一种机器人制样系统的制作方法

本发明主要涉及样品制备技术领域，特指一种机器人制样系统。

背景技术：

目前煤样的制备过程，通常是通过人工将煤样从入料口上料，经过破碎、缩分、干燥、制粉、称重、封装等一系列步骤，制备出符合国标要求的煤样。其中破碎、缩分、干燥、制粉、称重、封装各步骤对应有相应的设备，各设备之间通过固有的输送设备进行对接。以上制样系统存在以下问题：(1)人工上料，人工劳动强度大；(2)制样过程中无法避免人为作弊的风险；(3)破碎、缩分、干燥等过程的一系列设备间通过固有的输送设备固定连接起来，相对连接关系固定，无法实现增减设备或个性化布局等，个性化适应性差；(4)模块化程度不高；(5)制样流程固化，无法满足个性化需求；(6)场地适应性差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、自动化程度高的机器人制样系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种机器人制样系统，包括控制模块、机器人模块、入料模块、一个以上的破碎模块和一个以上的缩分模块；所述入料模块，用于对样品进行入料作业；各所述破碎模块，用于将样品进行逐级破碎作业以减小样品粒度；各所述缩分模块，用于将样品进行逐级缩分作业而将样品分割成多份以减少样品量；所述控制模块，用于控制所述机器人模块将样品在入料模块、破碎模块和缩分模块之间进行流转。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括样品预处理模块、样品干燥模块、样品称重模块、样品封装模块、样品管理模块、对接模块、容器清理模块、容器存储模块或在线测全水模块中的一个或多个；各模块均与所述控制模块相连，所述控制模块按预设制样流程进行各模块的配置组合，并控制所述机器人模块按预设制样流程将样品在配置组合的各模块之间进行流转；所述样品干燥模块，用于对缩分或/和破碎作业前的样品进行干燥作业；所述样品称重模块，用于对样品进行称重作业；所述样品封装模块，用于对样品进行封装作业；所述样品管理模块，用于对封装后的样品进行存储及管理作业；所述对接模块，用于将封装后的样品输送至目标区域；所述容器清理模块，用于对盛载样品的容器进行清洗作业；所述容器存储模块，用于对容器进行存储及管理作业；所述在线测全水模块，用于对样品进行在线全水测量。

所述样品预处理模块包括样品前级干燥单元、样品存储单元和对接单元，所述样品前级干燥单元用于对入料前的样品进行前级干燥处理；所述样品存储单元用于对干燥前后的样品进行存储；所述对接单元用于实现样品前级干燥单元和样品存储单元与相邻模块之间的对接作业。

所述样品预处理模块还包括样品摊平单元和样盘清洗单元；所述样品摊平单元，用于将样盘内的样品进行摊平作业；所述样盘清洗单元，用于对样盘进行清洗作业。

各单元或各模块均位于机器人模块的周侧，呈直线状、l形状或环状。

所述入料模块包括人工入料单元和自动入料单元。

各所述缩分模块将样品分割成多份，以形成全水样、制备样、存查样、分析样或清洗样中的一种或多种。

所述机器人模块包括机械手以及控制机械手动作的控制系统。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的机器人制样系统，通过入料模块进行上料作业后，再通过各破碎模块和缩分模块对样品进行逐级缩分及逐级破碎作业，形成最终的分析样；入料模块、破碎模块和缩分模块之间的样品流转通过机器人模块自动完成，整体结构简单、自动化程度高。

本发明的机器人制样系统，制样流程更加灵活，能够根据样品(如煤样)制备过程中制备样品的需求不同，在不增加任何设备和成本的情况下方便满足个性化的需求。比如，对于某种煤样制备系统时，需要留取全水份样、存查样和分析样，对应有相应的制备模块；而在应用上述制备系统制备另外一种煤样时，只需要留取全水份样和分析样，此时在样品制备流转过程中，只需要不启动制备存查样对应的模块，样品通过机器人抓取样品而绕过制备存查样的模块即可。

本发明的机器人制样系统，样品(如煤样)制备适应性更强；一是可以根据样品的来样量选择一级或多级的缩分或/破碎作业，如来样量为常规量时，则经过一级缩分或/破碎作业即可完成制样；如来样量大于常规量时，则可以经过多级缩分或/破碎作业来完成制样。另外对于不同粒径的煤样(原煤、13mm煤样、6mm煤样)，可根据需要选择不同的模块来制取留存不同粒径不同类型的制备样(如全水份样、存查样、分析样)。

本发明的机器人制样系统，场地适应性更高。由于柔性化配置高，可根据场地情况进行设备灵活布置。如布置形式可以是“l”型，“镜像”型，直线型，或其它形式；由于各模块/单元具有完成一定功能的独立模块，可方便实现柔性化配置；另外也可以变形配置方案：在基础配置方案基础上增加扩展模块，完善配置功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明实施例一的结构布局图。

图3为本发明实施例二的结构布局图。

图4为本发明实施例三的结构布局图。

图5为本发明实施例四的结构布局图。

图6为本发明实施例五的结构布局图。

图7为本发明实施例六的结构布局图。

图8为本发明实施例七的结构布局图。

图9为本发明实施例八的结构布局图。

图10为本发明实施例九的结构布局图。

图11为本发明实施例十的结构布局图。

图12为本发明实施例十一的结构布局图。

图中标号表示：1、控制模块；2、在线测全水模块；3、样品干燥模块；4、容器存储模块；5、入料模块；501、自动入料单元；502、人工入料单元；6、破碎模块；7、缩分模块；8、存查样制备模块；9、分析样制备模块；10、样品封装模块；11、样品管理模块；12、样品预处理模块；1201、对接单元；1202、干燥后样品存储单元；1203、预处理控制单元；1204、干燥前样品存储单元；13、对接模块；14、机器人模块；15、容器清理模块；16、样品称重模块；17、样品摊平单元。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本实施例的机器人制样系统，包括控制模块1、机器人模块14、入料模块5、一个以上的破碎模块6和一个以上的缩分模块7；其中入料模块5，用于对样品进行入料作业；各破碎模块6，用于将样品进行逐级破碎作业以减小样品粒度；各缩分模块7，用于将样品进行逐级缩分作业而将样品分割成多份以减少样品量；控制模块1，用于控制机器人模块14运动以将样品在入料模块5、破碎模块6和缩分模块7之间进行流转。本发明的机器人制样系统，通过入料模块5进行上料作业后，再通过各破碎模块6和缩分模块7对样品进行逐级缩分及破碎作业，从而形成最终的分析样；入料模块5、破碎模块6和缩分模块7之间的样品流转通过机器人模块14自动完成，整体结构简单、自动化程度高。

本实施例中，还包括样品预处理模块12、样品干燥模块3、样品称重模块16、样品封装模块10、样品管理模块11、对接模块13、容器清理模块15、容器存储模块4或在线测全水模块2中的一个或多个；其中样品预处理模块12，用于对入料前的样品进行预处理作业(如包括但不限于干燥作业)；样品干燥模块3，用于对缩分或/和破碎作业前的样品进行干燥作业；样品称重模块16，用于对样品进行称重作业；样品封装模块10，用于对样品进行封装作业；样品管理模块11，用于对封装后的样品进行存储及管理作业；对接模块13，用于将封装后的样品输送至目标区域；容器清理模块15，用于对盛载样品的容器进行清洗作业；容器存储模块4，用于对容器进行存储及管理作业；在线测全水模块2，用于对样品进行在线全水测量。以上各模块均与控制模块1相连，控制模块1按预设制样流程进行各模块的配置组合，并控制机器人模块14按预设制样流程将样品在配置组合后的各模块之间进行流转，从而实现制样系统的柔性化配置。具体地，控制模块1可根据实际所需的制样流程自定义配置文件；配置文件可定义起点、过程节点、终点(原则上各单元/模块均可定义为起点/过程节点/终点)，从而形成各模块的柔性配置。将制样方案(即需求结果：比如要6mm全水样1份，3mm存查样1份，0.2mm分析样2份)与上述流程关联，即通过选择不同的制样方案关联到不同的制样流程，形成不同的配置文件；控制模块1将制样流程下发至机器人模块14，指导机器人模块14执行相应的动作。进一步地，客户也可根据特殊需求进行自定义流程(如在操作界面上可进行可视化拖拽配置，即将相应的功能模块拖拽至流程路线上，即可关联成制样流程，保存更新到控制模块1中，选择该条制样流程即可)。举例如下：事先定义各单元/模块编号，比如1#(入料模块5)、2#(样品干燥模块3)、3#(破碎模块6)、4#(缩分模块7)、5#(样品封装模块10)、6#(机器人模块14)……；流程1：6#→1#→2#→3#→5#；流程2：6#→1#→3#→4#→3#→5#；流程3：6#→1#→3#→4#→多个并列的3#→5#。客户可选择以上配置好的流程，也可以通过不同模块的组合配置不同功能的流程。

本实施例中，样品预处理模块12包括样品预处理控制单元1203、样品前级干燥单元、样品存储单元和对接单元1201，样品前级干燥单元用于对入料前的样品进行前级干燥处理，可以采用独立的干燥装置或者采用制样系统中原有的样品干燥模块3；样品存储单元用于对干燥前后的样品进行存储，具体地，样品存储单元包括干燥前样品存储单元1204和干燥后样品存储单元1202，实现干燥前和干燥后的样品的分区存储；对接单元1201用于实现样品前级干燥单元和样品存储单元与相邻模块之间的对接作业，样品预处理控制单元1203实现对上述各模块之间的协同作业。进一步地，样品预处理模块12还包括样品摊平单元17和样盘清洗单元(图中未示出)；样品摊平单元17，用于将样盘内的样品进行摊平作业；样盘清洗单元，用于对样盘进行清洗作业。

本实施例中，各单元或各模块均位于机器人模块14的周侧，呈直线状、l形状或环状；当然，在此并不对具体布置形状限定。在其它实施例中，可根据配置的模块数量、场地等情况进行合理布置。

本实施例中，入料模块5包括人工入料单元502或/和自动入料单元501，兼容人工和自动上料。各缩分模块7将样品分割成多份，以形成全水样、制备样、存查样、分析样或清洗样中的一种或多种。机器人模块14包括机械手(如六轴机臂手)以及控制机械手动作的控制系统。需要说明的是，在此并不对以上各单元/模块的具体结构进行限定，各单元/模块本身所实现的功能均为目前制样领域内的常规功能。

本发明的机器人制样系统，各单元/模块均为能够实现其本身功能的独立模块，且模块化程度高；各模块可根据实际需求而方便进行个性化配置(不同模块之间的组合方式)，实现效率/效益最大化。比如：增加某模块(该模块是制样中制约制样效率的环节)的数量来提高系统整体的制样效率；或者个性化需求中，如不需要制备某种样品(比如存查样)，则可在系统中减少制备存查样的模块，来降低成本。

本发明的机器人制样系统，制样流程更加灵活。根据样品(如煤样)制备过程中制备样品的需求不同，在不增加任何设备和成本的情况下方便满足个性化的需求。比如，对于某种煤样制备系统时，需要留取全水份样、存查样和分析样，对应有相应的制备模块；而对于另外一种煤样的制备时，只需要留取全水份样和分析样，此时，在样品制备流转过程中，只需要不启动制备存查样对应的模块，样品通过机器人抓取样品而绕过制备存查样的模块即可。

本发明的机器人制样系统，煤样制备适应性更强。如大样量适应性：通常煤样制备时经过一级破碎/一级缩分后即可留取出13mm/6mm全水份样，而在大样量(来样量超出常规量)制备过程时，在国标要求的缩分范围内无法经过一级缩分获得，此时可在缩分一次煤样后，将缩分后的煤样再入缩分模块7再经过一次缩分即可实现；如多种留存样适应性：对于不同的来煤样(原煤、13mm煤样、6mm煤样)，可满足根据需要制取留存不同的制备样。比如，来煤样是13mm煤样，需要留取13mm全水样，则只需要经过缩分模块7根据来煤量和国标要求缩分出规定要求的全水份样，而需要留取6mm全水样时，则需要经过破碎模块6后再进过缩分模块7后留取即可。或者来煤样为大于13mm的原煤样，需要留取13mm/6mm全水份样、存查样、分析样，则将原煤样先入破碎模块6的13mm破碎腔/6mm破碎腔，然后经过缩分模块7后留取13mm/6mm全水份样，经过缩分模块7后留取存查样，并再次缩分制粉后留取分析样。

本发明的机器人制样系统，场地适应性更高。由于柔性化配置高，可根据场地情况进行设备灵活布置。如布置形式可以是“l”型，“镜像”型，直线型，或其它形式；由于各模块/单元具有完成一定功能的独立模块，可方便实现柔性化配置；另外也可以变形配置方案：在基础配置方案基础上增加扩展模块，完善配置功能。

下面结合各种模块的组合方式对本发明的制样系统做进一步说明：

在以下多个实施例中，其中将缩分模块7和破碎模块6组合分别形成存查样制备模块8和分析样制备模块9，即存查样制备模块8用于将样品经破碎、缩分后抽取存查样；分析样制备模块9用于将样品经缩分、破碎后留取分析样。另外，以下实施例中制样系统的整体布局(包括整体布局形状以及各模块之间的对接顺序等)均进行了优化，以满足制样时间短，制样效率高的需求。

实施例一：

如图2所示，在本实施例中，制样系统根据制样流程配置有入料模块5、破碎模块6、缩分模块7、存查样制备模块8、分析样制备模块9和样品封装模块10；入料模块5、破碎模块6、缩分模块7、存查样制备模块8、分析样制备模块9和样品封装模块10依次对接形成l形布局方式，其中控制模块1布置在入料模块5的一侧。

实施例二：

如图3所示，本实施例中的各模块的配置组合与实施例一相同，区别仅在于布置方式的不同，具体布局形式同样为l形，与实施例一呈镜像。

实施例三：

如图4所示，本实施例中的各模块的配置组合与实施例一相同，区别仅在于：本实施例中的具体布局形式为直线状。

实施例四：

如图5所示，本实施例中的各模块的配置组合在实施例一的基础上增加了人工入料单元502，从而兼容人工上料和自动上料方式。人工入料单元502布置在控制模块1的一侧。

实施例五：

如图6所示，本实施例中的各模块的配置组合在实施例四的基础上增加了样品干燥模块3和样品摊平单元17，其中样品干燥模块3对煤样进行干燥。针对待制煤样较湿时，在煤样初级入料或次级入料前进行干燥，使制样过程中的运转、缩分、破碎等过程更加顺畅(不会出现堵塞等情况)。在具体实施例中，样品干燥模块3采用风透式，并增加样品摊平单元17，将煤样在接料过程中摊平，从而使摊平后的煤样干燥更加均匀。另外，本实施例中的各模块形成一侧开口的环状布置方式，一侧开口可以设置围栏等方式以使整个制样系统形成封闭式布局，提高制样工作的可靠安全性。

实施例六：

如图7所示，本实施例中的各模块的配置组合在实施例五的基础上增加了在线测全水模块2，用于对样品进行在线全水测量。具体地，在线测全水模块2位于缩分模块7和存查样制备模块8之间。

实施例七：

如图8所示，本实施例中的各模块的配置组合在实施例六的基础上，将容器存储模块4替代样品摊平单元17，容器存储模块4用于实现盛放样品的容器(如样瓶、样盘等)的存储和管理，包括干燥前/后盛放煤样的样盘的管理，如煤样信息管理、何种煤样、是否已干燥、存放位置等信息的管理。

实施例八：

如图9所示，本实施例中的各模块的配置组合在实施例六的基础上，增加对接模块13，位于样品封装模块10的一侧；其中对接模块13为气动/存查对接模块，一端与后端气动传输系统对接，用于将制备封装后的样品通过气动传输系统传输至化验室或其它后端存储区(如后端存查样柜)进行暂存和管理。

实施例九：

如图10所示，本实施例中的各模块的配置组合在实施例四的基础上，增加容器清理模块15，位于缩分模块7和存查样制备模块8之间，对有盛载完样品的样盘、样瓶、样桶、周转桶等容器壁面上沾附的残留物进行清理，避免造成装载前后样品的交叉污染；其容器清理模块15的运行流程可以独立于系统制样流程之外，在制样的空闲时间执行容器的清理流程。

实施例十：

如图11所示，本实施例中的各模块的配置组合在实施例九的基础上，增加样品称重模块16，位于容器清理模块15与存查样制备模块8之间，用于对制样过程中各环节制备留取样转载前后的重量进行称重和管理；掌握样品流转过程中的“来龙去脉”，了解各环节的沾附、残留、损失等情况。

实施例十一：

如图12所示，本实施例中的各模块的配置组合在实施例八的基础上，增加了样品预处理模块12(样品预处理模块12包括样品前级干燥单元、干燥前样品存储单元1204、干燥后样品存储单元1202和对接单元1201，在具体实施例中，样品前级干燥单元可采用独立的干燥模块，也可以采用制样系统中原有的样品干燥模块3)，用于对样品在制样前的干燥预处理，提高系统整体处理能力和效率，具体布置方式如图12所示，将预处理模块布置成单独的环状，再与原有的环状布局相对接；其中通过对接单元1201实现与原有制样系统的对接，并且共用样品称重模块16，将预处理过程中干燥前后的称重数据进行存储，并计算预处理过程中的去水量/去水率。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。