样品托盘的后端上移，然后位于横轴轨道上的样品托盘插入至下方，在其他样品托盘在横轴轨道上移动的推力下，实现对检测过后的样品的堆叠。

所述推进组件的驱动轴上套装有指示齿轮，所述推进组件的一侧设置有用于检测所述指示齿轮转动情况的转动限位光电开关，所述转动限位光电开关、所述横轴直流电机均与所述FPGA电连接。通过转动限位光电开关来检测指示齿轮的转动情况，从而确定螺旋套的转动情况。

通过FPGA和转动限位光电开关的配合，来实现对横轴直流电机的控制，具体控制方法参见实施例四。

实施例三

因为需要将位于横轴轨道上的样品托盘移动至样品信息检测仪器进行检测，本实施例通过纵轴送样组件进行控制。

所述纵轴送样组件包括纵轴轨道、限位底板和纵轴驱动组件，所述样品信息检测仪器设置在所述纵轴轨道的第一端，所述纵轴驱动组件设置在所述纵轴轨道的第二端，所述限位底板设置在所述纵轴轨道上，且所述纵轴驱动组件驱动所述限位底板沿所述纵轴轨道滑动，所述限位底板的上侧面与所述横轴轨道的上侧面处于同一水平面。通过将限位底板设置成为与横轴轨道的上侧面位于同一水平面，可以使在限位底板与横轴轨道重合时，样品托盘可以正常的在横轴轨道上滑动。在需要将样品托盘移动至样品信息检测仪器时，控制限位底板移动，即可以将位于限位底板上的样品托盘移出横轴轨道，并移动至样品信息检测仪器。

在实际中，只需要能够驱动限位底板沿纵轴轨道移动即可，因此本实施例提供一种具体的驱动结构，所述纵轴驱动组件包括纵轴直流电机和传动链条，所述传动链条沿所述纵轴轨道的轴向设置，且所述纵轴直流电机驱动所述传动链条带动所述限位底板移动。

同时，为了增加样品托盘在限位底板上的稳定性，可以设置凹陷卡槽，避免在限位底板移动的过程中，样品托盘在惯性力的作用下从限位底板上掉落。同时，也需要尽量将凹陷卡槽的深度变小，避免样品托盘在凹陷卡槽内无法移出。

所述限位底板上设置有与所述样品托盘适配的凹陷卡槽。

所述纵轴轨道的两端分别设置有送样位置光电开关和出样位置光电开关，所述送样位置光电开关与所述样品信息检测仪器之间的距离小于所述出样位置光电开关与所述样品信息检测仪器之间的距离。

所述纵轴直流电机、所述送样位置光电开关和所述出样位置光电开关均与所述FPGA电连接。

通过所述送样位置光电开关和所述出样位置光电开关与所述FPGA的配合，实现对纵轴直流电机的控制，具体参见实施例四。

实施例四

如图3所示，本实施例提供具体的控制方法。

FPGA特有的并行特性和PWM方法，实现了多台电机之间独立工作，且按照各自的转向和转速运转的控制目标，满足了高性能的伺服驱动领域的特殊要求：控制器体积小；使用寿命长；还要求对多台电机并行控制；

采用实时性较好的FPGA的ROM查表法，能够控制直流电机按照提前规划好的速度曲线，解决现有直流无刷电机驱动大惯量负载，出现的电机速度跳变致使位置精度控制不准和降低电机与传动装置机械结构的使用寿命的问题；

选用的S曲线算法通常用于许多高级多轴运动控制系统,它通过在启动阶段衰减电机减速来减少冲击并充分利用电机性能,克服了传统的加减速算法在机床启动和加减速结束时存在加速度突变以及电机的柔性冲击。保证了运动控制系统的稳定性和可靠性，提高了系统的整体的寿命。

首先需要进行电机速度规划的工作，Sigmoid函数常被用作神经网络的激活函数，将变量映射到[0,1]之间，在经过一系列数学变换后可以利用特殊性质，运用于我们电机速度控制中。其核心思想是通过预设的速度规划，配置当前位移量上对应的速度配比，即将速度的变化范围映射到预设的速度最小值和速度最大值之间。S曲线离散指从连续的速度-时间S曲线中提取预先设置的点数，因为本系统选用的电机低电平控制电机运行，所以将每个点的速度值转换为对应的PWM低电平计数值——十六进制。提取的点越多，在FPGA中实现的S曲线精度越高。通过改变调速脉冲的低电平占空比，可以实现S曲线控制算法对电机转速的调节。

将离散好的100个16位的数据写入高云FPGA自带的片内存储器ROM初始化文件中，自动送样系统工作后片内ROM读取预先写入的数据，再利用电机当前位移量占总程位移量的百分比，百分比即片内ROM对应地址深度上的PWM低电平计数值，再通过PWM输出对应占空比的PWM脉冲给电机，就完成了电机S曲线速度控制。

光电开关利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路接通电路，从而检测物体的有无。因此将光电开关设置在送样/出样的预设位置上，利用其特性，检测限位底板是否通过送样/出样的预设位置。根据光电开关输出的电平高低我们就知道样品托盘是否到达送样出样的位置。

同理，在螺旋套上设定一个感应缺口，通过转动限位光电开关即可以实现对螺旋套的转动圈数的控制。

本领域技术人员能够实现上述检测。

同时，本实施例还提供一个上位机，上位机可以实现FPGAFPGA和计算机之间的数据接收和发送，并可以在接收数据时对其进行自定义数据包封装，在发送数据时可以形成完整的数据包格式。可以成功地实现和远端的上位机进行异步串行通信，方便进行远程控制。在上位机中输入执行对应功能的指令，FPGA接收到以后就会执行相应的控制代码，实现自动送样系统中预设好的运动方式。并且FPGA可以定时给上位机发送自动送样系统自身状态的数据，上位机接收后可以在上位机中可视化地查看需要的系统状态信息如：此时系统正处于何种工作方式、电机的运动状态、电机的转速曲线等信息。

A代表下一个样品托盘、B代表上一个样品托盘、C代表送样功能、D代表测样功能，E代表出样功能。

在执行任务前需要先对各种参数进行初始化，保证在执行任务前不会出现令系统不确定的状态。运行具体功能由上位机端输入代表不同功能的指令，高云FPGA主控接收到功能指令后执行对应任务，再执行完对应指令后高云FPGA芯片通过串口通信会发送给上位机一个完成标志的数据帧。体现在上位机端界面，就是当点击一个指令后，所有指令按钮会变成无法选中的状态，当上位机接收到FPGA反馈回来的指令完成标志数据帧后，指令按钮重新变回正常状态。

当上位机选择A指令并且FPGA接收到指令后，系统执行下一个样品托盘的功能：

首先判断纵轴方向的出样位置光电开光是否有效，其中有效指限位底板正对着出样位置光电开关，此时则说明样品托盘在初始位置，可以进行横轴或纵轴方向上的运动，当FPGA获取到出样位置光电开关返回无效时，需要给定纵轴直流电机方向为出样方向并给定一定占空比的PWM脉冲驱动电机使纵轴直流电机驱动纵轴传送链条带动限位底板回到初始位置再进行下一步动作，否则会因为样品托盘不在横轴方向变换的正中心而损坏机械结构。

出样位置光电开关返回有效时，改变横轴直流电机的转动方向并且根据电机位移反馈脉冲来实时输出对应S曲线不同占空比的PWM调速脉冲驱动横轴直流电机，再利用上升沿检测转动限位光电开关是否发生一次低电平到高电平的跳变，其中发生跳变指横轴转动限位光电开关输出的电平出现变化，横轴转动限位的带缺口的指示齿轮的缺口处正对横轴转动限位光电开关就对应高电平；非缺口处正对就对应低电平，若没检测到上升沿，等待横轴直流电机继续转动带动传动齿轮组，将扭力传递到堆叠样品托盘的螺旋套。

当检测到上升沿，在底板上的样品托盘也已经更换为了要使用的托盘并且FPGA发送指令完成标志数据帧A给上位机。这就是A指令的工作原理及过程，B指令执行上一个样品托盘的功能，与A指令的原理及过程相同指示，只是当FPGA没有检测到转动限位光电开关出现上升沿的时间段内转动方向与A指令相反。

当要进行样品信息检测时，上位机选择C指令并且FPGA接收到指令后，系统执行送样的功能：送样时只需要判断纵轴方向的送样位置光电开光是否有效，其中有效指限位底板正对着送样位置光电开关，此时则说明样品托盘已经在送样位置，当FPGA获取到送样位置光电开关返回无效时，改变纵轴直流电机的转动方向为送样方向并且根据电机位移反馈脉冲来实时输出对应S曲线不同占空比的PWM调速脉冲驱动纵轴直流电机，驱动纵轴传送链条带动限位底板行进到送样位置；当FPGA获取到送样位置光电开关返回有效时，此时样品托盘已经到达送样位置并且FPGA发送指令完成标志数据帧C给上位机。

指令按钮重新变成正常状态后，选择指令D测量样品功能：此时送样位置处的样品信息检测仪器会开始工作，当其完成样品信息检测后，FPGA会将检测信息和检测完成标志数据帧D发给上位机。

完成样品信息检测后，上位机选择E指令并且FPGA接收到指令后，系统执行出样的功能，该指令和送样指令原理及过程相似，只是判断的的传感器为纵轴方向的出样位置光电开光和电机的转动方向为出样方向。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本实用新型，而并非是对本实用新型的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述实用新型的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本实用新型的范围内。

Claims (10)

1.一种基于FPGA的自动送样装置，其特征在于，包括：FPGA、横轴送样组件和纵轴送样组件，所述横轴送样组件和所述纵轴送样组件与所述FPGA电连接，所述横轴送样组件和所述纵轴送样组件均水平设置，且所述横轴送样组件的中部与所述纵轴送样组件的中部交叉设置；

所述横轴送样组件的第一端设置有用于存储样品托盘(6)的第一存储组件，所述横轴送样组件的第二端设置有用于存储样品托盘(6)的第二存储组件；

所述纵轴送样组件的一端设置有样品信息检测仪器，所述样品托盘(6)内设置有待检测样品。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的自动送样装置，其特征在于，所述横轴送样组件包括横轴轨道和横轴驱动组件，所述横轴轨道水平设置，所述第一存储组件和所述第二存储组件分别设置在所述横轴轨道的两端；

所述横轴驱动组件设置在所述横轴轨道的两端，且所述横轴驱动组件驱动位于所述第一存储组件内的所述样品托盘(6)沿所述横轴轨道移动；

所述横轴驱动组件驱动位于所述横轴轨道上的样品托盘(6)移动至所述第二存储组件内。

3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的自动送样装置，其特征在于，所述第一存储组件/所述第二存储组件包括四个呈矩形分布的限位柱(7)，所述限位柱(7)的下端与所述横轴轨道的垂直固定连接，多个所述样品托盘(6)上下堆叠设置在所述第一存储组件和所述第二存储组件内；

所述横轴驱动组件包括横轴动力组件、推进组件和推入组件，所述推进组件设置在所述第一存储组件的下方，所述推入组件设置在所述第二存储组件的下方；

所述推进组件对所述第一存储组件最下层的所述样品托盘(6)施加朝向所述第二存储组件的作用力，并驱动所述样品托盘(6)移出所述第一存储组件；

所述推入组件对所述第二存储组件最下层的所述样品托盘(6)施加向上的作用力，并驱动所述样品托盘(6)向上移动。

4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的自动送样装置，其特征在于，所述推进组件包括：

驱动轴(12)，两个所述驱动轴(12)横向设置，且分别位于所述第一存储组件内最下层的所述样品托盘(6)的下侧；

螺旋套，其套装在所述驱动轴(12)上，设定所述螺旋套有第一端和第二端，所述螺旋套上设置有连通其第一端和第二端的切割区域，所述切割区域包括直线边和螺旋边，所述直线边的两端分别与连接所述螺旋套的第一端和所述螺旋套的第二端，所述螺旋边的两端分别与连接所述直线边的第一端和所述直线边的第二端；

套装在两个所述驱动轴(12)上的两个所述螺旋套镜像设置；所述推入组件与所述推入组件镜像设置。

5.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的自动送样装置，其特征在于，所述横轴动力组件包括横轴直流电机(8)、直连传动齿轮(9)、共轴传动齿轮(10)和传动齿轮组(11)；

两个所述直连传动齿轮(9)分别设置在所述横轴轨道的两端，且所述直连传动齿轮(9)通过所述共轴传动齿轮(10)与所述传动齿轮组(11)啮合，两个所述传动齿轮组(11)分别驱动所述推入组件的驱动轴(12)和所述推入组件的驱动轴(12)；

所述横轴直流电机(8)的转矩输出轴驱动所述直连传动齿轮(9)转动，两个所述直连传动齿轮(9)通过传动带同步转动。

6.根据权利要求5所述的一种基于FPGA的自动送样装置，其特征在于，所述推进组件的驱动轴(12)上套装有指示齿轮(13)，所述推进组件的一侧设置有用于检测所述指示齿轮(13)转动情况的转动限位光电开关(14)，所述转动限位光电开关(14)、所述横轴直流电机(8)均与所述FPGA电连接。

7.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的自动送样装置，其特征在于，所述纵轴送样组件包括纵轴轨道、限位底板(5)和纵轴驱动组件，所述样品信息检测仪器设置在所述纵轴轨道的第一端，所述纵轴驱动组件设置在所述纵轴轨道的第二端，所述限位底板(5)设置在所述纵轴轨道上，且所述纵轴驱动组件驱动所述限位底板(5)沿所述纵轴轨道滑动，所述限位底板(5)的上侧面与所述横轴轨道的上侧面处于同一水平面。

8.根据权利要求7所述的一种基于FPGA的自动送样装置，其特征在于，所述纵轴驱动组件包括纵轴直流电机(1)和传动链条(2)，所述传动链条(2)沿所述纵轴轨道的轴向设置，且所述纵轴直流电机(1)驱动所述传动链条(2)带动所述限位底板(5)移动。

9.根据权利要求8所述的一种基于FPGA的自动送样装置，其特征在于，所述限位底板(5)上设置有与所述样品托盘(6)适配的凹陷卡槽，所述纵轴轨道的两端分别设置有送样位置光电开关(3)和出样位置光电开关(4)，所述送样位置光电开关(3)与所述样品信息检测仪器之间的距离小于所述出样位置光电开关(4)与所述样品信息检测仪器之间的距离。

10.根据权利要求9所述的一种基于FPGA的自动送样装置，其特征在于，所述纵轴直流电机(1)、所述送样位置光电开关(3)和所述出样位置光电开关均与所述FPGA电连接。