[发明专利]用于基于激光的自动对准的系统和方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求由Stefan Rueckl等人于2012年12月21日提交的名称为“SYSTEM AND METHOD FOR AUTO-ALIGNMENT”(用于自动对准的系统和方法)的美国临时专利申请No.61/745,252和由Stefan Rueckl等人于2013年3月5日提交的名称为“SYSTEM AND METHOD FOR AUTO-ALIGNMENT”(用于自动对准的系统和方法)的美国临时专利申请No.61/772,971的优先权，这些申请中的每一个全文以引用方式引入本文以用于所有目的。本专利申请涉及由Stefan Rueckl于2012年10月5日提交的名称为“SYSTEM AND METHOD FOR AUTO-ALIGNMENT”(用于自动对准的系统和方法)的美国临时专利申请No.61/710,612和由Stefan Rueckl等人于2013年10月4日提交的名称为“SYSTEM AND METHOD FOR CAMERA-BASED AUTO-ALIGNMENT”(用于基于相机的自动对准的系统和方法)的美国专利申请No._________(专利申请No.尚未转让)，这些申请中的每一个全文以引用方式引入本文以用于所有目的。

背景技术

当实验室自动化系统(LAS)被安装在客户现场时，服务技术人员对准系统的元件，例如，框架、机械臂的XY台架和工作表面上的抽屉，以使得机械臂能够精确地夹持样品管并将样品管从一个位置转移到另一个位置。通常，手动完成机械臂与工作空间的对准。手动对准是一个缓慢而高成本的过程，特别是在可包括必须每个单独地对准的若干机械臂的复杂的LAS中。另外，手动对准有可能将人为错误引入到每次对准中。自动对准过程允许更少的服务技术人员在更少的时间内安装和对准更多的LAS，并且由于人为错误导致的不正确对准的风险更低。

在一种典型的LAS中，每个机械臂被固定到在工作表面上方的台架，其可包括例如可移动到工作表面上的不同位置或工具的支架中的试管。例如，将试管从分配架移动至离心机适配器。夹持移动必须是精确的，以避免各种问题。例如，如果机械臂不能夹持管，或者如果机械臂成功地夹持选定的管，但由于未对准而损坏了管。常规的手动对准可包括各个步骤，诸如，将夹持器臂通过手或使用外部驱动电机手动地定位到工作表面上的若干不同的位置。另外，需要为工作表面上的支架或抽屉单独地对准机械臂。对于由服务技术人员进行的手动对准来说，该程序可能花费每个机械臂几小时到一天的时间。

本发明的实施例解决了这些和其他问题。

发明内容

根据一个实施例，本文所公开的是自动对准方法和相关联的技术布置以校准和/或对准在实验室自动化系统(LAS)内的包括夹持器单元的机械臂。

在基于激光的对准系统中，包括激光发射器和检测器元件的激光传感器工具可由机械臂的夹持器单元夹持并且用来自动地对准机械臂与工作表面。在工作表面上的地标可通过用激光传感器扫描工作表面来识别。表面上的地标的中心点可被确定以对准夹持器单元与工作表面。通过在Z方向上向下移动夹持器直到夹持器单元接触工作表面，可以在Z轴上校准机械臂。

基于激光的对准系统的一个优点在于，它允许对准以利用夹持器的正常功能(例如，用夹持器指状物夹持工具)的方式来执行。在基于激光的对准期间，夹持器可夹持数字激光传感器以检测工作表面上的地标，例如孔或柱。

附图说明

图1A-图1C示出了根据本发明的一个实施例的夹持器单元和可夹持的激光传感器工具的例子。

图2示出了根据本发明的一个实施例的实验室自动化系统(LAS)的例子。

图3示出了根据本发明的一个实施例的地标检测的例子。

图4示出了根据本发明的一个实施例的使用多个测量值的平均值的地标检测的例子。

图5示出了根据本发明的一个实施例的校准XYZ-机器人的方法。

图6-图8示出了根据本发明的一个实施例的使用激光传感器的X-Y校准结果。

图9示出了根据本发明的一个实施例的Z-校准工具的例子。

图10示出了根据本发明的一个实施例的自动对准系统的框图。

图11示出了根据本发明的一个实施例的计算机设备的框图。

具体实施方式