[发明专利]一种全自动加样系统及其机械臂位置校准装置和方法

说明书

本发明公开了一种全自动加样系统及其机械臂位置校准装置和方法，其中机械臂位置校准装置包括控制器、校准组件和安装在机械臂上并跟随机械臂移动的校准工具；校准组件包括支撑座以及设置在支撑座上用于对校准工具沿水平方向校准的对射型水平方向位置检测器；控制器用于获取校准工具对水平方向位置检测器发出的线型光电信号的阻挡状态信号来计算水平方向校准坐标。本发明所提供的机械臂位置校准装置，利用水平方向位置检测器来获取机械臂坐标信息，并将位置信息反馈给控制器，由控制器控制机械臂运动使其自动完成校准，从而降低对人员操作熟练度的依赖，排除人为校准误差，缩短校准时间，提高校准精度，避免仪器损伤。

技术领域

本发明涉及机械臂校准领域，特别是涉及一种机械臂位置校准装置和方法。此外，本发明还涉及一种包括上述机械臂位置校准装置的全自动加样系统。

背景技术

全自动加样系统是一种自动化精密取样加样装置，其能够给MALDI-TOF-MS质谱系统样品板加样，主要包括两部分：加样装置和机械臂。加样装置用于吸取和分配液体，加样装置设置在机械臂的移动块上，在机械臂的带动下沿其导轨移动。机械臂由至少两条高精度丝杠模组组成，通过控制机械臂的运动来带动加样装置使其在指定空间内进行运动，从而实现在A点吸取液体，再移动至B点分配液体。

机械臂由于制造和装配过程误差或者运动过程的磨损导致其机械精度降低，另机械臂由于惯性力、离心力、重力、外力等作用而造成电机轴与模组轴的振动或形变使机械臂精度产生误差，若长时间不进行校准则可能造成机械臂定位存在偏差，影响取枪头后枪头的安装精度，使枪头装歪，影响点样精度，严重地可能因定位不准而造成撞击而损伤仪器。

现有技术中，一般在机械臂运动区域内放置带有校准点的定位块，并在Z轴机械轴上安装校准工具，一般校准点与校准工具均为圆柱形边缘凸起结构，且两者大小相同。在进行位置校准时，通过人工控制机械臂缓慢运动使校准工具到达校准点上方，通过控制Z轴机械轴缓慢下降使其与校准点紧密贴合，从而确定Z轴坐标。然后通过控制机械臂水平方向缓慢移动，使校准工具的圆柱体边缘与校准点的圆柱体边缘重合，从而确定水平方向坐标。

然而，现有技术中的方案需操作人员手动进行校准，操作缓慢，且需要操作人员具有较高的熟练度；由于操作人员手动校准可能导致校准存在误差，例如在Z轴定位的时候，通过肉眼观察校准工具的下表面是否与校准点的上表面贴合时，经常会出现校准工具下压过度而使机械臂发生弹性形变，此时会影响机械臂校准精度，若误差过大可能使机械臂受损，更有甚者可能导致仪器故障。

因此，如何有效提高机械臂的校准精度，减少误差，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械臂位置校准装置和方法，用于对机械臂自动校准，提高校准精度，降低对人员操作熟练度的依赖，缩短校准时间，避免仪器损伤。本发明的另一目的是提供一种包括上述机械臂位置校准装置的全自动加样系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机械臂位置校准装置，包括控制器、校准组件和安装在所述机械臂上并跟随所述机械臂移动的校准工具；所述校准组件包括支撑座以及设置在所述支撑座上用于对所述校准工具沿水平方向校准的对射型水平方向位置检测器；所述控制器用于获取所述校准工具对所述水平方向位置检测器发出的线型光电信号的阻挡状态信号来计算水平方向校准坐标。

优选的，所述水平方向位置检测器包括用于分别对所述校准工具沿X轴和Y轴校准的对射型X轴位置检测器和对射型Y轴位置检测器；所述校准组件还包括用于对所述校准工具沿Z轴校准的竖直方向位置检测器，所述X轴位置检测器的线型光电信号与所述Y轴位置检测器的线型光电信号垂直，其相交点在所述竖直方向位置检测器的表面投影为校准点；所述控制器还用于获取所述竖直方向位置检测器的压力信息，并记录Z向校准坐标。