一种基于机器视觉的智能生物采样工作站的制作方法

本发明涉及生物采样，具体为一种基于机器视觉的智能生物采样工作站。

背景技术：

1、菌落筛选在微生物学、生物工程、制药等领域中是一个常见且重要的实验步骤。进行菌落筛选的主要目的是为了从复杂的微生物混合物中，选择出具有特定特性或功能的细菌菌落，以便进行进一步研究、分析和应用。

2、当前的筛选方式大多数是采用手工筛选或者半自动操作方式，需要人工识别和采样细菌菌落。这会导致以下一些缺点：

3、(1)效率低下：手动操作可能会导致筛选和采样过程的低效率，限制了大规模细菌筛选的能力；

4、(2)人为误差：人工操作容易引入人为误差，影响结果的准确性和一致性；

5、(3)时间成本高：手动操作可能需要更多的时间，限制了实验的快速完成；

6、(4)可伸缩性差：手动或半自动化操作难以扩展到处理大量样本或高通量实验；

7、(5)操作体验不佳：手动操作可能需要训练有素的技术人员，且可能会导致操作者疲劳。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，在进行细菌筛选采样时，具备自动化识别和采样、高效筛选和采样、适于大量样本的采样、采样准确度高、采样操作体验好等优点，解决了现有细菌采样方式存在的效率低下、存在人为误差、时间成本高、可伸缩性差和操作体验不佳的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

5、一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，包括一号支撑柜、二号支撑柜、三号支撑柜和输送结构，二号支撑柜、一号支撑柜和三号支撑柜从左往右依次设置，输送结构左右横向设置于二号支撑柜、一号支撑柜和三号支撑柜上端，在输送结构的上安装有下料仓和收料仓，下料仓和收料仓分别设置于二号支撑柜的上方和三号支撑柜的上方；在一号支撑柜的上端安装有罩壳、钢珠料仓、飞拍结构和旋转驱动台，输送结构左右横向贯穿罩壳，在罩壳的内侧面上安装有三轴机械臂，三轴机械臂的输出端朝前设置，在三轴机械臂的输出端连接有采样结构，钢珠料仓、飞拍结构均位于罩壳内侧，飞拍结构设置于钢珠料仓的前方且位于输送结构的后方；旋转驱动台设置于输送结构的前方，旋转驱动台的输出端朝上设置，在旋转驱动台的输出端固定连接有旋转盘，旋转盘的上端开设有嵌槽。

6、优选的，输送结构包括前后平行设置的两个支板，支板固定于二号支撑柜、一号支撑柜和三号支撑柜上端，在前后两个支板的内侧面上均安装有同步轮同步带输送机，同步轮同步带输送机左右横向设置，同步轮同步带输送机的左右两端分别延伸至下料仓和收料仓内侧，在前后两个支板之间设置有背光板，背光板设置于一号支撑柜的上端且位于同步轮同步带输送机的下方。

7、优选的，采样结构包括固定三轴机械臂输出端的定位相机、补光灯和气动吸笔，定位相机的拍照端朝下设置，补光灯设置于定位相机的下方，气动吸笔位于补光灯的下方，气动吸笔的进气端朝下设置，在气动吸笔的进气端连接有吸嘴。

8、优选的，收料仓包括收料气缸和前后设置的两组一号仓板，前后两组一号仓板分别固定于前后两个支板的外侧端面上，在前后两组一号仓板的外侧面上均固定连接有连接板，在前后两个连接板的内侧面上均固定连接有转动座，在前后两个转动座的内侧面上均通过轴活动连接有托块，在连接转动座和托块的轴上套设有扭簧，扭簧的一端与托块的下端卡接，扭簧的另一端与转动座远离连接板的一端卡接。

9、优选的，一号仓板设置有两个，两个一号仓板左右间隔设置，转动座和托块均位于左右两个一号仓板之间，托块位于支板的上方，且延伸至四个一号仓板围成的空腔内，托块的上端在静止状态下呈水平设置；收料气缸位于前后两个支板之间，收料气缸固定于三号支撑柜的上端。

10、优选的，下料仓包括前后设置的两组二号仓板，前后两组二号仓板分别固定于前后两个支板的外侧端面上，二号仓板设置为每组两个，两个二号仓板左右间隔设置，在左右两个二号仓板之间设置有升降气缸，前后两个升降气缸分别固定于前后两个支板的外侧端面上，前后两个升降气缸的输出端均朝上设置，在前后两个升降气缸的输出端上均固定安装有放盘气缸。

11、优选的，飞拍结构包括固定于一号支撑柜上端的安装板，在安装板的上端固定连接有飞拍摄像头和光源模块，飞拍摄像头设置于光源模块的后方且与光源模块配合。

12、优选的，还包括多个钢珠，钢珠设置于钢珠料仓内或吸附于吸嘴下端开口处，光源模块可照射位于吸嘴下端开口的钢珠，飞拍摄像头可以对位于吸嘴下端开口的钢珠进行拍照成像。

13、优选的，还包括多个料盘，料盘的上端均设置有四个培养皿，四个培养皿呈矩形分布；料盘和培养皿均无色透明；在每一个培养皿的下端均设置有第一二维码，第一二维码所包含的信息包括对应培养皿的菌落信息、菌落取样要求以及第一菌落位置放置要求。

14、优选的，还包括设置于背光板上端左侧的二维码扫码器，二维码扫码器可以扫描并读取第一二维码。

15、优选的，还包括多个96孔架，96孔架嵌设于旋转盘上端的嵌槽内；旋转盘的上端至少设置有两个嵌槽。

16、优选的，在96孔架的上端边缘设置有第二二维码，第二二维码所包含的信息包括对应96孔架的第二菌落位置放置要求。

17、优选的，定位相机可以扫描并读取第二二维码。

18、与现有技术相比，本发明提供了一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，具备以下有益效果：

19、该智能生物采样工作站，在用于细菌的菌落取样时，操作员的工作内容主要是将装有培养皿的料盘放入至下料仓内、从收料仓内取出装有培养皿的料盘、将空的96孔架嵌装于嵌槽和从嵌槽内取出96孔架，而不直接参与细菌菌落的取样，细菌的菌落取样由整个工作站自动实现，且在取样过程中，可以实现对菌落的自动化识别和采样，可以实现高效筛选和采样，提升了采样准确度，提升了采样效率，可以适于大量样本的采样，采样操作体验好。

技术特征：

1.一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，包括一号支撑柜(1)、二号支撑柜(2)、三号支撑柜(3)和输送结构(4)，其特征在于：所述二号支撑柜(2)、一号支撑柜(1)和三号支撑柜(3)从左往右依次设置，所述输送结构(4)左右横向设置于二号支撑柜(2)、一号支撑柜(1)和三号支撑柜(3)上端，在所述输送结构(4)的上安装有下料仓(9)和收料仓(8)，所述下料仓(9)和收料仓(8)分别设置于二号支撑柜(2)的上方和三号支撑柜(3)的上方；在所述一号支撑柜(1)的上端安装有罩壳(5)、钢珠料仓(12)、飞拍结构(13)和旋转驱动台(10)，所述输送结构(4)左右横向贯穿所述罩壳(5)，在所述罩壳(5)的内侧面上安装有三轴机械臂(6)，所述三轴机械臂(6)的输出端朝前设置，在所述三轴机械臂(6)的输出端连接有采样结构(7)，所述钢珠料仓(12)、飞拍结构(13)均位于罩壳(5)内侧，所述飞拍结构(13)设置于钢珠料仓(12)的前方且位于输送结构(4)的后方；所述旋转驱动台(10)设置于输送结构(4)的前方，所述旋转驱动台(10)的输出端朝上设置，在所述旋转驱动台(10)的输出端固定连接有旋转盘(11)，所述旋转盘(11)的上端开设有嵌槽。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，其特征在于：所述输送结构(4)包括前后平行设置的两个支板(41)，所述支板(41)固定于二号支撑柜(2)、一号支撑柜(1)和三号支撑柜(3)上端，在前后两个支板(41)的内侧面上均安装有同步轮同步带输送机(42)，所述同步轮同步带输送机(42)左右横向设置，所述同步轮同步带输送机(42)的左右两端分别延伸至下料仓(9)和收料仓(8)内侧，在前后两个支板(41)之间设置有背光板(43)，所述背光板(43)设置于一号支撑柜(1)的上端且位于同步轮同步带输送机(42)的下方。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，其特征在于：所述采样结构(7)包括固定三轴机械臂(6)输出端的定位相机(71)、补光灯(72)和气动吸笔(73)，所述定位相机(71)的拍照端朝下设置，所述补光灯(72)设置于定位相机(71)的下方，所述气动吸笔(73)位于补光灯(72)的下方，所述气动吸笔(73)的进气端朝下设置，在所述气动吸笔(73)的进气端连接有吸嘴(74)。

4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，其特征在于：所述收料仓(8)包括收料气缸(82)和前后设置的两组一号仓板(81)，前后两组所述一号仓板(81)分别固定于前后两个支板(41)的外侧端面上，在前后两组所述一号仓板(81)的外侧面上均固定连接有连接板(83)，在前后两个所述连接板(83)的内侧面上均固定连接有转动座(84)，在前后两个转动座(84)的内侧面上均通过轴活动连接有托块(85)，在连接转动座(84)和托块(85)的轴上套设有扭簧，所述扭簧的一端与托块(85)的下端卡接，所述扭簧的另一端与转动座(84)远离连接板(83)的一端卡接。

5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，其特征在于：所述一号仓板(81)设置有两个，两个所述一号仓板(81)左右间隔设置，所述转动座(84)和托块(85)均位于左右两个一号仓板(81)之间，所述托块(85)位于支板(41)的上方，且延伸至四个一号仓板(81)围成的空腔内，所述托块(85)的上端在静止状态下呈水平设置；所述收料气缸(82)位于前后两个支板(41)之间，所述收料气缸(82)固定于三号支撑柜(3)的上端。

6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，其特征在于：所述下料仓(9)包括前后设置的两组二号仓板(91)，前后两组二号仓板(91)分别固定于前后两个支板(41)的外侧端面上，所述二号仓板(91)设置为每组两个，两个所述二号仓板(91)左右间隔设置，在左右两个二号仓板(91)之间设置有升降气缸(92)，前后两个升降气缸(92)分别固定于前后两个支板(41)的外侧端面上，前后两个升降气缸(92)的输出端均朝上设置，在前后两个升降气缸(92)的输出端上均固定安装有放盘气缸(93)。

7.根据权利要求6所述的一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，其特征在于：所述飞拍结构(13)包括固定于一号支撑柜(1)上端的安装板(131)，在所述安装板(131)的上端固定连接有飞拍摄像头(132)和光源模块(133)，所述飞拍摄像头(132)设置于光源模块(133)的后方且与光源模块(133)配合。

8.根据权利要求7所述的一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，其特征在于：还包括多个钢珠，所述钢珠设置于钢珠料仓(12)内或吸附于吸嘴(74)下端开口处，所述光源模块(133)可照射位于吸嘴(74)下端开口的钢珠，所述飞拍摄像头(132)可以对位于吸嘴(74)下端开口的钢珠进行拍照成像。

9.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，其特征在于：还包括多个料盘(15)，所述料盘(15)的上端均设置有四个培养皿，四个所述培养皿呈矩形分布；所述料盘(15)和培养皿均无色透明；在每一个培养皿的下端均设置有第一二维码，所述第一二维码所包含的信息包括对应培养皿的菌落信息、菌落取样要求以及第一菌落位置放置要求。

10.根据权利要求9所述的一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，其特征在于：还包括设置于背光板(43)上端左侧的二维码扫码器(14)，所述二维码扫码器(14)可以扫描并读取第一二维码。

11.根据权利要求10所述的一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，其特征在于：还包括多个96孔架，所述96孔架嵌设于旋转盘(11)上端的嵌槽内；所述旋转盘(11)的上端至少设置有两个嵌槽。

12.根据权利要求11所述的一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，其特征在于：在所述96孔架的上端边缘设置有第二二维码，所述第二二维码所包含的信息包括对应96孔架的第二菌落位置放置要求。

13.根据权利要求12所述的一种基于机器视觉的智能生物采样工作站，其特征在于：所述定位相机(71)可以扫描并读取第二二维码。

技术总结
本发明涉及生物采样技术领域，且公开了一种基于机器视觉的智能生物采样工作站。该生物采样工作站，包括一号支撑柜和输送结构，在输送结构的上安装有下料仓和收料仓，在一号支撑柜的上端安装有罩壳、钢珠料仓、飞拍结构和旋转驱动台，输送结构左右横向贯穿罩壳，在罩壳的内侧面上安装有三轴机械臂，在三轴机械臂的输出端连接有采样结构，飞拍结构设置于钢珠料仓的前方且位于输送结构的后方；旋转驱动台设置于输送结构的前方，旋转驱动台的输出端固定连接有旋转盘，旋转盘的上端开设有嵌槽；在取样过程中，可以实现对菌落的自动化识别和采样，可以实现高效筛选和采样，提升了采样准确度，提升了采样效率，可以适于大量样本的采样，采样操作体验好。

技术研发人员：王晓兵,张彦欣,张彦雷
受保护的技术使用者：青岛工发智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15