本发明属于食品留样技术领域，具体涉及一种食品留样机及其留样方法。
背景技术：
随着社会经济的发展，生活节奏的加快，公共场合食品安全成为普遍关注的事情。为了便于对于食品安全事故的防范与分析，需要对公共场合的食品进行留样保管，以便主管部门对于饮食行业进行有效的监管和食品安全事故进行分析检测。因此，安全的保管食品留样，避免人为因素破坏食品留样，对于食品安全事故案件的破获和对相关责任人员的处罚和刑事责任的追究有着重要的影响。现在一些厂商根据这一市场要求，研发了一些留样冰箱。但这些留样冰箱只能起到保管食品留样，防止留样变质的需求，而不能将存取区域和保存区域分离开，也没有任何食品留样的安全措施，所以难以防范如更换食品留样、破坏食品留样成分等人为因素对于留样信息的影响。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种食品留样机及其留样方法。
本发明一种食品留样机，包括柜体、第一柜门、第二柜门、第一垃圾盒、第二垃圾盒、封闭门、电磁插销锁、电磁门吸、接近传感器、存取料装置、放盘架组、料盘、指纹锁和触摸屏。所述料盘侧面的两端均开设有定位孔和限位缺口。料盘开设有多个放置槽。所述的指纹锁及触摸屏均设置在柜体上。第一柜门、第二柜门的一侧与柜体正面的两侧分别铰接，另一侧分别固定有锁孔座、铁块。柜体正面的中部固定有电磁插销锁和电磁门吸。所述的电磁插销锁、电磁门吸与第一柜门上的锁孔座、第二柜门上的铁块分别位置对应。
所述的放盘架组共有两个。两个放盘架组均固定在柜体的内腔，并与第一柜门、第二柜门分别位置对应。放盘架组由间隔设置的两个放盘架组成。两个放盘架的相对侧均沿竖直方向依次排列设置的多个放盘阶梯块。两个放盘架上的放盘阶梯块一一位置对应。其中一个放盘架上的一个放盘阶梯块与另一个放盘架上的对应放盘阶梯块组成一个放盘位。第一垃圾盒及第二垃圾盒均放置在柜体内腔的底部。第一垃圾盒、第二垃圾盒与两个放盘架组分别位置对应。
第二柜门所对应的放盘架组内位于最上方的k个放盘位为存料区，1≤k≤4；第二柜门所对应的放盘架组内最靠近取料区的j个放盘位为取料区，1≤j≤4；第二柜门所对应的放盘架组内其他放盘位为核心存储区。柜体内与核心存储区对应的位置固定有封闭门。第二柜门所对应的放盘架组内放盘位为普通存储区。存料区内的k个放盘位处均固定有两个存料传感器。取料区的j个放盘位处均固定有取料传感器。
所述的存取料装置包括横移组件、升降组件和取料组件。所述的横移组件包括横移支架、横移滑座和横移驱动件。所述的横移支架固定在柜体内腔。所述的横移滑座与横移支架构成滑动副并由横移驱动件驱动。所述的升降组件包括升降支架、升降滑座和升降驱动件。所述的升降支架固定在横移滑座上。所述的升降滑座与升降支架构成滑动副并由升降驱动件驱动。所述的取料组件包括取料基板、取料杆和取料驱动件。所述的取料基板固定在升降滑座上。两根取料杆均与取料基板构成滑动副，并均由取料驱动件驱动。取料杆的外端固定有定位销。
进一步地，所述的横移驱动件还包括横移齿条、横移滑轨、横移电机和横移齿轮。所述的横移齿条及横移滑轨均固定在横移支架上。固定在横移滑座上的滑块与横移滑轨构成滑动副。所述的横移电机固定在横移滑座上。横移电机的输出轴与横移齿轮固定。横移齿轮与横移齿条啮合。横移支架上固定有两个横移限位传感器。两个横移限位传感器分别设置在横移滑轨的两端。横移限位传感器采用光电传感器。
所述的升降驱动件还包括升降齿条、升降滑轨、升降滑座、升降电机和升降齿轮。所述的升降齿条及升降滑轨均固定在升降支架上。固定在升降滑座上的滑块与升降滑轨构成滑动副。所述的升降电机固定在升降滑座上。升降电机的输出轴与升降齿轮固定。升降齿轮与升降齿条啮合。升降支架上固定有两个升降限位传感器。两个升降限位传感器分别设置在升降滑轨的两端。升降限位传感器采用光电传感器。
所述的取料驱动件还包括取料齿条、取料滑轨、取料滑动块、取料电机、取料齿轮和料盘检测传感器。两根取料滑轨及取料齿条均固定在取料基板上。料盘检测传感器固定在其中一根取料滑轨的外端，且检测头倾斜朝下设置。料盘检测传感器采用光电漫反射传感器。两个取料滑动块与两根取料滑轨分别构成滑动副。两个取料滑动块与两根取料杆的内端分别固定。所述的取料电机与其中一个取料滑动块固定。取料电机的输出轴与取料齿轮固定。取料齿轮与取料齿条啮合。取料基板上固定有取料限位传感器。取料限位传感器位于其中一根取料滑轨的内端。与取料限位传感器对应的取料滑动块上固定有挡光片。挡光片与取料限位传感器位置对应。取料限位传感器采用光电传感器。
进一步地，本发明一种食品留样机还包括控制箱和制冷系统。所述的控制箱及制冷系统均设置在柜体的顶部。所述的制冷系统包括制冷剂、压缩机和换热器。所述的换热器设置在柜体的内腔。所述的控制箱内设置有控制器及三个伺服电机驱动器。控制器与电磁插销锁、指纹锁、触摸屏、横移限位传感器、升降限位传感器、取料限位传感器、制冷系统、两个接近传感器及三个伺服电机驱动器相连。三个伺服电机驱动器的控制输出接口与横移电机、升降电机、取料电机的控制输入接口分别相连。
进一步地，所述定位销呈圆锥形，且底面直径等于料盘上定位孔的孔径。两根取料杆上定位销的椎尖间距等于料盘上两个定位孔的中心距。
进一步地，同一放盘架组内的其中一个放盘架上的放盘阶梯块与另一个放盘架上的对应放盘阶梯块的相对侧侧面均呈过渡面朝上设置的阶梯状。放盘阶梯块的阶梯侧面的过渡面上固定有限位销钉。
进一步地，所述柜体正面的中部固定有两个接近传感器。两个接近传感器分别靠近电磁插销锁、电磁门吸设置。接近传感器采用霍尔传感器。
进一步地，所述的存料传感器采用光电传感器。存料传感器位于对应的两个放盘阶梯块下方，且检测头朝上设置。
进一步地，放置装有食品样本的食品留样盒侧面呈阶梯状。食品留样盒侧面的阶梯处尺寸较小的一侧形状与放置槽的形状相同。
该食品留样机的留样方法具体如下：
步骤一、存样工作人员选择使用核心存储区或普通存储区进行留样。如果工作人员所选择使用的核心存储区或普通存储区内没有空置的放盘位，则触摸屏提示存样工作人员无法留样。
如果存样工作人员所选择使用的核心存储区或普通存储区内有空置的放盘位，则根据存样工作人员的选择进行如下操作：
若存样工作人员选择使用核心存储区，则锁定核心存储区内第b个放盘位为目标放盘位，并标记核心存储区内第b个放盘位放置有料盘。
若存样工作人员选择使用普通存储区，则锁定普通存储区内第c个放盘位为目标放盘位，并标记普通存储区内第c个放盘位放置有料盘。
步骤二、存样工作人员将装有待留样的料盘放置到存料区内的第a个放盘位上，a≤k，并使得料盘上两个限位缺口靠近柜门的一侧边缘与第a个放盘位内两个放盘阶梯块上的限位销钉接触。
步骤三、存料区内第a个放盘位处的存料传感器检测到有待留样的料盘放入后，横移驱动件及升降驱动件启动，使得取料组件移动至存料区内第a个放盘位处，且定位销的椎尖低于待留样的料盘的底面。
步骤四、取料驱动件启动，使得两个定位销分别到达待留样的料盘上的两个定位孔的正下方。
步骤五、升降驱动件启动，取料组件上升，使得两个定位孔分别套上对应的定位销。取料杆抬起待留样的料盘，使得料盘的底面高于第a个放盘位内两个放盘阶梯块上的限位销钉。
步骤六、取料驱动件启动，使得待留样的料盘离开存料区内第a个放盘位。
步骤七、横移驱动件及升降驱动件启动，使得取料组件移动至目标放盘位处，且待留样的料盘底面高于目标放盘位内两个放盘阶梯块上的限位销钉。
步骤八、取料驱动件启动，使得待留样的料盘到达目标放盘位的正上方。
步骤九、升降驱动件启动，取料组件下降，待留样的料盘被放置到目标放盘位上，且定位销的椎尖低于待留样的料盘的底面。
步骤十、取料驱动件启动，使得取料杆复位。
步骤十一、横移驱动件及升降驱动件启动，使得升降滑座及横移滑座复位。
进一步地，步骤一中，存样工作人员需要通过将指纹输入指纹锁完成对存取料装置料盘存入功能的解锁后，才能选择核心存储区或普通存储区。
进一步地，需要取样时，由取样工作人员通过将指纹输入指纹锁完成对存取料装置料盘取出功能的解锁后，在触摸屏上输入需要取出的食品样品编号。存取料装置启动，取出装有需要取出的食品样品的料盘并放置到取料区的一个放盘位上。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明为了避免食品留样在保存期间受到人为因素的影响，将存取料区与存储区分开设置，且能够自动进行存样和取样操作，简化了留样操作。
2、本发明中处于食品留样期间的食品需要专人通过指纹或密码操作才能提取指定食品留样，并将存储区分隔为核心存储区和普通存储区，用于满足不同食品留样的需求。
3、本发明采用光电传感器检测存料区是否有料盘放入，为存取料装置提供信息，进而实现料盘的自动存储留样。
4、本发明能够检测并记录柜门的开闭情况和次数，进一步保证了食品留样安全和规范。
5、本发明通过在底部设置可抽出的垃圾盒，大大的简化了柜体内部的清洁工作。
6、本发明通过触摸屏来显示留样数据和操作提示，方便工作人员快速了解食品留样情况和设备信息，实现人机信息交互功能，指导客户合理使用设备。
7、本发明通过垂直放盘位的设计，相对与相同规格的冰柜，存储量更大。
8、本发明可通过搭载不同的食品留样信息采集技术装备来采集食品留样信息，并通过网络数据传输至云端进行分析和处理后，提取数据给指定需求客户。
9、本发明的食品留样方法按照现有食品留样操作方法并结合设备结构特点，设计最简便的操作方式，让操作人员基本无需特殊培训即可上岗操作了。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明拆去柜体的结构示意图；
图3为本发明中存料区、取料区、普通存储区及核心存储区的示意图；
图4为图2中a部分的放大视图；
图5为图2中b部分的放大视图；
图6为图3中c部分的放大视图；
图7为本发明拆去柜体的正面视图；
图8为本发明中料盘的示意图；
图9为本发明中存取料装置的示意图；
图10为本发明中横移组件的示意图；
图11为本发明中升降组件的示意图；
图12为本发明中取料组件的第一张示意图；
图13为本发明中取料组件的第二张示意图；
图14为本发明中取料杆的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，一种食品留样机，包括柜体1、第一柜门2、第二柜门3、第一垃圾盒4、第二垃圾盒5、封闭门6、电磁插销锁7、电磁门吸8、接近传感器9、控制箱、制冷系统、存取料装置、放盘架组、料盘14、指纹锁16和触摸屏17。控制箱及制冷系统均设置在柜体1的顶部。制冷系统包括制冷剂、压缩机和换热器。换热器设置在柜体1的内腔。制冷系统用于降低并维持柜体内的温度。指纹锁16及触摸屏17均设置在柜体1正面的顶部。柜体1的正面开放设置。第一柜门2、第二柜门3的一侧与柜体1正面的两侧分别铰接，另一侧分别固定有锁孔座、铁块。
如图1、2、3、4和7所示，放盘架组共有两个。两个放盘架组均固定在柜体1的内腔，并与第一柜门2、第二柜门3分别位置对应。放盘架组由间隔设置的两个放盘架10组成。两个放盘架10的相对侧均沿竖直方向依次排列设置的n个放盘阶梯块18。两个放盘架10上的n个放盘阶梯块18分别位置对应。其中一个放盘架10上的放盘阶梯块18与另一个放盘架10上的对应放盘阶梯块18的相对侧侧面均呈过渡面朝上设置的阶梯状。放盘阶梯块的阶梯侧面的过渡面上固定有限位销钉18-1。两个放盘架10上的放盘阶梯块分别用于放置料盘14的两端。限位销钉18-1用于限定放盘阶梯块上料盘的位置。其中一个放盘架10上的一个放盘阶梯块与另一个放盘架10上的对应放盘阶梯块组成一个放盘位。
第一垃圾盒4及第二垃圾盒5均放置在柜体1内腔的底部，且均与柜体1构成滑动副。第一垃圾盒4、第二垃圾盒5与两个放盘架组分别位置对应。由于在料盘14被全部取出的状态时，柜体1内腔里不存在水平隔板，故垃圾或意外掉落的食品样本都会掉落到第一垃圾盒4及第二垃圾盒5内。故只需拉出第一垃圾盒4、第二垃圾盒5并倾倒，即可完成柜体1的清洁。
两个放盘架组内设置在柜体1内腔中部的放盘架10上分别固定有电磁插销锁7、电磁门吸8。电磁插销锁7、电磁门吸8与第一柜门2上的锁孔座、第二柜门3上的铁块分别位置对应。两个放盘架组内设置在柜体1内腔中部的放盘架10上均固定有接近传感器9。接近传感器9采用霍尔传感器。两个接近传感器9分别靠近电磁插销锁7、电磁门吸8。电磁插销锁7受控制箱内的控制器控制，故第一柜门2只有输入正确指纹或正确密码的人才能开启。电磁门吸8只需拉动第二柜门3即可开启。
如图1、2、3、5、6和7所示，第二柜门3所对应的放盘架组内位于最上方的k个放盘位为存料区，k＝2。第二柜门3所对应的放盘架组内最靠近取料区的j个放盘位为取料区，j＝2。第二柜门3所对应的放盘架组内其他放盘位为核心存储区。柜体1内与核心存储区对应的位置固定有封闭门6。第二柜门3所对应的放盘架组内放盘位为普通存储区。电磁插销锁7只有输入正确指纹或正确密码的授权人员才能开启，故放置普通存储区内的食品样品不容易受到人为因素的影响，保证了留样食品的真实、可靠。封闭门6与柜体1完全固定，无法开启，使得核心存储区内的食物样品无法通过除存取料装置外的任何非破坏性方式取出，保证了核心存储区内的食品样品绝对无法受到人为因素的影响。存料区内的k个放盘位处均固定有两个存料传感器20。取料区的j个放盘位处均固定有取料传感器19。存料传感器20及取料传感器19均采用光电传感器。取料传感器19位于对应放盘阶梯块外端的下方，且检测头朝上设置。同一放盘位上的两个存料传感器20均位于对应放盘阶梯块内端的下方。料盘放入放盘位，且料盘14上的两个限位缺口14-3靠近柜门的一侧边缘与放盘位内两个放盘阶梯块上的限位销钉接触的状态下，其中一个存料传感器20的检测头与料盘的内侧边缘对齐。故该存料传感器20能够检测料盘的放置位置是否正确。
如图8所示，料盘14侧面的两端均开设有定位孔14-1和限位缺口14-3。料盘14开设有m个放置槽14-2，m＝8。放置槽14-2用于放置装有食品样本的食品留样盒15。食品留样盒15侧面呈阶梯状。食品留样盒15侧面的阶梯处尺寸较小的一侧形状与放置槽14-2的形状相同。食品留样盒15通过侧面的阶梯部分在料盘14上定位，使得食品留样盒15能够稳定的随料盘14移动，而不发生晃动，保证了食品的可靠性。
如图9和10所示，存取料装置包括横移组件11、升降组件12和取料组件13。横移组件11包括横移支架11-1、横移齿条11-2、横移滑轨11-3、横移滑座11-4、横移电机11-5和横移齿轮11-6。横移支架11-1固定在柜体1内腔的顶部。横移齿条11-2及横移滑轨11-3均固定在横移支架11-1上。固定在横移滑座11-4上的滑块与横移滑轨11-3构成滑动副。横移电机11-5固定在横移滑座11-4上。横移电机11-5的输出轴与横移齿轮11-6固定。横移齿轮11-6与横移齿条11-2啮合。横移支架11-1上固定有两个横移限位传感器11-7。两个横移限位传感器11-7分别设置在横移滑轨11-3的两端。横移限位传感器采用光电传感器。
如图9和11所示，升降组件12包括升降支架12-1、升降齿条12-2、升降滑轨12-3、升降滑座12-4、升降电机和升降齿轮。升降支架12-1固定在横移滑座12-4上。升降齿条12-2及升降滑轨12-3均固定在升降支架12-1上。升降齿条12-2的长度方向与升降滑轨12-3的轴线方向互相平行且均竖直设置。固定在升降滑座12-4上的滑块与升降滑轨12-3构成滑动副。升降电机固定在升降滑座12-4上。升降电机的输出轴与升降齿轮固定。升降齿轮与升降齿条12-2啮合。升降支架12-1上固定有两个升降限位传感器12-5。两个升降限位传感器12-5分别设置在升降滑轨12-3的两端。升降限位传感器采用光电传感器。
如图9、12、13和14所示，取料组件13包括取料基板13-1、取料杆13-2、取料齿条13-3、取料滑轨13-4、取料滑动块13-5、取料电机13-6、取料齿轮13-7和料盘检测传感器13-8。取料基板13-1固定在升降滑座11-4上。两根取料滑轨13-4及取料齿条13-3均固定在取料基板13-1上。料盘检测传感器13-8固定在其中一根取料滑轨13-4的外端，并检测头朝向远离取料滑轨13-4一侧的斜下方设置，进而检测待放入料盘的放盘位上是否已经存在料盘，保证了在控制器掉电丢失放盘位信息的情况下，新料盘也不会被放入已经放有料盘的放盘位。料盘检测传感器13-8采用光电漫反射传感器。两个取料滑动块13-5与两根取料滑轨13-4分别构成滑动副。两个取料滑动块13-5与两根取料杆13-2的内端分别固定。取料杆13-2的外端固定有定位销13-2-1。定位销13-2-1呈圆锥形。两根取料杆13-2上定位销13-2-1的底面直径等于料盘14上定位孔14-1的孔径。两根取料杆13-2上定位销13-2-1的椎尖间距等于料盘14上两个定位孔14-1的中心距。取料电机13-6与其中一个取料滑动块13-5固定。取料电机13-6的输出轴与取料齿轮13-7固定。取料齿轮13-7与取料齿条13-3啮合。取料基板13-1上固定有取料限位传感器。取料限位传感器位于其中一根取料滑轨13-4的内端。与取料限位传感器对应的取料滑动块13-5上固定有挡光片。挡光片与取料限位传感器位置对应。取料限位传感器采用光电传感器。横移滑轨、11-3升降滑轨12-3、取料滑轨13-4的轴线两两之间相互垂直。
控制箱内设置有控制器及三个伺服电机驱动器。控制器与电磁插销锁7、指纹锁16、触摸屏17、横移限位传感器、升降限位传感器、取料限位传感器、制冷系统、两个接近传感器9及三个伺服电机驱动器相连。三个伺服电机驱动器的控制输出接口与横移电机、升降电机、取料电机的控制输入接口分别相连。
具有存料权限的工作人员将指纹输入指纹锁16后，控制器解锁存取料装置的料盘存入功能。具有普通取料权限的工作人员将指纹输入指纹锁16后，控制器解锁取料装置的料盘取出功能。具有特殊取料权限的工作人员将指纹输入指纹锁16后，控制器开启电磁插销锁。
该食品留样机的留样方法具体如下：
步骤一、存样工作人员通过将指纹输入指纹锁16完成对存取料装置料盘存入功能的解锁后，根据需要选择使用核心存储区或普通存储区进行留样，并输入待留样的食品样品信息及编号。如果工作人员所选择使用的核心存储区或普通存储区内没有空置的放盘位，则触摸屏17提示存样工作人员无法留样。
如果存样工作人员所选择使用的核心存储区或普通存储区内有空置的放盘位，则根据存样工作人员的选择进行如下操作：
若存样工作人员选择使用核心存储区，则控制箱内的控制器锁定核心存储区内第b个放盘位为目标放盘位，并标记核心存储区内第b个放盘位放置有料盘。核心存储区内第b个放盘位为控制箱内控制器查询所得的标记前未放置料盘的放盘位。
若存样工作人员选择使用普通存储区，则控制箱内的控制器锁定普通存储区内第c个放盘位为目标放盘位，并标记普通存储区内第c个放盘位放置有料盘。普通存储区内第c个放盘位为控制箱内控制器查询所得的标记前未放置料盘的放盘位。
步骤二、存样工作人员将装有待留样的料盘14放置到存料区内的第a个放盘位上，a≤k，并使得料盘14上两个限位缺口14-3靠近柜门的一侧边缘与第a个放盘位内两个放盘阶梯块上的限位销钉接触。(限位销钉位于对应限位缺口14-3的范围内。)
步骤三、存料区内第a个放盘位处的两个存料传感器20均检测到有待留样的料盘放入后，控制箱内的控制器驱动横移电机及升降电机转动，使得取料组件13移动至存料区内第a个放盘位处(此时，两个定位销13-2-1与待留样的料盘14上的两个定位孔分别沿取料滑轨13-4轴线方向对齐，定位销13-2-1的椎尖低于待留样的料盘14的底面)。
步骤四、控制箱内的控制器驱动取料电机正转，使得两个定位销13-2-1分别到达待留样的料盘14上的两个定位孔的正下方。
步骤五、控制箱内的控制器驱动升降电机正转，取料组件13上升，使得两个定位孔分别套上对应的定位销13-2-1。取料杆13-2抬起待留样的料盘14，使得料盘14的底面高于第a个放盘位内两个放盘阶梯块18上的限位销钉。
步骤六、控制箱内的控制器驱动取料电机反转，使得待留样的料盘14离开存料区内第a个放盘位。
步骤七、控制箱内的控制器驱动横移电机及升降电机转动，使得取料组件13移动至目标放盘位处。(此时，待留样的料盘14底面高于目标放盘位内两个放盘阶梯块上的限位销钉。)
步骤八、料盘检测传感器13-8检测目标放盘位上是否放有料盘。若目标放盘位有料盘，则选择一个新的放盘位作为目标放盘位，并重新从步骤七开始执行。
若目标放盘位没有料盘，则控制箱内的控制器驱动取料电机正转，使得待留样的料盘14到达目标放盘位的正上方。
步骤九、控制箱内的控制器驱动升降电机反转，取料组件13下降，待留样的料盘14被放置到目标放盘位上，且定位销13-2-1的椎尖低于待留样的料盘14的底面。
步骤十、控制箱内的控制器驱动取料电机反转，使得取料杆13-2复位。
步骤十一、控制箱内的控制器驱动横移电机及升降电机转动，使得升降滑座12-4及横移滑座12-4复位。
步骤十二、需要取样时，由取样工作人员通过将指纹输入指纹锁16完成对存取料装置料盘取出功能的解锁后，在触摸屏上输入需要取出的食品样品编号。存取料装置启动，取出装有需要取出的食品样品的料盘14并放置到取料区的一个放盘位上。