一种自动上下样系统技术方案

本发明专利技术提供一种自动上下样系统，包括：系统底座；分别独立安装于系统底座上的机械手、取样台以及五维样品台；该五维样品台包括：沿竖直方向叠置的X向调节机构、Z向调节机构、掠入射角Pitch调节机构、滚转角Roll调节机构以及摆角Yaw调节机构；系统还包括：放置于取样台上的若干样品托盘；以及样品托盘安装座，其上开有一竖直贯穿的通孔，所述通孔通过管道与压缩空气装置连接；其中，机械手可自动进行样品托盘在取样台与样品托盘安装座之间的上样换样工作，通过五维样品台的自动调节使X射线照射到待测样品上，自动化完成多个样品的检测。根据本发明专利技术，提供了一种自动化程度高的、提高实验效率的、降低设备损害率的自动上下样系统。

【技术实现步骤摘要】
一种自动上下样系统
本专利技术涉及自动上样装置领域，更具体地涉及一种自动上下样系统。
技术介绍
掠入射X射线实验技术是一种测试薄膜的技术，测试时X射线以很小角度入射到样品表面，可以用于测试薄膜的密度、厚度、粗糙度、微晶尺寸和晶粒取向等信息。BL16B1实验站掠入射实验目前采用的是人工上样和换样、一次一个样品进行实验的方式，但是这种方式需要频繁进出实验棚屋，实验准备工作大约要20分钟左右，而实验时间仅仅是几秒钟时间，实验效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自动上下样系统，从而解决现有技术中掠入射X射线实验需要人工手动上样和换样导致的工作效率低下的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：提供一种自动上下样系统，包括：系统底座；分别独立安装于所述系统底座上的机械手、取样台以及五维样品台；其中，所述五维样品台包括：沿竖直方向叠置的X向调节机构、Z向调节机构、掠入射角Pitch调节机构、滚转角Roll调节机构以及摆角Yaw调节机构；所述自动上下样系统还包括：放置于取样台上的若干样品托盘；以及安装于所述五维样品台上方的样品托盘安装座，所述样品托盘安装座上开有一竖直贯穿的通孔，所述通孔通过管道与一压缩空气装置连接；其中，所述机械手可自动进行装有待测样品的样品托盘在取样台与样品托盘安装座之间的上样和换样工作，通过所述五维样品台的自动调节使X射线照射到待测样品上，自动化完成多个样品的检测。所述机械手的后端通过机械手安装底座安装于所述系统底座上，所述机械手的前端连接双指气动手爪。优选地，所述五维样品台通过五维样品台安装底座安装于所述系统底座上。优选地，所述X向调节机构、Z向调节机构、掠入射角Pitch调节机构、滚转角Roll调节机构以及摆角Yaw调节机构通过紧固件自下而上依次连接设置。优选地，所述样品托盘具有大致长条形结构，所述样品托盘在长度方向上的相对两端具有供机械手抓取的卡槽，所述样品托盘的上表面的中部具有用于放置待测样品的样品槽。优选地，所述取样台上设有自上表面向下凹陷的若干托盘放置槽，当所述样品托盘放置在该托盘放置槽中时，所述样品托盘的样品槽的边缘突出于所述取样台的上表面所在的平面。优选地，所述样品托盘安装座上开设有与所述样品托盘的长条形轮廓一致的凹槽，所述通孔开设于所述凹槽的底面上。优选地，所述机械手是五轴关节机械手。所述五维样品台通过电机控制器和驱动器控制。所述系统底座通过紧固件安装于实验站的实验平台上。根据本专利技术提供的自动上下样系统，是一种可以取代人工自动完成样品的上样和换样功能的装置，主要在具有大批量样品和重复性强的实验情况下使用。该台式机械手上下样系统采用机械手编程、电机驱动和压缩空气驱动，机械手具有定位准确、结构简单、高可靠性、高效率，易于维护等优点，机械手夹具可以更换，而且更换简单。机械手控制软件采用同步辐射实验站集成的人机操作软件，对用户友好。台式机械手上下样设备降低了实验人员的工作强度，提高了实验效率。本专利技术中的台式机械手上下样系统可通用于同步辐射各个实验站的自动上下样系统，为未来实验站实验自动化做技术储备。根据本专利技术提供的自动上下样系统，机械手可自动进行装有待测样品的样品托盘在取样台与样品托盘安装座之间的上样和换样工作，自动化完成多个样品的掠入射实验，将实验准备工作时间从现有技术需要的20分钟控制到3分钟以内，并可以一次性实现多个样品的自动化掠入射实验，节约了大量的实验时间，大大提高了实验效率，也减少了因人工操作造成设备损坏的概率。本专利技术提供的自动上下样系统不仅可以实现对样品的X射线掠入射实验，还可用于常规X射线散射实验，是国内首个实现X射线掠入射实验和常规X射线散射实验的自动上样和换样系统。总之，本专利技术提供了一种自动化程度高的、提高实验效率的、降低设备损害率的、同时适用于X射线掠入射实验以及常规X射线散射实验的自动上下样系统。附图说明图1是根据本专利技术的一个优选实施例的自动上下样系统的整体结构示意图；图2是如图1所示自动上下样系统中的取样台以及样品托盘的结构示意图。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本专利技术而非用于限制本专利技术的范围。如图1所示，是根据本专利技术的一个优选实施例提供的自动上下样系统100，该自动上下样系统100包括：系统底座1；分别独立安装于系统底座1上的机械手2、取样台3以及五维样品台4；放置于取样台3上的若干样品托盘5；安装于五维样品台4上方的样品托盘安装座6。其中，系统底座1通过紧固件，比如四个固定卡箍11安装于实验站的实验平台上，防止系统晃动。机械手2的后端通过机械手安装底座7安装于系统底座1上，机械手2的前端连接双指气动手爪8，通过松和抓实现抓取工作，刚性定位强，独立模块便于更换。根据该优选实施例，参见图2，样品托盘5具有大致长条形结构，样品托盘5在长度方向上的相对两端具有供双指气动手爪8抓取的卡槽51，样品托盘5的上表面的中部具有用于放置待测样品的样品槽52。根据该优选实施例，取样台3水平设置于系统底座1上，取样台3上设有自上表面向下凹陷的若干托盘放置槽31，用于放置样品托盘5，当样品托盘5放置在该托盘放置槽31中时，样品托盘5的样品槽52的边缘突出于取样台3的上表面所在的平面。但是应当理解的是，样品托盘5也可沿竖直方向设置，待测样品与样品托盘5之间采用双面胶固定。五维样品台4包括：沿竖直方向自下而上依次叠置的X向调节结构41、Z向调节机构42、掠入射角Pitch调节机构43、滚转角Roll调节机构44以及摆角Yaw调节机构45。可选地，各调节机构之间通过紧固件，比如螺钉依次连接。但是应当理解的是，上述X向调节结构41、Z向调节机构42、掠入射角Pitch调节机构43、滚转角Roll调节机构44以及摆角Yaw调节机构45并不仅限于本实施例中这样一种排列方式，还可以根据实际情况以其他顺序叠置。根据本专利技术的一个优选实施例，本专利技术中使用的五维样品台采用日本Kohzu电动台，其中，X向调节结构41采用的型号是XA10A-R102，Z向调节机构42采用的型号是ZA10A-W201，掠入射角Pitch调节机构43与滚转角Roll调节机构44共同采用的型号是SA10A-RL，包含两轴电机，摆角Yaw调节机构45采用的型号是RA07A-W01。样品托盘安装座6上开设有与样品托盘5的长条形轮廓一致的凹槽61，该凹槽61的底面上开设有一个竖直贯穿的通孔62，该通孔通过管道63与压缩空气装置(图未示出)连接，从而通过气吸的方式实现样品托盘5的固定。根据本专利技术的一个优选实施例，由于五维样品台4的高度不够，五维样品台还通过五维样品台安装底座9安装于系统底座1上，便于X射线能够穿过待测样品。根据本专利技术的一个优选实施例，机械手2是五轴关节机械手，采用新型交流电机，具有结构紧凑、响应快、重复定位精度高和可靠性高的特点。根据本专利技术的一个优选实施例，五维样品台4使用实验站通用的电机控制器和驱动器控制，具有网络通信、调整简单、编程快捷、稳定可靠等特点。在本实施例中，基于Linux操作系统的EPICS软件编写机械手的程序。EPICS采用分布式结构，通过编写服务器端程序，将设备共享在网络中，而客户端只需要对服务器端共享的PV(过程变量)进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动上下样系统，其特征在于，包括：系统底座；分别独立安装于所述系统底座上的机械手、取样台以及五维样品台；其中，所述五维样品台包括：沿竖直方向叠置的X向调节机构、Z向调节机构、掠入射角Pitch调节机构、滚转角Roll调节机构以及摆角Yaw调节机构；所述自动上下样系统还包括：放置于取样台上的若干样品托盘；以及安装于所述五维样品台上方的样品托盘安装座，所述样品托盘安装座上开有一竖直贯穿的通孔，所述通孔通过管道与一压缩空气装置连接；其中，所述机械手可自动进行装有待测样品的样品托盘在取样台与样品托盘安装座之间的上样和换样工作，通过所述五维样品台的自动调节使X射线照射到待测样品上，自动化完成多个样品的检测。

【技术特征摘要】
1.一种自动上下样系统，其特征在于，包括：系统底座；分别独立安装于所述系统底座上的机械手、取样台以及五维样品台；其中，所述五维样品台包括：沿竖直方向叠置的X向调节机构、Z向调节机构、掠入射角Pitch调节机构、滚转角Roll调节机构以及摆角Yaw调节机构；所述自动上下样系统还包括：放置于取样台上的若干样品托盘；以及安装于所述五维样品台上方的样品托盘安装座，所述样品托盘安装座上开有一竖直贯穿的通孔，所述通孔通过管道与一压缩空气装置连接；其中，所述机械手可自动进行装有待测样品的样品托盘在取样台与样品托盘安装座之间的上样和换样工作，通过所述五维样品台的自动调节使X射线照射到待测样品上，自动化完成多个样品的检测。2.根据权利要求1所述的自动上下样系统，其特征在于，所述机械手的后端通过机械手安装底座安装于所述系统底座上，所述机械手的前端连接双指气动手爪。3.根据权利要求1所述的自动上下样系统，其特征在于，所述五维样品台通过五维样品台安装底座安装于所述系统底座上。4.根据权利要求1所述的自动上下样系统，其特征在于，所述X向调节机构、Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪春霞，边风刚，周平，缪夏然，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31