一种疫苗胚蛋自动检测机自动控制系统及方法与流程

本发明涉及一种自动控制系统及方法，更具体的说，尤其涉及一种疫苗胚蛋自动检测机自动控制系统及方法。

背景技术：

胚蛋作为疫苗生产的基体，在接种之前需要将种蛋孵化。在种蛋孵化过程中，需要经过多次胚胎检测，将死胚和弱胚蛋检测出来。绝大部分的胚蛋检测是通过人工来完成的，采用自动胚蛋检测的设备较少，专利号为cn201510112056.0、发明名称为“一种疫苗胚蛋自动检测装置”的专利文件，公开了一种可自动进行疫苗胚蛋检测的装置，其公开了进行胚蛋自动检测的具体机械结构，但在实际的应用过程中，需要设计与其配合的自动控制系统，才可完成疫苗胚蛋的自动检测过程。尤其是在桁架摆角电机转动的控制过程中，如果其向下摆动的角度过大，容易将胚蛋挤碎，如果摆动角度过小，达不到照射胚蛋的作用。再者，在胚蛋照射的过程中，如果某个位置上没有胚蛋存在，还进行照射的话，会影响到相邻胚蛋的照射，不利于胚蛋的正常检测。

技术实现要素：

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种疫苗胚蛋自动检测机自动控制系统及方法。

本发明的疫苗胚蛋自动检测机自动控制系统，疫苗胚蛋自动检测机由机架、两上传动带、两下传动带、一层传送电机、二层回盘电机、桁架、桁架水平移动电机和桁架摆角电机组成，两上传动带、两下传动带分别平行设置，上传动带、下传动带的外侧均设置有对蛋盘进行限位和导向的蛋盘导轨，一层传动电机、二层回盘电机分别经各自的驱动轴驱使上传动带、下传动带进行转动，以驱使蛋盘运动；机架的上方设置有相互平行的两齿条和两导轨，两导轨上均固定有滑块，桁架水平移动电机、桁架摆角电机分别固定于两滑块上，桁架水平移动电机的输出轴上固定有转动轴，转动轴的两端固定有与齿条相啮合的齿轮；桁架水平移动电机、桁架摆角电机的壳体上分别固定有左立板、右立板，桁架摆角电机的输出轴上固定有摆动轴，桁架的两端固定于摆动轴上，桁架上紧密排列有若干灯罩；其特征在于：自动控制系统由微控制器、胚蛋检测传感器、led输出驱动电路及与微控制器相连接的一层传动带进盘传感器、一层传动带出盘传感器、二层传动带进盘传感器、二层传动带出盘传感器、桁架水平移动始端传感器、桁架水平移动末端传感器、桁架摆角零点传感器和桁架摆角下限传感器组成；

一层传动带进盘传感器、一层传动带出盘传感器分别设置于上传动带外侧蛋盘导轨的前端和后端，二层传动带进盘传感器、二层传动带出盘传感器分别设置于下传动带外侧蛋盘导轨的前端和后端；桁架水平移动始端传感器、桁架水平移动末端传感器分别设置于导轨的前端和后端；桁架摆角零点传感器设置于左立板的上部，桁架摆角下限传感器设置于左立板的下部；

所述每个灯罩中均设置有胚蛋检测传感器和led输出驱动电路，胚蛋检测传感器由发光二极管d11、光敏三极管d12、电阻r6、电阻r7、电位器r8和运算放大器a6组成；d11与r6串联后的电路、d12与r7串联后的电路、电位器r8相并联，且并联后的两端接于电源正极和电源地上；d12与r7的连接处接于运算放大器a6的同相输入端，运算放大器a6的反相输入端接于电位器r8的滑动触头上；

led输出驱动电路由发光二极管d13、电阻r9、电阻r10、pnp三极管q1、pnp三极管q2、pnp三极管q3、发光二极管d14、发光二极管d16、发光二极管d18组成；发光二极管d13的正极接于电源正上，负极经电阻r9与运算放大器a6的输出端相连接，电阻r10的两端分别接于电源正和a6的输出端；三极管q1、q2和q3的基极均接于运算放大器a6的输出端，发射极均接于电源正导航，集电极分别经d14、d16、d18接于电源地上。

本发明的疫苗胚蛋自动检测机自动控制系统，所述微控制器经电机驱动器对一层传送电机、二层回盘电机、桁架水平移动电机和桁架摆角电机的通断电状态进行控制，电机驱动器由pnp型三极管ax、继电器kx组成，三极管ax的基极经电阻与微控制器的输出端相连接，发射极与电源正相连接，集电极与继电器kx的线圈串联后接于电源地上；电机的供电回路经继电器kx的常开点接于电机驱动电源上。

本发明的疫苗胚蛋自动检测机自动控制系统，所述一层传送电机、二层回盘电机、桁架水平移动电机和桁架摆角电机均为步进电机，微控制器的输出端与步进电机的控制端相连接，以控制步进电机的转动方向。

本发明的疫苗胚蛋自动检测机自动控制系统，所述一层传动带进盘传感器、一层传动带出盘传感器、二层传动带进盘传感器、二层传动带出盘传感器、桁架水平移动始端传感器、桁架水平移动末端传感器、桁架摆角零点传感器、桁架摆角下限传感器与微控制器之间均设置有光电耦合隔离电路。

本发明的疫苗胚蛋自动检测机自动控制系统的控制方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).判断是否有蛋盘进入，微控制器（28）通过一层传动带进盘传感器（20）判断是否有蛋盘进入，如果有蛋盘进入，则执行步骤b)；如果没有蛋盘进入，则继续检测；

b).驱使蛋盘进入，一层传送电机驱使蛋盘进入，微控制器记录一层传送电机的转动步数，当蛋盘运动至桁架（17）的正下方时停止一层传送电机的转动，执行步骤c)；

c).驱使桁架水平移动，微控制器控制桁架水平移动电机（11）由桁架水平移动始端传感器（24）一端开始移动，直至桁架恰好移动至蛋盘上最内侧一行的胚蛋的上方，停止桁架水平移动电机的转动，执行步骤d)；

d).驱使桁架转动，微控制器通过桁架摆角电机（12）驱使桁架转动，当桁架摆角下限传感器输出有效信号时，停止桁架摆角电机的转动，此时桁架上的每个灯罩恰好罩在相应的胚蛋上，执行步骤e)；

e).执行胚蛋照射，灯罩中的胚蛋检测传感器（30）检测到其下方有胚蛋存在时，则控制led输出驱动电路工作，执行胚蛋照射；如果胚蛋检测传感器检测到相应位置没有胚蛋时，则相应的led输出驱动电路不工作，该位置不执行胚蛋照射；执行步骤f)；

f).判断所有胚蛋是否照射完毕，微控制器通过判断桁架水平移动电机驱使桁架（17）移动的次数，来判断所有的胚蛋是否照射完毕，如果照射完毕，则执行步骤h)；如果没有照射完毕，则执行步骤g)；

g).移动至下一行胚蛋位置，微控制器通过桁架水平移动电机（11）驱使桁架移动至下一行胚蛋的上方，执行步骤d)；

h).蛋盘移除，当蛋盘上的所有胚蛋照射完毕后，微控制器通过一层传送电机驱使蛋盘向外移动至回盘装置上，当一层传动带出盘传感器（21）检测到蛋盘移除后，停止一层传送电机的工作；执行步骤i)；

i).回盘检测，微控制器通过二层传动带进盘传感器（22）检测是否有蛋盘进入，如果有蛋盘进入，则启动二层回盘电机（5），驱使蛋盘在下传动带上运动；如果没有蛋盘进入，说明回盘装置还没有将蛋盘送回，继续检测；

j).蛋盘送出，微控制器通过二层传动带出盘传感器（23）判断蛋盘是否被送出，如果被送出，则当前蛋盘的照射完毕。

本发明的有益效果是：本发明的疫苗胚蛋自动检测机自动控制系统，通过在上传动带外侧的两端设置一层传动带进盘和出盘传感器、在下传动带外侧的两端设置二层传动带进盘和出盘传感器，实现了蛋盘在上传动带和下传动带上的定位和传输；通过在导轨的两侧设置桁架水平移动始端和末端传感器，实现了对桁架移动过程中的限位；通过在左立板上设置桁架摆角零点和下限传感器，实现了对桁架转动过程中转动角度的限位，可有效避免桁架过度向下转动而导致灯罩挤压或压碎胚蛋。

通过设置由发光二极管、光敏三极管和运算放大器组成的胚蛋检测传感器，以及由3个三极管和3个发光二极管组成的led输出驱动电路，当灯罩的下方有胚蛋存在时，发光二极管发出的光线被胚蛋反射后被光敏三极管接收，而使运算放大器输出低电平，进而使三极管驱使发光二极管点亮，实现胚蛋的照射；当灯罩的下方没有胚蛋存在时，则发光二极管发出的光线不会被光敏三极管接收，运算放大器输出高电平，发光二极管不会被点亮，使得胚蛋空缺位置不进行照射，避免了对相邻位置胚蛋的影响。

附图说明

图1为本发明中疫苗胚蛋自动检测机的立体图；

图2为本发明中疫苗胚蛋自动检测机的立体图；

图3为本发明的疫苗胚蛋自动检测机自动控制系统的原理图；

图4为本发明中微控制器及其与电机驱动器相连接的电路图；

图5为本发明中微控制器与步进电机控制端的连接端口；

图6为本发明中传感器与微控制器之间的光电耦合隔离电路；

图7为本发明中胚蛋检测传感器和led输出驱动电路的电路图。

图中：1机架，2上传动带，3下传动带，4一层传送电机，5二层回盘电机，6驱动轴，7蛋盘导轨，8齿条，9导轨，10滑块，11桁架水平移动电机，12桁架摆角电机，13左立板，14右立板，15齿轮，16转动轴，17桁架，18灯罩，19摆动轴，20一层传动带进盘传感器，21一层传动带出盘传感器，22二层传动带进盘传感器，23二层传动带出盘传感器，24桁架水平移动始端传感器，25桁架水平移动末端传感器，26桁架摆角零点传感器，27桁架摆角下限传感器，28微控制器，29led输出驱动电路，30胚蛋检测传感器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，均给出了本发明中疫苗胚蛋自动检测机的立体图，其由机架1、上传动带2、下传动带3、一层传动电机4、二层回盘电机5、齿条8、导轨9、滑块10、桁架水平移动电机11、桁架摆角电机12、左立板13、右立板14、转动轴16、桁架17、灯罩18、摆动轴19组成，所示机架1起固定和支撑作用，上传动带2的数量为两个，两个上传动带2平行设置于机架1的上部，形成一层。一层传送电机4固定于机架1上，一层传动电机4的输出轴上固定有驱使上传动带2运动的驱动轴6，传动带2的外侧设置有蛋盘导轨7，以实现对传动带2上蛋盘的限位和导向。所示下传动带3的数量也为两个，两下传动带3平行设置，下传动带3的外侧设置有蛋盘导轨7，蛋盘导轨7实现对蛋盘的限位和导向。二层回盘电机5固定于机架1上，二层回盘电机5上固定有驱动轴6，该驱动轴6用于驱使下传动带3进行转动，以实现照射完毕后蛋盘的回盘。

所示齿条8和导轨9的数量均为两个，两齿条8平行地固定于机架1的顶端，且齿条8的长度方向与上传动带2的长度方向互相垂直。导轨9平行设置于齿条8的外侧，两导轨9上分别设置有滑块10，桁架水平移动电机11和桁架摆角电机12分别固定于两滑块10上。转动轴16与桁架水平移动电机11的输出轴相固定地，转动轴16的两端固定有与齿条8相啮合的齿轮15。桁架水平移动电机11和桁架摆角电机12的壳体上分别固定有左立板13和右立板14，摆动轴19与桁架摆角电机12的输出轴相固定，且摆动轴19的两端分别转动设置于左立板13和右立板14上。桁架17的两端固定于摆动轴19上，一定数量的灯罩18紧密排列第固定于摆动轴19上。

这样，在桁架水平移动电机11的带动作用下，可驱使滑块10、桁架水平移动电机11、桁架摆角电机12以及桁架17水平移动，以实现对蛋盘上不同行的胚蛋进行照射。通过桁架摆角电机12的驱动，可驱使桁架17随摆动轴19进行一定角度的转动，以便灯罩18罩在胚蛋气室上进行照射。

如图3所示，给出了本发明的疫苗胚蛋自动检测机自动控制系统的原理图，其由微控制器28、胚蛋检测传感器30、led输出驱动电路29及与微控制器相连接的一层传动带进盘传感器20、一层传动带出盘传感器21、二层传动带进盘传感器22、二层传动带出盘传感器23、桁架水平移动始端传感器24、桁架水平移动末端传感器25、桁架摆角零点传感器16和桁架摆角下限传感器27组成。

一层传动带进盘传感器20、一层传动带出盘传感器21分别设置于上传动带2外侧蛋盘导轨7的前端和后端，二层传动带进盘传感器22、二层传动带出盘传感器23分别设置于下传动带3外侧蛋盘导轨7的前端和后端；微控制器28通过检测各传感器输出端的信号，可判断出蛋盘在传动带上的位置，以完成蛋盘在传动带上的定位和传输。桁架水平移动始端传感器24、桁架水平移动末端传感器25分别设置于导轨9的前端和后端，以实现对桁架17的前后移动位置进行限位。桁架摆角零点传感器26设置于左立板的上部，用于对桁架17向上摆动的角度进行限位；桁架摆角下限传感器27设置于左立板的下部，用于对桁架17向下摆动的角度进行限位，以防止桁架17过度向下转动而挤碎胚蛋。

如图7所示，给出了本发明中胚蛋检测传感器和led输出驱动电路的电路图，每个灯罩18中均设置有胚蛋检测传感器和led输出驱动电路，胚蛋检测传感器由发光二极管d11、光敏三极管d12、电阻r6、电阻r7、电位器r8和运算放大器a6组成；d11与r6串联后的电路、d12与r7串联后的电路、电位器r8相并联，且并联后的两端接于电源正极和电源地上；d12与r7的连接处接于运算放大器a6的同相输入端，运算放大器a6的反相输入端接于电位器r8的滑动触头上。led输出驱动电路由发光二极管d13、电阻r9、电阻r10、pnp三极管q1、pnp三极管q2、pnp三极管q3、发光二极管d14、发光二极管d16、发光二极管d18组成；发光二极管d13的正极接于电源正上，负极经电阻r9与运算放大器a6的输出端相连接，电阻r10的两端分别接于电源正和a6的输出端；三极管q1、q2和q3的基极均接于运算放大器a6的输出端，发射极均接于电源正导航，集电极分别经d14、d16、d18接于电源地上。

检测过程中，当灯罩18的下方有胚蛋存在时，发光二极管d11发出的光线被胚蛋反射后被光敏三极管d12接收，而使运算放大器a6输出低电平，进而使三极管（q1、q2、q3）驱使发光二极管（d14、d16、d18）点亮，实现胚蛋的照射。当灯罩18的下方没有胚蛋存在时，则发光二极管d11发出的光线不会被光敏三极管d12接收，运算放大器a6输出高电平，发光二极管（d14、d16、d18）不会被点亮，使得胚蛋空缺位置不进行照射，避免了对相邻位置胚蛋的影响。

如图4所示，给出了本发明中微控制器及其与电机驱动器相连接的电路图，所示微控制器28经不同的电机驱动器对一层传送电机4、二层回盘电机5、桁架水平移动电机11和桁架摆角电机12的通断电状态进行控制。所示电机驱动器的数量为5个，其中的1个为备用，电机驱动器由pnp型三极管ax（a1、a2、a3、a4、a5）、继电器kx（k1、k2、k3、k4、k5）组成，三极管ax的基极经电阻与微控制器28的输出端相连接，发射极与电源正相连接，集电极与继电器kx的线圈串联后接于电源地上；电机的供电回路经继电器kx的常开点接于电机驱动电源上。这样，微控制器28的相应端口即可接通或关断继电器线圈所在的回路，以对电机的通断电状态进行控制。

图5给出了本发明中微控制器与步进电机控制端的连接端口，一层传送电机4、二层回盘电机5、桁架水平移动电机11和桁架摆角电机12均采用步进电机，所示的接口cn1、cn2、cn3、cn4上的cpx（cp1、cp2、cp3、cp4）为驱使步进电机转动的脉冲信号，drx（dr1、dr2、dr3、dr4）控制步进电机的转动方向。如图6所示，给出了本发明中传感器与微控制器之间的光电耦合隔离电路，所示的各个传感器与微控制器28之间均设置有光电耦合隔离电路，以实现采集电路与控制电路的隔离，保证电路的稳定工作。

本发明的疫苗胚蛋自动检测机自动控制系统的控制方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).判断是否有蛋盘进入，微控制器（28）通过一层传动带进盘传感器（20）判断是否有蛋盘进入，如果有蛋盘进入，则执行步骤b)；如果没有蛋盘进入，则继续检测；

b).驱使蛋盘进入，一层传送电机驱使蛋盘进入，微控制器记录一层传送电机的转动步数，当蛋盘运动至桁架（17）的正下方时停止一层传送电机的转动，执行步骤c)；

c).驱使桁架水平移动，微控制器控制桁架水平移动电机（11）由桁架水平移动始端传感器（24）一端开始移动，直至桁架恰好移动至蛋盘上最内侧一行的胚蛋的上方，停止桁架水平移动电机的转动，执行步骤d)；

d).驱使桁架转动，微控制器通过桁架摆角电机（12）驱使桁架转动，当桁架摆角下限传感器输出有效信号时，停止桁架摆角电机的转动，此时桁架上的每个灯罩恰好罩在相应的胚蛋上，执行步骤e)；

e).执行胚蛋照射，灯罩中的胚蛋检测传感器（30）检测到其下方有胚蛋存在时，则控制led输出驱动电路工作，执行胚蛋照射；如果胚蛋检测传感器检测到相应位置没有胚蛋时，则相应的led输出驱动电路不工作，该位置不执行胚蛋照射；执行步骤f)；

f).判断所有胚蛋是否照射完毕，微控制器通过判断桁架水平移动电机驱使桁架（17）移动的次数，来判断所有的胚蛋是否照射完毕，如果照射完毕，则执行步骤h)；如果没有照射完毕，则执行步骤g)；

g).移动至下一行胚蛋位置，微控制器通过桁架水平移动电机（11）驱使桁架移动至下一行胚蛋的上方，执行步骤d)；

h).蛋盘移除，当蛋盘上的所有胚蛋照射完毕后，微控制器通过一层传送电机驱使蛋盘向外移动至回盘装置上，当一层传动带出盘传感器（21）检测到蛋盘移除后，停止一层传送电机的工作；执行步骤i)；

i).回盘检测，微控制器通过二层传动带进盘传感器（22）检测是否有蛋盘进入，如果有蛋盘进入，则启动二层回盘电机（5），驱使蛋盘在下传动带上运动；如果没有蛋盘进入，说明回盘装置还没有将蛋盘送回，继续检测；

j).蛋盘送出，微控制器通过二层传动带出盘传感器（23）判断蛋盘是否被送出，如果被送出，则当前蛋盘的照射完毕。