基于复合式高精检测技术的氚自动提取制备装置及方法与流程

本发明涉及氚的制备和自动检测存储，具体是指基于复合式高精检测技术的氚自动提取制备装置及方法。

背景技术：

1、氚是一种辐射性物质，其半衰期为12.6年。空气中的氚最终大部分会形成氚水-水蒸汽，和普通水一起进入水循环，因而很容易使人类受到辐射。在环境保护工作中，监测水和空气中氚的含量，在国际上受到普遍重视，现有的氚监测方法中，间接测量法明显优于其他方法，其原理是先通过冷凝空气法制取空气氚水样，并将水样带回实验室，再通过人工蒸馏浓缩的方法进行氚样提纯，然后将水样和闪烁液按一定比例定量至样品瓶，最后将样品瓶逐一放入仪器中分析。

2、现有的检测仪器每次进行检测时需要先通过人工将采集的雨水制备成样品水，然后再通过人工拿取样品瓶后在样品瓶内注入样品水和闪烁液后进行混匀和称重，完成后在将样品瓶放入检测仪器内进行检测，检测完成后再取出进行存储，但是这种方式效率低，且每次检测前的工作都需要人工进行操作，人工长期处于监测室内长期受到辐射，影响操作人员的身体健康，因此需要提出一种自动对样品瓶进行操作的设备，以至于操作人员只需定期填补空的样品瓶以及将存储的样品瓶取走即可，但是样品瓶在处理时需要进行瓶盖的拆装，在瓶盖拆除后进行注入样品水和闪烁液，然后在将瓶盖安装到样品瓶上，但是在拧瓶盖时经常会出现瓶盖未拧紧或因瓶盖位置偏差导致呈倾斜状安装在样品瓶上而导致样品瓶的密封存在问题，容易出现泄漏。为此，提出基于复合式高精检测技术的氚自动提取制备装置及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决以上问题而提出基于复合式高精检测技术的氚自动提取制备装置及方法。

2、为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案基于复合式高精检测技术的氚自动提取制备装置，包括对样品水进行前处理的前处理装置、控制系统、机架以及设置在机架上的关节机器人，所述的关节机器人上安装有瓶盖拆装器，瓶盖拆装器上连接有用于夹持样品瓶的夹紧器；其特征是还包括安装在机架上的夹持机构以及设置在夹持机构上对样品瓶瓶盖状态进行监测的监测机构；

3、所述的夹持机构包含连接在机架上的基架、活动连接在基架上的转座、设置在转座和基架上用于对转座位置起限位和复位作用的弹性件、连接在转座上的执行夹紧动作的夹持执行器以及设置在夹持执行器上的夹爪；

4、所述的监测机构包含连接在所述的基架上用于探测转座转动状态来探测瓶盖的旋紧状态的接近开关；

5、所述前处理装置，所述的前处理装置包含设置在机架上的前处理机箱、设置在前处理机箱内的储液罐、与储液罐通过管路连接的蒸发室、与蒸发室连接用于将药品定量注入蒸发室内的注射泵。

6、进一步优选的，还包括设置在夹紧器上用于检测瓶盖在样品瓶上歪斜状态的激光传感器。

7、进一步优选的，还包括设置在机架上样品瓶支架以及用于瓶盖自动上料的瓶盖上料机构；所述的瓶盖上料机构包含连接在机架上的u型骨架、安装在u型骨架上的驱动器、活动安装在u型骨架上且与驱动器连接的丝杆、安装在丝杆上的螺母座，与螺母座连接的瓶盖推送件；所述的u型骨架上还安装有料筒，瓶盖推送件一端伸入料筒内用于带动瓶盖在料筒内进行上下动作，所述的u型骨架还设有用于感应瓶盖是否到位的感应器二，所述的感应器二位于料筒的出料端一侧。

8、进一步优选的，还包括设置在机架上用于对样品瓶进行摇匀的摇匀机构以及用于对样品瓶进行称重的称重器。

9、进一步优选的，所述的摇匀机构包含设置在机架上的振动式摇匀仪；还包括连接在机架上的摇匀导向架、一端活动安装在摇匀导向架上的驱动轴、驱动轴另一端穿出于摇匀导向架连接有电机、设置在摇匀导向架上的导杆、滑动安装在导杆上的往复运动座以及安装在导杆上用于带动往复运动座复位的复位弹簧；所述的驱动轴的一周设有导向滑槽，所述的往复运动座上安装有与导向滑槽适配的导柱，导柱在导向滑槽内进行移动，所述的导向滑槽分为驱动段和复位段。

10、进一步优选的，所述的摇匀机构包含连接在机架上的摇匀电机以及安装在摇匀电机上的夹紧器二。

11、进一步优选的，还包括设置在机架上用于存储测后样品瓶的存储机构；所述的存储机构包含设置在机架上可抽拉的滑道式箱体，机架上设有一投放口，投放口与滑道式箱体连通，设置在滑道式箱体内构成滑道的挡板，设置在机架上处于滑道式箱体一端用于将样品瓶推至滑道式箱体内的推动器。

12、进一步优选的，滑道的入口端、尾端和中间段均设有用于感应样品瓶的感应器；所述的滑道内还设有若干用于对样品瓶位置起扶护限位作用的弹片；所述的滑道内还设置有样品瓶状态调整机构，所述的样品瓶状态调整机构包含一端通过铰链活动安装在滑道式箱体上的调整件、安装在滑道式箱体底部用于驱动调整件而调整样品瓶状态的驱动器。

13、进一步优选的，还包括与蒸发室通过管路连接的冷凝室、与冷凝室通过管路连接的集液室以及与蒸发室和储液罐通过管路连接用于对蒸发室和储液罐进行清洗的清洗罐；所述的注射泵连接有药品存放桶；所述的蒸发室外侧缠绕安装有电加热线圈，蒸发室上设有若干进口和排污口；所述的冷凝室内设有与管路连接用于提高冷却效果的螺旋冷却管，冷凝室上还设有冷却液入口和冷却液出口；所述的集液室上安装有用于检测样品水的电导传感器，集液室还通过管路连接有计量泵，计量泵通过管路连接有回流阀和进样阀，回流阀通过管路与蒸发室连通，进样阀通过管路连接有样品水进样头；

14、所述的前处理机箱内还设有闪烁液原料桶，闪烁液原料桶通过管路连接有泵，泵通过管路连接有闪烁液进样头；所述的机架上还设有若干定位口，用于放置样品水进样头和闪烁液进样头；

15、所述的储液罐通过管路连接有泵，所述的清洗罐也通过管路连通有泵；

16、所述的蒸发室的设有一用于检测蒸发室内液位的液位监测管，液位监测管上安装有液位传感器；所述的前处理机箱内还设有废液桶，废液桶通过管路与储液罐、集液室和清洗罐连通。

17、所述的基于复合式高精检测技术的氚自动提取制备装置的控制方法，其特征在于所述的控制方法如下：

18、a.首先设定关节机器人、夹持机构、摇匀机构、称重器、存储机构的工作参数；在控制系统内设定瓶盖是否拧歪检测时的标准差值；

19、b.控制系统控制关节机器人移动至夹紧机构处后在夹紧器上进行取点，取点后通过激光传感器进行测距，然后以同样的方式取若干点并进行测距，测得的数据发送至控制系统中后通过计算对比得出差值，此时的差值为夹紧机构自身存在的倾斜偏差值，将其作为后续瓶盖是否拧正检测时的补偿值；

20、c.控制系统控制关节机器人驱动夹紧器从样品瓶支架上夹取样品瓶后将其置于夹持机构上后控制夹持执行器驱动夹爪夹紧样品瓶；

21、d. 夹持执行器夹紧样品瓶后，关节机器人依次抓取样品水进样头和闪烁液进样头将定量的样品水和闪烁液注入样品瓶内或控制系统控制瓶盖拆装器动作，带动夹紧器进行转动，夹紧器转动时带动样品瓶的瓶盖进行转动，将瓶盖从样品瓶上旋下后关节机器人依次抓取样品水进样头和闪烁液进样头将定量的样品水和闪烁液注入样品瓶内；

22、e.注入完成后关节机器人再将瓶盖夹取后移动至样品瓶处，然后控制瓶盖拆装器启动，瓶盖拆装器带动夹紧器和瓶盖进行反转，瓶盖在转动时安装在样品瓶上，在瓶盖旋紧过程中，当瓶盖拆装器带动瓶盖旋转的力大于弹性件的拉力时，带动整个转座进行转动，转座转动时与设置在基架上的接近开关接触后，接近开关将信号发送至控制系统，控制系统控制瓶盖拆装器停止动作，判定此时瓶盖已旋紧；

23、f.然后关节机器人松开瓶盖后向上移动设定距离后通过激光传感器在瓶盖上取点并进行测距，一个点完成测距后进行移动，以同样的方式在瓶盖上取若干点并进行测距后将测得的数据发送至控制系统，控制系统通过比对测得的若干个数据差值；测得的数据差值结合补偿值得出准确的数据差值；

24、g.如测得的准确数据差值在设定的标准差值内，则表示瓶盖准确的安装在样品瓶上；如测得的数据差值超出标准差值，则表示瓶盖安装歪了，需要重新进行安装；

25、h.控制系统控制关节机器人将瓶盖旋下后重新进行安装，安装完成后再次进行多点测距对比，直至瓶盖准确的安装在样品瓶上；

26、i.如再次出现检测拧歪，则暂时判定为次瓶盖存在问题，将瓶盖拧下后从瓶盖自动上料机构处重新抓取一瓶盖进行再次安装，安装后检测通过则进入下一工序，如还是检测不合格，此时则判定样品瓶存在问题，关节机器人将样品瓶抓取后放置空的样品瓶支架上，然后抓取下一工位的样品瓶进行操作；如仍然出现检测不合格的问题则控制系统控制整台设备停机并发送信号至操作人员，告知操作人员设备出现故障，需到现场进行排查和维护；

27、j.检测合格后，控制系统抓取样品瓶后将其置于摇匀机构上后通过摇匀机构对样品瓶内的溶液进行摇匀工作；

28、k.摇匀完成后关节机器人抓取样品瓶后将其放置到称重器上进行称重，称重完成后关节机器人抓取样品瓶后将其送至检测机构进行检测，检测完成后关节机器人将样品瓶通过投放口投入滑道式箱体内；

29、l.当处于滑道式箱体内滑道入口处的感应器感应到样品瓶后发送信号至控制系统，控制系统控制推动器启动，推动器带动推动块向前动作，将处于出口处的样品瓶顺着滑道向前移动一个工位；

30、m.在若干样品瓶的堆放下，当设置在滑道中段处的感应器感应到样品瓶后将信号发送至控制系统，告知控制系统滑道式箱体中样品瓶堆叠的数量以及剩余还能堆叠的数量，此时控制系统在接收到处于中间段处感应器发来的信号后得知此时滑道式箱体内已存的样品瓶数量，然后与推动器的推动次数进行对比，如一致则表示样品瓶未出现倾倒现象，进行下一工序的操作；

31、n.如不一致则表示样品瓶出现倾倒现象，控制系统控制驱动器启动，驱动器带动调整件进行翻转，在翻转时对处于最前端的样品瓶进行扶正工作，扶正后继续进行正常的工作；

32、o.直至设定在滑道尾端的感应器感应到样品瓶后发送信号至控制系统，告知控制系统滑道式箱体内样品瓶已存满，后续不可在放入样品瓶；同时控制系统发出信号至操作人员，告知操作人员需要对滑道式箱体内的样品瓶进行处理。

33、本发明的有益效果：通过本装置的设置，自动进行样品水的制备和注入，自动进行样品瓶的拿取、转运、样品瓶瓶盖的拆装、对样品瓶瓶盖安装时是否拧紧以及安装是否准确进行自动检测、对样品瓶内的溶液进行摇匀、称重以及自动对完成检测的样品瓶进行自动有序的排列存储，自动化程度高，无需人工操控，同时通过对瓶盖是否拧紧以及瓶盖安装是否准确，是否存在倾斜进行检测，如存在倾斜的状态则控制重新进行拆装和检测，直至瓶盖准确且拧紧的安装在样品瓶上，避免发生泄漏的问题。