基于图像识别的穿刺打孔取样系统技术方案

一种基于图像识别的穿刺打孔取样系统，包括：用于识别试样形貌或试样上斑点形貌、分布和位置并生成穿刺采样轨迹的轨迹规划机构和根据轨迹进行样本采集的旋转切片机构，其中：旋转切片机构根据穿刺采样轨迹移动至预设位置后穿刺造孔，在试样上形成穿刺点轨迹后再施加剪切力实现样本与试样的分离；本实用新型专利技术通过一个专门设计的穿刺打孔取样执行装置，结合二维移动机构，实现全过程自动化。

【技术实现步骤摘要】
基于图像识别的穿刺打孔取样系统
本技术涉及的是一种机械加工和生物试样、制剂检测领域的技术，具体是一种基于图像识别的穿刺打孔取样系统。
技术介绍
现有多种智能型作动器均采用压电陶瓷、压电薄膜、电致伸缩、磁致伸缩、形状记忆合金、伺服和电流变流体作为动力电路。这些作动器的出现为实现高精度的振动主动控制提供了必要条件。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于图像识别的穿刺打孔取样系统，通过一个专门设计的穿刺打孔取样执行装置，结合二维移动机构，实现全过程自动化。本技术是通过以下技术方案实现的：本技术涉及一种基于图像识别的穿刺打孔取样系统，包括：用于识别试样形貌或试样上斑点形貌、分布和位置并生成穿刺采样轨迹的轨迹规划机构和根据轨迹进行样本采集的旋转切片机构，其中：旋转切片机构根据穿刺采样轨迹移动至预设位置后穿刺造孔，在试样上形成穿刺点轨迹后再施加剪切力实现样本与试样的分离。所述的轨迹规划机构包括：图像采集电路、廓形构建电路、有效性判断电路以及路径生成电路，其中：两个图像采集电路分别设置于试样的上下两侧并各自采集包含斑点的试样图像和透光图像后输出至廓形构建电路，廓形构建电路通过坐标转换和廓形重建后输出至有效性判断电路，有效性判断电路将更新的样本廓形与标准廓形比较以判断斑点的合格性，并将合格斑点的样本廓形输出至路径生成电路，路径生成电路根据旋转切片机构的预设参数叠加至合格斑点的样本廓形上并生成穿刺采样轨迹。附图说明图1为本技术轨迹规划机构示意图；<br>图2为旋转切片机构示意图；图3和图4为实施例切片过程示意图；图5为不同结构的操作端示意图；图6为不同结构的穿刺针示意图；图7为穿刺筒示意图；图8为操作端替换示意图；图9为实施例工作示意图；图10为实施例路径生成示意图；图中：固定部件1、样条2、斑块3、传输带4、相机5、固定台板6、光源7、暗箱8、连接件9、步进电机10、驱动杆11、线圈12、双线圈12a、12b、壳体13、永磁体14、磁致动体15、结构体15a、内嵌于偏置磁体15b、导向柱16、操作端17、收纳筒18、待采集片19、固定块20、穿刺针21、弹性体22、拉簧23、永磁体24、顶块25、底端盖26。具体实施方式本实施例通过轨迹规划机构识别斑点并生成穿刺采样轨迹，再由旋转切片机构根据轨迹进行样本采集。如图1所示，将带有斑块3的样条2设置于传输带4上，通过设置于暗箱8内作为图像采集电路的相机5获取图像，样条2的正反两侧均设有图像采集电路并分别采集包含斑点的试样图像和透光图像。如图2和图3所示，所述的旋转切片机构包括：二维移动机构以及与之相连的驱动机构和操作端。所述的驱动机构包括外部设有线圈12的壳体13、设置于壳体内的磁致动体15和导向柱16，其中：导向柱16的一端与操作端17相连，当线圈12上施加电流并产生磁场时，磁致动体15基于磁场力实现轴向移动以驱动操作端进行旋转和轴向动作。所述的壳体内进一步设有用于限制磁致动体15移动范围的永磁体14。所述的旋转和轴向动作，通过设置：①电机10，该电机的输出轴与磁致动体套接以带动磁致动体在壳体内的径向转动，和/或②非均匀磁化的磁致动体15，例如图9所示的结构体15a和内嵌于偏置磁体15b，该磁致动体15的磁轴与几何轴线不重合，例如存在θ角且0＜θ＜90°。当线圈生成轴向磁场H时，非均匀磁化的磁致动体15将同时受到轴向作用力F和周向作用力Fw，从而带动导向柱和操作端同时进行旋转和轴向动作，形成平转动一体化运动的效果。该动作过程可以实现穿孔时上下动作同时的切割力的形成，有助于斑块样品取样有效率提高。所述的线圈12也可以采用分体双线圈12a、12b的方式实现。所述的磁致动体15和永磁体之间优选设有拉簧23。如图5所示，所述的操作端17与导向柱16优选为活动连接，该操作端17包括：固定块20和设置与其底部的穿刺针21和弹性体22。所述的活动连接，通过固定块20与导向柱16卡接实现。在某些场合下，所述的导向柱16也可以通过磁性体24实现，通过磁性体24与磁致动体15相互吸引实现活动连接；对应所述的线圈的线筒底端设有永磁材料制成底端盖26，该底端盖26的磁极方向与磁致动体相反布置，通过反向磁斥力而限制中间磁致动体的下限位置且避免碰撞。所述的弹性体22也可以替换为顶块25，从而具有非弹性直接挤压的功能效果。但弹性体22有挤压过程中弹性势能集聚，增加弹性力至切片切断剪切力时，22的弹性势能突然释放，而致使裁剪出来的样本切片被进一步弹入收纳筒17，而促使进入收纳筒底端的效果。如图6所示，所述的穿刺针21为针形结构、楔形结构、锯齿形结构、一侧或两侧带有锯齿的楔形结构，其分别可实现小压力大压强效果、先穿透后连带扩孔的效果，提高单次穿孔的面积，减少整体切片时间，提高现率；锯齿形结构进一步能够有在穿透后对纤维连带材料的锯断效果，有利于便利实现轻薄材料上取材的功能。如图7所示，所述的穿刺针21可以进一步替换为半开放结构或筒形结构的穿刺筒，此时只要根据中心定位点判断位置即可，筒形或弧形切刀下切实同时旋转，刃部还可配有小锯齿等，使达到高压强旋切取样效果；通过步进电机10带动旋转的同时可以直接切除圆形斑点试样。当旋切动作为如图9所示的永磁体嵌入磁致动体结构形成的磁致动体15时，旋切动作也可不依赖电机而独立工作。如图8所示，所述的壳体13的末端设有用于限位操作端17的底端盖26，通过收起导向柱16可以使得操作端17与导向柱16分离，进一步替换带有不同形式穿刺针或穿刺筒的操作端17。如图9所示，本实施例涉及上述装置的穿刺打孔取样方法，具体包括以下步骤：步骤1)根据穿刺采样轨迹，二维移动机构操纵驱动机构将操作端至试样上方；步骤2)对双线圈12a和12b通电产生电磁场，该电磁场产生斥力作用于磁致动体15向下运动并带动操作端17同步向下运动，到电磁斥力足够大时，穿刺针21刺穿待采集片19；由于针尖压强大，作用面积小，因此刺穿过程中对待采集片19作用力较小，使待采集片19能够提供反向支持力的情况下而能被刺穿；然后通过对双线圈加载反相电信号或断电通过拉簧拉力的方式实现复位，即操作端17向上抬起，至穿刺针21从待采集片19拔出；进而当此时穿刺针21为锯齿针，则在穿刺针21尖部穿入后或拔出过程中，可使待采集片19的连接材料或纤维被局部切断，增加一次穿插过程中的切空面积而提高切孔效率；步骤3)当完成一次穿插后，步进电机10进行一个步距或二维移动机构带动驱动机构行至下一个确定的斑点廓形上的样本点正对位置，重复前述动作过程直至所有确定的斑点廓形上的样本点穿刺完成后制成斑点廓形。优选地，当穿孔待采集片19往往存在连带(纤维连接)，被切除片不能靠自重掉出，通过对双线圈12a和12b施加更大电流电以增大磁致本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像识别的穿刺打孔取样系统，其特征在于，包括：用于识别试样形貌或试样上斑点形貌、分布和位置并生成穿刺采样轨迹的轨迹规划机构和根据轨迹进行样本采集的旋转切片机构，其中：旋转切片机构包括二维移动机构以及与之相连的驱动机构和操作端；驱动机构包括外部设有线圈的壳体、设置于壳体内的磁致动体和导向柱。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的穿刺打孔取样系统，其特征在于，包括：用于识别试样形貌或试样上斑点形貌、分布和位置并生成穿刺采样轨迹的轨迹规划机构和根据轨迹进行样本采集的旋转切片机构，其中：旋转切片机构包括二维移动机构以及与之相连的驱动机构和操作端；驱动机构包括外部设有线圈的壳体、设置于壳体内的磁致动体和导向柱。


2.根据权利要求1所述的基于图像识别的穿刺打孔取样系统，其特征是，所述的导向柱的一端与操作端相连。


3.根据权利要求2所述的基于图像识别的穿刺打孔取样系统，其特征是，所述的壳体内设有用于限制磁致动体移动范围的永磁体。


4.根据权利要求2或3所述的基于图像识别的穿刺打孔取样系统，其特征是，当导向柱为磁性材料时，通过磁性体与磁致动体相互吸引实现活动连接；对应所述的线圈的线筒底端设有永磁材料制成底端盖，该底端盖的磁极方向与磁致动体相反布置。


5.根据权利要求2所述的基于图像识别的穿刺打孔取样系统，其特征是，进一步设有：
①电机，该电机的输出轴与磁致动体套接以带动磁致动体在壳体内的径向转动，和/或
②结构体和内嵌于偏置磁体组成的非均匀磁化的磁致动体，该磁致动体的磁轴与几何轴线不重合，当线圈生成轴向磁场时，非均匀磁化的磁致动体将同时受到轴向作用力和周向作用力，从而带动导向...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌堂，
申请(专利权)人：南京伶机宜动驱动技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32