一种移液方法、移液系统与流程

1.本发明涉及移液机构技术领域，更具体地说，它涉及一种移液方法、移液系统。


背景技术：

2.在研究实验的过程或者产品试剂提取、分装或预分装等工艺过程中，都会使用移液机构进行繁复的试剂的提取、转移和加样等工作。
3.移液机构一般包括移液枪和一次性tip头，移液枪通常连接在一个多轴机械臂上，依靠多轴机械臂，在z轴方向(上下的方向)通过挤压的方式实现扎取一次性tip头的操作，并通过多轴机械臂实现定位功能。
4.现有技术中，通常在一个固定位置上安装一个微型的高清摄像机，每次取液完成后，多轴机械臂会运行到拍摄位置，对一次性tip头拍照，通过分析照片判断吸取样液是否成功。
5.但是，这种通过拍照来确定是否取液成功的操作对移液器精度下降的反应是滞后的，对于实际的液位高度是否产生误差缺少实时性的判断，影响后续生产，且效率低。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种移液方法、移液系统，在利用移液枪吸取样液时，采集移液枪开始吸取样液时移液枪上的编码器编码值与移液枪吸取样液过程中移液枪上的编码器编码值，并计算移液枪吸取样液过程中移液枪上的编码器编码值与移液枪开始吸取样液时移液枪上的编码器编码值的第一变化值，并将第一变化值与编码值预值进行匹配，以达到对实际液位高度是否产生误差进行实时性判断，进而提高效率，降低后续生产影响的目的。
7.本发明通过下述技术方案实现：
8.一种移液方法，包括以下操作：预设与所需移液量对应的编码值预值；获取移液枪开始吸取样液时移液枪上编码器的编码值，该值为第一编码值；获取移液枪吸取样液过程中移液枪上编码器的编码值，该值为第二编码值；计算第一编码值与第二编码值之间的第一变化值；将所述第一变化值与编码值预值进行匹配；若匹配成功，则移液枪吸取样液完成。
9.可选的，在所述移液枪开始吸取样液前，还包括探液操作：所述探液操作包括，将所述移液枪移至目标试剂管上方；将移液枪上tip头的下端向目标试剂管内样液液面靠近；实时监测移液枪内气压；若监测到移液枪内气压的变化值、移液枪内气压变化率均达到阈值时，则探液成功。
10.可选的，在探液成功后，还包括以下操作：判断目标试剂管内样液量是否小于所需移液量；若是，则在移液枪吸取样液结束后，移动移液枪至下一试剂管吸取样液。
11.可选的，所述目标试剂管内样液量的判断方法，包括：在目标试剂管上方选取一基准位置；获取移动装置将移液枪自基准位置移动到移液枪上tip头接触到目标试剂管管底
时，移动装置上编码器编码值的变化值，并将该变化值设定为移液枪编码值预值；获取移动装置将移液枪自基准位置移动到移液枪内气压值变化时，移动装置上编码器编码值的变化值，该变化值为第二变化值；基于第二变化值、移液枪编码值预值，得到目标试剂管内样液量。
12.可选的，进行探液操作前，还包括取用tip头：所述tip头的取用方法，包括，将所述移液枪移至tip头放置盒上方；移动移液枪扎取tip头。
13.可选的，在移液枪扎取tip头的过程中，通过移液枪的编码值、以及与移液枪连接的负载电机的力矩，判断移液枪是否成功取到tip头。
14.可选的，在移液枪吸取样液完成后，还包括以下操作：将移液枪内样液按预设吐液量吐入深孔板内；将移液枪上tip头回收至回收箱内。
15.可选的，基于移液枪内气压变化值、移液枪上编码器编码值的变化值，控制移液枪按预设吐液量吐液。
16.可选的，在将移液枪上tip头回收至回收箱内的过程中，通过移液枪的编码值、以及与移液枪连接的负载电机的力矩，判断移液枪上tip头是否成功卸除。
17.可选的，在移液枪吸取样液过程中，通过移液枪内气压对移液枪的吸取样液量进行补偿。
18.一种移液系统，用于所述的移液方法，包括：控制模块，所述控制模块内预设有与所需移液量对应的编码值预值；第一获取模块，所述第一获取模块获取移液枪开始吸取样液时移液枪上的编码器编码值，该值为第一编码值；第二获取模块，所述第二获取模块用于获取移液枪吸取样液过程中移液枪上的编码器编码值，该值为第二编码值；计算模块，所述计算模块用于计算第一编码值与第二编码值之间的第一变化值；匹配模块，所述匹配模块用于将所述第一编码值变化值与编码值预值进行匹配；若匹配成功，则移液枪吸取样液完成。
19.可选的，所述移液系统还包括：放置有tip头的tip头放置盒和盛有样液的试剂管；以及移动装置、设置于移动装置上的移液枪，所述移动装置、移液枪与控制模块电连接，所述控制模块用于控制移动装置移动，以使移液枪取用tip头和自试剂管内吸取样液。
20.可选的，所述移液枪内设置有气压传感器和编码器。
21.可选的，所述移动装置上设置有编码器；所述移动装置上的编码器用于采集移液枪的编码值。
22.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
23.通过采集移液枪开始吸取样液时移液枪上的编码器编码值，并将该值作为第一编码值。同时采集移液枪吸取样液过程中移液枪上的编码器编码值，并将该值作为第二编码值。计算第一编码值与第二编码值间的第一变化值，并将第一变化值与编码值预值进行匹配。达到对移液枪吸取样液量进行控制，进而实现对实际液位高度是否产生误差进行实时性判断，以提高效率，降低后续生产影响的目的。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被
看作是对范围的限定，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相关的附图。在附图中：
25.图1为实施例1中一种移液方法流程示意图；
26.图2为实施例2中一种移液系统结构示意图。
27.附图中标记及对应的零部件名称：
28.1-控制模块；2-第一获取模块；3-匹配模块；4-tip头放置盒；5-试剂管；6-移动装置；7-移液枪；8-气压传感器；9-编码器；10-第二获取模块；11-计算模块。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
30.实施例1
31.本实施例提供一种移液方法，如图1所示，包括以下操作：
32.s1.预设与所需移液量对应的编码值预值；
33.s2.获取移液枪开始吸取样液时移液枪上编码器的编码值，该值为第一编码值；
34.在本实施例中，在移液枪开始吸取样液前，还包括探液操作：
35.s21.所述探液操作包括：
36.s211.将所述移液枪移至目标试剂管上方；
37.s212.将移液枪上tip头的下端向目标试剂管内样液液面靠近；
38.s213.实时监测移液枪内气压；
39.s214.若监测到移液枪内气压的变化值、移液枪内气压变化率均达到阈值时，则探液成功。具体地：
40.进行移液枪探液时，在移液枪上tip头的下端与样液液面接触时，样液会有向tip头内流入的趋势，从而使得移液枪内气压值变大，在移液枪内气压值的变化值达到阈值，且移液枪内气压变化率(气压变化率是指单位时间内气压的变化量)达到阈值时，则认为探液成功。从而达到对试剂管内液面位置进行确认，以确保移液枪能准确吸取到样液的目的。
41.在本实施例中，在探液成功后，还包括以下操作：
42.s22.判断目标试剂管内样液量是否小于所需移液量；若是，则在移液枪吸取样液结束后，移动移液枪至下一试剂管吸取样液。具体地：
43.在一目标试剂管内样液量少于所需移液量时，移液枪在将该一目标试剂管内样液吸取完后，移液枪会进入另一个目标试剂管内吸取样液，如此重复，直至移液枪内的样液量达到所需移液量。
44.在本实施例中，所述目标试剂管内样液量的判断方法，包括：
45.s221.在目标试剂管上方选取一基准位置；
46.s222.获取移动装置将移液枪自基准位置移动到移液枪上tip头接触到目标试剂管管底时，移动装置上编码器编码值的变化值，并将该变化值设定为移液枪编码值预值；
47.s223.获取移动装置将移液枪自基准位置移动到移液枪内气压值变化时，移动装置上编码器编码值的变化值，该变化值为第二变化值；
48.s224.基于第二变化值、移液枪编码值预值，得到目标试剂管内样液量。具体地：
49.先计算第二变化值与移液枪编码值预值的差值，然后，根据该差值与目标试剂管的尺寸，即可计算出目标试剂管内样液的量。
50.在本实施例中，进行s21探液操作前，还包括取用tip头：
51.s20.所述tip头的取用方法，包括；
52.s201.将所述移液枪移至tip头放置盒上方；
53.s202.移动移液枪扎取tip头。具体地：
54.在移液枪扎取tip头的过程中，通过移液枪上的编码值、以及与移液枪连接的负载电机的力矩，判断移液枪是否成功取到tip头。具体地：
55.在取用tip头时，通过移液枪的编码值和负载电机的力矩来判断是否成功取得tip头，在编码值到达预设能够取得tip头的位置，并且此时电机的力矩达到取得tip头的阈值时，表示tip头取用成功。
56.s3.获取移液枪吸取样液过程中移液枪上编码器的编码值，该值为第二编码值；具体地：吸样液的过程是，在探液完成后，根据所需样液的位置和体积进行吸取样液。例如：在吸取样液时需判断试剂管内是否有足够体积的样液；在吸样液时，判断试剂管在什么位置。
57.在本实施例中，在移液枪吸取样液过程中，通过移液枪内气压对移液枪的吸取样液量进行补偿。
58.在具体实施过程中，移液枪实际吸取样液量与编码值的对应关系如公式(1)所示：
59.v＝a*(n/n*360)2+b*(n/n*360)+c*δp
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(1)
60.其中，v为移液枪实际吸取样液量；n为吸取样液过程中移液枪上编码器的编码值；n为编码器分辨率；a、b、c为系数；δp为移液枪内空液时移液枪内气压与移液枪吸取样液时移液枪内气压的差值。
61.在本实施例中，s3中，在移液枪吸取样液完成后，还包括以下操作：
62.s31.将移液枪内样液按预设吐液量吐入深孔板内，具体地：
63.基于移液枪内气压变化值、移液枪上编码器编码值的变化值，控制移液枪按预设吐液量吐液。
64.在具体实施过程中，预设吐液量与气压传感器检测和编码器编码值的对应关系如公式(2)所示：
[0065][0066]
其中，v1为移液枪实际吐液量；n为编码器分辨率；a1、b1、c1为系数；n1为吐液过程中移液枪上编码器的编码值；δp1为移液枪吐样液前移液枪内气压与移液枪吐液时移液枪内气压的差值。
[0067]
s32.将移液枪上tip头回收至回收箱内，具体地：
[0068]
在s5中，通过移液枪的编码值、以及与移液枪连接的负载电机的力矩，判断移液枪上tip头是否成功卸除。具体地：
[0069]
在卸除tip头时，通过移液枪的编码值和负载电机的力矩来判断是否成功卸除tip头，在编码值到达预设能够卸除tip头的位置，并且此时电机的力矩达到卸除tip头的阈值时，则表示tip头卸除成功。
[0070]
s4.计算第一编码值与第二编码值之间的第一变化值；
[0071]
s5.将所述第一变化值与编码值预值进行匹配；若匹配成功，则移液枪吸取样液完成。
[0072]
实施例2
[0073]
本实施例提供一种移液系统，如图2所示，用于实施例1所述的移液方法，包括：
[0074]
控制模块1，所述控制模块1内预设有与所需移液量对应的编码值预值；第一获取模块2，所述第一获取模块2获取移液枪7开始吸取样液时移液枪7上的编码器9编码值，该值为第一编码值；第二获取模块10，所述第二获取模块10用于获取移液枪7吸取样液过程中移液枪7上的编码器9编码值，该值为第二编码值；计算模块11，所述计算模块11用于计算第一编码值与第二编码值之间的第一变化值；匹配模块3，所述匹配模块3用于将所述第一编码值变化值与编码值预值进行匹配；若匹配成功，则移液枪7吸取样液完成。
[0075]
在本实施例中，所述移液系统还包括：放置有tip头的tip头放置盒4和盛有样液的试剂管5；以及移动装置6、设置于移动装置6上的移液枪7，所述移动装置6、移液枪7与控制模块1电连接，所述控制模块1用于控制移动装置6移动，以使移液枪7取用tip头和自试剂管5内吸取样液。
[0076]
在本实施例中，所述移液枪7内设置有气压传感器8和编码器9。
[0077]
在本实施例中，所述移动装置6上设置有编码器9。
[0078]
具体实施过程中，上述移动装置6包括第一机械臂和第二机械臂。
[0079]
其中，第一机械臂上设置有绝对值编码器9和槽型传感器，控制模块1与第一机械臂、第一机械臂上的绝对值编码器9、槽型传感器均电连接。
[0080]
通过该方案，在需要进行移液处理时，控制模块1首先会控制第一机械臂运动，当第一机械臂运动时会带动第一机械臂上电动夹爪所夹持的试剂管5移动到移液位置。此时，第一机械臂上的绝对值编码器9会对第一机械臂运动的位置进行检测，同时，第一机械臂中的槽型传感器即原点开关会对第一机械臂进行精确定位，从而控制第一机械臂精确运动到指定位置。
[0081]
第二机械臂上设置有移液枪7、绝对值编码器9和槽型传感器，且控制模块1与第二机械臂、移液枪7、第二机械臂上的绝对值编码器9和槽型传感器均电连接。
[0082]
通过该方案，在控制模块1控制第一机械臂运动的同时，控制模块1会控制第二机械臂先运动到tip头放置盒4处，然后再控制第二机械臂下降去取tip头，在此过程中，第二机械臂上的绝对值编码器9，会对第二机械臂运动的位置进行检测，同时，第二机械臂上的槽型传感器即原点开关，会第二机械臂进行定位，以保证第二机械臂能够精确运动到指定位置。
[0083]
当第二机械臂下降去取tip头时，移液枪7会根据自身内部的气压传感器8和编码器9来判断是否成功取到tip头，当判断成功取到tip头时，控制模块1会控制第二机械臂提升到指定位置。
[0084]
当第一机械臂将夹持的试剂管5运送到吸取样液位置时，控制模块1会将第二机械臂移送至吸取样液位置的上方，当第二机械臂到达指定位置后，先进行探液，探液时，移液枪7中的编码器9配合第二机械臂下降去探液，并通过气压传感器8判断是否接触到样液。
[0085]
探液成功后，移液枪7会根据控制模块1输入的移液量进行吸取样液，吸取样液时，移液枪7中的编码器9会精确控制移液的量，吸取样液完成后，第二机械臂会上升到安全位
置。
[0086]
当第二机械臂提升至安全位置后，控制模块1会控制第二机械臂运动到试剂管5的位置，此时，试剂管5位置处的红外慢反射会对物体进行红外感应，若感应到物体，控制模块1会控制第二机械臂下降到试剂管5上的吐液孔的位置，使移液枪7按照需求的设置进行吐液。在吐液吐液过程中，移液枪7中的气压传感器8和绝对值编码器9会根据吐液要求进行吐液处理。
[0087]
吐液完成后，控制模块1会控制第二机械臂运动到回收tip头导向槽处，并推掉移液枪7上的tip头，在推掉tip头的过程中，移液枪7内的气压传感器8和编码器9会对压力和位置进行检测，判断是否成功推掉tip头，若成功，控制模块1会第二机械臂提升至安全位置。
[0088]
与现有技术相比，本实施例中的技术方案，采用绝对值编码器9来检测轴的绝对位置，避免了原点丢失的问题，同时通过使用槽型传感器，实现了对移液枪7坐标的精确控制和定位，从而达到提高移液操作准确性和效率的目的。
[0089]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种移液方法，其特征在于，包括以下操作：预设与所需移液量对应的编码值预值；获取移液枪开始吸取样液时移液枪上编码器的编码值，该值为第一编码值；获取移液枪吸取样液过程中移液枪上编码器的编码值，该值为第二编码值；计算第一编码值与第二编码值之间的第一变化值；将所述第一变化值与编码值预值进行匹配；若匹配成功，则移液枪吸取样液完成。2.根据权利要求1所述的一种移液方法，其特征在于，在所述移液枪开始吸取样液前，还包括探液操作：所述探液操作包括，将所述移液枪移至目标试剂管上方；将移液枪上tip头的下端向目标试剂管内样液液面靠近；实时监测移液枪内气压；若监测到移液枪内气压的变化值、移液枪内气压变化率均达到阈值时，则探液成功。3.根据权利要求2所述的一种移液方法，其特征在于，在探液成功后，还包括以下操作：判断目标试剂管内样液量是否小于所需移液量；若是，则在移液枪吸取样液结束后，移动移液枪至下一试剂管吸取样液。4.根据权利要求3所述的一种移液方法，其特征在于，所述目标试剂管内样液量的判断方法，包括：在目标试剂管上方选取一基准位置；获取移动装置将移液枪自基准位置移动到移液枪上tip头接触到目标试剂管管底时，移动装置上编码器编码值的变化值，并将该变化值设定为移液枪编码值预值；获取移动装置将移液枪自基准位置移动到移液枪内气压值变化时，移动装置上编码器编码值的变化值，该变化值为第二变化值；基于第二变化值、移液枪编码值预值，得到目标试剂管内样液量。5.根据权利要求2所述的一种移液方法，其特征在于，进行探液操作前，还包括取用tip头：所述tip头的取用方法，包括，将所述移液枪移至tip头放置盒上方；移动移液枪扎取tip头。6.根据权利要求5所述的一种移液方法，其特征在于，在移液枪扎取tip头的过程中，通过移液枪的编码值、以及与移液枪连接的负载电机的力矩，判断移液枪是否成功取到tip头。7.根据权利要求1所述的一种移液方法，其特征在于，在移液枪吸取样液完成后，还包括以下操作：将移液枪内样液按预设吐液量吐入深孔板内；将移液枪上tip头回收至回收箱内。8.根据权利要求7所述的一种移液方法，其特征在于：基于移液枪内气压变化值、移液枪上编码器编码值的变化值，控制移液枪按预设吐液量吐液。
9.根据权利要求7所述的一种移液方法，其特征在于：在将移液枪上tip头回收至回收箱内的过程中，通过移液枪的编码值、以及与移液枪连接的负载电机的力矩，判断移液枪上tip头是否成功卸除。10.根据权利要求1所述的一种移液方法，其特征在于：在移液枪吸取样液过程中，通过移液枪内气压对移液枪的吸取样液量进行补偿。11.一种移液系统，其特征在于，用于权利要求1-10中任一项所述的移液方法，包括：控制模块(1)，所述控制模块(1)内预设有与所需移液量对应的编码值预值；第一获取模块(2)，所述第一获取模块(2)获取移液枪(7)开始吸取样液时移液枪(7)上的编码器(9)编码值，该值为第一编码值；第二获取模块(10)，所述第二获取模块(10)用于获取移液枪(7)吸取样液过程中移液枪(7)上的编码器(9)编码值，该值为第二编码值；计算模块(11)，所述计算模块(11)用于计算第一编码值与第二编码值之间的第一变化值；匹配模块(3)，所述匹配模块(3)用于将所述第一编码值变化值与编码值预值进行匹配；若匹配成功，则移液枪(7)吸取样液完成。12.根据权利要求11所述的一种移液系统，其特征在于，还包括：放置有tip头的tip头放置盒(4)和盛有样液的试剂管(5)；以及移动装置(6)、设置于移动装置(6)上的移液枪(7)，所述移动装置(6)、移液枪(7)与控制模块(1)电连接，所述控制模块(1)用于控制移动装置(6)移动，以使移液枪(7)取用tip头和自试剂管(5)内吸取样液。13.根据权利要求12所述的一种移液系统，其特征在于：所述移液枪(7)内设置有气压传感器(8)和编码器(9)。14.根据权利要求12所述的一种移液系统，其特征在于：所述移动装置(6)上设置有编码器(9)。

技术总结
本发明提供一种移液方法、移液系统，涉及移液机构技术领域，解决了现有技术中对实际液位高度是否产生误差缺少实时性判断的问题。本发明的主要技术方案：通过采集移液枪开始吸取样液时移液枪上的编码器编码值，并将该值作为第一编码值。同时采集移液枪吸取样液过程中移液枪上的编码器编码值，并将该值作为第二编码值。计算第一编码值与第二编码值间的第一变化值，并将第一变化值与编码值预值进行匹配。达到对移液枪吸取样液量进行控制，进而实现对实际液位高度是否产生误差进行实时性判断，以提高效率，降低后续生产影响的目的。降低后续生产影响的目的。降低后续生产影响的目的。


技术研发人员：严治 梁冬 江涛
受保护的技术使用者：四川徕伯益自动化技术有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/7