一种数字切片扫描仪的切片输送装置及方法与流程

1.本发明涉及切片运输技术领域，尤其涉及一种数字切片扫描仪的切片输送装置及方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.在全自动高通量扫描数字切片扫描仪中扫描仪的切片输送装置的制作是关键的技术之一。
4.高通量数字切片扫描仪主要是在低通量的基础上增加切片的输送装置和储存装置。其中数字切片的输送装置是将切片从储存装置中抓取切片，经过切片输装置的一系列的动作将切片送运到扫描区域后进行后续的扫描工作。这将会大大的提高整机的运行的效率。稳定而高效的切片输送装置是提高整机效率的关键。
5.在切片输送装置的制作方法中结构的体积和切片运输方向的转换是一个十分关键的维度，切片输送装置在整机的空间占比中具有十分重要的地位。目前的切片输送装置采用联动三轴的机械手臂结构，联动三轴的机械手臂输送装置有一个比较明显的缺点，在机械手臂空间布置上有三个方向的维度需，对空间的要求比较高，这就对整机的体积造成了较大的影响，三轴机械手臂组成的切片输送装置对整机的空间占比很大，达到50％以上，整机的空间大小对使用者的使用体验和设备布置以及操作有着很大的影响，因此缩小切片输送装置的体积非常重要。


技术实现要素：

6.本发明为了解决上述问题，提出了一种数字切片扫描仪的切片输送装置及方法，通过转向结构与二轴机械手臂相配合，减小了切片运输装置的体积。
7.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.第一方面，提出了一种数字切片扫描仪的切片输送装置，包括：切片存储装置、转向机构和取片装置，转向机构包括直线滑块、直线滑轨、斜面滑块和斜面滑轨，直线滑块与直线滑轨滑动连接，斜面滑块和斜面滑轨滑动连接，斜面滑轨位于直线滑轨的上方，且相对于直线滑轨倾斜设置；切片存储装置的底部中心与直线滑块连接，且切片存储装置能够绕自身中心轴线转动，切片存储装置的侧部与片盒连接板连接，且切片存储装置能够绕侧部与片盒连接板连接处的轴线旋转，片盒连接板与斜面滑块铰接，片盒连接板与斜面滑块还通过第一弹簧、第二弹簧连接，第一弹簧、第二弹簧分别位于片盒连接板与斜面滑块铰接点的两侧，当直线滑块在直线滑轨上滑动时，斜面滑块也在斜面滑轨上移动，切片存储装置发生回转，当切片存储装置旋转至切片朝向取片装置时，取片装置能够将切片从切片存储装置中取出或放入。
9.第二方面，提出了一种数字切片扫描仪的切片输送装置的输送方法，包括：
10.控制直线滑块在直线滑轨上滑动，斜面滑块在切片存储装置的带动下也在斜面滑轨上移动，切片存储装置发生回转；
11.当切片存储装置发生回转至切片朝向取片装置时，取片装置将切片从切片存储装置中取出或放入。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
13.1、本发明切片存储装置与转向机构连接，电抓组件与升降驱动模组连接，升降驱动模组与横移驱动模组连接，通过转向机构与升降驱动模组、横移驱动模组的配合，在实现对切片进行有效运输的基础上，减小了切片运输装置的体积。
14.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
15.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
16.图1为实施例1公开装置的整体结构示意图；
17.图2为实施例1公开装置的转向机构结构立体图；
18.图3为实施例1公开装置的转向机构侧视图；
19.图4为实施例1公开装置的转向机构爆炸视图；
20.图5为实施例1公开装置的转向机构中旋转驱动结构示意图；
21.图6为实施例1公开装置的取片装置结构示意图；
22.图7为实施例1公开装置的横移驱动模组结构示意图；
23.图8为实施例1公开装置的升降驱动模组结构示意图；
24.图9为实施例1公开装置的电抓固定组件结构示意图；
25.图10为实施例1公开装置的激光检测组件结构示意图；
26.图11为实施例1公开装置的电爪驱动模块结构示意图；
27.图12为实施例1公开装置的上夹爪组件示意图。
28.其中：1、转向电机，2、直线滑轨，3、感应片，4、过渡板，5、限位块，6、切片存储装置，7、切片，8、片盒连接板，9、固定板，10、传感器，11、斜面滑轨，12、销轴，13、rsf68-3轴承，14、紧定螺钉，15、第一弹簧、16、斜面滑块，17、第二弹簧，18、螺钉，19、rsf67-6轴承，20、螺钉，21、片框轴，22、螺钉，23、轴承盖板，24、前限位挡块，25、右限位挡块，26、轴承压盖，27、螺钉，28、直线滑块，29、角接触球配对轴承，30、横移驱动模组，31、升降驱动模组，32、电爪固定组件，33、激光检测组件，34、电爪驱动模块，35、上夹爪组件，36、下夹爪组件，37、病理切片，38、切片框，39、片夹组件，1-1、横移电机，1-2、横移滑轨，1-3、安装底座，1-4、丝杆，1-5、对射光电传感器，1-6、横向回零感应片，1-7、横向移动安装板，2-1、升降电机，2-2、升降滑轨，2-3、回零感应片，2-4、升降移动安装板，2-5、对射光电传感器，3-1、电爪底部导轨挡板，3-2、电爪底部弹簧，3-3、电爪前后滑板，3-4、电爪底板，3-5、导轨滑块，3-6、片爪背板，3-7、机械接近开关，3-8、调整背板，4-1、光电传感器，4-2、传感器固定板，5-1、驱动块，5-2、轴gh回零感应片，5-3、夹爪对射光电传感器，5-4、夹爪轴承，5-5、轴gh凸轮，5-6、夹爪减速器，5-7、夹爪电机，5-8、片爪电机安装座，6-1、夹爪，6-2、夹爪连接件，6-3、夹爪导轨，6-4、导轨安
装板。
具体实施方式：
29.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
30.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
31.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
32.在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
33.本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
34.实施例1
35.为了减小切片运输装置的体积，在该实施例中，公开了一种数字切片扫描仪的切片输送装置，如图1-9所示，包括切片存储装置6、转向机构和取片装置，转向机构包括直线滑块、直线滑轨、斜面滑块和斜面滑轨11，直线滑块与直线滑轨滑动连接，斜面滑块和斜面滑轨11滑动连接，斜面滑轨11位于直线滑轨的上方，且相对于直线滑轨倾斜设置；切片存储装置6的底部中心与直线滑块连接，且切片存储装置6能够绕自身中心轴线转动，切片存储装置6的侧部与片盒连接板8连接，且切片存储装置6能够绕侧部与片盒连接板8连接处的轴线旋转，片盒连接板8与斜面滑块铰接，片盒连接板8与斜面滑块还通过第一弹簧15、第二弹簧16连接，第一弹簧15、第二弹簧16分别位于片盒连接板8与斜面滑块铰接点的两侧，当直线滑块在直线滑轨上滑动时，斜面滑块也在斜面滑轨11上移动，带动切片存储装置6发生回转。
36.其中，切片存储装置6内设置切片框38，切片框38沿竖直方向设置有多个切片存储空间。
37.直线滑块包括第二滑块28和过渡板4，第二滑块28与直线滑轨滑动连接，过渡板4固定于第二滑块28上，切片存储装置6的底部连接片框轴21，片框轴21通过轴承与过渡板4连接，该轴承选用角接触球配对轴承；直线滑块与转向丝杆螺纹连接，转向丝杆与转向电机1的输出轴连接，当转向电机1输出轴转动，转向丝杆旋转带动直线滑块沿直线滑轨移动。
38.斜面滑块包括第一滑块16和固定板9，第一滑块16与斜面滑轨11滑动连接，固定板9固定于第一滑块16上，固定板9与片盒连接板8铰接。
39.在过渡板4上设置前限位挡块24、右限位挡块25和限位块5，通过前限位挡块24、右
限位挡块25和限位块5对切片存储装置6的回转进行限位。
40.切片存储装置6能够进行90
°
回转，切片存储装置6的回转中心与切片存储装置6的几何中心相重合，切片存储装置6回转时是中心旋转。切片存储装置6的底部与片框轴21通过螺钉20连接，连接位置是切片存储装置6的几何中心，角接触球配对轴承29内圈与片框轴21相连接，外圈与过渡板4相连接，采用轴承盖板23将角接触球配对轴承29压紧固定在过渡板4中。片框轴21采用轴承压盖26与角接触球配对轴承29压紧连接，并用螺钉27进行固定，由此片框轴21与过渡板4通过角接触球配对轴承29进行连接到一起并可以进行相对转动。最后第二滑块28与过渡板4连接。前限位挡块24、右限位挡块25以及限位块5在回转的过程中会对切片存储装置6的回转运动起到90度限位的作用，并可以精确的调整到达限位时的角度。采用此种连接方式连接有着径向晃动量极小的特点，回转精度易于保证，并且回转角度易于调节。
41.固定板9与第一滑块16通过螺钉连接，第一滑块16在直线滑轨2驱动下在斜面滑轨11上可以自由的移动。在固定板9上装有两个紧定螺钉14并且分别在两个位置装有第一弹簧15、第二弹簧17，紧定螺钉14的作用就是对第一弹簧15、第二弹簧17起导向作用。片盒连接板8通过销轴12与固定板9相连接，销轴12与固定板9之间设置rsf68-3轴承13，片盒连接板8与固定板9可以相对转动，并通过第一弹簧15、第二弹簧17为片盒连接板8进行支撑，第一弹簧15与第二弹簧17长度规格相同，且保持两个零部件处于平行状态，当不平行的状态出现时有一侧的弹簧会受到压缩，此压缩力就是对切片存储装置6的锁紧力，压缩越大锁紧力越大。切片存储装置6通过螺钉18、rsf67-6轴承19与片盒连接板8进行连接，并且连接位置不在切片存储装置6的几何中心，而是位于切片存储装置6的侧部，这是驱动切片存储装置6回转的关键点，当转向电机1输出轴转动，转向丝杆旋转带动直线滑块沿直线滑轨2移动时，切片存储装置6跟随直线滑块运动，进而带动第一滑块16在斜面滑轨11上运动，由于斜面滑轨11有一定的倾斜角度会与切片存储装置6的几何中心距离产生变化，这种变化将会驱动切片存储装置6围绕几何中心进行旋转。在旋转的过程中超过90
°
限位块5会发生作用阻止切片存储装置6继续转动，如果直线滑块继续运动就会引起片盒连接板8与9固定板9存在不平行的状态，此时弹簧就会产生一个锁紧力，由于切片存储装置6的一个回转方向被限位块5限制，受压弹簧的缩紧力将限制切片存储装置6的另一个回转方向，两个方向均被限制，切片存储装置6处于锁紧状态。采用这种锁紧和驱动结构驱动切片存储装置6回转，并对旋转到达限位后的切片存储装置6进行锁紧，不仅解决了旋转的动作而且保证了旋转到位后的锁紧。
42.图2与图3分别是切片存储装置在两个工作状态下的相对位置，图2是切片人工存放工位，切片在这个工位通过人工放入切片存储装置6，图3是切片自动抓取存放工位，取片装置在该工位将切片从切片存储装置6中取出，或将切片放入切片存储装置6中。
43.此外，还设置了位置传感器10和感应片3，通过传感器10对第二滑块28的零点位置进行监测，通过感应片3对切片存储装置6所处工位进行监测。
44.取片装置包括横移驱动模组30、升降驱动模组31和电抓组件，升降驱动模组31与横移驱动模组30滑动连接，电抓组件与升降驱动模组滑动31连接。
45.横移驱动模组30包括横移滑轨1-2，在横移滑轨1-2上设置能沿横移滑轨1-2移动的横移滑块，横移滑块与横移丝杆1-4螺纹连接，横移丝杆1-4与横移电机1-1的输出轴连
接，当横移电机1-1的输出轴旋转时，横移丝杆1-4旋转带动横移滑块沿横移滑轨1-2移动，升降驱动模组31与横移滑块连接，横移滑轨1-2安装于安装底座1-3上，还设置了对射光电传感器1-5和横向回零感应片1-6，横向回零感应片1-6安装于横移滑块上，通过对射光电传感器1-5检测横向回零感应片1-6是否在原点位置，来确定横移滑块是否处于零点位置。
46.升降驱动模组31包括升降滑轨2-2，在升降滑轨2-2上设置能沿升降滑轨2-2移动的升降滑块，升降滑块与升降丝杆螺纹连接，升降丝杆与升降电机2-1的输出轴连接，当升降电机2-1的输出轴旋转时，升降丝杆旋转带动升降滑块沿升降滑轨2-2移动，电抓组件与升降滑块连接，升降驱动模组31也设置了对射光电传感器和回零感应片2-3，回零感应片2-3设置于升降滑块上，对射光电传感器检测回零感应片2-3是否在原点位置，来确定升降滑块是否处于零点位置。
47.具体的，升降滑轨2-2与横向移动安装板1-7连接，横向移动安装板1-7与横移滑块连接。
48.电抓组件包括上夹爪组件和下夹爪组件，上夹爪组件和下夹爪组件均固定于电抓固定组件上，电抓固定组件与升降滑块连接。
49.具体的：电抓组件包括上夹爪组件35、下夹爪组件36和激光检测组件，上夹爪组件、下夹爪组件和激光检测组件33均固定于电抓固定组件32上，电抓固定组件32与升降移动安装板2-4连接，升降移动安装板2-4与升降滑块连接。
50.电抓固定组件32，如图9所示，包括：电爪底部导轨挡板3-1、电爪底部弹簧3-2、电爪前后滑板3-3、电爪底板3-4、导轨滑块3-5、片爪背板3-6、，机械接近开关3-7和调整背板3-8，片爪背板3-6与电爪底板3-4连接，电爪底板3-4上设置导轨滑块3-5，电爪前后滑板3-3上设置与导轨滑块3-5相配合的滑槽，电爪前后滑板3-3通过滑槽与导轨滑块3-5连接，并能沿导轨滑块3-5移动，电爪底部导轨挡板3-1与电爪底板3-4的第二端连接，对导轨滑块3-5的一端进行封堵，电爪底板3-4的第一端与片爪背板3-6连接，片爪背板3-6上设置调整背板3-8，调整背板3-8与升降移动安装板2-4连接，通过调整背板3-8调整电抓固定组件32在升降移动安装板2-4上的安装位置。电爪前后滑板3-3上安装电爪驱动模块34和激光检测组件33，上夹爪组件35和下夹爪组件36均与电爪驱动模块34连接，通过电爪前后滑板3-3在导轨滑块3-5上移动，实现上夹爪组件35和下夹爪组件36的位置调节。
51.激光检测组件，如图10所示，包括光电传感器4-1和传感器固定板4-2，光电传感器4-1安装于传感器固定板4-2上，传感器固定板4-2与电爪前后滑板3-3连接，通过光电传感器4-1检测上夹爪组件和下夹爪组件的零位。
52.电爪驱动模块34，如图11所示，包括上夹爪驱动模块和下夹爪驱动模块，上夹爪驱动模块和下夹爪驱动模块均包括夹爪电机5-7、夹爪减速器5-6、片爪电机安装座5-8、轴gh凸轮5-5和两个驱动块5-1，夹爪电机5-7与夹爪减速器5-6连接，夹爪减速器5-6的输出轴与轴gh凸轮5-5连接，且轴gh凸轮5-5能够跟随夹爪减速器5-6的输出轴旋转，两个驱动块5-1对称设置于轴gh凸轮5-5的两侧，在片爪电机安装座5-8上设置供驱动块5-1移动的滑槽，驱动块5-1安装于该滑槽内，当轴gh凸轮5-5旋转时，驱动驱动块5-1在滑槽内移动，夹爪减速器5-6固定于片爪电机安装座5-8上。
53.其中，驱动块5-1与夹爪轴承5-4连接，夹爪轴承5-4安装于滑槽内，并能沿滑槽滚动。
54.此外，还设置了轴gh回零感应片5-2，用于对驱动块5-1的零位进行检测。
55.上夹爪组件、下夹爪组件如图12所示，均包括两个夹爪6-1、两个夹爪连接件6-2、夹爪导轨6-3和导轨安装板6-4，夹爪导轨6-3安装于导轨安装板6-4上，两个夹爪6-1分别对应连接于夹爪连接件6-2上，夹爪连接件6-2与夹爪导轨6-3滑动连接，并能沿夹爪导轨6-3移动，导轨安装板6-4与片爪电机安装座5-8连接，两个夹爪连接件6-2分别对应连接于驱动块5-1上，驱动块5-1运动，带动两个夹爪6-1张开夹紧。
56.取片装置初始化过程为：对射光电传感器1-5通电后，检测横向回零感应片1-6是否在原点位置，若横向回零感应片1-6在原点位置，横移电机1-1正向旋转，带动横移丝杆1-4旋转，使1-7横向移动安装板1-7及安装在上面的升降驱动模组21、电爪固定组件32、激光检测组件33、电爪驱动模块34、上夹爪组件35、下夹爪组件36整体往前移动，当横向回零感应片离开原点位置后，横移电机1-1反向旋转，使横向移动安装板整体往原点方向移动，当再次返回至原点位置时，对射光电传感器1-5发出信号，并停止移动，此为回零确认；若横向回零感应片1-6不在原点位置，横移电机1-1反向旋转，带动横移丝杆1-4旋转，使横向移动安装板1-7整体往后移动，返回至原点位置后，再重复回零确认步骤，进行回零确认；完成后依次为升降回零确认，上夹爪组件回零确认，下夹爪组件回零确认，步骤与上述的步骤一样。
57.取片装置初始化完成后，上夹爪组件打开，上夹爪移动至切片框位置，进行夹取切片，抓取切片，放置到扫描装置上；扫描完成后上夹爪在切片框内取出另一切片，移动至扫描装置位置，下夹爪取出上面的切片，上夹爪将另一切片放置到扫描装置上，下夹爪将取出的切片放置到切片框内。
58.其中，在竖直方向上，转向机构所处的位置高于取片装置在升降驱动模组上所处最低点的位置。
59.且转向机构带动切片存储装置旋转至等待切片抓取位置时，切片存储装置的切片朝向取片装置的上夹爪组件和下夹爪组件，水平方向上与上夹爪组件或下夹爪组件相对应。
60.当转向机构带动切片存储装置旋转，至切片存储装置中的切片朝向取片装置时，通过控制横移驱动模组和升降驱动模组运动，能够使上夹爪组件和下夹爪组件与切片存储装置5中的切片相对应，将切片从切片存储装置中取出或放入。
61.本实施例公开的一种数字切片扫描仪的切片输送装置，对切片进行运输的过程为：
62.在由用户向切片存储装置5中存入切片时，通过转向机构带动切片存储装置旋转至图2所示位置，由用户将切片存入切片存储装置中。
63.当需要从切片存储装置5中抓取切片放置于数字切片扫描仪的片夹组件2中时，首选，通过转向机构带动切片存储装置旋转至图3所示位置，使切片存储装置中的切片朝向取片装置，且切片存储装置与取片装置中的上夹爪组件在水平方向上位置对应，此位置为取片装置的工作位置。
64.其次，控制横移驱动模组和升降驱动模组，使上夹爪组件运动至能够将待取切片从切片存储装置中取出位置处，具体的为：
65.通过控制升降驱动模组，使上夹爪组件运动至与待取切片同等高度处；
66.控制横移驱动模组，使上夹爪组件向切片存储装置靠近，至能够通过上夹爪组件将待取切片从切片存储装置中取出位置处。
67.再次，通过上夹爪组件对待取切片进行抓取。
68.然后，控制上夹爪组件沿升降驱动模组运动、升降驱动模组沿横移驱动模组运动，使上夹爪组件到达片夹组件正上方设定距离处，具体为：
69.通过控制横移驱动模组运动反向移动，即远离切片存储装置的方向移动，使上夹爪组件将待取切片从切片存储装置中完全取出；
70.控制升降驱动模组运动向靠近片夹组件的方向移动，至上夹爪组件离片夹组件设定距离处，此时，上夹爪组件在水平方向上略高于片夹组件；
71.通过控制横移驱动模组运动，使上夹爪组件向靠近片夹组件的方向移动，至上夹爪组件处于片夹组件的正上方。
72.最后，上夹爪组件释放待取切片至片夹组件上，上夹爪组件将抓取的待取切片进行释放动作，此时待取切片会在重力的作用下从上夹爪组件释放到片夹组件中，切片进行释放动作完毕。
73.对待取切片进行扫描前，通过控制横移驱动模组运动，使上夹爪组件向远离片夹组件的方向移动，退回至安全区域，之后开始进行扫描作业。
74.当片夹组件上的切片扫描完成后，重新将该切片放回切片存储装置中时，首先，控制横移驱动模组和升降驱动模组，使下夹爪组件运动至能够抓取片夹组件中切片位置处，具体为：
75.控制升降驱动模组运动，使下夹爪组件向靠近片夹组件的方向移动，使下夹爪组件与片夹组件保持水平；
76.控制横移驱动模组运动，使下夹爪组件向靠近片夹组件的方向移动，至下夹爪组件能够对片夹组件中的切片进行抓取。
77.其次，通过下夹爪组件对片夹组件中的切片进行抓取。
78.再次，控制升降驱动模组运动，使下夹爪组件运动至能够将切片放入切片存储装置空位处，具体为：
79.控制横移驱动模组运动，使下夹爪组件向远离片夹组件的方向移动；
80.控制升降驱动模组运动，使下夹爪组件向靠近切片存储装置空位方向移动，至下夹爪组件与切片存储装置空位位于同等高度位置处，此时的水平位置为切片放入的水平位置；
81.控制横移驱动模组运动，使下夹爪组件向靠近切片存储装置的方向移动，至下夹爪组件能够将切片放入切片存储装置空位处。
82.最后，控制下夹爪组件将切片放入切片存储装置空位处，横移驱动模组运动，使下夹爪组件向远离切片存储装置的方向移动，至到达安全区域。
83.本实施例公开的切片输送装置，通过转向机构与二轴运动的取片装置相配合，在实现对切片进行有效运输的基础上，减小了切片运输装置的体积。
84.实施例2
85.在该实施例中，公开了实施例1公开的一种数字切片扫描仪的切片输送装置的输送方法，包括：
86.控制直线滑块在直线滑轨上滑动，斜面滑块在切片存储装置的带动下也在斜面滑轨上移动，切片存储装置发生回转；
87.当切片存储装置发生回转至切片朝向取片装置时，取片装置将切片从切片存储装置中取出或放入。
88.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。