EP3025158A2 - Verfahren zum handhaben eines probenröhrchens und vorrichtung zum handhaben - Google Patents

Verfahren zum handhaben eines probenröhrchens und vorrichtung zum handhaben

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Publication number
EP3025158A2
EP3025158A2 EP14746991.0A EP14746991A EP3025158A2 EP 3025158 A2 EP3025158 A2 EP 3025158A2 EP 14746991 A EP14746991 A EP 14746991A EP 3025158 A2 EP3025158 A2 EP 3025158A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sample tube
handling
probenrohrchens
camera
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14746991.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Pedain
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
F Hoffmann La Roche AG
Roche Diagnostics GmbH
Original Assignee
F Hoffmann La Roche AG
Roche Diagnostics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by F Hoffmann La Roche AG, Roche Diagnostics GmbH filed Critical F Hoffmann La Roche AG
Publication of EP3025158A2 publication Critical patent/EP3025158A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00584—Control arrangements for automatic analysers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1612—Programme controls characterised by the hand, wrist, grip control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/0099—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor comprising robots or similar manipulators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
    • G01N35/04—Details of the conveyor system
    • G01N2035/0474—Details of actuating means for conveyors or pipettes
    • G01N2035/0491—Position sensing, encoding; closed-loop control
    • G01N2035/0493—Locating samples; identifying different tube sizes

Definitions

  • the invention relates to a method for handling a sample tube by means of a Grain f adopted.
  • the invention further relates to an apparatus for handling a sample tube.
  • Generic methods and devices are often used to change sample tubes filled with samples in situ. This may be necessary, for example, when sample tubes filled with analyte are to be placed in an analyzer or when reformatting is required, which typically involves transferring the sample tubes from one fixture such as a carrier to another fixture of another type.
  • the invention relates to a method for handling a sample tube by means of a gripping device, comprising the steps of: determining (determining, detecting) a position, and / or an extent and / or spatial information of the sample tube and / or its holder in space, and
  • the position of the sample tube is first determined before starting to handle the sample tube. This allows unforeseen and / or unplanned changes in the position to be taken into account in comparison with a possibly predetermined or stored reference position.
  • the gripping device can grip precisely at a position at which a sample tube was detected. Delays or damage are effectively avoided in this way.
  • the gripping device is preferably controlled, and even more preferably automatically controlled electronically. This allows for easy implementation and programming as well as the provision of numerous functionalities, some of which are described below.
  • the position can be a coordinate in a one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional coordinate system.
  • the number of dimensions to be considered is given by the technical conditions. If, for example, the gripping device can only be moved one-dimensionally, it suffices to specify a coordinate in a one-dimensional coordinate system. If the gripping device can be moved in two dimensions, for example by means of an XY positioner, two coordinates are required in a two-dimensional coordinate system. If the gripping device can be moved in three dimensions, for example by means of a robot arm, three coordinates in a three-dimensional coordinate system are generally required.
  • the gripping device may be a conventional design, for example in the form of a pair of pliers.
  • the gripping device is preferably designed such that they can grip the respective sample tube and change it in place.
  • the gripping device can also be designed completely differently, depending on how the respective sample tubes can be handled.
  • the gripping device may comprise a magnet or a negative pressure acted upon opening for sucking sample tubes.
  • the sample tube forms a liquid container that can be accommodated in a puck.
  • a puck is a disk which typically has a holder for a sample tube. This holder may for example be designed in the form of a depression, which is preferably formed centrally in the puck. In this recess then a sample tube can be inserted.
  • a puck can advantageously have a permanent magnet, which enables a method of pucking on a pad designed for this purpose by the application of magnetic fields.
  • the sample tubes are typically conventional sample tubes for the collection of liquids used in the medical or chemical field. They preferably have a closable opening.
  • the liquid container is preferably filled with liquid to be analyzed. These may be, for example, body fluid such as blood or urine. The method is thus preferably applicable for medical purposes. In the field of medical technology, analyzes often occur which are to be carried out successively for a large number of samples. In this case, the method according to the invention can significantly reduce the total processing time and avoid possible errors and delays.
  • the sample tube is changed in place and for this purpose preferably (also) raised.
  • This allows the movement of the sample tube to another location.
  • the sample tube can be removed from a rack.
  • it can then be stored again in another holding device or in the same holding device.
  • the process is preferably used for reformatting.
  • it is preferably used for displacing sample tubes which are mounted on a holding device of a first type and which are to be transferred to a holding device of a second type.
  • a group of sample tubes which are arranged on or in a specific holding device, which has been filled, for example, in a doctor's office, to be "reformatted" on another holding device, which is suitable for insertion into an analyzer.
  • a center point or an extension of the sample tube is determined with respect to one, two or three dimensions.
  • the recognition of a center is particularly advantageous in sample tubes which have a certain symmetry at least in one, two or three dimensions.
  • a center point in the form of a dot on an axis of symmetry of the sample tube, which is arranged at an upper end of the sample tube can be detected.
  • an external extent can also be recognized, which may be advantageous in particular if it is to be expected that sample tubes of different dimensions will be used.
  • the determined extent of the sample tube can be taken into account when gripping by the gripping device, which avoids damage, for example due to excessive force application with a thicker than assumed sample tube.
  • the number of dimensions to be considered depends, as already described above, on the respective circumstances.
  • an orientation of the sample tube for example, an orientation indicating axis
  • the gripping device can take into consideration deviating from the standard alignments. This can occur, for example, when sample tubes are stored obliquely in a holding device. In this case, the gripping device, for example, grab the sample tube also wrong and pull out accordingly. Even so, damage can be avoided.
  • the step of handling the sample tube is further preferably carried out as a function of the orientation of the sample tube.
  • the step of detecting the position of the sample tube is preferably performed using a stereo camera or a 3D camera. Not only can such cameras capture a common two-dimensional image, but they can also achieve spatial resolution. For this purpose, they are typically designed such that the images of two two-dimensional cameras are evaluated in parallel. Stereo cameras and 3D cameras are known in the art, so reference should be made in this regard to the relevant literature.
  • the step of recognizing the position is further carried out using a further camera, which is preferably a 2D camera and more preferably is mounted on the Grain f adopted.
  • This further camera can also be called a gripper camera.
  • the accuracy of gripping can be improved, in particular, in a position in which the gripping device is located immediately adjacent to a sample tube to be accommodated, this sample tube can be picked up again with improved accuracy from a short distance.
  • the gripping process can be further optimized. An erroneous gripping or damaging the sample tube will be even less likely.
  • the method further comprises a step of recognizing a free position in a holder or storage area for sample tubes, which is preferably carried out by the same means with which the step of determining the position is also performed. More preferably, a sample tube is subsequently deposited by the gripping device at the free position.
  • the step of detecting a free position may also be performed by (mechanical) scanning.
  • an image database is used, preferably for determining target coordinates.
  • typical images of sample tubes can be stored, so that a corresponding evaluation can be reliably and easily detected, whether such a sample tube is in a position in which it can be arranged, for example, due to the formation of a holding device used.
  • the image database may store images of states during a handling operation to store, for example, original layouts, etc.
  • the target coordinates can be used directly to control the gripper.
  • these may be coordinates, as described above.
  • the method further comprises a step of detecting a damage of the sample tube, which is preferably performed by the same means with which the step of determining the position is also performed, and further preferably, the step of handling the sample tube is performed in response thereto will determine if damage has been detected.
  • the existing means for detecting the position such as corresponding cameras, also be used to detect any damage to the sample tube in a timely manner. If a sample tube is damaged, for example, it may be provided that the gripping and lifting of such a sample tube is dispensed with. If, for example, a sample tube is damaged only at an upper edge, it can be prevented in this way that, by gripping by means of the gripping device, destruction of the sample tube is initiated, which would be associated with the loss of a liquid to be analyzed therein.
  • the method further comprises a step of depositing a sample tube at a position from which a sample tube has previously been lifted.
  • the gripping device used can thus expose itself to a position by moving a sample tube previously located at the corresponding position to another position. This can be used, for example, to force a particular arrangement or sorting of sample tubes in a holding device.
  • the invention further relates to a device for handling sample tubes, comprising - a gripping device,
  • an image capture device and - A control device for controlling the gripping device in response to signals generated by the image capture device.
  • the device according to the invention achieves the advantages already described with reference to the method according to the invention.
  • the variants of the individual components already described with reference to the method can be applied correspondingly to the device according to the invention.
  • the control device is preferably an electronic control device.
  • a processor preferably has processor means and memory means, wherein instructions are stored in the memory means, in the execution of which a method according to the invention is carried out by the processor means.
  • processor means preferably has processor means and memory means, wherein instructions are stored in the memory means, in the execution of which a method according to the invention is carried out by the processor means.
  • all variants of the method according to the invention described above can be applied accordingly. The advantages described in this connection are thus achieved by means of the device for handling sample tubes.
  • the image capture device preferably has a stereo camera or a 3D camera, which is preferably arranged spatially immutable. Further preferably, the image capture device further comprises a 2D camera, which is arranged on the gripping device and is moved with this.
  • the gripping device is preferably movable by means of an X-Y positioner. This allows easy travel in two dimensions, which is a suitable design for most typical applications in which samples are to be taken out of and returned to appropriate fixtures for analysis.
  • spatial information of a tube arrangement should be determined by means of a camera.
  • a controller of a gripper then accesses in dependence on the spatial information.
  • a 3D space measurement can be performed by means of a stereo camera.
  • the gripper also takes into account the orientation of tubes, the orientation of a tube does not have to correspond exactly to a given orientation. Rather, a tube may also go awry in a holding device For example, a rack stuck, as this is detected by a camera and compensated accordingly by the gripper.
  • an apparatus and method of a gripping mechanism for gripping a puck or sample tube which when gripped creates a 3D image of the room, the sample tube or the position and orientation of the sample tube from geometric data such as tube center and / or. or tube axis, is detected, which is then targeted and accessed based on these data.
  • another camera is attached to the gripper, specifically for fine alignment or compensation of inaccuracies.
  • This camera is used to two-dimensionally find a correct starting point on the tube using the three-dimensional image.
  • the position of the tube can be determined via the movements of a gripper finger, but also the bearing axis is used, so that the bearing axis of the tube can be measured and recognized, whereby in turn it can be recognized how the tube is best grasped or how much the position of the gripper needs to be changed to properly grasp the tube.
  • images are used to determine positions and target coordinates and to determine a settling point.
  • any damage to tubes are detected and derived from error messages or different handling. Damage to a sample carrier can also be detected, leading to a different handling of the tube or the entire tube carrier or individual positions of the sample carrier.
  • the holding device may be a magnet, which may be used, for example, for holding magnetic pucks.
  • the holding device may, for example, also be a vacuum pump which generates a holding effect by generating a negative pressure.
  • the single FIGURE shows an embodiment of a device for handling sample tubes, with which a method for handling sample tubes can be performed.
  • the sole figure shows a device for handling sample tubes. This has a 3D camera arrangement 1 with which three-dimensional images can be recorded.
  • the 3D camera arrangement 1 can be arranged stationarily at a predetermined position. Alternatively, it may be arranged to be mobile.
  • the device further comprises a gripping device in the form of a gripper 3 for gripping sample tubes 5, wherein the sample tubes 5 are mounted in a holding device in the form of a tube holder or tube carrier 6.
  • a further camera in the form of a gripper camera 2 is provided, which is a two-dimensional camera.
  • the tube carrier 6 rests on a support surface 7, on which a number of position sensors 8, for example in the form of optical sensors or magnetic sensors, are further arranged. By means of these position sensors 8, a position of the tube carrier 6 can be determined.
  • the tube carrier 6 is fixed by means of a holding device 9 on the support surface 7. These are magnets in the present case.
  • the gripper 3 is attached to an XY positioner 4, by means of which it can be moved in two dimensions. In order to grasp what is needed for lifting and depositing, it can also be moved in the vertical direction.
  • positions of the sample tube 5 can be detected and the gripper 3 can be controlled accordingly.
  • a particular sample tube 5, which was visually recognized in this way can be controlled, gripped and lifted.
  • it can be introduced into an analysis device (not shown).
  • an electronic control device which receives images from the 3D camera assembly 1 and the gripper camera 2 and depending on the gripper controls 3.
  • the positioning of the gripper 3 over a respective sample tube 5 and the corresponding gripping can be further improved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Handhaben von Probenröhrchen, wobei eine Position des Probenröhrchens erkannt und das Probenröhrchen in Abhängigkeit davon gehandhabt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Handhaben eines Probenröhrchens und Vorrichtung zum Handhaben
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Handhaben eines Probenröhrchens mittels einer Grei- feinrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Handhaben eines Probenröhrchens.
Gattungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen werden häufig verwendet, um Probenrohrchen, welche mit Proben gefüllt sind, im Ort zu verändern. Dies kann beispielsweise erforderlich sein, wenn mit zu analysierender Substanz gefüllte Probenrohrchen in einen Analysator verbracht werden sollen oder wenn ein so genanntes Reformatting notwendig ist, was typischerweise das Umsetzen der Probenrohrchen von einer Halteeinrichtung wie einem Träger in eine andere Halteeinrichtung eines anderen Typs bedeutet.
Gattungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen sind typischerweise derart ausgeführt, dass die Greifeinrichtung elektronisch gesteuert ist, und zwar derart, dass Positionen zum Aufnehmen und Absetzen von Probenrohrchen in einem Koordinatensystem bekannt und gespeichert sind, so dass die Greifeinrichtung diese gespeicherten Positionen unmittelbar anfahren kann. Dies erschwert jedoch die Reaktion auf unvorhergesehene Änderungen der Position oder einer Ausrichtung des jeweiligen Probenröhrchens. Beispielsweise kann bei Verrutschen eines Probenröhrchens die Greifeinrichtung an der falschen Stelle greifen und somit das Probenrohrchen beschädigen. Außerdem kann durch fehlerhafte Greifvorgänge die für die Handhabung benötigte Zeit verlängert werden.
Aufgabe und Lösung
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Handhaben eines Probenröhrchens und/oder einer Halterung des Probenröhrchens vorzusehen, welches eine flexible Hand- habung ermöglicht, insbesondere für den Fall, dass die handzuhabenden Probenrohrchen nicht immer exakt ausgerichtet sind. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, eine zugehörige Vorrichtung vorzusehen.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweili- gen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird hiermit durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Handhaben eines Probenröhrchens mittels einer Greifeinrichtung, mit den Schritten: - Bestimmen (Ermitteln, Erkennen) einer Position, und/oder einer Ausdehnung und/oder von räumlichen Informationen des Probenröhrchens und/oder dessen Halterung im Raum, und
Handhaben des Probenröhrchens und/oder dessen Halterung in Abhängigkeit von der erkannten Position bzw. Ausdehnung bzw. räumlichen Information.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Position des Probenröhrchens zunächst bestimmt, bevor mit dem Handhaben des Probenröhrchens begonnen wird. Damit kann unvorhergesehenen und/oder ungeplanten Änderungen der Position im Vergleich zu einer eventuell vorgegebenen bzw. gespeicherten Referenzposition Rechnung getragen werden. Beispielsweise kann die Greifeinrichtung genau an einer Position greifen, an welcher ein Probenröhrchen erkannt wurde. Verzögerungen oder Beschädigungen werden auf diese Weise wirkungsvoll vermieden.
Die Greifeinrichtung ist bevorzugt gesteuert, und zwar noch weiter bevorzugt automatisch elektronisch gesteuert. Dies ermöglicht eine einfache Implementierung und Programmierung sowie das Vorsehen von zahlreichen Funktionalitäten, welche teilweise nachfolgend beschrieben wer- den.
Bei der Position kann es sich um eine Koordinate in einem eindimensionalen, zweidimensionalen oder dreidimensionalen Koordinatensystem handeln. Die Anzahl der zu berücksichtigenden Dimensionen wird durch die technische Gegebenheit vorgegeben. Sofern beispielsweise die Greifeinrichtung lediglich eindimensional verfahrbar ist, genügt die Angabe einer Koordinate in einem eindimensionalen Koordinatensystem. Wenn die Greifeinrichtung zweidimensional verfahrbar ist, beispielsweise mit Hilfe eines X-Y-Positionierers, werden zwei Koordinaten in einem zweidimensionalen Koordinatensystem benötigt. Ist die Greifeinrichtung dreidimensional verfahrbar, beispielsweise mithilfe eines Roboterarms, werden in der Regel drei Koordinaten in einem dreidimensionalen Koordinatensystem benötigt. Es sei verstanden, dass auch bei Ver- wendung eines ein- oder zweidimensionalen Koordinatensystems zur Ermittlung einer Position und zur Steuerung der Greifeinrichtung weitere Freiheitsgrade bei der Greifeinrichtung vorge- sehen sein können. Beispielsweise kann ein zusätzlicher Freiheitsgrad in vertikaler Richtung hinzukommen, was bedeutet, dass die Greifeinrichtung abgesenkt und angehoben werden kann. Im Fall der Verwendung eines Koordinatensystems mit weniger als drei Dimensionen wird dieser Freiheitsgrad jedoch unabhängig von einem erkannten Probenröhrchen gesteuert. Positionen, bei welchen sich Probenröhrchen befinden können oder an welchen sie abgelegt werden können, können beispielsweise durch eine verwendete Halteeinrichtung, wie ein Rack oder ein Ständer, mit mehreren solchen Positionen zum Aufnehmen und Halten von Probenröhrchen vorgegeben sein.
Bei der Greifeinrichtung kann es sich um eine übliche Ausführung, beispielsweise in Form einer Zange, handeln. Die Greifeinrichtung ist dabei bevorzugt derart ausgeführt, dass sie die jeweiligen Probenröhrchen greifen und im Ort verändern kann. Die Greifeinrichtung kann jedoch auch völlig anders ausgeführt sein, je nachdem wie die jeweiligen Probenröhrchen gehandhabt werden können. Beispielsweise kann die Greifeinrichtung einen Magneten oder eine mit Unterdruck beaufschlagbare Öffnung zum Ansaugen von Probenröhrchen aufweisen. Das Probenröhrchen bildet einen Flüssigkeitsbehälter, der in einen Puck aufgenommen sein kann. Bei einem Puck handelt es sich um eine Scheibe, welche typischerweise eine Halterung für ein Probenröhrchen aufweist. Diese Halterung kann beispielsweise in Form einer Vertiefung ausgeführt sein, welche bevorzugt mittig in dem Puck ausgebildet ist. In diese Vertiefung kann dann ein Probenröhrchen gesteckt werden. Ein Puck kann vorteilhaft einen Permanentmagne- ten aufweisen, welcher ein Verfahren des Pucks auf einer hierfür ausgebildeten Unterlage durch das Anlegen von Magnetfeldern ermöglicht. Bei den Probenröhrchen handelt es sich typischerweise um übliche Probenröhrchen für die Aufnahme von Flüssigkeiten, wie sie im medizinischen oder chemischen Bereich verwendet werden. Sie weisen bevorzugt eine verschließbare Öffnung auf. Der Flüssigkeitsbehälter ist bevorzugt mit zu analysierender Flüssigkeit gefüllt. Dabei kann es sich beispielsweise um Körperflüssigkeit wie Blut oder Urin handeln. Das Verfahren ist damit bevorzugt für medizinische Zwecke anwendbar. Im Bereich der Medizintechnik kommen häufig Analysen vor, welche für eine Vielzahl von Proben nacheinander ausgeführt werden sollen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in diesem Fall die gesamte Bearbeitungszeit deutlich verrin- gern und mögliche Fehler und Verzögerungen vermeiden.
Bevorzugt wird beim Schritt des Handhabens des Probenröhrchens das Probenröhrchen im Ort verändert und hierzu bevorzugt (auch) angehoben. Dies ermöglicht das Verbringen des Proben- röhrchens an einen anderen Ort. Durch Anheben kann das Probenrohrchen beispielsweise aus einer Halteeinrichtung (Rack) entfernt werden. Ebenso kann es anschließend in eine andere Halteeinrichtung oder auch in die gleiche Halteeinrichtung wieder abgelegt werden.
Bevorzugt wird das Verfahren zum so genannten Reformatting verwendet. Hierbei wird es be- vorzugt zum Versetzen von Probenrohrchen verwendet, welche auf einer Halteeinrichtung eines ersten Typs gelagert sind und welche auf eine Halteeinrichtung eines zweiten Typs versetzt werden sollen. Damit kann beispielsweise eine Gruppe von Probenrohrchen, die auf oder in einer bestimmten Halteeinrichtung angeordnet sind, welche beispielsweise in einer Arztpraxis befüllt wurde, auf eine andere Halteeinrichtung„reformatted" werden, welche für das Einbringen in ein Analysegerät geeignet ist.
Weiter bevorzugt wird beim Schritt des Erkennens der Position des Probenrohrchens ein Mittelpunkt oder eine Ausdehnung des Probenrohrchens in Bezug auf eine, zwei oder drei Dimensionen bestimmt. Das Erkennen eines Mittelpunkts ist insbesondere bei Probenrohrchen vorteilhaft, welche eine gewisse Symmetrie zumindest in einer, zwei oder drei Dimensionen aufwei- sen. Beispielsweise kann bei typischen Probenrohrchen, welche zylinderförmig ausgeführt sind, ein Mittelpunkt in Form eines Punkts auf einer Symmetrieachse des Probenrohrchens, welcher an einem oberen Ende des Probenrohrchens angeordnet ist, erkannt werden. Ebenso kann bei einem solchen Probenrohrchen beispielsweise auch eine äußere Ausdehnung erkannt werden, was insbesondere dann vorteilhaft sein kann, wenn zu erwarten ist, dass Probenrohrchen un- terschiedlicher Ausdehnung verwendet werden. Werden beispielsweise Probenrohrchen mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet, so kann beim Greifen durch die Greifeinrichtung die ermittelte Ausdehnung des Probenrohrchens berücksichtigten werden, was Beschädigungen, beispielsweise durch übermäßige Kraftanwendung bei einem dicker als angenommen ausgebildeten Probenrohrchen, vermeidet. Die Anzahl der zu berücksichtigenden Dimensionen hängt, wie bereits weiter oben beschrieben wurde, von den jeweiligen Gegebenheiten ab.
Weiter bevorzugt wird beim Schritt des Erkennens der Position des Probenrohrchens ferner eine Ausrichtung des Probenrohrchens, beispielsweise eine die Ausrichtung anzeigende Achse, bestimmt. Damit kann die Greifeinrichtung auch auf von der Norm abweichende Ausrichtungen Rücksicht nehmen. Dies kann beispielsweise vorkommen, wenn Probenrohrchen in einer Hal- teeinrichtung schief gelagert sind. In diesem Fall kann die Greifeinrichtung beispielsweise das Probenrohrchen ebenfalls schief greifen und entsprechend herausziehen. Auch damit können Beschädigungen vermieden werden. Hierzu wird bevorzugt der Schritt des Handhabens des Probenrohrchens ferner in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Probenrohrchens durchgeführt. Der Schritt des Erkennens der Position des Probenröhrchens wird bevorzugt unter Verwendung einer Stereo-Kamera oder einer 3D-Kamera durchgeführt. Derartige Kameras können nicht nur ein gewöhnliches zweidimensionales Bild aufnehmen, sondern können auch eine räumliche Auflösung erzielen. Diese sind hierzu typischerweise derart ausgeführt, dass die Bilder von zwei zweidimensionalen Kameras parallel ausgewertet werden. Stereo-Kameras und 3D-Kameras sind im Stand der Technik bekannt, daher sei insoweit auch auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.
Bevorzugt wird der Schritt des Erkennens der Position ferner unter Verwendung einer weiteren Kamera durchgeführt, welche bevorzugt eine 2D-Kamera ist und weiter bevorzugt an der Grei- feinrichtung montiert ist. Diese weitere Kamera kann auch als Greiferkamera bezeichnet werden. Mittels der weiteren Kamera kann die Genauigkeit beim Greifen verbessert werden, insbesondere kann in einer Position, in welcher sich die Greifeinrichtung unmittelbar benachbart zu einem aufzunehmenden Probenrohrchen befindet, dieses Probenrohrchen nochmals mit einer verbesserten Genauigkeit aus nächster Entfernung aufgenommen werden. Damit kann der Greifvorgang weiter optimiert werden. Ein fehlerhaftes Greifen oder eine Beschädigung des Probenröhrchens werden damit noch unwahrscheinlicher.
Gemäß einer Ausführung weist das Verfahren ferner einen Schritt des Erkennens einer freien Position in einer Halteeinrichtung oder Ablagefläche für Probenrohrchen auf, welcher bevorzugt mit denselben Mitteln durchgeführt wird, mit welchen auch der Schritt des Bestimmens der Po- sition durchgeführt wird. Weiter bevorzugt wird ein Probenrohrchen nachfolgend durch die Greifeinrichtung an der freien Position abgelegt.
Hierdurch kann erreicht werden, dass unter Verwendung von bereits vorhandenen Mitteln zum Bestimmen der Position, welche beispielsweise als Kameras ausgeführt sind, auch die Belegung einer Halteeinrichtung oder Transportfläche ermittelt wird, so dass freie Positionen erkannt werden. Diese freien Positionen können anschließend zum Ablegen von Probenrohrchen verwendet werden. Damit werden die Probenrohrchen wieder sicher in einer für sie geeigneten Halteeinrichtung aufgenommen.
Alternativ kann der Schritt des Erkennens einer freien Position auch durch (mechanisches) Abtasten durchgeführt werden. Dies ist in speziellen Situationen vorteilhaft. Weiter bevorzugt wird beim Schritt des Erkennens einer freien Position eine Bilddatenbank verwendet, und zwar bevorzugt zum Ermitteln von Zielkoordinaten. In einer solchen Bilddatenbank können beispielsweise typische Bilder von Probenrohrchen gespeichert sein, so dass durch eine entsprechende Auswertung zuverlässig und einfach erkannt werden kann, ob sich ein solches Probenröhrchen in einer Position befindet, in welcher es beispielsweise aufgrund der Ausbildung einer verwendeten Halteeinrichtung angeordnet sein kann. Auch kann die Bilddatenbank Bilder von Zuständen während eines Handhabungsvorgangs speichern, um beispielswei- se ursprüngliche Belegungen usw. zu speichern.
Die Zielkoordinaten können unmittelbar zur Steuerung des Greifers verwendet werden. Beispielsweise kann es sich hierbei um Koordinaten handeln, wie sie bereits weiter oben beschrieben wurden.
Bevorzugt weist das Verfahren ferner einen Schritt des Erkennens einer Beschädigung des Probenrohrchens auf, welcher bevorzugt mit den gleichen Mitteln durchgeführt wird, mit welchen auch der Schritt des Bestimmens der Position durchgeführt wird, und wobei ferner bevorzugt der Schritt des Handhabens des Probenrohrchens in Abhängigkeit davon durchgeführt wird, ob eine Beschädigung erkannt wurde. Damit können die bereits vorhandenen Mittel zum Erkennen der Position, beispielsweise entsprechende Kameras, auch dazu verwendet werden, etwaige Beschädigungen an den Probenröhrchen rechtzeitig zu erkennen. Sofern ein Probenröhrchen beispielsweise beschädigt ist, kann vorgesehen sein, dass auf das Greifen und Anheben eines solchen Probenrohrchens verzichtet wird. Sofern beispielsweise ein Probenröhrchen lediglich an einem oberen Rand beschädigt ist, kann auf diese Weise verhindert werden, dass durch Greifen mittels der Greifeinrichtung eine Zerstörung des Probenrohrchens eingeleitet wird, welche mit dem Verlust einer darin befindlichen, zu analysierenden Flüssigkeit verbunden wäre.
Weiter bevorzugt weist das Verfahren ferner einen Schritt des Ablegens eines Probenrohrchens an einer Position auf, von welcher vorher ein Probenröhrchen angehoben wurde. Anders ausgedrückt kann sich damit die verwendete Greifeinrichtung eine Position selbst freilegen, indem ein vorher an der entsprechenden Position befindliches Probenröhrchen an eine andere Position verbracht wird. Dies kann beispielsweise dazu verwendet werden, eine bestimmte Anordnung bzw. Sortierung von Probenröhrchen in einer Halteeinrichtung zu erzwingen.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Handhaben von Probenröhrchen, aufweisend - eine Greifeinrichtung,
- eine Bilderfassungseinrichtung, und - eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Greifeinrichtung in Abhängigkeit von durch die Bilderfassungseinrichtung erzeugten Signalen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die bereits mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile erreicht. Die bereits mit Bezug auf das Verfahren be- schriebenen Varianten der einzelnen Komponenten können auf die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend angewandt werden.
Bei der Steuerungseinrichtung handelt es sich bevorzugt um eine elektronische Steuerungseinrichtung. Eine solche weist bevorzugt Prozessormittel und Speichermittel auf, wobei in den Speichermitteln Instruktionen gespeichert sind, bei deren Ausführung durch die Prozessormittel ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt wird. Dabei können alle oben beschriebenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend angewandt werden. Die in diesem Zusammenhang beschriebenen Vorteile werden somit mithilfe der Vorrichtung zum Handhaben von Probenröhrchen erreicht.
Die Bilderfassungseinrichtung weist bevorzugt eine Stereo-Kamera oder eine 3D-Kamera auf, welche bevorzugt räumlich unveränderlich angeordnet ist. Weiter bevorzugt weist die Bilderfassungseinrichtung ferner eine 2D-Kamera auf, welche an der Greifeinrichtung angeordnet ist und mit dieser verfahren wird. Damit können die bereits weiter oben beschriebenen Vorteile erreicht werden.
Die Greifeinrichtung ist bevorzugt mittels eines X-Y-Positionierers verfahrbar. Dieser ermöglicht eine einfache Verfahrbarkeit in zwei Dimensionen, was für die meisten typischen Anwendungen, in welchen Proben zum Analysieren aus entsprechenden Halteeinrichtungen entnommen und wieder in diese verbracht werden sollen, eine geeignete Ausführung darstellt.
Nachfolgend werden einige mögliche Aspekte der Erfindung unabhängig von der bereits erfolgten Beschreibung zur Verdeutlichung erneut in teilweise anderer Terminologie nochmals be- schrieben.
Es sollen beispielsweise räumliche Informationen einer Röhrchenanordnung mittels einer Kamera bestimmt werden. Eine Steuerung eines Greifers greift dann in Abhängigkeit von den räumlichen Informationen zu. Insbesondere kann hierzu eine 3D-Raummessung mittels einer Stereo-Kamera durchgeführt werden. Sofern der Greifer dabei auch die Ausrichtung von Röhr- chen berücksichtigt, muss die Ausrichtung eines Röhrchens nicht exakt einer vorgegebenen Ausrichtung entsprechen. Ein Röhrchen kann vielmehr auch schief in einer Halteeinrichtung wie beispielsweise einem Rack stecken, da dies durch eine Kamera erkannt und durch den Greifer entsprechend kompensiert wird.
Es wird beispielsweise eine Vorrichtung und ein Verfahren eines Greifmechanismus zum Greifen eines Pucks oder eines Probenröhrchens vorgesehen, wobei beim Greifen ein 3D-Bild vom Raum erzeugt wird, das Probenröhrchen bzw. die Position und Ausrichtung des Probenröhrchens anhand von geometrischen Daten, beispielsweise Röhrchenmittelpunkt und/oder Röhrchenachse, erkannt wird, wobei dann anhand dieser Daten gezielt angesteuert und gegriffen wird.
Bevorzugt ist an dem Greifer eine weitere Kamera befestigt, und zwar zur Feinausrichtung oder Kompensation von Ungenauigkeiten. Diese Kamera wird benutzt, um zweidimensional einen korrekten Ansatzpunkt am Röhrchen unter Verwendung des dreidimensionalen Bildes zu finden.
Bevorzugt kann über die Bewegungsabläufe eines Greiferfingers nicht nur die Röhrchenposition bestimmt werden, sondern es wird auch die Lagerachse benutzt, so dass die Lagerachse des Röhrchens gemessen werden und erkannt werden kann, wobei damit wiederum erkannt werden kann, wie das Röhrchen am besten gegriffen wird bzw. um wie viel die Position des Greifers geändert werden muss, um das Röhrchen richtig zu greifen.
Bevorzugt wurde bereits während eines vorhergehenden Absetzens ermittelt, wo das nächste Röhrchen hin- oder abgesetzt werden kann. Weiter bevorzugt werden basierend auf Bilddatenbankanalysen Bilder genutzt, um Positionen und Zielkoordinaten zu ermitteln und um einen Absetzpunkt zu ermitteln.
Weiter bevorzugt werden etwaige Beschädigungen an Röhrchen erkannt und daraus Fehlermeldungen bzw. unterschiedliche Handhabungen abgeleitet. Es können auch Beschädigungen an einem Probenträger erkannt werden, die zu einer anderen Handhabung des Röhrchens oder des gesamten Röhrchenträgers oder einzelner Positionen des Probenträgers führen.
Bevorzugt wird beim Be- und Entladen durch Abtasten, wo eine freie greifbare Position ist, eine freie Position erkannt und gegebenenfalls wird eine gewünschte Position„freigeschaufelt" oder freigelegt, so dass eine bestimmte Position anfahrbereit ist. Weiter bevorzugt wird nach erfolgreicher Platzierung eines Probenträgers auf einer Sortierfläche der Probenträger durch Haltevorrichtungen festgehalten. Bei der Haltevorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Magneten handeln, welcher beispielsweise zum Halten von magnetischen Pucks verwendet werden kann. Bei der Haltevorrichtung kann es sich jedoch bei- spielsweise auch um eine Unterdruckpumpe handeln, welche durch Erzeugen eines Unterdrucks eine Haltewirkung erzeugt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert beschrieben.
Die einzige Figur zeigt dabei ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Handhaben von Probenrohrchen, mit welcher auch ein Verfahren zum Handhaben von Probenrohrchen durchgeführt werden kann.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung zum Handhaben von Probenrohrchen. Diese weist eine 3D-Kameraanordnung 1 auf, mit welcher dreidimensionale Bilder aufgenommen werden kön- nen.
Die 3D-Kameraanordnung 1 kann stationär an einer vorgegebenen Position angeordnet sein. Alternativ kann sie ortsveränderlich angeordnet sein.
Die Vorrichtung weist weiter eine Greifeinrichtung in Form eines Greifers 3 zum Greifen von Probenrohrchen 5 auf, wobei die Probenrohrchen 5 in einer Halteeinrichtung in Form eines Röhrchenhalters oder Röhrchenträgers 6 gelagert sind.
An dem Greifer 3 ist eine weitere Kamera in Form einer Greiferkamera 2 vorgesehen, bei welcher es sich um eine zweidimensionale Kamera handelt.
Der Röhrchenträger 6 liegt auf einer Ablagefläche 7 auf, auf welcher ferner eine Anzahl von Positions-Sensoren 8, beispielsweise in Form von optischen Sensoren oder magnetischen Sensoren, angeordnet sind. Mithilfe dieser Positions-Sensoren 8 kann eine Position des Röhrchenträgers 6 ermittelt werden. Der Röhrchenträger 6 ist mithilfe einer Haltevorrichtung 9 auf der Ablagefläche 7 befestigt. Hierbei handelt es sich vorliegend um Magnete.
Der Greifer 3 ist an einem X- Y-Positionierer 4 befestigt, mittels dem er in zwei Dimensionen verfahren werden kann. Zum Greifen, wofür ein Anheben und Absetzen nötig ist, kann er zu- sätzlich noch in vertikaler Richtung bewegt werden.
Mittels der 3D-Kameraanordnung 1 können Positionen der Probenröhrchen 5 erkannt werden und der Greifer 3 kann entsprechend gesteuert werden. Beispielsweise kann ein bestimmtes Probenröhrchen 5, welches auf diese Weise visuell erkannt wurde, angesteuert, gegriffen und angehoben werden. Somit kann es beispielsweise in eine nicht dargestellte Analysiervorrich- tung eingebracht werden.
Zum Steuern dient eine nicht dargestellte elektronische Steuerungseinrichtung, welche Bilder von der 3D-Kameraanordnung 1 und von der Greiferkamera 2 empfängt und abhängig davon den Greifer 3 steuert.
Mittels der Greiferkamera 2 kann das Positionieren des Greifers 3 über einem jeweiligen Pro- benröhrchen 5 und das entsprechende Greifen weiter verbessert werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum automatisierten Handhaben eines Probenrohrchens (5) mittels einer Greifeinrichtung (3), wobei das Probenröhrchen (5) mit zu analysierender Flüssigkeit gefüllt ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bestimmen einer Position des Probenrohrchens (5) im Raum und
Handhaben des Probenrohrchens (5) in Abhängigkeit von der bestimmten Position.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Handhabens des Probenrohrchens (5) das Probenröhrchen (5) in seinem Ort verändert und hierzu bevorzugt angehoben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Handhabens ein Reformatting durchgeführt wird, bei dem Probenröhrchen (5), welche in einer Halteeinrichtung (6) eines ersten Typs aufgenommen sind, in eine Halteeinrichtung (6) eines zweiten Typs versetzt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Bestimmens der Position des Probenrohrchens (5) ein Mittelpunkt oder eine Ausdehnung des Probenrohrchens (5) in Bezug auf eine, zwei oder drei Dimensionen bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Bestimmens der Position des Probenrohrchens (5) ferner eine Ausrichtung des Probenrohrchens (5), beispielsweise eine die Ausrichtung anzeigende Achse, bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Handhabens des Probenrohrchens (5) ferner in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Probenrohrchens (5) durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens der Position des Probenrohrchens (5) unter Verwendung einer Stereo-Kamera (1 ) oder einer 3D-Kamera (1 ) durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens der Position ferner unter Verwendung einer weiteren Kamera (2) durchgeführt wird, wel- che bevorzugt eine 2D-Kamera ist und weiter bevorzugt an der Greifeinrichtung (3) montiert ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Erkennen einer freien Position in einer Halteeinrichtung (6) für Proberöhrchen (5), der bevorzugt mit denselben Mitteln (1 , 2) durchgeführt wird, mit denen auch der Schritt des Bestimmens der Position durchgeführt wird, und wobei weiter bevorzugt ein Probenröhrchen (5) nachfolgend durch die Greifeinrichtung (3) an der freien Position abgelegt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt zum Erkennen einer freien Position eine Bilddatenbank verwendet wird, und zwar bevorzugt zum Ermitteln von Zielkoordinaten.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Erkennen einer Beschädigung des Probenrohrchens (5), welcher bevorzugt mit denselben Mitteln (1 , 2) durchgeführt wird, mit denen auch der Schritt zum Bestimmen der Position durchgeführt wird, und wobei ferner bevorzugt der Schritt des Handhabens des Probenrohrchens (5) und/oder der zugehörigen Halterung in Abhängigkeit davon durchgeführt wird, ob eine Beschädigung erkannt wurde.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Ablegen des Probenrohrchens (5) an einer Position, von welcher vorher ein Probenröhrchen (5) angehoben worden ist.
13. Vorrichtung zum Handhaben von Probenröhrchen (5), aufweisend
eine Greifeinrichtung (3),
eine Bilderfassungseinrichtung (1 , 2), und
eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Greifeinrichtung (3) in Abhängigkeit von durch die Bilderfassungseinrichtung (1 , 2) erzeugten Signalen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung Prozessormittel und Speichermittel aufweist, wobei in den Speichermitteln Instruktionen gespeichert sind, bei deren Ausführung durch die Prozessormittel ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchgeführt wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Bilderfassungseinrichtung (1 , 2) eine Stereo-Kamera (1 ) oder eine 3D-Kamera (1 ) aufweist, welche bevorzugt räumlich unveränderlich angeordnet ist, und wobei die Bilderfassungseinrichtung (1 , 2) weiter bevorzugt eine 2D-Kamera (2) aufweist, welche an der Greifeinrichtung (3) angeordnet ist und mit dieser verfahren wird.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Greifeinrichtung (3) mittels eines X- Y-Positionierers (4) verfahrbar ist.
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