一种基于流水线的分析仪器集群系统的制作方法

1.本发明提供了一种应用于分析仪器领域的，一体化流水线操作系统，具体地，涉及一种基于流水线的分析仪器集群系统。


背景技术：

2.随着科学技术的进步和新技术在分析仪器中的逐步应用，目前分析测试正在逐步从手工测试实现了各单个测试指标的单机自动化，在效率和质量上都有较大提高。但这只是分析仪器领域发展的一个阶段而不是终点。
3.基于现有的技术的现状，尚存在如下问题：
4.1.在纵向上，样品全生命周期未实现物流的自动化和数据的信息化管理，且样品处理的各个阶段没有与分析仪器进行物流打通和信息流打通，这样就导致如下的几种情况：
5.(1)样品输入或者是手工，或者阶段性的局部自动化与信息化；
6.(2)样品前处理和分析仪器是2套系统，不能实现物流自动衔接和信息软件化传递。
7.(3)样品回收和留样需要人工操作.
8.2在横向上，各种分析仪器各自为战，基本都是信息孤岛和物流孤岛，没有联系，这样就导致如下的几种问题：
9.(1)一个样品只能测定一个指标；
10.(2)每种指标测定样品都需要单独重复录入和人工分别上料；
11.(3)各个仪器不管是否为同一厂家，都由各自工作站独立控制。不能统一集中管控，甚至缺乏统一汇报接口。
12.3.每台分析仪器都需要独立人员操作，增加了人力成本和管理成本。
13.由于纵向未实现全流程自动化和信息化，造成目前处于单机自动化水平的实验室分析的测试效率还不高；由于横向物流和信息流的孤岛效应，造成不同设备和数据管控复杂，不能充分共享物流自动化，并充分享有信息化打通的收益。
14.也就是说，从现有的技术状态来说，人工的介入不能或缺，当存在大批量样本需要待检的状态下，由于过程中需要加入大量的人工取样、人工核对、人工分样、人工回收的过程，无法避免产生漏检、重复检、检错、回收小样遗失等等问题。


技术实现要素：

15.本发明旨在克服上述缺陷，提供一种能够全自动化进行、完全脱离中间人工步骤的分析系统。
16.本发明提供了一种基于流水线的分析仪器集群系统，采用流水线的方式，将各待测样品瓶分拣至指定的分析仪器处进行检测，其特征在于：包含进样/回收模块、上/下线模块、流水线模块、若干分样模块，以及若干检测工位；
17.其中，上述流水线模块为以进样/回收模块为起点和终点的循环机构，该机构上设置若干检测工位，每个上述检测工位上均布置有某一测定项目的分析工作站，上述分样模块与上述检测工位一一对应，进行样品的分取，待测样品瓶从进样/回收模块出发，经流水线模块依次抵达指定的检测工位进行对应项目的分样后，回到进样/回收模块；
18.上述进样/回收模块，包括至少一个待测样品容纳单元和至少一个收回样品容纳单元；
19.上述待测样品瓶容纳单元，向流水线模块推送待测样品瓶；
20.上述收回样品瓶容纳单元，从流水线模块接收已测样品瓶；
21.上述上/下线模块，衔接进样/回收模块与流水线模块，对样品瓶进行识别和校验录入，或回收；
22.上述分样模块，设置于检测工位与流水线模块间，对等待检测的样品瓶进行指定样品量的取样，并将取得的样品输送至分析工作站中。
23.本发明提供的一种基于流水线的分析仪器集群系统，其特征还在于：
24.还包括中控模块；
25.上述中控模块与其他模块发生命令/数据交互；
26.上述中控模块，具有命令处理单元和数据处理单元；
27.上述命令处理单元，接收其他模块的反馈状态或信息，并按工作逻辑向各单元发送工作命令；
28.上述数据处理单元，收集各分析工作站的分析检测过程信息和结果信息；并将系统配置数据及配置变化同步给各个目标模块。
29.本发明提供的一种基于流水线的分析仪器集群系统，其特征还在于：
30.上述上/下线模块，包括识别机构(如：摄像设备、reif、扫码器等类似能够用于识别功能的设备)；
31.上述识别机构，识别待测样品瓶外视面上的识别码，将其发送至中控模块；
32.上述中控模块，根据识别码，解析当前识别码所对应的待测样品瓶的样品信息，若上线，则向流水线模块发送移动至指定检测工位的指令，并向该指定检测工位对应的分样模块发送分样任务指派命令，向对应的分析工作站发送检测任务指派指令；
33.若下线，则将该样品瓶进行任务完成核对，检出工作。
34.本发明提供的一种基于流水线的分析仪器集群系统，其特征还在于：
35.上述分样模块在样品瓶到达对应检测工位后，依据分样指派任务，将样品瓶中样品分样到上述分析工作站；
36.上述分析工作站，进行当前待测样品瓶的当前项目的分析检测工作，并在完成检测后，将完成状态发送至中控模块；
37.上述中控模块，当接收到分析工作站发回的信息后，进行如下步骤：
38.s1.调取该待测样品瓶的样品瓶任务信息，并对当前测试项目状态进行更新；
39.s2.判断是否存在尚未完成的下一个检测项目，
40.当结果为“是”时，向流水线模块发送移动至下一个对应检测工位的指令，进行s3；
41.当结果为“否”时，向流水线模块发送将该样品瓶移动至上/下线模块的指令；
42.s3.当该样品瓶到达指定检测工位后，向该指定检测工位对应的分样设备发送取
样命令，并向对应分析工作站发送预检测指令。
43.本发明提供的一种基于流水线的分析仪器集群系统，其特征还在于：
44.上述中控模块，还对样品瓶任务进行统筹分析，并按最短路径、最短时间或指定优先等策略进行分析调度。
45.本发明提供的一种基于流水线的分析仪器集群系统，其特征还在于：
46.上述上/下线模块，包含重量称量机构；
47.上述重量称量机构，对经过的样品瓶进行称重，并将称量结果反馈至中控模块；
48.上述中控模块，对当前识别码所对应的待测样品瓶的样品信息进行解析后还进行如下工序：
49.当样品瓶为上线状态时：
50.s1-1.判断当前待测样品瓶的重量是否与输入记录一致，
51.当结果为“是”时，标记该待测样品瓶“初重正常”；进行上线传送；
52.当结果为“否”时，标记为“初重不足”，记录初始实重，并进行步骤s1-2；
53.s1-2.分析该样品瓶测试任务包含的测试项目所需样品量，判断当前待测样品瓶的重量是否满足任务所需，
54.当结果为“是”时，标记为“满足所需”进行上线传送；
55.当结果为“否”时，标记为“不足所需”，并将其送至指定的收回样品瓶容纳单元；
56.当样品瓶为待下线状态时：
57.s1-1.分析当前待测样品的余量、初始实重、任务消耗的三者关系，判断是否符合初始实重减去任务消耗的差值，与余量相比偏差在设定区间内；
58.当结果为“否”时，标记该待测样品瓶的“用量异常”错误码，并将其送至指定的收回样品瓶容纳单元；
59.当结果为“是”时，标记该待测样品瓶的“用量正常”，并将其送至指定的收回样品瓶容纳单元。
60.本发明提供的一种基于流水线的分析仪器集群系统，其特征还在于：
61.上述流水线模块，包括主循环通道和若干支线工作通道；
62.上述支线工作通道，为主循环通道的分支，具有与主循环通道连通的进口和出口；
63.上述检测工位位于支线工作通道上；
64.每个上述主循环通道和支线工作通道之间具有导向机构；
65.上述导向机构，将待测样品瓶送入或送出，支线工作通道以及检测工位。
66.本发明提供的一种基于流水线的分析仪器集群系统，其特征还在于：
67.上述分样模块，包括识别机构；
68.上述识别机构，对待测样品瓶的容器外视面上的识别码进行识别，将其发送至中控模块；
69.当中控模块接收到识别机构发送的识别信息后，上述中控模块，根据识别信息，校对当前待测样品瓶是否存在需当前分析工作站进行的的检测任务，
70.当结果为“是”时，分样模块对等待检测的待测样品瓶进行指定样品量的取样，并将取得的样品输送至分析工作站中；
71.当结果为“否”时，分样模块将报错信息发送至中控模块，上述导向机构，将待测样
品瓶送出支线工作通道以及检测工位，使其回到主循环通道。
72.本发明提供的一种基于流水线的分析仪器集群系统，其特征还在于：
73.上述支线工作通道上包括取样工位；
74.等待检测的待测样品瓶停留于取样工位上；
75.上述分样模块逐一对取样工位上的样品瓶进行取样。
76.本发明提供的一种基于流水线的分析仪器集群系统，其特征还在于：
77.还包括样品瓶抓取模块；
78.上述样品瓶抓取模块，通过抓取的方式，实现样品瓶在各模块之间的流转。。
附图说明
79.图1、为具体实施例涉及的系统示意图。
具体实施方式
80.在本实施例中提供了一种基于流水线的分析仪器集群系统，该系统采用流水线的方式，实现进样环节、分取样进入检测环节，以及样品分类回收环节，各个环节均自动化、流水线化的结果。
81.本实施例提供的系统，如图1所示，包含进样/出样模块、上/下线模块、分/取样模块、流水线模块和中控模块；
82.其中，流水线模块为以进样/回收模块为起点和终点的循环流水线装置，该循环流水线装置的形态为由传送带构成的环形结构，根据检测单位规模/检测需求的大小，该流水线装置可以为单轨或复合多轨的造型，例如：针对小型检测系统，其可以为单轨造型，针对大型检测系统，其可以为垂直多层设计或平面多维度设计的多轨道造型。
83.在该传送轨道的外围，根据使用的需要布置有若干检测工位，每个检测工位上均布置有同种类型或不同种类型的检测设备，在运行的过程中，待测样品从进样/回收模块出发，经流水线模块依次抵达指定的检测工位进行检测后，回到进样/出样模块；
84.检测工位上的检测设备均与中控系统电气连接，使其能实时回传检测结果，从而使设备前端能够快速的浏览完成检测的样品情况。
85.考虑到顺序规则，整个流水线系统一般仅设置一个进样/回收模块，即、样品进入传送轨道的入口唯一指定，其出口也是唯一的。
86.当然，如该系统为多维度的平面铺开的造型，可以为多进样/回收模块的造型，即、样品按预设的前进方向进行检测(该预设的前进路线一般为由中控系统进行计算获得的最优路线，所谓最优路线指最少等待时间，最快进入空闲检测设备的路线，具体内容由下述中控模块进行具体说明)，当其检测完毕后，可以从任意的最近的进样/回收模块中流出传送轨道。
87.该进样/回收模块，主体为进样与回收装置，包括至少一个待测样品容纳单元和至少一个收回样品容纳单元；
88.上述待测样品容纳单元，向流水线模块推送待测样品；该待测样品容纳单元的一般结构为收纳平台的结构，待测的样品固定的或流动性的放置于其上，所谓的固定放置指在开机之前已确定样品的待测数量，整齐的码放在收纳平台上，所谓的流动性的放置是指，
系统在运行的过程中，还可以不断的增放待测样品在这个平台上，从而实现无需停机不间断工作的效果。
89.关于该收纳平台内布置有传送的机构，在该传送机构的作用下，样品有序的逐一通过平台的出口端进入后续轨道或平台。
90.该传送机构，可以为横向纵向双重推杆推进的模式，即、待测样品通过有序的推进方式实现将每一个样品通过收纳平台上的出口处进入后续轨道或平台的结果。
91.该传送机构，也可以为底面铺设传送带的方式实现，该传送带，可以为单向的条状传送带结构，考虑到占地面积的因素，该传送带可以为横向和纵向双向带体组成，该纵向传送带的末端即为平台的出口，该纵向传送带设置于横向带体的一侧部，样品通过横向带体被送至纵向带体上，然后通过纵向带体被传送到出口位置。
92.该传送机构还可以为机械手臂的结构。
93.上述收回样品容纳单元，从流水线模块接收待测样品；该收回样品容纳单元的一般结构也为收纳平台的结构，其上具有样品入口，完成测试的待测样品通过样品入口进入该收回样品收纳平台。
94.关于该收纳平台内布置有传送机构，在该传送机构的作用下，完成测试的样品有序的逐一通过平台的入口端进入收纳平台上。
95.该传送机构，可以为横向纵向双重推杆推进的模式，即、完成待测样品通过有序的推进方式实现将每一个样品通过收纳平台上的入口处进入平台的结果。
96.该传送机构，也可以为底面铺设传送带的方式实现，该传送带，可以为单向的条状传送带结构，考虑到占地面积的因素，该传送带可以为横向和纵向双向带体组成，该纵向传送带的开口端即为平台的入口，该纵向传送带设置于横向带体的一侧部，且边部具有推板，完成检测的样品通过纵向带体被送至纵向带体上，然后通过推板被推送至横向传送带上被传送到远离入口的位置。
97.该传送机构还可以为机械手臂的结构。
98.另外，根据收回样品的分类需要，该收回样品容纳单元可以为多个，例如：将其区别为留样样品单元，废弃样品单元，问题样品单元等。
99.具体地，留样样品单元可以收纳各种检测完成后还需留小样的样品，关于留小样的样品可以为完成检测的全部样品留样，可以为通过留样机构进行额外留样的形式实现。
100.废弃样品单元收纳各种检测完成后，直接进行样品报废的样品。
101.问题样品单元收纳各种检测过程存在问题的样品，例如：在进样的过程中发现样品状态(如：重量)与存档不符合的样品，或者在出样的过程中发现完成检测后的样品重量不符合规则的样品(如：假设当前样品经2项检测，需损失20g重量的样品量，但是在出样的时候经称重发现，样品量大于或小于该重量且差值超过了额定的范围)。
102.另外，根据场地的大小和使用的需要，该待测样品容纳单元和收回样品容纳单元为上下层设计或平铺设计。
103.关于上下层的设计指各样品收纳平台层垂直方向的设置，每层之间的距离符合样品瓶的最高距离+一定比例的差值(例如：通用瓶体高度+50％的高度，或其他预设的高度)。
104.关于平铺设计指各样品收纳平台或部分样品收纳平台与其他平台之间为平行或错层的设计。
105.该进样/回收模块与流水线模块之间通过上/下线模块衔接。
106.该上/下线模块，对待测样品进行识别和校验；
107.为了实现识别和校验的工序，该上/下线模块的一般结构为，包括上/下线工作平台、识别设备(摄像头等类似的具有拍摄功能的设备)和导向机构；
108.该上/下线工作平台的一端侧连接待测样品收纳平台的末端，对应样品出口的位置，从而能够接收从待测样品平台流转来的样品；其另一端侧连接流水线的传送平台，从而能够将样品送入传送带上，并且还能够从流水线的传送带上接收完成检测的样品，并将其收回到上/下线工作平台上。
109.该识别设备，安装于上/下线工作平台上，根据实际样品的需要，其数量可按需设置，例如：仅设置一台，即、待测样品和完成测试的样品均由该设备进行核验。也可以为两台，分别对向于待测样品的传来方向，以及完成检测样品的传出方向，即、背向设置。
110.该导向机构，能实现对从待测样品收纳平台的接收，将其移动至识别设备进行识别后(如：识别设备正好对向设置于待测样品收纳平台的样品出口位置时，可省略该步骤)，再将其移送至流水线传送平台上；其还需实现对完成检测的样品到达上/下线工作平台时，将其导向至上/下线工作平台上后，先将其移动至识别设备进行识别后(如：识别设备正好对向设置于流水线传送带的样品出口位置时，可省略该步骤)，再将其移送至指定的收回样品收纳平台上。
111.该导向机构，其一般结构可以为，由传送带、导向片和导向机构组成的结构，即、传送带分别对接待测样品收纳平台的出口端以及流水线传送带，实现待测样品从待测样品收纳平台流转到流水线传送带，为了实现样品前进的方向性，该导向机构的传送带与流水线传送带之间设置有导向片，这样避免了样品在两个传送带的交接位置发生滑落的问题。另外，在流水线传送带的去程(上样品的位置)以及流水线传送带的回程(下样品的位置)的中部设有隔断(该隔断可以为可收回式的设计，即、当样品为途经时不伸出，当样品为结束行程需下线时伸出)，并且在该流水线传送带的回程，稍偏离上述去程的位置也同样设有上述功能的导向板，该导向板能够通过旋转等方式将样品从流水线传送带上拨入上/下线工作平台上，一般为识别设备可识别的范围内，当具有升降需求时，则将样品瓶拨至升降器的可操作范围内。
112.关于该导向板或导向片的动作时间节点，一般由中控系统实时监控样品瓶的位置来实现，也就是说，根据对样品瓶流转坐标的监控，仅当完成所有检测回到终点的样品才会指示上述具有导向功能的结构对其进行回收的操作。
113.另外，当待测样品收纳平台和收回样品收纳平台为上下位/错层的设置时，该导向机构，还需包括安装于上下线平台上的升降机，即、当样品进行收回时，根据收回的目标层，通过升降机将其送至指定的收回层。这种情况下，一般来说，该上下线平台为双工位的设置，即、待测样品工位(用于传送样品上线)，以及收回样品工位(用于接收下线的样品)。
114.该导向机构为能够将收回的样品送入收回样品收纳平台入口的设备，一般为推杆结构，即、当收回样品到达指定收纳平台入口后，通过推出的方式将其推入收回样品收纳平台上。
115.另外，为了实现样品分配过程的快速性，上述导向机构或导向片均可以为机械手代替。
116.此外，该上/下线模块，还包含重量称量机构；
117.上述重量称量机构，对经过的样品(无论上线还是下线)进行称重，其目的在于实现对样品的校验。
118.上述分/取样模块，设置于检测工位上(即、每个检测设备位置均具有一个分取样模块)，对等待检测的待测样品进行指定样品量的取样，并将取得的样品输送至检测设备中。
119.为了实现上述功能，该分/取样模块的一般结构包括，分取样平台、分取样机构；
120.其中，关于分取样平台，一般为平行于流水线传动带的平台。
121.该分取样平台上安装有导航机构，该导航机构能够将流水线上的样品导入分取样平台上，并且待样品完成当前检测后再将其导入流水线传送带上。
122.该导航机构的一般结构为可进行360
°
旋转的导航片，在待测样品抵达检测位时，该导航片将待测样品截行，并通过转动的方式将样品从流水线上转入分取样平台上，当完成检测后，该导航片继续转动的方式将其导入流水线上。
123.该分取样机构，架设在分取样平台上，其一般结构包括分取样架体、拧盖机构和取样机构；
124.该拧盖机构为传统的拧盖设备(如：瓶装产品流水线上的拧盖设备)，可上下左右移动的安装于分取样架体上，对进入工作为的样品进行样品瓶盖的拧开和闭合工作。
125.该取样机构，可以搭载在拧盖机构上，也可以独立的安装于分取样架体上，其具有取样管，能够伸缩的进入样品瓶进行指定样品的取样。
126.该取样管的末端连接后续的检测设备，能够将指定量的样品送至检测设备中进行检测，另外该取样管的末端还可连接载气端实现样品的吹扫。
127.另外，关于区分样平台，其上还可设置清洗为，当样品完成取样后，能够移动取样管进入清洗位进行清洗，此时，该取样管的末端还通过多通的方式或直接连通的方式连接废液池。
128.此外，为了实现样品的二次校验，该分取样平台上还可安装如上识别设备，进行样品检验前的再次检验。
129.另外，该分取样平台上还可设置有临时样品存放区，进行等待检测样品的临时存放；该存放区后具有传送带或者样品抓手，用于将临时样品逐一传送到工作为进行分取样的操作。
130.作为上述各机构之间的协调和指令作用，本实施例的中控模块与其他模块发生数据交互，从而实现对其他模块传送信息的接收，以及向各工作模块发送工作指令；
131.上述中控模块，具有数据收集单元和数据分析单元；
132.上述数据收集单元，接收其他模块的反馈数据，存储有所有待测样品的静态和动态信息；
133.上述数据分析单元，对反馈数据进行解析，并根据解析的结果，向目标模块发送工作指令。
134.其中，工作指令包含如下：
135.上述数据分析单元，根据识别码，解析当前识别码所对应的待测样品的样品信息，并根据样品信息，向流水线模块发送移动至指定检测地点的指令，并向该指定检测地点对
应的检测设备发送检测指令。
136.上述检测设备，完成当前待测样品的检测后，将完成信息发送至中控模块；
137.上述数据分析单元，当接收到检测设备发回的信息后，进行如下步骤：
138.s1.调取该待测样品的样品信息；
139.s2.判断是否存在尚未获取检测设备反馈的后一项检测任务，
140.当结果为“是”时，向流水线模块发送移动至下一个指定检测地点的指令，并向该指定检测地点对应的检测设备发送检测指令；
141.当结果为“否”时，向流水线模块发送移动至终点的指令。
142.上述数据分析单元，对当前识别码所对应的待测样品的样品信息进行解析后还进行如下工序：
143.s1-1.判断当前待测样品的重量是否与初始存档记录一致，
144.当结果为“是”时，标记该待测样品“正常”；
145.当结果为“否”时，进行步骤s1-2；
146.s1-2.判断当前待测样品是否已完成了所有检测；
147.当结果为“否”时，标记该待测样品的错报原因，并将其送至指定的收回样品容纳单元；
148.当结果为“是”时，进行步骤s1-3；
149.s1-3.计算该待测样品的缺失量是否在额定的范围内；
150.当结果为“否”时，标记该待测样品的错报原因，并将其送至指定的收回样品容纳单元；
151.当结果为“是”时，标记该待测样品的“正常”，并将其送至指定的收回样品容纳单元。
152.当中控模块接收到识别机构发送的识别信息后，上述数据分析单元，根据识别信息，判断当前待测样品是否存在需当前检测设备进行的的检测任务，
153.当结果为“是”时，对等待检测的待测样品进行指定样品量的取样，并将取得的样品输送至检测设备中；
154.当结果为“否”时，将报错信息发送至中控模块，上述导向机构，将待测样品送出支线工作通道以及检测工位，使其回到主循环通道。
155.此外，当即将进入流水线上的样品数量过多，或者流水线上线的端口为多个时，数据分析单元，还对每个样品的最佳路线进行分析，从而实现对待测样品的分流，避免单设备过多样品排队的问题。
156.具体工作过程可以为：
157.a进样/回收装置依次将样品瓶排队输送
158.b上/下线机构对当前样品瓶上的标签进行身份识别，若身份合格，则转移到上/下线机构；若不合格，则进样/回收装置回退当前样品瓶，并输送下一个样品瓶
159.c上/下线机构对当前样品瓶重量等进行校验
160.d当前样品瓶若合格，则上/下线机构将将其转送到循环流水线装置，若不合格，则当前样品退回到进样/回收装置
161.e循环流水线装置将当前样品瓶派送到指定位置，暂停。目标分样机构将当前样品
瓶转移到分样机构的分样工位上。
162.f分样机构进行取盖，均质，吸样，盖盖等操作
163.g分样机构将样品瓶归线到循环流水线装置；同时分析站进行当前样品分析。
164.h若当前样品瓶的测定任务中测定指标未全部完成，输送到下一指定分样机构。重复e-g操作，
165.i当前样品瓶测定任务中所有测定指标全部完成，若需留样则留样；留样完成或不需留样，当前样品瓶下线；下一样品瓶重复b-i操作。