隨著社會的發(fā)展,人們對個人健康越來越關(guān)注,小到感冒,大到重大疾病,都離不開抽血化驗。生化分析在現(xiàn)今的醫(yī)院中越來越普及,縣級醫(yī)院都已有了專門的檢驗科,自動生化分析早已成為檢驗科的臨床檢驗的一個必備工具。國內(nèi)醫(yī)院使用的生化分析儀80%以上是由國外引進,價格非常昂貴,而國產(chǎn)生化儀的發(fā)展還處在初級階段,大多是中低端機型,測量速度和精度相對較低。在這樣的背景下,本文對國內(nèi)現(xiàn)有生化儀的加樣系統(tǒng)進行了研究,并提出了改善的方案,以改善加樣系統(tǒng)的測試性能。國外生化儀的加樣系統(tǒng)使用的零件相對比較高端,價格也相對比較昂貴,本文擬在不增加硬件的基礎(chǔ)上,使用運動控制的方法對加樣系統(tǒng)工作路徑進行合理規(guī)劃,發(fā)揮加樣系統(tǒng)的提速空間和改善加樣臂運動的平穩(wěn)性。加樣針末端的振動也是影響加樣系統(tǒng)精度的因素之一,本文擬使用有限元分析等方法分析加樣系統(tǒng)的振動,提出抑振方法,改善加樣系統(tǒng)的振動特性,降低加樣系統(tǒng)振動對微量加液的精度的影響。本文研究的生化儀的加樣系統(tǒng)采用注射裝置進行吸排液,加樣系統(tǒng)吸排液的精度與液路氣密性、注射器絲桿的精度、注射器腔的精度等多種因素有關(guān),本文擬通過對微量注射裝置的控制進行補償,提升微量加液的準(zhǔn)確精度,提高現(xiàn)有加樣系統(tǒng)的性能。國外機型的加樣系統(tǒng)一般采用專用運動控制卡,而當(dāng)前研究的國產(chǎn)加樣系統(tǒng)主要由6顆51單片機和單任務(wù)軟件控制,電子和固件相對較低端,本文擬采用單顆ARM芯片和單顆FPGA芯片組合,搭載Ucos系統(tǒng),為前面的運動控制、注射器補償提供相對高效的運行平臺,得到一個相對較完整的加樣系統(tǒng)改進方案。文章最后對改進后的加樣系統(tǒng)進行了實驗測試,證明本文提出的改進方案是有效的。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH776
【部分圖文】：

目前國外和國內(nèi)的全自動生化分析儀的加樣臂的運動基本都是單運行，單軸運動串聯(lián)運動的好處是較容易控制，且故障率相對較低度提升的空間較小。本文嘗試使用多軸聯(lián)動的控制方法控制加樣臂這種方法來提升加樣系統(tǒng)的運行速度，并在仿真平臺上驗證，最后方案的可行性。樣系統(tǒng)建模聯(lián)動通常是指機床上的多個坐標(biāo)軸同時加工，并且可以在數(shù)控系統(tǒng)調(diào)運動進行。本文研究的加樣系統(tǒng)與機床有著很多相同點，以加樣心為坐標(biāo)系原點，針尖的運動軌跡也是在三維立體空間里，也會在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系里同時進行運動，因此加樣系統(tǒng)的控制也可以參考多軸系統(tǒng)有旋轉(zhuǎn)加樣臂、樣本管、清洗池、反應(yīng)杯組成，其中加樣針固，加樣針隨加樣臂的運動進行縱向移動及旋轉(zhuǎn)運動，以實現(xiàn)試樣在池、反應(yīng)杯的轉(zhuǎn)移。 結(jié)構(gòu)模型如圖 2-1 所示：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文據(jù)結(jié)構(gòu)特點建立坐標(biāo)系如下：坐標(biāo)系{0}：與加樣針尖起始位置高度共面，以移動臂為 Z0軸，方向旋轉(zhuǎn)臂的交點為 O0點，根據(jù)右手定則確定 X0軸和 Y0軸。樣臂縱向移動關(guān)節(jié)坐標(biāo)系{1}：Z1軸與原點坐標(biāo)系的 Z0軸共線，方向點位置在 Z1軸上沿 Z1軸滑動，形成移動關(guān)節(jié)，根據(jù)右手定則確定 X1軸樣臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)坐標(biāo)系{2}：Z2軸與移動關(guān)節(jié)坐標(biāo)系{1}方向相同，原點其高度最高位置相同，X2方向為旋轉(zhuǎn)臂連桿共線，方向為旋轉(zhuǎn)臂初始據(jù)右手定則確定 Y2軸方向。樣針末端坐標(biāo)系{3}：X3、Y3、Z3與 X2、Y2、Z2相同，原點 O3位置為加位置。如圖 2-2 所示：

圖 2-3 現(xiàn)有的加樣系統(tǒng)的末端軌跡示意圖按動作類型將動作分類如圖 2-4：圖 2-4 現(xiàn)有的加樣系統(tǒng)的運動時序根據(jù)機器特點，從圖可得知，在不改變每個運動的持續(xù)時間的情況下，減少時間的方法主要有以下三種方案：（1）減少停止時間。根據(jù)儀器的使用要求，減少停止時間的前提是加快注吸排液的速度，這將直接影響加樣精度，因而不可取。（2）減少移動或轉(zhuǎn)動時間。根據(jù)運動行程，移動或轉(zhuǎn)動時間減少會使標(biāo)本甩液的風(fēng)險增大，因而此方案也不可取。（3）串行運動改為并行運動。在不改變加樣臂旋轉(zhuǎn)運動和垂直運動各自運間的前提下，適當(dāng)并行，縮短總體時間，此方案理論上可行，可通過多軸聯(lián)

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本文編號：2826282