[发明专利]基于图像识别的穿刺打孔取样系统及方法

说明书

一种基于图像识别的穿刺打孔取样系统及方法，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模块和根据轨迹进行样本采集的旋转切片模块，其中：旋转切片模块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；本发明结合图像自动获取和取样算法，自动识别高质量样品，并根据数字化信息自动给出最佳剪裁路径，通过一个专门设计的穿刺打孔取样执行装置，结合机器人或多维运动平台，实现全过程自动化。

技术领域

本发明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及方法。

背景技术

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单元。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。

发明内容

本发明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及方法，结合图像自动获取和取样算法，自动识别高质量样品，并根据数字化信息自动给出最佳剪裁路径，通过一个专门设计的穿刺打孔取样执行装置，结合机器人或多维运动平台，实现全过程自动化。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明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模块和根据轨迹进行样本采集的旋转切片模块，其中：旋转切片模块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。

所述的轨迹规划模块包括：图像采集单元、廓形构建单元、有效性判断单元以及路径生成单元，其中：两个图像采集单元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单元，廓形构建单元通过坐标转换和廓形重建后输出至有效性判断单元，有效性判断单元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单元，路径生成单元根据旋转切片模块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。

本发明涉及上述系统的图像识别穿刺打孔取样方法，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)对线圈通电产生电磁场以产生斥力作用于磁致动体向下运动并带动导向柱、操作端和穿刺针同步向下运动直至穿刺针刺穿待采集片；通过对线圈施加反相电信号反向或断电并由拉簧提供拉力的方式实现复位；

步骤3)当完成一次穿插后，步进电机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，通过对线圈施加幅值更大电流以增大磁致动体的运动幅度，使操作端上的弹性体能够先被采集片带裁掉部分阻碍压紧，然后达到弹力增加至顶破采集片带裁掉部分边缘连带材料后瞬间释放的弹力至待采集片的斑点廓形表面，致使被穿孔剪裁出廓形的待采集片上的材料挤压掉出或弹至收纳筒。

本发明通过一个磁致动体的动作实现穿刺动作、一次性工作部挤压卡接或吸力吸附操作端、或反向碰撞底端盖时操作端掉落脱开动作。

附图说明

图1为本发明轨迹规划模块示意图；

图2为旋转切片模块示意图；

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；