一种生物板卡自动化加样机的制作方法

1.本实用新型涉及生物科技中移液工作站的加样工序领域，具体涉及一种生物板卡自动化加样机。


背景技术：

2.在现有技术中，移液工作站是实验室研究人员极为有用的个人研究工具。早期在生物学、医学等领域的研究工作，移液和滴定是通过人工操作来实现的。后来出现了多通道移液器，如四通道、八通道、十二通道移液器，显著地提高了移液的工作效率。随后又出现了多通道可调移液器，比之前的多通道移液器重量更轻、更省力，并且符合人机工程学的设计理念，有效减少了人工操作的重复次数，可以快速而方便地完成连续滴定工作。
3.然而现在的生物科技中，需要有90孔板卡、96孔板卡、120孔板卡、150孔板卡、95孔板卡等的自动加样工序，而现有的移液工作站，每台移液工作站只能适用一种板卡，一种板卡需要多台移液工作站才能实现完整的注液。目前90板卡，150 板卡只能通过人工用单支移液枪针对每个孔进行注液，造成人工工作量大，注液进度缓慢。且目前的移液工作站使用的吸头无法多次使用。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型目的在于提供一种生物板卡自动化加样机。本实用新型自动化程度高，减少了人工工作强度，可适用多种类型的板卡，并且对管路系统灭菌后可重复使用，提高了加样效率。
5.本实用新型所述的一种生物板卡自动化加样机，包括依次连接的上料机构、定位机构、加样机构和出料机构，还包括穿设于所述定位机构、所述加样机构和所述出料机构之间的传送机构；
6.所述上料机构包括用于存放板卡的弹夹仓以及用于将板卡送至所述定位机构的第一夹取机构；
7.所述定位机构包括对板卡进行定位的定位工装台以及用于将板卡送至所述传送机构的第二夹取机构；
8.所述传送机构包括环形导轨和多个设于所述环形导轨上的定位模具，所述定位模具用于放置板卡，所述环形导轨上设有驱动机构，所述驱动机构用于使所述定位模具沿所述环形导轨作间歇性周向运动；
9.所述加样机构用于对所述定位模具上的板卡进行自动加样；
10.所述出料机构包括第三夹取机构和出料带，所述第三夹取机构用于把完成加样的板卡夹取至所述出料带上。
11.在其中一个实施例中，所述定位机构和所述加样机构之间还设有检测机构，所述检测机构包括对应设于所述定位模具上方的摄像头，所述摄像头与视觉显示屏信号连接，所述摄像头的一侧设有第四夹取机构和剔除框，所述第四夹取机构用于把不合格的板卡夹
取至所述剔除框内。
12.在其中一个实施例中，所述上料机构还包括设于所述第一夹取机构下方的转盘，所述弹夹仓数量为多个且围绕所述转盘的圆心均匀分布，所述转盘下方且对应所述第一夹取机位置设有丝杆顶升机构，所述丝杆顶升机构用于调整所述弹夹仓内多个板卡的高度位置。
13.在其中一个实施例中，所述定位工装台上设有直角限位部，所述直角限位部对应的另外两个纵横方向上均设有顶板，两个所述顶板均能靠近或远离所述直角限位部。
14.在其中一个实施例中，每个所述顶板均连接有一级定位气缸和二级定位气缸，所述一级定位气缸和所述二级定位气缸之间还设有弹性件。
15.在其中一个实施例中，所述定位模具上设有与不同类型的板卡相适配的卡位，所述卡位中部下方设有光电传感器，所述定位模具底部还设有卡槽，所述环形导轨中部沿其延伸方向转动连接有转动杆，所述转动杆上固设有与所述卡槽相适配的卡杆，所述转动杆上还固设有用于驱动所述转动杆转动的驱动杆。
16.在其中一个实施例中，所述加样机构包括多个储存仓，所述储存仓下方设有注射泵，所述注射泵通过管路与引流板及注射针板相连通，所述注射针板对应设置于所述定位模具的上方。
17.在其中一个实施例中，所述注射针板一侧连接有电缸，所述电缸用于调节所述注射针板的高度位置。
18.在其中一个实施例中，所述出料带远离所述加样机构的一端还设有目检台。
19.在其中一个实施例中，所述上料机构对应弹夹仓的一侧留有缺口，所述上料机构一侧还设有用于人机交互的触摸屏。
20.与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：
21.1、本实用新型自动化程度高，减少了人工工作强度，可适用多种类型的板卡，并且对管路系统灭菌后可重复使用，提高了加样效率。该生物板卡自动化加样机采用自动化上料，人工只需将板卡放入弹夹仓内即可，每个弹夹仓小的板卡可一次装料 70块左右，大的板卡可一次装料20块左右，大大减少了工作强度，提高了效率。机械手夹取夹具、板卡定位后送至传送机构以及注液模块可适用于多种板卡，可节省成本跟占用空间。而且加样用的管路跟针等可以重复通过灭菌消毒后重复使用。
22.2、旋转上料工位：旋转上料机构部分包含弹夹仓、转盘及丝杆顶升机构，机器人夹取机构。转盘处有四工位，人工在其中一个工位上料，将板卡放入弹夹仓内，放满四工位板卡后，按启动按钮，丝杆顶升，传感器检测板卡到位，机器人夹取，进入下一步动作。
23.3、板卡二次定位工位：两个方向都采用二级气缸，可适用于多种板卡的定位。同时气缸伸出行程部分加上弹簧缓冲，减轻对板卡的损伤。二次定位工装台底部安装传感器，检测板卡到位，气缸动作，机器人夹取，进入下一步动作。
24.4、环形导轨和定位模具：环形导轨一共有18个工装，每次只转动一格，每个定位模具上都有一个光电传感器，当感应到板卡放入定位模具中，环形导轨转动一格，因环形需满足定位精度为0.05mm，加入了二次定位机构，使环形导轨内部能用三组气缸进行二次定位。
25.5、视觉系统：检测机构主要检测板卡的姿势有无放反，或者板卡有无在放入模具定位槽内，若检测有以上一种，则判定为ng，机器人剔除，并夹取到剔除框内，注液工序不动
作，判定为ok则产品自动流入下一工序。
26.6、加样系统：加样机构主要包含注射泵、管路、储存仓、电缸。人工将配好的药水放置储存仓中，按序号拧好管路，启动设备，按照配方，选择当前需要注液的板卡，注射泵工作，自动将管内的空气排出，当空气排尽时，开始正常注液。电缸可按照不同的板卡升降到不同的高度，同时电缸精度高，可解决挂液问题的出现。加样机构一共有四个工位，可适用多种板卡。
27.7、出料工位：出料机构包含机器人夹取部分，出料皮带线部分及人工目检工作台部分组成。当注液完成，检测到板卡到出料工位，机器人抓取，将板卡抓取到出料带上输出，人工检查板卡有无注液完成或者注液量是否满足需求。
附图说明
28.图1是本实用新型一种生物板卡自动化加样机的结构示意图；
29.图2是本实用新型一种生物板卡自动化加样机的正视图；
30.图3是本实用新型一种生物板卡自动化加样机的俯视图；
31.图4是本实用新型的上料机构的结构示意图；
32.图5是本实用新型的定位工装台的结构示意图；
33.图6是本实用新型的定位工装台的正视图；
34.图7是本实用新型的传送机构的结构示意图；
35.图8是本实用新型的加样机构的正视图；
36.图9是本实用新型的出料机构的正视图。
37.附图标记说明：1-上料机构，11-弹夹仓，12-第一夹取机构，13-转盘，14-丝杆顶升机构，2-定位机构，21-定位工装台，211-直角限位部，212-顶板，213-一级定位气缸，214-二级定位气缸，215-弹性件，22-第二夹取机构，3-加样机构，31-储存仓，32-注射泵，33-引流板，34-注射针板，35-电缸，4-出料机构，41-第三夹取机构，42-出料带，43-目检台，5-传送机构，51-环形导轨，511-转动杆，512-卡杆， 513-驱动杆，52-定位模具，521-卡槽，6-检测机构，61-摄像头，62-第四夹取机构， 63-剔除框，64-视觉显示屏，7-触摸屏。
具体实施方式
38.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
39.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
40.如图1-图9所示，本实用新型的一种生物板卡自动化加样机，包括依次连接的上料机构1、定位机构2、加样机构3和出料机构4，还包括穿设于定位机构2、加样机构3和出料机
构4之间的传送机构5；
41.上料机构1包括用于存放板卡的弹夹仓11以及用于将板卡送至定位机构2的第一夹取机构12；
42.定位机构2包括对板卡进行定位的定位工装台21以及用于将板卡送至传送机构 5的第二夹取机构22；
43.传送机构5包括环形导轨51和多个设于环形导轨51上的定位模具52，定位模具52用于放置板卡，环形导轨51上设有驱动机构，驱动机构用于使定位模具52沿环形导轨51作间歇性周向运动；
44.加样机构3用于对定位模具52上的板卡进行自动加样；
45.出料机构4包括第三夹取机构41和出料带42，第三夹取机构41用于把完成加样的板卡夹取至出料带42上。
46.本实用新型自动化程度高，减少了人工工作强度，可适用多种类型的板卡，并且对管路系统灭菌后可重复使用，提高了加样效率。本装置全程可通过plc控制系统完成各项操作，夹取机构主要均由四轴机器人或机械手并配以夹取工具组成，可通过机器人的移动和控制完成夹取动作。板卡放置到上料机构1的弹夹仓11处，以储存一定数量的板卡备用，然后通过第一夹取机构12把板卡逐一夹取至定位机构2的定位工装台21上，经过定位工装台21的定位、对齐和检测等，再由第二夹取机构22把板卡夹取到传送机构5的定位模具52上。板卡在定位模具52上固定放置，由驱动机构带动各个定位模具52沿环形导轨51间歇性周向运动，驱动机构主要由伺服电机和链条组成，使板卡依次经过加样机构3的自动加样工序以及出料机构4的出料工序，完成加样后出料。只要对控制系统提前设置好，就能让板卡全程自动完成加样，而且由于有定位机构2的定位检测等工序，可适配不同类型、不同大小的板卡的自动加样工作，无需人工进行逐个孔的加样，快速完成该步骤，大大提高生物科研的效率。
47.进一步地，定位机构2和加样机构3之间还设有检测机构6，检测机构6包括对应设于定位模具52上方的摄像头61，摄像头61与视觉显示屏64信号连接，摄像头 61的一侧设有第四夹取机构62和剔除框63，第四夹取机构62用于把不合格的板卡夹取至剔除框63内。在定位机构2和加样机构3之间，还增设了视觉系统即检测机构6，主要是通过摄像头61检测板卡的姿势有无放反，或者板卡有无在放入定位模具52的定位槽内，若检测有以上一种情况发生，则判定为ng，机器人剔除，第四夹取机构62夹取到剔除框63内，后续工序中对应该位置的注液工序不动作；判定为 ok则产品自动流入下一工序。另外，摄像头61还与视觉显示屏64信号连接，除了可通过摄像头61传输到plc控制系统中进行图像对比的自动化工序外，还能通过视觉显示屏64的人工观察，注意该装置内部的程序是否有故障等，或者也可通过视觉显示屏64进行人工操作。
48.在本实施例中，上料机构1还包括设于第一夹取机构12下方的转盘13，弹夹仓 11数量为多个且围绕转盘13的圆心均匀分布，转盘13下方且对应第一夹取机构12 位置设有丝杆顶升机构14，丝杆顶升机构14用于调整弹夹仓11内多个板卡的高度位置。弹夹仓11一般设置为4个，并与转盘13可拆卸连接，可通过转盘13的转动，让弹夹仓11对应转动到丝杆顶升机构14的上方，然后启动电机把弹夹仓11内的板卡顶升到弹夹仓11的顶部，方便第一夹取机构12夹取，以进入下一工序。此外，对应弹夹仓11的顶部可以设置光电传感器，以检
测板卡是否到位，再控制第一夹取机构12进行夹取。
49.在本实施例中，定位工装台21上设有直角限位部211，直角限位部211对应的另外两个纵横方向上均设有顶板212，两个顶板212均能靠近或远离直角限位部211。定位工装台21除了可设置为与对应板卡相适配的卡位来对齐板卡外，还能通过直角限位部211和两个活动的顶板212来适配更多型号的板卡定位。板卡被放置到定位工装台21上后，通过直角限位部211进行限位，而两个顶板212则从纵横两个方向向板卡靠近，以使其进一步顶靠在直角限位部211上，从而可让设定好的程序对该板卡进行检测判定，以顶板212的行程来计算该板卡的尺寸型号，以让后续的注液工序对应完成加样注液。进一步地，每个顶板212均连接有一级定位气缸213和二级定位气缸214，一级定位气缸213和二级定位气缸214之间还设有弹性件215。顶板212的运动均是通过两个气缸进行控制的，在两个气缸引导的刚件之间加上弹性件215，一般采用弹簧，从而使气缸伸出行程部分加上弹簧的缓冲，减轻对板卡的损伤，并能实现快速定位。二次的定位工装台21底部还安装有光电传感器，以检测卡位上板卡是否到位，防止其由于机械手的误差而卡在直角限位部211上。
50.在本实施例中，定位模具52上设有与不同类型的板卡相适配的卡位，卡位中部下方设有光电传感器，定位模具52底部还设有卡槽521，环形导轨51中部沿其延伸方向转动连接有转动杆511，转动杆511上固设有与卡槽521相适配的卡杆512，转动杆511上还固设有用于驱动转动杆511转动的驱动杆513。定位模具52上的卡位由小尺寸到大尺寸下往上层叠，以使定位模具52适配各种类型的板卡，而其下方的光电传感器用于感应板卡是否安放在卡位上，以判定后续加样工序是否需要对该定位模具52的工位进行注液。当定位模具52顺着环形导轨51移动到加样机构3时，为了进一步对准注液针等构件，传送机构5上还设置了二次定位装置，通过电机拨动驱动杆513，让转动杆511转动，以使卡杆512卡入定位模具52底部的卡槽521，实现固定，防止传送机构5的滑动；而需要移动时，再让电机反转来使卡杆512远离卡槽 521，定位模具52可继续顺着链条向前移动。
51.在本实施例中，加样机构3包括多个储存仓31，储存仓31下方设有注射泵32，注射泵32通过管路与引流板33及注射针板34相连通，注射针板34对应设置于定位模具52的上方。储存仓31可对应不同的位置注入不同的样液，并与下方的注射泵 32一一对应，然后通过管路的连接，在装置启动前搭设好管路，实现不同样液的注射，而引流板33的设置可让对应的注射针板34实现样液的注射，但需要注意注射前利用注射泵32把管道内空气排净。进一步地，注射针板34一侧连接有电缸35，电缸35用于调节注射针板34的高度位置。注射针板34的高度由于电缸35的设置，使其可精确调节，方便对应管路的搭设，同时也可以在对不同板卡注射时，调整适当的高度，防止挂液现象的发生。
52.在本实施例中，出料带42远离加样机构3的一端还设有目检台43，用于人工进行检测和提取，人工可通过检查板卡有无注液完成或者注液量是否满足需求，来对系统进行调整。上料机构1对应弹夹仓11的一侧留有缺口，方便人工上料，或者对弹夹仓11的更换和板卡的补充，不同弹夹仓11可对应放置不同型号的板卡，再通过转盘13旋转至对应的上料位置，方便上料机构1取用。上料机构1一侧还设有用于人机交互的触摸屏7，可通过触摸屏7对控制系统进行调试和控制，也可以设置如及时停止等保护机制。
53.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是
为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
54.图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。