WO2000055574A1 - Profile scanner - Google Patents

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WO2000055574A1
WO2000055574A1 PCT/EP2000/001989 EP0001989W WO0055574A1 WO 2000055574 A1 WO2000055574 A1 WO 2000055574A1 EP 0001989 W EP0001989 W EP 0001989W WO 0055574 A1 WO0055574 A1 WO 0055574A1
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WO
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light beam
sensor means
light
measuring path
containers
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Application number
PCT/EP2000/001989
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German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Hoffmann
Original Assignee
Olympus Diagnostica 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.)
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Publication date
Application filed by Olympus Diagnostica Gmbh filed Critical Olympus Diagnostica Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B7/00—Hand- or power-operated devices for opening closed containers
    • 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
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • 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
    • G01N2035/0401—Sample carriers, cuvettes or reaction vessels
    • G01N2035/0403—Sample carriers with closing or sealing means
    • G01N2035/0405—Sample carriers with closing or sealing means manipulating closing or opening means, e.g. stoppers, screw caps, lids or covers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • 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 present invention relates to a device for automatically opening containers, in particular sample containers for the medical examination of human or animal body fluids.
  • Such devices are known from the prior art, for example from DE 19517439.9.
  • the sample containers to be opened are moved to a certain position within a gripper, in which the closure is then gripped and pulled off with a pulling and rotating movement.
  • the size of the closure is not recorded.
  • a light barrier is arranged in the suction of the closures, which indicates the passage of the closure after the opening process and at
  • a detection device for the optical detection of objects, in particular closures of the containers, as well as for generating an electrical signal corresponding to at least one dimension of the object, with a light source generating a bundled light beam, with a deflecting means that repeats the light beam in the direction of the deflects the dimension to be detected and pivots along a measuring path, and with an optical system which directs the light beam pivoted along the measuring path onto a sensor means, a Any object present in the measuring path interrupts the light beam and the sensor means detects the time of the interruption of the light beam by the object, objects required in the measuring path, in particular sealing caps and sealing plugs, can be characterized on the basis of the duration or the angular range of the light beam interruption. The size, type and other properties of known caps can then optionally be determined using a table and the device can be controlled accordingly.
  • the light source is a laser and the deflection means is a rotating polygon mirror during operation, which pivots the light beam during operation by an angular range ⁇ , particularly precise detection of the objects is possible.
  • the optical system has a basic body made of a refracting material, which has a lens-shaped, in particular aspherical, curved region facing the measuring path, into which the light beam can enter the deflecting means and at least from part of the angular region ⁇ the sensor means is steered.
  • the sensor means can then be a photodiode, an avalanche photodiode or the like.
  • the cuddle area can also be sensed by a CCD line.
  • the sensor means is arranged inside the base body or directly on an outer surface of the base body, there is good optical contact with the optical system.
  • combinations of a base body made of PMMA (polymethyl methacryla) and a sensor body as well as an adhesive are particularly suitable Suitable for epoxy resin.
  • no cleaning, adjustment or maintenance measures are then required for the sensor means.
  • a second sensor means is provided, which is arranged at a distance from the first sensor means and which is exposed to the light beam in an edge region of the worm region ⁇ , a pulse can be generated for the start or end of a pan over the worm region.
  • the device in practice if, during operation, the light beam initially falls on the second sensor means at the beginning of the winding area, as a result of which the electrical signal receives a start pulse, then the light beam is pivoted over the measuring path and is deflected by the deflection means onto the first sensor means , whereby the electrical signal receives a light pulse that lasts for the duration of the pivoting, and an object possibly present on the measurement path superimposes a light pulse on the light pulse by a light interruption corresponding to the deflected region of the worm.
  • the device makes it possible to scan two dimensions, which enables the objects to be recognized more precisely.
  • Detection device is set up to scan open containers again on the way back from the opening unit to the transport device and to determine the presence or absence of the object. In this way, the successful opening of the container is reliably detected in a simple manner, without requiring additional devices or measuring methods.
  • Figure 1 A detection device for using an inventive opening device in a perspective view.
  • FIG. 1 shows a detection unit for an automatic sample opening device in a perspective view obliquely from above.
  • the detection unit comprises a light source 1, a polygon mirror 2, a drive motor 3 and a housing 4. These components are shown in an exploded view in the direction of an axis of rotation 5 of the drive motor 3.
  • the model 22BT-6A from PORTESCAP SA, Switzerland, is suitable as the drive motor 3.
  • a receiver unit with a base body 6, an aspherical lens section 7, a first sensor means 8 and a second sensor means 9 is illustrated.
  • the sensor means 8 and 9 each lie in the end section of a channel 10, which is provided for the laying of connecting lines, not shown, of the sensor means 8 and 9.
  • the polygon mirror 2 is seated with a central inner bore 11 on a hub section 12 of the motor 3.
  • the polygon mirror 2, the drive motor 3 and the light source 1 are fixedly arranged in a mounting space 13 of the mounting device 4.
  • the light source 1 is arranged in such a way that when the polygon mirror 2 rotates about its longitudinal axis 5, which coincides with the axis of rotation of the motor 3, it first forms a first light beam 15 which falls directly on the second sensor means 9. Then, as a result of the rotation of the polygon mirror 2, the light beam is pivoted through an angle in total, a light beam 16 first falling on a lateral region of the cylindrical lens 7 and being deflected from there onto the first sensor means 8.
  • the light beam 17 is reflected onto the opposite end of the cylindrical lens 7, from where it is also deflected onto the first sensor means 8.
  • the cylindrical lens 7 is designed such that the incident light falls on the first sensor means 8 in all angular ranges between the light beam 16 and the light beam 17, so that it is continuously illuminated during the pivoting by the angle enclosed by the light beams 16 and 17.
  • the light coming from the light source 1 falls on an adjacent polygon surface of the polygon mirror 2, so that the angle from the light beam 15 to the light beam 17 is pivoted again, again briefly the second sensor means 9 and continuously the first sensor means 8 is exposed to light.
  • the sensor means thus first emit a short light pulse from the second sensor means 9 at the start of the swiveling process via the angle ⁇ via their connecting lines, whereupon a continuous signal from the first sensor means 8 is present for the entire swiveling period between the light beams 16 and 17 .
  • the pulse of the second sensor means 9 is used both as a start pulse for the signal and for speed control of the drive motor 3.
  • a measuring path 20 is formed in the angular region ⁇ and is arranged between the light beams 16 and 17.
  • the detection device described so far is used in automatic opening devices for sample containers, in particular for blood samples and the like.
  • the swivel range ⁇ of the light beam and in particular the measuring path 20 is built into the path of the sample container from a conveying device to an opening device in the form of a cap twister or the like.
  • a container to be opened is then moved in a first direction I from below through the measuring path 20 to the cap extractor.
  • the upper region of the container is swept by the light beam along the measuring path 20 and the signal, which is usually continuously bright and is present at the first sensor means 8, is interrupted for the time required for the light beam to pass over the container.
  • the angular velocity of the light beam over the angular range ⁇ is known. From the angular velocity and the distance of the measuring path 20 from the axis 5, the duration of the signal interruption of the first can Sensor means 8, the width of the object in the area of the measurement path 20 can be determined. With a known number of possible variants of the sample container, the type of object can then be determined on the basis of the interruption period of the signal and a corresponding table.
  • the cap of the container to be opened can be swept several times by the light beam 16, 17, so that in addition to the unique width determination, a kind of height profile of the object can be created in a second dimension.
  • the type can then be determined more reliably.
  • Knowledge of the type of container can be used, for example, to control the end position of the lifting movement I as a function of the vertical length of the container. It is not necessary to determine the end position of the stroke movement in the direction I as a stop.
  • the control of the subsequent cap twister can be controlled depending on the type of container so that the cap identified in each case can be turned off particularly well.
  • the device works with relatively few components and is therefore simple and reliable in operation. Also the structure of the receiving unit with the two sensor means 8 and 9 is relatively simple and requires little maintenance. In addition, generated signals are of a relatively simple structure and can be reliably analyzed without great expenditure on equipment.
  • this detection unit in a device according to the invention results in great reliability, great flexibility in the design of the control and, last but not least, an inexpensive solution.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

The invention relates to a device for automatically opening containers, especially sample containers for medically examining human or animal body fluids. The inventive device comprises a detector for optically detecting objects, especially closures of the containers, and for generating an electrical signal which corresponds to at least one measure of the object. The inventive device also comprises a light source (1) that produces a focussed beam of light, a bending means (2) that recursively bends the beam of light (1) in the direction of the measure to be taken and that pivots the beam of light along a measuring path (20). The inventive device further comprises an optical system (7) which guides the beam of light that has been bent along the measuring path (20) onto a sensoring means (8). An object that might be present in the measuring path (20) interrupts the beam of light and the sensoring means (8) detects the time of interruption of the beam of light.

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Öffnen von Behältern, insbesondere von Probenbehältern zur medizinischen Untersuchung von menschlichen oder tierischen Körperflüssigkeiten.The present invention relates to a device for automatically opening containers, in particular sample containers for the medical examination of human or animal body fluids.
Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der DE 19517439.9. Bei der bekannten Vorrichtung werden die zu öffnenden Probenbehälter bis in eine bestimmte Position innerhalb eines Greifers gefahren, in der dann der Verschluß erfaßt und mit einer ziehenden und drehenden Bewegung abgezogen wird. Die Größe des Verschlusses wird nicht erfaßt. Für die Erkennung, ob der Probenbehälter zuverlässig geöffnet worden ist, ist in der Absaugung der Verschlüsse eine Lichtschranke angeordnet, die den Durchgang des Verschlusses nach dem Öffnungsvorganσ anzeigt und bei Such devices are known from the prior art, for example from DE 19517439.9. In the known device, the sample containers to be opened are moved to a certain position within a gripper, in which the closure is then gripped and pulled off with a pulling and rotating movement. The size of the closure is not recorded. To detect whether the sample container has been opened reliably, a light barrier is arranged in the suction of the closures, which indicates the passage of the closure after the opening process and at
fehlendem Signal einen erneuten Offnungsvorgang veranlaßt .missing signal causes a new opening process.
In der Praxis kommt es zu Problemen, wenn unterschiedliche Probenbehalter in einer Serie verarbeitet werden. Die Probenbehalter sind unterschiedlich hoch und mit unterschiedlich großen Verschlüssen versehen. Deshalb muß bei der bekannten Vorrichtung der Probenbehalter bis zu einer definierten Position m den Greifer gefahren werden und der Greifer so angepaßt sein, daß unabhängig von der Art des Verschlusses der Offnungsvorgang erfolgreich ausgeführt wird. Hierfür ist eine relativ aufwendige Mechanik und die entsprechende elektronische Steuerung erforderlich.In practice, problems arise when different sample containers are processed in a series. The sample containers are of different heights and have different sized closures. Therefore, in the known device, the sample holder must be moved to a defined position m the gripper and the gripper must be adapted so that the opening process is carried out successfully regardless of the type of closure. This requires a relatively complex mechanism and the corresponding electronic control.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum automatischen Offnen von Behaltern zu schaffen, bei der die Erkennung der Abmessungen des Verschlusses möglich ist und die Erkennung der erfolgreichen Öffnung des Behalters vereinfacht ist.It is therefore an object of the present invention to provide a device for the automatic opening of containers, in which the dimensions of the closure can be identified and the identification of the successful opening of the container is simplified.
Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.This object is achieved by a device with the features of claim 1.
Weil eine Erfassungsvorrichtung zur optischen Erfassung von Gegenstanden vorgesehen ist, insbesondere von Verschlüssen der Behalter, sowie zur Erzeugung eines zu wenigstens einer Abmessung des Gegenstandes korrespondierenden elektrischen Signals, mit einer einen gebündelten Lichtstrahl erzeugenden Lichtquelle, mit einem Ablenkmittel, das den Lichtstrahl wiederholbar in Richtung der zu erfassenden Abmessung ablenkt und entlang eines Meßpfades verschwenkt, sowie mit einem optischen System, das den entlang des Meßpfades verschwenkten Lichtstranl auf ein Sensormittel lenkt, wobei ein eventuell in dem Meßpfad vorhandener Gegenstand den Lichtstrahl unterbricht und das Sensormittel die Zeit der Unterbrechung des Lichtstrahls durch den Gegenstand erfaßt, können in den Meßpfad beforderte Gegenstande, insbesondere Verschlußkappen und Verschlußstopfen, anhand der Dauer oder des Wmkelbereichs der Lichtstrahlunterbrechung charakterisiert werden. Die Große, Art und sonstige Eigenschaften bekannter Verschlußkappen können dann gegebenenfalls anhand einer Tabelle ermittelt und die Vorrichtung entsprechend gesteuert werden.Because a detection device is provided for the optical detection of objects, in particular closures of the containers, as well as for generating an electrical signal corresponding to at least one dimension of the object, with a light source generating a bundled light beam, with a deflecting means that repeats the light beam in the direction of the deflects the dimension to be detected and pivots along a measuring path, and with an optical system which directs the light beam pivoted along the measuring path onto a sensor means, a Any object present in the measuring path interrupts the light beam and the sensor means detects the time of the interruption of the light beam by the object, objects required in the measuring path, in particular sealing caps and sealing plugs, can be characterized on the basis of the duration or the angular range of the light beam interruption. The size, type and other properties of known caps can then optionally be determined using a table and the device can be controlled accordingly.
Wenn weiter vorgesehen ist, daß die Lichtquelle ein Laser und das Ablenkmittel ein im Betrieb rotierender Polygonspiegel ist, der den Lichtstrahl im Betrieb um einen Winkeibereich α verschwenkt, ist eine besonders präzise Erkennung der Gegenstande möglich. Weiter kann vorgesehen sein, daß das optische System einen Grundkorper aus einem refraktierenden Material aufweist, der dem Meßpfad zugewandt einen linsenförmig, insbesondere aspharisch gekrümmten Bereich aufweist, in den der Lichtstrahl ausgenend von dem Ablenkmittel eintreten kann und jeweils zumindest aus einem Teil des Wmkelbereichs α auf das Sensormittel gelenkt wird. Das Sensormittel kann dann eine Photodiode, eine Avalanche- Photodiode oder dergleichen sein. Alternativ kann auch der Wmkelbereich von einer CCD-Zeile sensiert werden.If it is further provided that the light source is a laser and the deflection means is a rotating polygon mirror during operation, which pivots the light beam during operation by an angular range α, particularly precise detection of the objects is possible. It can further be provided that the optical system has a basic body made of a refracting material, which has a lens-shaped, in particular aspherical, curved region facing the measuring path, into which the light beam can enter the deflecting means and at least from part of the angular region α the sensor means is steered. The sensor means can then be a photodiode, an avalanche photodiode or the like. As an alternative, the cuddle area can also be sensed by a CCD line.
Wenn das Sensormittel innerhalb des Grundkorpers oder unmittelbar an einer äußeren Oberflache des Grundkorpers angeordnet ist, besteht guter optischer Kontakt mit dem optiscnen System. Hierzu sind besonders Kombinationen eines Grundkorpers aus PMMA ( Polymethylmethacryla ) und eines Sensorkorpers sowie eines Klebemittels aus Epoxydharz geeignet. Insbesondere sind dann keine Re igungs-, Einstell- oder Wartungsmaßnahmen für das Sensormittel erforderlich. Wenn ein zweites Sensormittel vorgesehen ist, das von dem ersten Sensormittel beabstandet angeordnet und das m einem Randbereich des Wmkelbereichs α mit dem Lichtstrahl beaufschlagt wird, kann ein Impuls für den zeitlichen Beginn oder das zeitliche Ende eines Schwenks über den Wmkelbereich erzeugt werden.If the sensor means is arranged inside the base body or directly on an outer surface of the base body, there is good optical contact with the optical system. For this purpose, combinations of a base body made of PMMA (polymethyl methacryla) and a sensor body as well as an adhesive are particularly suitable Suitable for epoxy resin. In particular, no cleaning, adjustment or maintenance measures are then required for the sensor means. If a second sensor means is provided, which is arranged at a distance from the first sensor means and which is exposed to the light beam in an edge region of the worm region α, a pulse can be generated for the start or end of a pan over the worm region.
Vorteilhaft für die Vorrichtung ist in der Praxis, wenn im Betrieb der Lichtstrahl am Beginn des Wmkelbereichs zunächst auf das zweite Sensormittel fallt, wodurch das elektrische Signal einen Startimpuls erhalt, sodann der Lichtstrahl über den Meßpfad verschwenkt und von dem Ablenkmittel auf das erste Sensormittel gelenkt wird, wodurch das elektrische Signal einen über die Zeitdauer der Verschwenkung anhaltenden Hellimpuls erhalt und wobei ein eventuell dem Meßpfad vorhandener Gegenstand dem Hellimpuls durch Lichtunterbrechung einen dem abgelenkten Wmkelbereich entsprechenden Dunkelimpuls überlagert. Wenn der Gegenstand in einer im wesentlichen senkrecht zu der Ebene des Wmkelbereichs α orientierten Forderrichtung in den Meßpfad und durch den Meßpfad gefordert wird, wobei der Gegenstand mehrfach von dem Lichtstrahl abgetastet wird und eine Serie von Signalen erzeugt wird, die zusammen charakteristisch für die Abmessungen des Gegenstandes in Forderrichtung und quer zu der Forderrichtung sind, wird mit der erfmdungsgemaßen Vorrichtung eine Abtastung zwei Dimensionen möglich, was eine genauere Erkennung der Gegenstande ermöglicht. Schließlich ist von Vorteil, wenn dieIt is advantageous for the device in practice if, during operation, the light beam initially falls on the second sensor means at the beginning of the winding area, as a result of which the electrical signal receives a start pulse, then the light beam is pivoted over the measuring path and is deflected by the deflection means onto the first sensor means , whereby the electrical signal receives a light pulse that lasts for the duration of the pivoting, and an object possibly present on the measurement path superimposes a light pulse on the light pulse by a light interruption corresponding to the deflected region of the worm. When the object is conveyed into the measurement path and through the measurement path in a direction oriented essentially perpendicular to the plane of the angular region α, the object being scanned several times by the light beam and a series of signals being generated which together are characteristic of the dimensions of the Object in the direction of movement and transverse to the direction of movement, the device according to the invention makes it possible to scan two dimensions, which enables the objects to be recognized more precisely. Finally, if the
Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet ist, geöffnete Behalter auf dem Ruckweg von der Offnungseinheit zu der Transporteinrichtung erneut abzutasten und die Anwesenheit oder Abwesenheit des Gegenstandes zu ermitteln. Auf diese Weise wird die erfolgreiche Öffnung des Behalters in einfacher Weise zuverlässig detektiert, ohne zusätzliche Vorrichtungen oder Meßverfahren erforderlich zu machen.Detection device is set up to scan open containers again on the way back from the opening unit to the transport device and to determine the presence or absence of the object. In this way, the successful opening of the container is reliably detected in a simple manner, without requiring additional devices or measuring methods.
Im folgenden wird ein Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:An exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to the drawing. It shows:
Figur 1: Eine Erfassungsvorrichtung zur Verwendung einer erfmdungsgemaßen Offnungsvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung.Figure 1: A detection device for using an inventive opening device in a perspective view.
In der Figur 1 ist eine Erkennungseinheit für eine automatische Probenoffnungsvorrichtung m einer perspektivischen Ansicht von schräg oben dargestellt. Die Erkennungseinheit umfaßt eine Lichtquelle 1, einen Polygonspiegel 2, einen Antriebsmotor 3 sowie ein Gehäuse 4. Diese Bauelemente sind m einer Explosionsdarstellung in Richtung einer Drehachse 5 des Antriebsmotors 3 dargestellt. Als Antriebsmotor 3 ist beispielsweise das Modell 22BT-6A der Fa. PORTESCAP S.A., Schweiz, geeignet. Daneben ist eine Empfangereinheit mit einem Grundkorper 6, einem aspharischen Linsenabschnitt 7, einem ersten Sensormittel 8 und einem zweiten Sensormittel 9 veranschaulicht. Die Sensormittel 8 und 9 liegen jeweils im Endabschnitt eines Kanals 10, der für die Verlegung von nicht dargestellten Anschlußleitungen der Sensormittel 8 und 9 vorgesehen ist. Der Polygonspiegel 2 sitzt mit einer zentrischen inneren Bohrung 11 auf einem Nabenabschnitt 12 des Motors 3. In der Montageposition sind der Polygonspiegel 2, der Antriebsmotor 3 und die Lichtquelle 1 in einem Montageraum 13 der Montagevorrichtung 4 fest angeordnet. Die Lichtquelle 1 ist dabei so angeordnet, daß bei Rotation des Polygonspiegels 2 um seine Längsachse 5, die mit der Drehachse des Motors 3 zusammenfällt, zunächst einen ersten Lichtstrahl 15 bildet, der unmittelbar auf das zweite Sensormittel 9 fällt. Sodann wird infolge der Drehung des Polygonspiegels 2 der Lichtstrahl um insgesamt einen Winkel verschwenkt, wobei zunächst ein Lichtstrahl 16 auf einen seitlichen Bereich der Zylinderlinse 7 fällt und von dort auf das erste Sensormittel 8 abgelenkt wird. Später im Schwenkvorgang wird dann nach Überstreichen des Winkels α der Lichtstrahl 17 auf das gegenüberliegende Ende der Zylinderlinse 7 reflektiert, von wo aus er ebenfalls auf das erste Sensormittel 8 abgelenkt wird. Die Zylinderlinse 7 ist derart gestaltet, daß in allen Winkelbereichen zwischen dem Lichtstrahl 16 und dem Lichtstrahl 17 das einfallende Licht auf das erste Sensormittel 8 fällt, so daß dieses während der Verschwenkung um den von den Lichtstrahlen 16 und 17 eingeschlossenen Winkel kontinuierlich beleuchtet ist. Nach Erreichen der Position des Lichtstrahls 17 fällt das aus der Lichtquelle 1 kommende Licht auf eine benachbarte Polygonfläche des Polygonspiegels 2, so daß ein erneuter Schwenk um den Winkel von dem Lichtstrahl 15 zu dem Lichtstrahl 17 erfolgt, wobei erneut kurzzeitig das zweite Sensormittel 9 und kontinuierlich das erste Sensormittel 8 mit Licht beaufschlagt wird. Die Sensormittel geben also über ihre Anschlußleitungen zunächst einen kurzen, von dem zweiten Sensormittel 9 ausgehenden Lichtimpuls zum Beginn des Schwenkvorgangs über den Winkel α ab, worauf ein kontinuierlicher, für die gesamte Schwenkdauer zwischen den Lichtstrahlen 16 und 17 anliegendes Signal von dem ersten Sensormittel 8 ausgeht. Der Impuls des zweiten Sensormittels 9 wird sowohl als Startimpuls für das Signal als auch zur Drehzahlregelung des Antriebsmotors 3 genutzt.FIG. 1 shows a detection unit for an automatic sample opening device in a perspective view obliquely from above. The detection unit comprises a light source 1, a polygon mirror 2, a drive motor 3 and a housing 4. These components are shown in an exploded view in the direction of an axis of rotation 5 of the drive motor 3. The model 22BT-6A from PORTESCAP SA, Switzerland, is suitable as the drive motor 3. In addition, a receiver unit with a base body 6, an aspherical lens section 7, a first sensor means 8 and a second sensor means 9 is illustrated. The sensor means 8 and 9 each lie in the end section of a channel 10, which is provided for the laying of connecting lines, not shown, of the sensor means 8 and 9. The polygon mirror 2 is seated with a central inner bore 11 on a hub section 12 of the motor 3. In the mounting position, the polygon mirror 2, the drive motor 3 and the light source 1 are fixedly arranged in a mounting space 13 of the mounting device 4. The light source 1 is arranged in such a way that when the polygon mirror 2 rotates about its longitudinal axis 5, which coincides with the axis of rotation of the motor 3, it first forms a first light beam 15 which falls directly on the second sensor means 9. Then, as a result of the rotation of the polygon mirror 2, the light beam is pivoted through an angle in total, a light beam 16 first falling on a lateral region of the cylindrical lens 7 and being deflected from there onto the first sensor means 8. Later in the pivoting process, after crossing the angle α, the light beam 17 is reflected onto the opposite end of the cylindrical lens 7, from where it is also deflected onto the first sensor means 8. The cylindrical lens 7 is designed such that the incident light falls on the first sensor means 8 in all angular ranges between the light beam 16 and the light beam 17, so that it is continuously illuminated during the pivoting by the angle enclosed by the light beams 16 and 17. After reaching the position of the light beam 17, the light coming from the light source 1 falls on an adjacent polygon surface of the polygon mirror 2, so that the angle from the light beam 15 to the light beam 17 is pivoted again, again briefly the second sensor means 9 and continuously the first sensor means 8 is exposed to light. The sensor means thus first emit a short light pulse from the second sensor means 9 at the start of the swiveling process via the angle α via their connecting lines, whereupon a continuous signal from the first sensor means 8 is present for the entire swiveling period between the light beams 16 and 17 . The pulse of the second sensor means 9 is used both as a start pulse for the signal and for speed control of the drive motor 3.
In dem Wmkelbereich α ist ein Meßpfad 20 gebildet, der zwischen den Lichtstrahlen 16 und 17 angeordnet ist. In der Praxis wird die insoweit beschriebene Erkennungseinrichtung bei automatischen Offnungsvorπchtungen für Probenbehalter, insbesondere für Blutproben und dergleichen, eingesetzt. Dabei wird der Schwenkbereich α des Lichtstrahls und insbesondere der Meßpfad 20 in den Forderweg der Probenbehalter von einer Fordervorrichtung zu einer Offnungsvorrichtung in Gestalt eines Kappenabdrehers oder dergleichen eingebaut. Ein zu öffnender Behalter wird dann in einer ersten Forderrichtung I von unten durch den Meßpfad 20 zu dem Kappenabdreher gefordert. Dabei wird zunächst der obere Bereicn des Behalters von dem Lichtstrahl entlang dem Meßpfad 20 überstrichen und das am ersten Sensormittel 8 anliegende, üblicherweise kontinuierlich helle Signal für die Zeit unterbrochen, die der Lichtstrahl für das Überstreichen des Behalters benotigt. Bei Kenntnis der Drehzahl des Polygonspiegels 2 und des Motors 3 ist die Winkelgescnwmdigkeit des Lichtstrahls über den Wmkelbereich α bekannt. Aus der Winkelgeschwindigkeit und der Entfernung des Meßpfades 20 von der Achse 5 kann über die Dauer der Signalunterbrechung des ersten Sensormittels 8 die Breite des Gegenstandes im Bereich des Meßpfades 20 ermittelt werden. Bei einer bekannten Anzahl von möglichen Varianten des Probenbehalters kann dann anhand der Unterbrechungsdauer des Signals und einer entsprechenden Tabelle die Art des Gegenstandes ermittelt werden .A measuring path 20 is formed in the angular region α and is arranged between the light beams 16 and 17. In practice, the detection device described so far is used in automatic opening devices for sample containers, in particular for blood samples and the like. The swivel range α of the light beam and in particular the measuring path 20 is built into the path of the sample container from a conveying device to an opening device in the form of a cap twister or the like. A container to be opened is then moved in a first direction I from below through the measuring path 20 to the cap extractor. First, the upper region of the container is swept by the light beam along the measuring path 20 and the signal, which is usually continuously bright and is present at the first sensor means 8, is interrupted for the time required for the light beam to pass over the container. Knowing the speed of the polygon mirror 2 and the motor 3, the angular velocity of the light beam over the angular range α is known. From the angular velocity and the distance of the measuring path 20 from the axis 5, the duration of the signal interruption of the first can Sensor means 8, the width of the object in the area of the measurement path 20 can be determined. With a known number of possible variants of the sample container, the type of object can then be determined on the basis of the interruption period of the signal and a corresponding table.
Wahrend der Hubbewegung Richtung I kann die Kappe des zu öffnenden Behalters mehrfach von dem Lichtstrahl 16, 17 überstrichen werden, so daß neben der einmaligen Breitenbestimmung auch eine Art Hohenprofil des Gegenstandes in einer zweiten Dimension erstellt werden kann. Bei sehr ähnlichen Behaltern kann dann eine zuverlässigere Bestimmung des Typs erfolgen. Die Kenntnis des Behaltertyps kann beispielsweise benutzt werden, um die Endposition der Hubbewegung I in Abhängigkeit von der vertikalen Lange des Behalters zu steuern. So ist nicht erforderlich, die Endposition der Hubbewegung Richtung I als Anschlag zu ermitteln. Weiter kann die Steuerung des nachfolgenden Kappenabdrehers in Abhängigkeit von der Art des Behalters so angesteuert werden, daß die jeweils erkannte Kappe besonders gut abgedreht werden kann. So ist beispielsweise bei Schraubverschlüssen ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Drehbewegung und der Abziehbewegung des Kappenabdrehers vorteilhaft, die der Gewindesteigung entspricht. Bei Verschlüssen in Form von Gummistopfen kann dagegen die Abziehbewegung mit größerem Vorschub oder kleinerem Vorschub erfolgen, was möglicherweise die zuverlässige Öffnung des Behalters erleichtert .During the lifting movement in direction I, the cap of the container to be opened can be swept several times by the light beam 16, 17, so that in addition to the unique width determination, a kind of height profile of the object can be created in a second dimension. With very similar containers, the type can then be determined more reliably. Knowledge of the type of container can be used, for example, to control the end position of the lifting movement I as a function of the vertical length of the container. It is not necessary to determine the end position of the stroke movement in the direction I as a stop. Furthermore, the control of the subsequent cap twister can be controlled depending on the type of container so that the cap identified in each case can be turned off particularly well. For example, with screw caps, a certain ratio between the rotary movement and the pull-off movement of the cap twister, which corresponds to the thread pitch, is advantageous. With closures in the form of rubber plugs, however, the pull-off movement can be carried out with a larger feed or a smaller feed, which may facilitate the reliable opening of the container.
Bei automatischen Offnungsvorrichtungen ist eine Kontrolle des Offnungsvorganges sehr wesentlich. Hierzu ist vorgesehen, daß nach dem Offnungsvorgang im Bereich des Kappenabdrehers der Behalter m einer Forderrichtung II nach unten erneut durch den Meßpfad 20 bewegt wird und dabei im ersten Sensormittel 8 erneut das Profil des Behalters in seinem oberen Bereich bestimmt wird. Wird ein mit dem ursprünglichen Profil identisches Profil gemessen, so ist der Verschluß noch an seinem urspr nglichen Ort und der Offnungsvorgang muß erneut, möglicherweise mit anderen Parametern, durchgeführt werden. Weicht das ermittelte Profil von dem ursprünglichen Profil ab, so kann man von einem erfolgreichen Offnungsvorgang ausgehen und der geöffnete Behalter kann in das Transportmittel zurückgestellt werden. Hierbei kann es von Vorteil sein, wenn zu einem jeweiligen Behaltertyp nicht nur das Profil des Verschlusses, sondern auch das Profil des geöffneten Behalters im Bereich seiner Öffnung tabellarisch abgelegt ist. Dann kann nicht nur auf Übereinstimmung oder Abweichung des Profils von dem ursprunglich gemessenen Profil geprüft werden, sondern auch positiv darauf, ob das offene Ende des Behalters im Profil mit dem abgelegten Wert übereinstimmt.With automatic opening devices, checking the opening process is very important. For this purpose it is provided that after the opening process in the area of the cap twister, the container is moved downward again in a direction of travel II through the measuring path 20 and the profile of the container in its upper region is determined again in the first sensor means 8. If a profile identical to the original profile is measured, the closure is still in its original location and the opening process must be carried out again, possibly with different parameters. If the determined profile deviates from the original profile, one can assume that the opening process has been successful and the opened container can be returned to the means of transport. It can be advantageous here if not only the profile of the closure, but also the profile of the opened container is stored in a table in the region of its opening for a respective type of container. Then it is not only possible to check whether the profile matches or deviates from the originally measured profile, but also positively as to whether the open end of the container in the profile matches the stored value.
Mit der insoweit beschriebenen Erkennungsvorrichtung ist es also möglich, die Oberseiten, insbesondere die Verschlüsse von zu öffnenden Behaltern in einer oder zwe__ Dimensionen abzutasten, wodurch das Vorhandensem eines Verschlusses, die Art des Verschlusses und sogar die Art des Behalters selbst ermittelt werden kann. Es ist außerdem möglich, mit ein und derselben Vorrichtung das Ergebnis des angestrebten Offnungsvorganges verschiedenen Weisen zu überprüfen.With the detection device described so far, it is thus possible to scan the tops, in particular the closures, of containers to be opened in one or two dimensions, as a result of which the presence of a closure, the type of closure and even the type of container itself can be determined. It is also possible to check the result of the intended opening process in different ways with one and the same device.
Die Vorrichtung arbeitet mit relativ wenigen Bauelementen und ist daher im Betrieb einfach und zuverlässig. Auch die Struktur der Empfangseinheit mit den beiden Sensormitteln 8 und 9 ist relativ einfach und wartungsarm. Zudem sind generierten Signale von relativ einfacher Struktur und können ohne großen apparativen Aufwand zuverlässig analysiert werden.The device works with relatively few components and is therefore simple and reliable in operation. Also the structure of the receiving unit with the two sensor means 8 and 9 is relatively simple and requires little maintenance. In addition, generated signals are of a relatively simple structure and can be reliably analyzed without great expenditure on equipment.
Insgesamt ergibt sich durch diese Erkennungseinheit bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine große Zuverlässigkeit, eine große Flexibilität in der Auslegung der Steuerung und nicht zuletzt eine kostengünstige Lösung . Overall, this detection unit in a device according to the invention results in great reliability, great flexibility in the design of the control and, last but not least, an inexpensive solution.

Claims

P a te n t an sp rü c h eP a te n t to sp r u c h e
Vorrichtung zur automatischen Öffnung von Behältern, insbesondere von Probenbehältern zur medizinischen Untersuchung von menschlichen oder tierischen Körperflüssigkeiten, mit einer Erfassungsvorrichtung zur optischen Erfassung von Gegenständen, insbesondere von Verschlüssen der Behälter, sowie zur Erzeugung eines zu wenigstens einer Abmessung des Gegenstandes korrespondierenden elektrischen Signals, mit einer einen gebündelten Lichtstrahl erzeugenden Lichtquelle (1), mit einem Ablenkmittel (2), das den Lichtstrahl (1) wiederholbar in Richtung der zu erfassenden Abmessung ablenkt und entlang eines Meßpfades (20) verschwenkt, sowie mit einem optischen System (7), das den entlang des Meßpfades (20) verschwenkten Lichtstrahl auf ein Sensormittel (8) lenkt, wobei ein eventuell in dem Meßpfad (20) vorhandener Gegenstand den Lichtstrahl unterbricht und das Sensormittel (8) die Zeit der Unterbrechung des Lichtstrahls durch den Gegenstand erfaßt . Device for the automatic opening of containers, in particular sample containers for the medical examination of human or animal body fluids, with a detection device for the optical detection of objects, in particular closures of the containers, and for generating an electrical signal corresponding to at least one dimension of the object, with a a bundled light beam generating light source (1) with a deflecting means (2) which deflects the light beam (1) repeatedly in the direction of the dimension to be detected and pivots along a measurement path (20), and with an optical system (7) which directs the light beam pivoted along the measuring path (20) onto a sensor means (8), an object possibly present in the measuring path (20) interrupting the light beam and the sensor means (8) detecting the time at which the light beam was interrupted by the object.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadu r c h ge k e nn z e i chne t , daß die Lichtquelle (1) ein Laser und das Ablenkmittel (2) ein im Betrieb rotierender Polygonspiegel ist, der den Lichtstrahl im Betrieb um einen Winkelbereich verschwenkt.2. Device according to claim 1, so that the light source (1) is a laser and the deflecting means (2) is a rotating polygon mirror during operation, which pivots the light beam during operation by an angular range.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da du r c h g e k e nn z e i ch n e t , daß das optische System (7) einen Grundkörper (6) aus einem refraktierenden3. Apparatus according to claim 1 or 2, since you r c h g e k e nn z e i ch n e t that the optical system (7) a base body (6) from a refracting
Material aufweist, der dem Meßpfad (20) zugewandt einen linsenförmig, insbesondere asphärisch gekrümmten Bereich (7) aufweist, in den der Lichtstrahl (16,17) ausgehend von dem Ablenkmittel (2) eintreten kann und jeweils zumindest aus einem Teil des Winkelbereichs auf das Sensormittel (8) gelenkt wird.Material which faces the measuring path (20) has a lenticular, in particular aspherically curved region (7) into which the light beam (16, 17) can enter from the deflection means (2) and in each case at least from part of the angular range onto the Sensor means (8) is steered.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r ch ge k e nn z e i ch n e t , daß das4. Device according to one of the preceding claims, d a du r ch ge k e nn z e i ch n e t that the
Sensormittel (8) innerhalb des Grundkorpers (6) oder unmittelbar an einer äußeren Oberfläche des Grundkörpers (6) angeordnet ist.Sensor means (8) is arranged inside the base body (6) or directly on an outer surface of the base body (6).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r ch ge k e n n z e i ch n e t , daß ein zweites Sensormittel (9) vorgesehen ist, das von dem ersten Sensormittel (8) beabstandet angeordnet ist und das in einem Randbereich des Winkelbereichs α mit dem Lichtstrahl (15) beaufschlagt wird.5. Device according to one of the preceding claims, since you r ch ge kennzei ch net that a second sensor means (9) is provided, which is arranged at a distance from the first sensor means (8) and in an edge region of the angular range α with the light beam (15) is applied.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r ch ge k e n n z e i ch n e t , daß im6. Device according to one of the preceding claims, since you r ch ge k e n n z e i ch n e t that im
Betrieb der Lichtstrahl (15,16,17) am Beginn des Winkelbereichs α zunächst auf das zweite Sensormittel (9) fallt, wodurch das elektrische Signal einen Startimpuls erhalt, sodann der Lichtstrahl über den Meßpfad verschwenkt und von dem Ablenkmittel auf das erste Sensormittel (8) gelenkt wird, wodurch das elektrische Signal einen über die Zeitdauer der Verschwenkung anhaltenden Heil-Impuls erhalt, und wobei ein eventuell in dem Meßpfad (20) vorhandener Gegenstand dem Heil-Impuls durch Lichtunterbrechung einen dem abgedeckten Wmkelbereich entsprechenden Dunkel-Impuls überlagert .Operation of the light beam (15,16,17) at the beginning of the angular range α first to the second Sensor means (9) falls, as a result of which the electrical signal receives a start pulse, then the light beam is pivoted over the measurement path and is deflected by the deflecting means onto the first sensor means (8), as a result of which the electrical signal receives a healing pulse that lasts for the duration of the pivoting , and an object possibly present in the measuring path (20) overlays the healing impulse by interrupting the light with a dark impulse corresponding to the covered area.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r ch ge k e n n z e i chn e t , daß der7. Device according to one of the preceding claims, d a du r ch ge k e n n z e i chn e t that the
Gegenstand in einer im wesentlichen senkrecht zu der Ebene des Wmkelbereichs orientierten Forderrichtung I in den Meßpfad (20) und durch den Meßpfad (20) gefordert wird, wobei der Gegenstand mehrfach von dem Lichtstrahl abgetastet wird und eine Serie von Signalen erzeugt wird, die zusammen charakteristisch f r die Abmessungen des Gegenstandes in Forderrichtung I und quer zu der Forderrichtung I sind.The object is conveyed into the measuring path (20) and through the measuring path (20) in a direction perpendicular to the plane of the winding area, the object being scanned several times by the light beam and generating a series of signals which together are characteristic for the dimensions of the object in the direction I and transverse to the direction I.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der8. Device according to one of the preceding claims, since you r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Gegenstand der Verschluß eines Behalters ist, daß weiter die Erfassungsvorrichtung dem Weg von einer Transporteinrichtung zu einer Offnungsemheit angeordnet ist, wobei die Erfassungseinrichtung dazu vorgesehen ist, die Art des Verschlusses mittelbar oder unmittelbar zu bestimmen, die Offnungsemheit dazu eingerichtet ist, den Verschluß von dem Behalter zu entfernen. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da du r ch ge ke nn z e i ch n e t , daß dieThe subject of the closure of a container is that the detection device is arranged on the way from a transport device to an opening unit, the detection device being intended to directly or indirectly determine the type of closure, the opening unit being designed to remove the closure from the container to remove. Device according to one of the preceding claims, since you r ch ge ke nn zei ch net that the
Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet ist, geöffnete Behälter auf dem Rückweg von der Öffnungseinheit zu der Transporteinrichtung erneut abzutasten und die Anwesenheit oder Abwesenheit des Gegenstandes zu ermitteln Detection device is set up to scan open containers again on the way back from the opening unit to the transport device and to determine the presence or absence of the object
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