三轴液枪点胶移液控制系统

项目背景与难点

客户为西安某高校实验室，原有生物实验中的点胶与移液操作主要依靠实验人员手工完成，存在效率低、一致性差、易受人为因素干扰等问题。随着实验通量提升，人工方式难以满足对点胶位置、液量精度和操作速度的要求，且长时间操作容易疲劳出错。

技术难点在于系统涉及点胶阀、移液枪、XYZ机械臂、相机、夹爪等多种执行机构，需要实现多设备协同控制；同时需支持温度控制、路径规划、异常检测、二次开发接口等功能，对软件架构的实时性和可扩展性要求较高。此外，不同孔板规格、不同点胶路径的快速切换，以及移液过程中气泡、凝块、空吸等异常状态的识别，都增加了系统实现的复杂度。

软件交付内容

软件采用模块化设计，主要包含温度控制、点胶阀控制、移液枪控制、相机观察、夹爪抓取和平台运动控制六大模块。温度控制模块实现冷却液循环泵的启停、制冷/加热切换及温度设定与显示，并支持超温、欠温报警；点胶阀控制模块支持工作参数设定、工作模式切换、喷嘴校准及使用次数与寿命读取；移液枪控制模块支持吸液、吐液、退Tip头、液面探测等命令，可设置吸液量、吐液量、速度等参数，并具备气泡、凝块、空吸异常检测功能。

平台运动控制模块支持通过DXF图形文件导入或示教方式规划点胶与移液路径，可对点位进行阵列化复制，支持对针、退针高度设置、碰撞保护及启停复位。相机观察模块提供实时成像、手动拍照与图像保存功能，并集成Python算法实现液滴缺失识别，自动生成新的移液路径。夹爪抓取模块支持抓取力与开闭速度调节，可完成孔板在不同光源间的转移。软件还提供二次开发接口，便于后续扩展图像识别与分析功能。

实施成果

系统上线后，将原本人工点胶、移液、观察的流程升级为自动化控制，实验人员只需在软件中设定工作参数和路径，即可自动完成预冷、点胶、巡检、移液、观察等全流程操作。支持96孔板和384孔板两种规格，可灵活选择全部孔位、列孔位或自定义区域，满足不同实验需求。

双移液枪支持单枪、双枪同时及交替工作模式，有效提升移液效率；相机巡检结合Python算法可自动识别未点液的孔位，并在后续移液路径中剔除，减少无效操作。温度控制功能保障了点胶材料在适宜温度下工作，异常报警和故障代码提示帮助实验人员快速定位问题。整体上降低了人工操作的劳动强度，提高了实验的重复性和数据可靠性，为实验室后续扩展更多自动化功能奠定了基础。

关键指标