基于运动控制的血凝仪进样系统设计

发布时间：2020-11-01 02:48

　　 血液凝固检测仪简称血凝仪,是医学检测的常用仪器,主要应用于凝血疾病的诊断、术前凝血机制检测等方面。研发一种能够快速获得准确检测结果,同时具备简单友好操作性能的血凝仪,对止血和血栓的研究具有重要的科学意义。因此,全自动血凝仪得到迅速的发展和广泛的应用,现在已经成为各大医院必不可少的诊疗设备之一。文中针对血凝仪的原理和检测方法,对全自动血凝检测仪进行了模块化总体设计。血凝仪由四大模块组成,分别为:主控模块、自动进样模块、光电检测模块、辅助模块。主控模块通过CAN总线方式实现对其他模块的控制与协调。自动进样模块主要由电磁阀,两个注射器,两个进样臂,进样盘组成,实现待测样品条码信息读取、待测样品的自动进样等功能。文中重点阐述了进样系统各个模块的硬件设计、软件设计、基于人工势场法的运动控制算法的实现。血凝仪进样系统的硬件电路部分主要由控制电路、驱动电路、下载电路、通信电路、电源电路、限位电路等组成。采用stm32作为进样模块的控制芯片,采用THB6128驱动步进电机,实现机构的运动。采用UIS1200实现液位检测的功能。软件设计主要包括进样模块和主控模块通信、电机驱动、电磁阀控制、故障自检测等程序设计。由于进样系统由两个进样臂协同工作,基于优化的人工势场法的路径规划,使得进样臂在运动过程中选择一条无障碍物的最优路径,分别完成试剂和血液样本的进样工作,提高血凝仪进样系统的工作效率。通过软件与硬件的结合,血凝仪能够完成全自动的进样工作,提高血凝仪的快速性和实用性。最后,对血液仪进样系统进行了整体的调试和改进,并从准确性,精密度方面对系统进行了测试。
【学位单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TH77
【部分图文】：

第 2 章 血凝仪的进样流程及结构第 2 章 血凝仪的进样流程及结构凝仪运用模块化设计方法，它的系统模块之间通过 CAN 实现通信序运行，能够满足自动进样、自动检测、自动处理分析数据和打印求。模块化的设计不仅结构简单，而且相较于集成化设计便于系统。如图 2.1 所示为全自动血凝仪的系统框图：

进样臂主要有进样针、步进电机、滚轮、齿条皮带、滑块、连杆等机械构件组成。进样针是自动进样器的一种针法，本文采用的是平头进样针。进样系统中的连杆是空心的，进样针相连的软管从连杆中心穿过，与注射器相连。进样臂利用两个步进电机、传动装置(滑轮以及齿条皮带)带动连杆作上下的平移运动以及左右的旋转运动，连杆又带动进样针作与其相同的运动。连杆在底座和顶层之间运动，其运动最大距离为 20cm，最大可旋转 150 度。图 2.5 中 A、B、C、D 的位置分别安装一个 U 型槽的光电开关，A 位置是上零位，B 位置是上限位，C 位置是下限位，D 位置是下零位，且 A 与 B、C 与D 的两个光电开关紧密放置。E、F 位置分别放置阻挡片。当步进电机作上下平移运动时，F 位置的阻挡片也会随之运动，一旦阻挡片到达 A、B、C、D 四个位置时，阻挡片就会将光电开关中的光遮住，使得光电开关的某个引脚的高低电平发生变化，E 阻挡片的工作原理与 F 相似，这里不做重复说明。且在阻挡片到达A、B、C、D 四个位置时，可以通过软件与硬件结合改变电机运行方向。上零位与上限位、下零位与下限位的限位开关放置方式使得电路具有故障自检测的功能，这在第五章软件设计部分做详细讲解。

步距角为每步1.8 ，如图2.6 所示的步进电机结构示意图。通常运用专用的集成步进电机的驱动芯片驱动步进电机，一般通过控制输出脉冲的频率、数量、步进电机驱动的细分的功能，来实现步进电机的运行位移与速度精准把控。图 2.7 为步进电机驱动示意图。图 2.7 步进电机驱动示意图Fig.2.7 The schematic diagram of driving stepping motor电流控制技术与细分控制技术为当前步进电机发展的趋势，细分控制技术的应用不但可以减小步距角，提升步进电机运行控制的分辨率，而且能够降低或者消除步进电机的低频振荡、减小噪声，使得动态性能得到明显的改善。2.2.4 光电开关的工作原理与结构光电接近开关简称为光电开关，其工作原理是根据被检测物对光束遮挡或者反射，由同步回路接通电路，从而判定检测物是否存在。红外光电开关的种类也非常的多，一般来说有镜反射式光电开关、漫反射式、槽式、对射式、光纤式等几个主要种类，本设计的进样臂上的四个光电开关大多是 U 型光电开关，如图 2.9 光电开关结构图。U 型光电开关一般都为标准的 U 型槽，它的发射器和接收器分别位于 U 型槽两边，构成一道光轴，一旦被检测的物体经过 U 型槽，阻隔了光轴时，光电开关就能够检测到开关量信号。U 型光电开关具有结构简单
【参考文献】

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本文编号：2864915