[发明专利]一种移液针快速精准定位方法

说明书

本发明公开了一种移液针快速精准定位方法。本发明采用多组分自动移液装置的半圆盘设计，建立极坐标系统；通过光耦传感传感器进行复位，获取可靠原点；结合检测流程指令，获取定位目标；定位过程中加入加减速算法驱动步进电机，以解决机械臂在快速运行过程中失步、抖动、过冲、堵转的问题；根据目标位置调整加减速算法参数使运行过程更平滑，提高定位的精准性。根据自主研发的多组分自动移液装置，采用自适应的步进电机加减速算法，光耦定位与距离定位相结合的方法，实现在多组分检测情况下移液针的快速精准定位。

技术领域

本发明属于移液技术及嵌入式控制技术领域，尤其公开了一种多组分检测自动移液装置，以及一种移液针快速精准定位方法。

背景技术

在微生物发酵生产过程中，目前采用的检测技术包括压力传感器、温度传感器、pH传感器及溶氧电极，然而这些传感器所检测到的压力、温度等参数无法直接表征发酵过程中底物浓度。根据反应动力学理论，每个反应组分的浓度直接决定了反应速率及进程。发酵生产模式目前更多的是采用补料式生产，而补料浓度对于整个发酵生产过程的影响也决定了产品的转化率及质量。因此，多组分在线检测技术对于发酵过程的控制具有重要意义。

目前市场上的组分分析仪器大多采用离线模式，人工从发酵罐上采集发酵液，并稀释、打样进行检测。人工的操作效率无法满足在线检测的要求，并且无法做到对不同物质同时进行在线检测。

发明内容

为了解决底物浓度在线原位问题，本发明提供了一种移液针快速精准定位方法。

技术方案：

一种移液针快速精准定位方法，步进电机带动传动齿轮工作，实现机械臂的升降或旋转，机械臂的旋转实现了位于机械臂端部的移液针与目标样品池的定位；机械臂的升降实现了移液针与目标样品池的取液或拔出。

优选的，定位方法包括：

光耦复位步骤：机械臂重复转动触发光耦传感器，获取初始位置；

获取任务步骤：上位机发送检测流程指令，系统解析指令并确定目标位置；

移动步骤：根据指令确定目标位置，以距离作为参数将移液针定位至目标位置；

返回原点步骤：每次定位结束后，判断是否完成指令任务，如果完成则自动返回极坐标原点，等待下一次指令，否则根据检测流程执行下一次定位。

具体的，光耦复位步骤中：遮光片随机械臂转动重复触发光耦传感器，判断触发光耦传感器时所述步进电机所花费的步数是否相同，以获得稳定的初始位置。

具体的，移动步骤中，目标位置信息根据多组分检测自动移液装置的半圆盘样品池分布，建立以机械臂为圆心、清洗池与圆心连线为极轴、样品池依次排布的极坐标系统，将目标样品池位置信息转为机械臂所需要转动的角度θ，并由以下公式获得：

式中，i为传动带传动比，θ为移液针所需移动的角度，T为步进电机细分数，θ₀为一个脉冲下步进电机转动的度数。

具体的，移动步骤中，采用步进电机加减速算法，以防止电机运行过程中失步、堵转、过冲的问题，并根据路程，设定匀速速度v_max、分配加速段及减速段运行时间以调节加减速算法参数，防止路程过段无法达到最大速度造成定位不准确，提高定位的精准度，其步骤为：

(1)获取总路程之后，设定匀速速度v_max，将总路程的一半分配至匀速段，匀速段运行时间由以下公式获得：

式中，T为匀速段运行时间，n表示总路程，t₂表示加速结束时间，t₃表示减速开始时间；