一种快换机构、用于BOD5测定的自动化系统及测定方法与流程

本发明属于自动化检测，具体地说，涉及一种快换机构、用于bod5测定的自动化系统及测定方法，适用于水质检测中生化需氧量（bod5）的自动化测定流程。

背景技术：

1、生化需氧量（bod5）是衡量水体有机污染程度的重要指标，其测定过程需经过样品加注、溶解氧瓶开关盖、样品转运培养等多个步骤，操作流程繁琐且对精准度要求较高。传统bod5测定多依赖人工操作，存在效率低下、人为误差大、劳动强度高的问题；现有自动化测定设备中，机械臂通常仅适配单一功能模块，若需完成多步骤操作，需配备多台设备或人工更换模块，导致设备成本增加、流程衔接不顺畅。

2、目前，部分自动化设备中采用的快换机构存在定位精度不足、锁紧可靠性差、更换效率低等缺陷，且功能模块与机械臂的适配性不佳，难以满足bod5测定过程中对精准操作和高效切换的需求。例如，部分快换机构仅通过单一锁紧结构实现固定，缺乏预定位设计，导致模块更换时对准困难；部分采用气动驱动的快换机构，存在气压波动影响锁紧稳定性的问题。此外，现有bod5自动化系统的功能模块多为分散设计，扫码、移液、开关盖等功能独立设置，进一步降低了测定流程的连贯性和效率。

3、因此，亟需设计一种定位精准、锁紧可靠、更换高效的快换机构，并构建集成化的bod5测定自动化系统及标准化测定方法，以解决现有技术中存在的上述问题

4、有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，目的在于提供一种应用于bod5测定的自动化系统的定位精准、锁紧可靠、更换高效的快换机构，实现机械臂与不同功能模块的快速稳定切换。

2、本发明的第二个目的在于，提供一种应用有上述快换机构的用于bod5测定的自动化系统，集成扫码、开关盖、移液、转运等功能，提升bod5测定的自动化程度和操作效率。

3、本发明的第三个目的在于，提供一种应用于上述用于bod5测定的自动化系统的测定方法，规范测定流程，降低人为误差，提高测定结果的准确性和重复性。

4、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种快换机构，应用于bod5测定的自动化系统；

5、所述快换机构，包括：

6、基板；

7、第一定位部，所述第一定位部设置在所述基板的第一对接面上，用于与功能模块上的第二定位部配合；

8、多个由伺服电机驱动的自动预紧螺栓，所述自动预紧螺栓设置于所述基板的第一对接面上，用于旋入功能模块上的螺纹孔以实现锁紧；

9、其中，所述基板的第二对接面用于与六轴机械臂的末端连接；所述快换机构用于实现所述六轴机械臂末端与不同功能模块之间的快速更换与锁定。

10、根据本发明的一实施方式，其中，所述自动预紧螺栓设置有8个，8个所述自动预紧螺栓以基板的中心轴线为圆心呈等间距圆周排列；

11、安装功能模块时，8个所述自动预紧螺栓分别与所述功能模块设置的8个螺纹孔一一对应旋合锁紧。

12、根据本发明的一实施方式，其中，所述第一定位部为伸出所述基板第一对接面，且朝向靠近所述功能模块的方向延伸的凸起块；

13、所述第二定位部为功能模块上开设的凹陷容纳槽，所述第二定位部的形状与凸起块的外形适配，实现间隙配合；

14、所述第一定位部设置有多个，且以基板中心轴线为圆心呈等角度圆周排布，相邻两个第一定位部的夹角相同。

15、根据本发明的一实施方式，其中，所述功能模块至少包括一体化操作模块和夹爪模块；

16、所述一体化操作模块和夹爪模块上均设有与第一定位部适配的第二定位部，以及与自动预紧螺栓对应的螺纹孔，可选择性地与基板实现定位锁紧。

17、本发明还提供了一种用于bod5测定的自动化系统，应用有上述的快换机构；

18、所述自动化系统，包括：

19、六轴机械臂，所述六轴机械臂的末端安装有快换机构；

20、一体化操作模块，所述一体化操作模块包括背板，所述背板上集成安装有扫码组件、开关盖组件和移液组件；所述扫码组件用于识别溶解氧瓶的标识信息，所述开关盖组件用于实现溶解氧瓶的开盖与关盖，所述移液组件用于向溶解氧瓶内加注或抽取液体；

21、夹爪模块，用于夹持和转运溶解氧瓶；所述夹爪模块或所述一体化操作模块通过所述快换机构选择性地与所述六轴机械臂可拆卸连接，实现不同操作功能的切换。

22、根据本发明的一实施方式，其中，所述开关盖组件包括三个间隔120°均匀分布的指爪以及驱动所述指爪旋转的驱动电机；

23、所述驱动电机可驱动三个指爪同步径向收缩或张开，以夹持溶解氧瓶的瓶盖，同时驱动指爪绕中心轴线旋转，实现瓶盖的旋开或旋紧。

24、根据本发明的一实施方式，其中，所述移液组件包括活塞机构、移液针和步进电机，所述步进电机与活塞机构传动连接，通过控制步进电机的正反转驱动活塞的往复运动，实现移液针对液体的定量抽取或加注。

25、根据本发明的一实施方式，其中，所述夹爪模块包括两个相对设置的夹指和力传感器，所述夹指的内侧设有防滑纹路，所述力传感器安装于夹指的连接端，用于实时检测夹指对溶解氧瓶的夹持力，并反馈至控制系统，以调节夹持力度，避免损坏溶解氧瓶。

26、本发明还提供一种进行bod5测定的方法，应用有上述的用于bod5测定的自动化系统；

27、所述进行bod5测定的方法，包括步骤：

28、s1、通过快换机构将一体化操作模块连接至六轴机械臂末端；

29、s2、控制所述六轴机械臂携带所述一体化操作模块，依次执行对溶解氧瓶的扫码、开盖、移液及关盖操作；

30、s3、通过所述快换机构将所述一体化操作模块更换为夹爪模块；

31、s4、控制所述六轴机械臂携带所述夹爪模块夹持并转运所述溶解氧瓶。

32、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

33、1）本发明的快换机构通过“预定位+伺服电机驱动锁紧”的协同设计，定位精准、锁紧可靠，多个圆周排列的自动预紧螺栓确保锁紧力均匀，多个等角度分布的定位部避免模块偏移，显著提升了机械臂与功能模块的更换效率和连接稳定性，更换过程无需人工干预，且适用于多种功能模块的快速切换；

34、2）本发明的自动化系统集成了扫码、开关盖、移液、转运等核心功能，通过快换机构实现功能模块的高效切换，无需配备多台设备，降低了设备成本，同时六轴机械臂保证了操作的灵活性和精准度，一体化设计提升了测定流程的连贯性和自动化程度；

35、3）本发明的测定方法规范了bod5测定的操作流程，通过控制系统设定参数，机械臂按预设步骤执行操作，减少了人为误差，力传感器和步进电机的应用进一步提升了操作的精准性和可靠性，批量处理功能显著提高了测定效率，适用于大规模水质检测场景。

36、下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

1.一种快换机构，应用于bod5测定的自动化系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种快换机构，其特征在于，所述自动预紧螺栓设置有8个，8个所述自动预紧螺栓以基板的中心轴线为圆心呈等间距圆周排列；

3.根据权利要求1所述的一种快换机构，其特征在于，所述第一定位部为伸出所述基板第一对接面，且朝向靠近所述功能模块的方向延伸的凸起块；

4.根据权利要求2或3所述的一种快换机构，其特征在于，所述功能模块至少包括一体化操作模块和夹爪模块；

5.一种用于bod5测定的自动化系统，应用有权利要求1-4任意一项所述的快换机构，其特征在于，所述自动化系统，包括：

6.根据权利要求5所述的一种用于bod5测定的自动化系统，其特征在于，所述开关盖组件包括三个间隔120°均匀分布的指爪以及驱动所述指爪旋转的驱动电机；

7.根据权利要求5所述的一种用于bod5测定的自动化系统，其特征在于，所述移液组件包括活塞机构、移液针和步进电机，所述步进电机与活塞机构传动连接，通过控制步进电机的正反转驱动活塞的往复运动，实现移液针对液体的定量抽取或加注。

8.根据权利要求5所述的一种用于bod5测定的自动化系统，其特征在于，所述夹爪模块包括两个相对设置的夹指和力传感器，所述夹指的内侧设有防滑纹路，所述力传感器安装于夹指的连接端，用于实时检测夹指对溶解氧瓶的夹持力，并反馈至控制系统，以调节夹持力度，避免损坏溶解氧瓶。

9.一种进行bod5测定的方法，应用于权利要求5-8任意一项所述的用于bod5测定的自动化系统，其特征在于，包括步骤：