一种智能试剂柜的制作方法

1.本发明涉及化学设备管理技术领域。具体涉及一种化学试剂智能试剂柜。


背景技术：

2.随着化学领域研究的不断发展，全国各大科研机构中的化学研究课题组的数量也变得日益庞大。但在化学化工教学及科研工作过程中，由于需要用到品类繁多的化学试剂，试剂瓶的大小、形状也多种多样，由此带来的化学试剂管理问题也日益严重，而该问题的存在将直接影响科研项目的进展、周期、经费等其他的问题。
3.目前大部分的实验室中，常常发生不明确是否有库存的情况；即使知道有库存，但很难快速找到；有时候某些试剂有库存，但是由于无法找到，就容易发生重复购买同种试剂的情况，造成了国家科研经费的浪费。还有，很多科研人员没有试剂取用后放回原位的科研习惯，更加剧了试剂找寻的困难程度。
4.因此一种能有效对化学试剂定性、定位和定量的智能试剂柜是迫切需要的。定性即当我们需要某个化学试剂的时候，能否快速查到实验室是否有这个试剂；定位即在实验室里有这个试剂的前提下，快速、精准地找到它；定量即确认该试剂有多少库存；智能即结合当前物联网技术，通过红外传感器、光电传感器、复位开关、电子天平等传感设备，按照约定的协议，把试剂连接上互联网，通过服务器与pc端软件或手机app等控制终端进行信息交换和通信，从而实现对试剂的智能化识别、定位、定量、监控和管理。降低成本的同时，协助科研人员了解试剂的状况。


技术实现要素：

5.本发明的目的，是设计一种智能试剂柜，可连接pc端软件或手机app等控制终端，精确定位所需化学试剂、实时查询试剂信息的试剂柜，同时该试剂柜还安装了机械臂确保试剂被准确的取出和放回原位，以解决现有试剂柜的一些不足之处，既能帮助实验人员快速的精确定位所需试剂，也能避免因重复购买同一试剂而造成的科研经费的浪费，更能避免试剂入库时放错位置；另外本试剂柜对应的软件具有数据整理功能，科研人员可以轻松的以报表的形式查看柜内试剂的信息，包括试剂名称及cas号、品牌、购买日期、具体位置、使用情况、库存情况甚至该试剂的物理化学性质等等。
6.本发明公开了一种智能试剂柜，包括上下左右四块板，形成柜状结构，上下两块板上各自安装有横向轨道，两个横向轨道之间安装有纵向轨道；还包括隔板、电路板模块、槽体底座、槽体框架、射灯、电子天平、机械臂和通过信号处理及通讯模块向试剂柜发出指令的控制终端；隔板放置在上下板之间，上面装载有电路板模块，槽体底座位于电路板模块的上方；槽体框架安放在槽体底座上，槽体框架的每个格子内安放有储物格；射灯位于隔板下方，电子天平位于隔板上，靠近左侧板或右侧板，机械臂位于纵向轨道上。
7.试剂柜还包含前面可以打开的门和后面的背板，前面的门上还可以包含扫码器。
8.纵向轨道与横向轨道滑动连接，纵向轨道可以在两个横向轨道间左右移动。机械
臂与纵向轨道滑动连接，机械臂可以在纵向轨道上上下移动。
9.隔板还包括卡扣，用于将隔板在试剂柜内安装和拆卸，该卡扣可以伸缩。
10.槽体框架内还可以放置一个储物格，储物格下方的槽体底座上设置有十字卡槽。试剂柜还可以包含十字隔板，将十字隔板插入十字卡槽将储物格进行拆分。十字隔板的中心位置上安装有感应元件或触点开关。
11.电路板模块上包含感应器，所述感应器可以是包括红外感应器、光电感应器或复位开关等。
附图说明：
12.图1为智能试剂柜的结构示意图。
13.图2为图1所示的智能试剂柜中机械臂活动的轨道示意图。
14.图3为图1所示的智能试剂柜中隔板的结构示意图。
15.图4为图1所示的智能试剂柜中隔板上部部件的分布示意图。
16.图5为图1所示的智能试剂柜中槽体框架的结构示意图。
17.图6为图1所示的智能试剂柜中电气系统的工作示意图。
18.图7为图1所示的智能试剂柜中试剂首次存入流程示意图。
19.图8为图1所示的智能试剂柜中试剂取出流程示意图。
20.图9为图1所示的智能试剂柜中试剂取出后放回流程示意图。
21.附图标号说明：
22.隔板1，感应器2，槽体底座3，槽体框架4，电子天平5，机械臂6，扫码器7，可调节通风口8，显示屏9，报警器10，十字隔板11，卡扣12，纵向导轨61，横向导轨62，
具体实施方式
23.以下结合附图对本发明技术方案进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本技术的范围并不受这些实施方式的限定，乃以申请专利的范围为准。而为提供更清楚的描述及使熟悉该项技艺者能理解本技术的申请内容，图示内各部分并不一定依照其相对的尺寸绘图，某些尺寸与其他相关尺度的比例会被凸显而显得夸张，且不相关或不重要的细节部分亦未完全绘出，以求图示的简洁。
24.本发明公开了一种智能试剂柜，包括上下左右四块板，形成柜状结构，上下两块板上各自安装有横向轨道，两个横向轨道之间安装有纵向轨道；还包括隔板、电路板模块、槽体底座、槽体框架、射灯、电子天平、机械臂和通过信号处理及通讯模块向试剂柜发出指令的控制终端；隔板放置在上下板之间，上面装载有电路板模块，槽体底座位于电路板模块的上方；槽体框架安放在槽体底座上，槽体框架的每个格子内安放有储物格；射灯位于隔板下方，电子天平位于隔板上，靠近左侧板或右侧板，机械臂位于纵向轨道上。
25.如图1所示，本发明的试剂柜还可以包含前面可以打开的门和后面的背板，成为可以密封的柜状结构。仪器柜的上板上包含一个可调节通风口8，用于将试剂柜内挥发出的气体排出试剂柜。在试剂柜的前门的表面设置有一个扫码器7，可以读取条形码或二维码上的信息。试剂柜内部前后两侧板上沿其纵向的4条边上设置有层板固定孔，通过将隔板1卡入层板固定孔内将试剂柜内部分成若干层。
26.隔板1如图3所示，为长方形盘状结构，起承重和固定作用；在隔板1外的四个角落设置有可伸缩固定用卡扣12，卡扣12向外伸出时，卡扣12卡入层板固定孔将隔板1固定住，卡扣12向内收缩时，隔板1从层板固定孔中移除，从而将隔板1从试剂柜里拆除；隔板1上预置有电器系统连接所需的接口和孔洞。
27.层板固定孔也可以设置在左右两侧板上，相对应的隔板1上的卡扣12设置在隔板1的左右两侧即可。
28.隔板1上表面装载有传感器电路板模块，如图4所示，在电路板模块的上方放置有槽体底座3。槽体底座3可以是一个独立的部件，也可以是一侧与隔板1固定连接，在放入或取出电路板时以开门的方式打开。槽体底座3上设计有卡槽，用于在其上方安放槽体框架4；槽体框架4如图5所示形成的小格子为储物格，用于放置试剂瓶，槽体框架4内部也可以先放置独立的储物格后，再用于放置试剂瓶。电路板模块上对应每个储物格安装有感应器2，用于检测试剂瓶是否在储物格内，该感应器2可以是红外感应器，也可以是光电感应器，还可以是复位开关等感应设备。在其中一个隔板1的一个角落，可以是如图4所示的左下角，安装有电子天平5，优选高精度的电子天平，该电子天平5通过隔板1中的电路系统接入控制终端，用于监测试剂柜中每个试剂的库存量。
29.储物格有若干种大小，依据市面上不同的试剂瓶规格设计而成。储物格优选由导光材质制成，如有机玻璃(pmma),聚碳酸酯(pc)。每个储物格下方的槽体底座3上设置有十字卡槽，十字卡槽内部预设有开关，开关位于十字卡槽的中心，与电路板模块接通。当储物格过大，需要将其进行分割时，可以用如图4所示的十字隔板11插入储物格的十字卡槽内，即将一个储物格分成4个小的储物格；十字隔板11的中心安装有感应元件或者触点开关。十字隔板11插入十字卡槽后，十字隔板11将接通预设于十字卡槽内的开关，系统能自动识别该位置储物格已经被分隔成4个小的储物格，反之，当把十字隔板11从卡槽内拔出，开关复位，系统识别后，相应的四个小号储物格合并成一个大的储物格。
30.射灯灯板安装在隔板1的底部，正对着下层隔板1上的储物格，一个射灯对应正下方一个储物格。当工作人员发出指令时，相应的射灯收到指令，灯光照射试剂所在储物格上，起到很直观的指示作用。储物格内部可以涂覆有导光材料，指示效果更加明显。
31.槽体框架4的内壁可以为导光材料，增强灯光的指示作用，导光材料可以是透明有机玻璃、钢化玻璃等；槽体框架4的主体材质优选不透光材质，如黑色塑料；槽体底座3为不透明材料制成，优选塑料材质以节约成本。
32.机械臂6如图2所示，安装于靠近柜门一侧的角落里，机械臂6采用的是四轴水平关节机械臂，包含前臂，后壁，以及机械手，机械手采用爪式机械手，方便从上方抓取试剂瓶。机械臂6的活动轨道包括纵向导轨61和横向导轨62。两个横向轨道62分别安装在试剂柜上板的下表面和试剂柜下板的上表面，横向轨道安装在上下板的同一侧，优选靠近前面的门的一侧；纵向轨道61安装在两个横向轨道62之间，即纵向轨道61的两端分别与横向轨道62滑动连接。机械臂6安装在纵向轨道61上，在电机带动下机械臂6可以沿纵向导轨61上下移动，而纵向导轨61可以沿着横向导轨62左右移动，机械臂6的前臂连带机械手可以沿着前臂、后臂间的关节在水平方向360度转动。因此机械臂6可以抓取试剂柜内任一位置的试剂瓶。
33.控制终端可以是电脑、手机等智能设备，如图6所示，通过上面的应用、软件、微信
小程序等，借助试剂柜内的信号处理及通讯模块向试剂柜中的部件发出指令，试剂的种类、库存信息等数据存放在服务器中。如图1所示的显示屏9，也可以作为一种控制终端。当有多台相同或相似设备访问试剂柜时，一个控制终端的软件可以通过一个服务器同时访问多台设备，从而满足多人单独使用的效果。
34.将试剂初次存入试剂柜时如图7所示，首先登陆控制终端，在控制终端输入试剂信息，根据试剂的种类和试剂瓶的大小预设存放位置；向试剂柜发送开门命令后按照试剂信息录入顺序将试剂瓶放在试剂柜内电子天平5上；电子天平5称取试剂毛重后会将数据发送至控制终端并存储在数据库中；此后预设存放位置的储物格上方的射灯亮起；机械臂6将试剂瓶放入该储物格中；储物格下方的对应的感应器2感应到试剂瓶正确放入后灯灭；入库存放即完成，关闭柜门。若机械臂6没有将试剂瓶放入正确的位置，即感应器2没有感应到试剂瓶，则试剂柜上的报警器10将发出提示，手动将试剂瓶从错误位置取出后重新放入正确的储物格上、感应器2感应到试剂瓶后，射灯灯灭，报警器10关闭；若遇到机械臂无法正常工作的情况，试剂的放入动作可以由手动替代机械臂6来完成。
35.将试剂从试剂柜中取出时如图8所示，首先登陆控制终端，在控制终端输入试剂信息；向试剂柜发送取出试剂的指令，试剂柜门打开；按照各个试剂取出指令的发送顺序，其上方的射灯按次序打开；机械臂6抓取相应的试剂瓶运送至电子天平5上；感应器2感应到试剂瓶取出后，其相应的上方射灯灯灭；电子天平5将称重得到的数据发送到数据库并替换原有数据；取出试剂瓶后关闭试剂柜门。若遇紧急情况时，也可以在射灯亮、机械臂6工作前，手动将试剂瓶取出；在用完放回时更新试剂的重量数据。
36.试剂瓶非初次存入试剂柜，即用完放回操作时如图9所示，在控制终端上进行存回操作，控制终端向试剂柜发出开门命令；按照各个试剂放回指令的发送顺序，其上方的射灯按次序打开；将试剂瓶放置于试剂柜内的电子天平5上，称重后得到的数据发送到数据库并替换原有数据；机械臂6住区试剂瓶放回射灯指示的储物格内；关闭柜门，放回操作完成。
37.当机械臂发生故障时，存取试剂可以切换为手动操作完成；当电子天平发生故障时，也可以改为在控制终端手动输入重量数据。
38.试剂柜上还可以包含有扫码器7，在试剂初次存入试剂柜步骤中，将试剂相关信息如试剂种类、存放位置等存储后生成特定的二维码，并将二维码贴在瓶身上后存入试剂柜。在后续的放回操作中，无需经过控制终端，经由试剂柜上的扫码器7扫码后即可向试剂柜发送试剂存储命令，亦可通过扫描操作人员各自唯一的二维码进行登录验证操作。