一种基于树莓派的实验室天平采集装置的制作方法

1.本实用新型属于称量设备技术领域，尤其涉及一种基于树莓派的实验室天平采集装置。


背景技术：

2.目前，实验室称重的采集普遍应用传统的手工记录方式，即由实验人员通过天平称重待测样品，将称重的数据手动记录在原始记录本上，再输入至电子原始记录当中。极少数实验室采用自动采集系统，其方式主要通过电子天平与终端计算机数据线连接、终端机与互联网以有线或无线方式连接，借助约定的通讯协议，实时采集电子天平数据到终端机，完成电子天平的数据上传或共享。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：传统技术中实验人员采用人工计算、记录数据易出现错误，主要表现为工作效率低、差错率高；电子天平采集技术由终端计算机连接，连接复杂，体积大且成本较高，依赖于自动采集配套的软件，存在内存小功能性单一等弊端。
4.解决以上问题及缺陷的意义为：借助树莓派应用技术，建立电子天平在线记录，实时上传数据，称重数据对应样本数据，进行检测数据样本采集，有效的减少人员误差、读数误差，减少了时间漂移所造成的称重误差，提高了工作效率，增加了质量量值传递的准确度；还在一定程度上为企业节省了成本，减少了计算机的放置空间，提高了检测自动化水平。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种基于树莓派的实验室天平采集装置。
6.本实用新型是一种基于树莓派的实验室天平采集装置，所述基于树莓派的实验室天平采集装置设置有树莓派对应显示屏，树莓派对应显示屏内部固定有树莓派，树莓派设置有usb接口，usb接口通过串口线与天平串口连接。
7.进一步，所述天平串口设置在天平上侧。
8.进一步，所述树莓派上安装有内存卡。
9.进一步，所述树莓派上侧安装有供电电源，供电电源与电源开关连接。
10.进一步，所述串口线的外壳内固定有rs232九针串口头，rs232九针串口头内连接有线芯。
11.结合上述的所有技术方案，本实用新型所具备的优点及积极效果为：本实用新型主要依托于树莓派实现天平数据采集、上传和存储，并未采用笔记本以及相配套的天平自动采集软件，其优点在于体积小，可操作性强等优点，尤为突出的是树莓派的linux系统不受版权限制，拥有公开下载的官网，可随时升级，其功能较为强大，对于天平自动采集系统的功能模块也可随时增删。例如，后期可增加天平校准以及温湿度监测等功能，后期也可根
据实验人员的实际需求进行优化完善。且本实用新型的登录界面主要根据实验室实验人员实际操作自主研发设计，每台天平都有触摸屏幕，在称量时可直接手触操作从而完成待测物品的选择、称量、记录、存储、上传等，操作性更强，更为便捷。
12.本实用新型较其他现有技术还具有其他优点，以下现有技术与本实用新型的对比表。
13.现有技术与本实用新型对比表
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附图说明
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为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
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图1是本实用新型实施例提供的基于树莓派的实验室天平采集装置结构示意图。
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图2是本实用新型实施例提供的串口线结构示意图。
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图3是本实用新型实施例提供的登录界面结构示意图。
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图中：1、树莓派；2、天平；3、树莓派对应显示屏；4、串口线；5、内存卡；6、供电电源；7、usb接口；8、天平串口；9、电源开关；10、网线口；11、外壳；12、rs232九针串口头；13、接线端子；14、线芯。
具体实施方式
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为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0022]
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种基于树莓派的实验室天平采集装置，下面结合附图对本实用新型作详细的描述。
[0023]
如图1所示，本实用新型实施例提供的基于树莓派的实验室天平采集装置设置有树莓派对应显示屏3，树莓派对应显示屏3内部固定有树莓派1，树莓派1设置有usb接口7，usb接口7通过串口线4与天平串口8连接，天平串口8设置在天平2上侧。
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树莓派1上安装有内存卡5，树莓派1上侧安装有供电电源6，供电电源6与电源开关9连接。
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如图2所示，本实用新型实施例提供的基于树莓派的天平采集装置设置有串口线4，串口线4的外壳11内固定有rs232九针串口头12，rs232九针串口头12内连接有线芯14。
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在本实用新型实施例中，树莓派1为4b，天平2型号普利赛斯、天美、双杰，串口线4为ft232、pl2303串口线，内存卡5为16gb内存卡。
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本实用新型的工作原理为：将树莓派官方系统linux下载并烧录至sd卡6并插入树莓派1的主板；启动树莓派1，设置树莓派1无线网络固定ip及mac地址以及远程桌面属性；自建文件夹树莓派1的目录下，再将程序(编程语言为python)写入树莓派1文件夹目录下；将图2中接线端子13拧松；线缆、线芯14去皮，线芯分别放入外壳11、线芯14、网线口10的孔内压紧；将外壳11压紧线扣，检查接线外壳11。
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打开天平2并配置天平2属性(包含打印功能、波特率等)；重启天平2并复位天平2；将树莓派1、天平2、屏幕3用数据线4连接；再将树莓派1供电电源6插入固定电源9打开供电电源上的开关开启树莓派运行程序，通常程序为开机自启；实验人员进入钉钉app后，以实名登录进入钉钉的登录界面，在中商检测页面，点击进入中商物联至天平称量界面，界面显示：天平编号、规格型号、位置；将待测件放在天平2上称量，待数据稳定五次以上，采集数据到树莓派1并进行单位及数据位数辨认与处理；上传并存储至lims系统。
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本实用新型实施例针对多次称量步骤繁琐，数据采集和录入量大、次数多，为避免人为因素造成的错误公开的天平数据自动采集系统，由天平、树莓派、数据线、电源线构成，通过对树莓派编程达到对天平的有效控制，摒弃了自动采集软件，其优点在于可以更加灵活的增加、删减其具有的功能，能更好的优化和升级功能模块。自动采集天平信息属性包括天平编码、与天平对应的ip地址、mac地址和采集的触发条件，一台树莓派只能对应一台天平，每台树莓派、天平都具有唯一的ip地址、mac地址和编号，其详细信息均可显示在触摸屏幕上，且触摸屏幕相比传统笔记本屏幕可操作性更强，方便实验人员简单快捷使用操作系统，另外天平采集系统还具有开机自启运行程序并时时获取天平数据上传至lims系统的优点，且上传速度也可人为控制，较为灵活。
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下面结合图2对本实用新型的技术方案作进一步的描述。
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(1)登录界面设计
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合理的界面设计可以大幅提升实验室人员的效率，根据实验室的业务需要，将页面登录，设计3种登录方式，主要是方便不同的人员进行登录的过程中且确保数据的安全
性。
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第一种登录方式：进入钉钉app后，以实名登录进入钉钉的登录界面，在中商检测页面，点击进入中商物联，中商物联页面分为lims系统、天平、温湿度。点击进入天平界面，界面显示操作、天平编号、规格型号、位置、当前申请、当前使用。在页面内确认需要使用的天平编号，点击进入操作进行“申请使用”即可以使用天平。由于不同感量的天平数量有限，当你选择的天平正在使用，页面则显示当前使用人，则需先申请使用，随机会排队进行使用。
[0034]
点击进入天平界面，界面显示操作、天平编号、规格型号、位置、当前申请、当前使用。
[0035]
第二种登录方式：在天平旁的显示屏上进行扫码登录，在页面点击“登录网页版中商检测”，显示仪器编号及登录说明点击“确定”，即可进入称重界面。天平旁的显示屏上进行扫码登录或者手动输入用户名密码登录。
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第三种登录方式：使用非本人账号登录。由登录账号的持有者先进行天平的申请使用后，产生验证码，登录界面输入四位有效验证码，进入天平称重界面。
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以上三种登录方式是根据不同检验人员的需求设计的，提出了非本人账号登录使用验证码的形式，通过验证码来确保所登录人员数据的安全性及保密性，如天平使用人数较多，设计了当前使用人员，则进行排队使用，以此节省人员的时间，增加人员效率。最后，从不同的方面对界面的登录方式进行介绍，设计实现了登录机制。
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(2)界面布局设计
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天平数据采集应该包括的内容主要有操作人员的信息、天平编号的信息、天平所采集数据的信息、以及所称重样品的编号、所称重样品的编号针对的检验项目的信息。因此根据使用的方便程度设计了使用树莓派登录时称重界面以及使用手机登录时称重界面。
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显示屏登录时称重界面：在显示屏扫码登录或者密码登录后，会根据检验人员名下所分配的样品编号及检验项目，以样品的编号顺序依次排列，检验人员可根据你所称重的样品编号进行选择，选择后编号颜色即变为橙色，而后根据编号选择你要称重的检验项目，随即进行称重并记录数据。
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手机登录时称重界面：在手机申请使用后对天平进行扫码后，登录后所呈现的界面跟树莓派登录呈现的界面一致。
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(3)电子天平数据采集优化
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天平采集的数据存入数据库，只要打开天平，数据库会以每秒上传5次的数据进行记录，每次所记录的时间精确到毫秒，所记录的内容包括天平的编号、串口号、波特率、称重的日期、称重的时间、每毫秒所称重的数据。
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当进行称重时，称重的数据会稳定5次后，所显示最终数据，出现发送数据正常，随即会上传至检验人员登录的称重界面。通过使用5次数据稳定后进行读取的数据稳定性更好，准确度更高，数据库既可以记录天平的实时动态，也可以对每份样品称重质量的精确度进行记录。
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在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是
指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。