專(zhuān)利名稱(chēng):一種協(xié)同多個(gè)獨(dú)立測(cè)量?jī)x器自動(dòng)工作的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及大型測(cè)量?jī)x器控制系統(tǒng),尤其是指需要多個(gè)獨(dú)立測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)組成的 儀器群組協(xié)同工作時(shí)使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的方法。
背景技術(shù):
在科研院所中,現(xiàn)代化的測(cè)量?jī)x器是推動(dòng)科研發(fā)展的重要基礎(chǔ)。以地球科學(xué)為例, 通常使用的大型儀器包括各類(lèi)無(wú)機(jī)質(zhì)譜儀、X熒光儀、電子探針、離子探針、激光探針等,來(lái) 研究礦物、巖石的化學(xué)成分,討論地質(zhì)構(gòu)造。各種儀器的功能不同,測(cè)量使用軟件不同,生產(chǎn) 公司也不同。目前,樣品分析越來(lái)越趨向于原位化(在一整塊樣品的某個(gè)精準(zhǔn)位置進(jìn)行分析, 一般精確到微米級(jí)別,區(qū)別于傳統(tǒng)的全顆粒平均分析),而更高的要求就是在同一次測(cè)量中 得到盡可能多的樣品信息。這樣,多臺(tái)儀器同時(shí)測(cè)量一個(gè)樣品點(diǎn)就成為科學(xué)家的一種必要 手段?,F(xiàn)有的大型儀器自身自動(dòng)化程度很高,大部分儀器具有獨(dú)立的嵌入式實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī) 進(jìn)行測(cè)量和儀器控制,同時(shí)又有一臺(tái)安裝有Windows視窗操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 和人機(jī)交互,大多可編程自動(dòng)運(yùn)行,但是不同儀器相互之間卻很難溝通,由于軟件語(yǔ)言的不 同和廠家的不同,很難得到完整的通訊協(xié)議而另外進(jìn)行控制。所以,大型儀器聯(lián)機(jī)測(cè)量時(shí), 要求實(shí)驗(yàn)人員對(duì)各個(gè)獨(dú)立的儀器分別進(jìn)行操作,用人工的方式實(shí)現(xiàn)各個(gè)儀器的協(xié)同工作, 大大增加了實(shí)驗(yàn)人員的工作負(fù)擔(dān)。很多大型實(shí)驗(yàn)室由于儀器本身昂貴,實(shí)驗(yàn)機(jī)時(shí)也很寶貴,需要24小時(shí)不間斷運(yùn) 轉(zhuǎn),實(shí)驗(yàn)人員也不得不輪班通宵操作儀器,造成了很大的健康隱患;而且由于長(zhǎng)期疲勞操 作,很容易出現(xiàn)操作失誤,造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)失真或錯(cuò)誤,一方面做了很多無(wú)用功,另一方面浪 費(fèi)了寶貴樣品,這樣事倍功半,得不償失。以往也有嘗試對(duì)不同儀器進(jìn)行聯(lián)機(jī)自動(dòng)化的案例,主要的方法是從儀器自帶的控 制軟件的底層通訊協(xié)議或接口入手,去調(diào)用原有軟件的功能或者由于找不到原有控制軟件 的協(xié)議或接口而放棄原有軟件重新編寫(xiě)系統(tǒng)運(yùn)行軟件,這種方法雖然能對(duì)儀器進(jìn)行隨心所 欲的深入控制,但是由于在軟件編寫(xiě)過(guò)程中不可避免的出現(xiàn)疏漏,而越復(fù)雜的軟件一般隱 藏的問(wèn)題就越多,從而造成儀器運(yùn)行不穩(wěn)定,自動(dòng)化后效果并不理想,需要很長(zhǎng)的周期才能 調(diào)試成功。例如在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所kr-kr年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的改造中,要 聯(lián)合兩臺(tái)激光器、一臺(tái)高溫石墨爐和VG5400惰性氣體質(zhì)譜儀進(jìn)行自動(dòng)分析。該項(xiàng)目由于原 VG5400沒(méi)有Windows視窗操作系統(tǒng)而不得已從系統(tǒng)通訊協(xié)議開(kāi)始入手重新編寫(xiě),自動(dòng)化小 組歷經(jīng)三年多的探索,才最終把幾臺(tái)儀器的通訊協(xié)議和控制方法完全理清,編制出全新的 控制軟件,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)分析。但是,這樣的軟件僅僅適合于這兩種儀器使用,不能移植到其 他類(lèi)型的儀器組合中去。也就是說(shuō),這種方法追求控制的全面性,喪失了靈活性,使得一個(gè)案例只適用于有
3限的幾種儀器,而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力,軟件制作成本非常高,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益并不十分明顯。一種低成本而有效的,具有良好適用性的,由計(jì)算機(jī)程序控制的多儀器協(xié)同工作 方法成為很多大型分析實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)者追求的一條通往高數(shù)據(jù)質(zhì)量和低勞動(dòng)強(qiáng)度的捷徑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于以最小的硬件改動(dòng)和廣泛的適用性實(shí)現(xiàn)不同儀器廠家生產(chǎn)的、 具有不同測(cè)量軟件的多臺(tái)安裝有Windows操作系統(tǒng)的儀器組成的儀器群組協(xié)同自動(dòng)分析 樣品,降低實(shí)驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,減小實(shí)驗(yàn)中的人為差錯(cuò),提高實(shí)驗(yàn)效率。本發(fā)明的技術(shù)方案是對(duì)所有儀器控制計(jì)算機(jī)加裝第二塊網(wǎng)卡,并通過(guò)路由器或者網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行 硬件聯(lián)接。應(yīng)當(dāng)聲明的是,用局域網(wǎng)進(jìn)行硬件連接是多種計(jì)算機(jī)通訊硬件總線(xiàn)的一種選擇, 不排除如使用RS232集線(xiàn)器等其他方法進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件連接的可能性。計(jì)算機(jī)硬件連接只 是實(shí)施本方法的一種基礎(chǔ)保障,并不屬于本方法的特有形式。區(qū)別于其他的針對(duì)特定儀器群,以每臺(tái)儀器的測(cè)量軟件或硬件的通訊協(xié)議、控制 接口、程序調(diào)用等入手,而重新編寫(xiě)控制軟件以適用于特定儀器群聯(lián)機(jī)自動(dòng)測(cè)量的方法。本 方法以?xún)x器控制計(jì)算機(jī)上原有的控制軟件的Windows界面為控制對(duì)象,代替人工操作時(shí)對(duì) 控制軟件所做的鍵盤(pán)和鼠標(biāo)操作過(guò)程,從而達(dá)到自動(dòng)控制的目的。應(yīng)當(dāng)聲明的是,該方法適 合的控制對(duì)象只限于安裝有Windows操作系統(tǒng),并在單機(jī)進(jìn)行樣品分析時(shí),所有操作都可 以通過(guò)計(jì)算機(jī)界面完成的儀器群。本方法代替的人工操作只限于鼠標(biāo)操作和鍵盤(pán)操作,由于沒(méi)有對(duì)儀器本身的硬件 進(jìn)行改造,故不能完成人工操作時(shí)所作的除鼠標(biāo)鍵盤(pán)操作外的其他儀器操作,即,本方法可 能受儀器本身的自動(dòng)化程度限制。如上所述,本方法適用性要求為安裝有Windows操作系統(tǒng)的,測(cè)量時(shí)實(shí)驗(yàn)人員操 作只限于鼠標(biāo)和鍵盤(pán)操作的儀器群。在儀器群中,選擇一臺(tái)儀器的控制計(jì)算機(jī)作為整個(gè)儀器群的控制主機(jī),其余的儀 器控制計(jì)算機(jī)作為從機(jī)。通過(guò)這臺(tái)主機(jī)控制整個(gè)儀器群組的分析時(shí)序,在設(shè)定的時(shí)刻向主 機(jī)操作系統(tǒng)以及各個(gè)從機(jī)發(fā)送消息,各控制計(jì)算機(jī)接到消息后,按照消息內(nèi)容模擬鼠標(biāo)和 鍵盤(pán)操作,控制原有的儀器控制軟件。從而達(dá)到多個(gè)測(cè)量?jī)x器共同測(cè)量的目的。由于采用 了界面控制的路線(xiàn),本方法幾乎適用于所有具備Windows操作系統(tǒng)的儀器進(jìn)行聯(lián)機(jī)自動(dòng)工 作的場(chǎng)合。具有通用性和經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)。
圖1.為本方法適用設(shè)備的組成及原有操作方法圖2.為本方法對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行的硬件調(diào)整圖3.為本方法中從機(jī)實(shí)現(xiàn)功能框4.為本方法中主機(jī)實(shí)現(xiàn)功能框5.為本方法在一個(gè)具體儀器群組上實(shí)現(xiàn)的示意圖
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1,本方法適用設(shè)備的組成及原有操作方法。整個(gè)儀器群04由多個(gè)可獨(dú) 立操作的測(cè)量系統(tǒng)組成測(cè)量系統(tǒng)1到測(cè)量系統(tǒng)n。n套測(cè)量系統(tǒng)之間結(jié)構(gòu)不完全相同,但 是可以歸納為測(cè)量系統(tǒng)1所包含的幾個(gè)部分01為由實(shí)驗(yàn)人員直接操作的儀器控制計(jì)算 機(jī),儀器原有的控制及數(shù)據(jù)采集顯示界面都安裝在控制計(jì)算機(jī)01上,這些軟件界面也是本 方法最終要控制的對(duì)象。02為儀器主機(jī),是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的核心,包含了電器、機(jī)械及所有 執(zhí)行及控制、測(cè)量單元。儀器主機(jī)02在本方法中并不做討論,任何形式的主機(jī),只要符合如 前所述的適用性要求便能通過(guò)本方法簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)協(xié)同自動(dòng)測(cè)量。03為儀器主機(jī)內(nèi)的嵌入式 計(jì)算機(jī),該嵌入式計(jì)算機(jī)控制儀器底層行為,所有操作和數(shù)據(jù)采集最終都是通過(guò)嵌入式計(jì) 算機(jī)03進(jìn)行控制,實(shí)驗(yàn)人員對(duì)儀器控制計(jì)算機(jī)01所作的操作,最終以嵌入式計(jì)算機(jī)的響應(yīng) 為結(jié)果。該嵌入式計(jì)算機(jī)一般安裝在儀器主機(jī)內(nèi)部,外觀上不一定可見(jiàn)。儀器主機(jī)02內(nèi)的 嵌入式計(jì)算機(jī)03通過(guò)以太網(wǎng)或其它通訊方式與安裝有Windows操作系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)01 相連。所有的操作指令和數(shù)據(jù)都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸。儀器群04協(xié)同工作時(shí)需要一個(gè)或多個(gè) 實(shí)驗(yàn)員共同完成,實(shí)驗(yàn)員1到實(shí)驗(yàn)員m,每人負(fù)責(zé)若干測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)行。請(qǐng)參閱圖2,本方法對(duì)每臺(tái)儀器的控制計(jì)算機(jī)加裝了第二塊網(wǎng)卡,并設(shè)置為統(tǒng)一網(wǎng)段 下,通過(guò)路由器06等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將所有儀器控制計(jì)算機(jī)聯(lián)接在一起,使之能夠相互通訊。使用 以太局域網(wǎng)進(jìn)行儀器互聯(lián)只是本方法選擇的一種通用簡(jiǎn)便的互聯(lián)方法,也可以使用如RS232、 RS422/485或GPIB等其他互聯(lián)方法。互聯(lián)方法的選擇對(duì)本方法的實(shí)施沒(méi)有決定性影響。本方 法在N套測(cè)量系統(tǒng)中選擇一套測(cè)量系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)作為整個(gè)協(xié)同儀器群的主機(jī)07,理論上可 選擇任意的控制計(jì)算機(jī)作為主機(jī),實(shí)際操作中,可選擇性能較好的,較為常用的儀器控制計(jì)算 機(jī)作為主機(jī),其余的N-1臺(tái)控制計(jì)算機(jī)作為從機(jī)08??梢赃x擇性的添加以太數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)05 以便于在儀器群自動(dòng)測(cè)量時(shí),用戶(hù)實(shí)時(shí)讀取測(cè)量數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)數(shù)據(jù)處理。在主機(jī)07上運(yùn)行主 機(jī)流程,流程圖請(qǐng)參閱圖4,其余從機(jī)08上都運(yùn)行從機(jī)流程,流程圖請(qǐng)參閱圖3。本方法的主機(jī)控制流程的主要步驟有1)確定主機(jī)在工作時(shí)需要代替人工操作的鼠標(biāo)點(diǎn)擊和鍵盤(pán)輸入的計(jì)算機(jī)界面上 的位置坐標(biāo),該坐標(biāo)以計(jì)算機(jī)屏幕左上角為坐標(biāo)原點(diǎn),以1像素為1單位。本文將這些位置 坐標(biāo)稱(chēng)為熱點(diǎn)。請(qǐng)參閱圖4的40步驟。記錄所有需要的熱點(diǎn)后輸出為熱點(diǎn)文件,可在將來(lái) 的自動(dòng)操作中對(duì)熱點(diǎn)加以引用,使計(jì)算機(jī)自動(dòng)點(diǎn)擊鼠標(biāo)和輸入鍵盤(pán)內(nèi)容,達(dá)到自動(dòng)協(xié)同工 作的目的。只要儀器自帶的軟件界面在計(jì)算機(jī)屏幕上的位置不變,熱點(diǎn)文件就一直有效。2)聯(lián)接各個(gè)從機(jī)。圖4中的41步驟,在整個(gè)儀器群的主機(jī)上建立基于TCP/IP(或 其他總線(xiàn)協(xié)議)的與其余各個(gè)從機(jī)的聯(lián)接。主機(jī)的操作消息要通過(guò)該聯(lián)接發(fā)送到各從機(jī)。3)編輯時(shí)序文件。圖4中的42步驟,在主機(jī)上把所有控制計(jì)算機(jī)上的熱點(diǎn)文件整 合到一個(gè)時(shí)序文件中,決定每一個(gè)操作步驟的時(shí)間點(diǎn)。時(shí)序文件中包含以下信息a.每一 步操作對(duì)應(yīng)的控制計(jì)算機(jī)編號(hào);b.每步操作對(duì)應(yīng)的熱點(diǎn)位置;c.每步操作對(duì)應(yīng)的操作類(lèi)型 (鼠標(biāo)操作或者鍵盤(pán)操作,單擊或雙擊,左擊或右擊);d.如果是鍵盤(pán)操作,對(duì)應(yīng)的輸入內(nèi)容 在樣品表單中的位置(樣品表單見(jiàn)下文描述);e.每步操作后需要的延遲時(shí)間。時(shí)序文件制作完成后可以作為一個(gè)測(cè)量方法的通用文件,每次測(cè)量時(shí)只需要更改 樣品分析表單就可以了。4)編輯分析樣品表單。圖4中的43步驟,在主機(jī)上編寫(xiě)要分析的樣品點(diǎn)的信息文件,即樣品表單文件。樣品表單中包含每個(gè)分析點(diǎn)的信息,一般包括a.樣品名稱(chēng);b.樣品 測(cè)量結(jié)果保存路徑;c.樣品位置信息;d.樣品屬性等。根據(jù)不同的儀器組合,可以編輯不同 的樣品分析表單。樣品分析表單表現(xiàn)為一個(gè)Excel文件,有若干行,每一行代表一個(gè)樣品分 析點(diǎn);有若干列,每一列對(duì)應(yīng)樣品的一種信息,這些信息與時(shí)序文件3)中的d項(xiàng)所描述的位 置相對(duì)應(yīng),在需要模擬鍵盤(pán)輸入時(shí),就從對(duì)應(yīng)的文件位置中讀取需要寫(xiě)入Windows界面的 內(nèi)容。建好一種分析方法后,樣品表單相對(duì)于時(shí)序文件的格式就固定了,每次分析時(shí),按照 每列不同的意義,填入對(duì)應(yīng)的樣品信息即可。自動(dòng)分析時(shí),主機(jī)讀取時(shí)序文件和樣品表單文 件。時(shí)序文件從0時(shí)刻開(kāi)始執(zhí)行,根據(jù)時(shí)間信息和計(jì)算機(jī)編號(hào)把相應(yīng)的消息發(fā)送給相應(yīng)的 計(jì)算機(jī)。如果需要鍵盤(pán)輸入則從樣品表單文件的相應(yīng)列讀取信息一并發(fā)送。一個(gè)分析點(diǎn)完 成后再?gòu)臅r(shí)序文件的0點(diǎn)開(kāi)始執(zhí)行,相應(yīng)調(diào)用的樣品表單信息循環(huán)到下一行。時(shí)序文件和樣品表單是用戶(hù)的界面文件。對(duì)于具有Windows操作界面的不同儀器 組合,只要重新編寫(xiě)時(shí)序文件和樣品表單格式,本方法就能完全適用。本方法只與儀器操作 軟件的Windows界面有關(guān),而與儀器操作軟件的編寫(xiě)語(yǔ)言、協(xié)議無(wú)關(guān)。這個(gè)特性體現(xiàn)了本方 法是一種柔性的多儀器協(xié)同工作自動(dòng)化方法。兩種文件都準(zhǔn)備好后,使各個(gè)測(cè)量系統(tǒng)為就 緒狀態(tài),在主機(jī)上引用這兩個(gè)文件,點(diǎn)擊開(kāi)始,所有測(cè)量系統(tǒng)就會(huì)按照預(yù)先編好的時(shí)序及樣 品信息開(kāi)始運(yùn)行,直到所有的樣品點(diǎn)都測(cè)量完成。在測(cè)量過(guò)程中用戶(hù)也可以隨時(shí)暫?;蛘?退出整個(gè)測(cè)量程序。5)開(kāi)始自動(dòng)分析。儀器群在主機(jī)的協(xié)調(diào)下自動(dòng)運(yùn)行,運(yùn)行完成后自動(dòng)退出,由實(shí)驗(yàn) 員接管儀器控制權(quán)。從機(jī)控制流程,請(qǐng)參閱圖3,基本步驟有1)編輯熱點(diǎn)文件,請(qǐng)見(jiàn)圖3的步驟60,在每個(gè)從機(jī)上實(shí)現(xiàn)的功能請(qǐng)參見(jiàn)主機(jī)控制 流程的第1步驟。2)傳送熱點(diǎn)文件到主機(jī),請(qǐng)見(jiàn)圖3的步驟61,通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或其他途徑,將從機(jī) 的熱點(diǎn)文件傳送給主機(jī),供主機(jī)編輯時(shí)序文件。3)打開(kāi)服務(wù)器,準(zhǔn)備接收主機(jī)命令。請(qǐng)見(jiàn)圖3的步驟62,打開(kāi)TCP/IP服務(wù)器或其 他通訊方式的服務(wù)器,等待主機(jī)命令,請(qǐng)見(jiàn)圖3步驟63,當(dāng)判斷為肯定時(shí),即有符合協(xié)議的 命令后發(fā)送后,執(zhí)行圖3步驟64到66,此時(shí),從機(jī)模擬鼠標(biāo)或鍵盤(pán)操作,通過(guò)儀器控制計(jì)算 機(jī)的軟件界面向嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送消息,最后儀器執(zhí)行相應(yīng)命令,達(dá)到自動(dòng)控制的目的。通 過(guò)對(duì)儀器控制計(jì)算機(jī)原有軟件界面的控制,可以實(shí)現(xiàn)任何儀器界面提供的功能。在主機(jī)不發(fā)送消息的時(shí)候,從機(jī)為等待狀態(tài),這時(shí)從機(jī)控制流程幾乎不占用計(jì)算 機(jī)資源,因此,可以一直保持從機(jī)的等待狀態(tài),方便的進(jìn)行手工單機(jī)操作和自動(dòng)協(xié)同工作的 切換。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的儀器軟件界面控制是本方法的核心思想,比較傳統(tǒng)的從儀器聯(lián) 機(jī)自動(dòng)化改造方法,具有明顯的通用性和快捷性?xún)?yōu)勢(shì)。本方法并不局限于一種控制軟件的 編制,而是提出把計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù),應(yīng)用到大型儀器協(xié)同自動(dòng)控制的領(lǐng)域中,實(shí)現(xiàn)一種低成 本而快捷有效的,由計(jì)算機(jī)程序控制的多儀器協(xié)同工作的思想。為尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化而符合 本方法實(shí)施條件的實(shí)驗(yàn)室提供一種更為經(jīng)濟(jì)、更短周期的自動(dòng)化改造方案的選擇。以下將描述用在具有Windows操作系統(tǒng)的三臺(tái)儀器Finnigan公司N印tune多接 收電感耦合等離子質(zhì)譜儀、安捷倫7500ICP-MS和Coherent公司Geolas Plus準(zhǔn)分子激光
6器上實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)自動(dòng)化測(cè)量的本方法的具體實(shí)施,請(qǐng)參閱圖5。首先,三臺(tái)儀器通過(guò)路由器84實(shí)現(xiàn)硬件聯(lián)接。Geolas Plus激光器在三臺(tái)儀器中 使用效率最高,其控制計(jì)算機(jī)應(yīng)當(dāng)首先考慮作為儀器群的主機(jī),但是由于其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)比 較陳舊,自身軟件的運(yùn)行已經(jīng)占用了大量資源,為了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定,選擇了使用率次之的 Neptune的控制計(jì)算機(jī)81作為儀器群的主機(jī),激光器Geolas Plus和7500ICP-MS的控制計(jì) 算機(jī)82和83作為儀器群的從機(jī),其中Geolas的控制計(jì)算機(jī)82集成在儀器主機(jī)內(nèi)部,直接 控制激光器工作,省略了對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)的控制。另有一臺(tái)數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)85實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)數(shù) 據(jù)處理。分別在每臺(tái)從機(jī)82和83及主機(jī)81上,運(yùn)行本方法的從機(jī)和主機(jī)流程,記錄計(jì)算 機(jī)界面上的熱點(diǎn),并輸入每個(gè)熱點(diǎn)的備注以方便以后在主機(jī)上編寫(xiě)時(shí)序文件時(shí)引用,選擇 所有熱點(diǎn)后形成一個(gè)熱點(diǎn)列表,輸出為一定格式的熱點(diǎn)文件,并保存在當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬盤(pán)里。 聯(lián)機(jī)后由主機(jī)讀取各計(jì)算機(jī)上的熱點(diǎn)文件整合為一個(gè)時(shí)序文件。時(shí)序文件最后決定每個(gè)控 制計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)和鍵盤(pán)動(dòng)作順序和時(shí)刻。如前文介紹的主機(jī)流程,在Uptime的控制計(jì)算機(jī)81上編制樣品表單,本實(shí)例中, 表單共有6列,第一列是7500ICP-MS的控制計(jì)算機(jī)83上原有的儀器控制軟件需要的當(dāng)前 分析的樣品名稱(chēng)及保存路徑信息;第二列是Uptime的控制計(jì)算機(jī)81上原有的儀器控制軟 件在進(jìn)行分析時(shí)需要的樣品名稱(chēng)信息;第三到五列為Geolas Plus激光器控制計(jì)算機(jī)上原 有儀器控制軟件需要的當(dāng)前樣品點(diǎn)的XYZ三維坐標(biāo)。需要分析多少個(gè)樣品點(diǎn)就編輯多少行 樣品表單文件。自動(dòng)聯(lián)機(jī)執(zhí)行時(shí),主機(jī)將檢查樣品表單的行數(shù),以確定儀器群要進(jìn)行循環(huán)分 析的次數(shù)。 在儀器群的時(shí)序文件和樣品表單文件都編輯完成保存后,在主機(jī)上通過(guò)對(duì)這兩個(gè) 文件的引用就可以隨時(shí)開(kāi)始儀器群組的自動(dòng)協(xié)同工作。在開(kāi)始之前,要保證每臺(tái)儀器控制 計(jì)算機(jī)的儀器控制軟件界面已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。開(kāi)始分析后,Neptune的控制計(jì)算機(jī)81上的控制流程讀取時(shí)序文件和樣品表單文 件,在時(shí)序文件規(guī)定的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上根據(jù)該點(diǎn)需要操作的儀器控制計(jì)算機(jī)的編號(hào)查得該計(jì) 算機(jī)的IP,后把該時(shí)間點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的鼠標(biāo)或鍵盤(pán)操作信息發(fā)送到對(duì)應(yīng)的IP地址上。如果是虛 擬鍵盤(pán)操作,鍵盤(pán)輸入的內(nèi)容要去樣品表單文件相應(yīng)的行列查詢(xún)。例如要對(duì)第一個(gè)樣品分 析點(diǎn)的激光器控制計(jì)算機(jī)82的儀器控制軟件界面輸入當(dāng)前樣品的X坐標(biāo),就在樣品表單文 件的第一行第三列進(jìn)行查詢(xún),得到的信息就是要輸入給計(jì)算機(jī)82對(duì)應(yīng)界面位置的信息。從 機(jī)在接受到一定協(xié)議格式的消息后,對(duì)消息內(nèi)容進(jìn)行解碼,得到需要執(zhí)行的命令。例如,要 在計(jì)算機(jī)界面的某個(gè)按鈕處單擊鼠標(biāo)左鍵。相應(yīng)的從機(jī)流程虛擬鼠標(biāo)動(dòng)作,完成這一命令, 儀器控制計(jì)算機(jī)自帶的控制軟件執(zhí)行相應(yīng)程序,對(duì)儀器主機(jī)或其內(nèi)部的嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)出 命令,儀器最終執(zhí)行該命令,完成了從儀器群主機(jī)命令到各儀器響應(yīng)的執(zhí)行過(guò)程。每臺(tái)儀器 控制計(jì)算機(jī)在儀器群主機(jī)的協(xié)調(diào)控制下虛擬鼠標(biāo)鍵盤(pán)操作,完全代替了人工操作。上述為本方法在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的激光剝蝕多接受等離 子體質(zhì)譜(LA-MC-ICP-MS)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的具體實(shí)施。整個(gè)自動(dòng)化調(diào)試過(guò)程不超過(guò)8小 時(shí)。結(jié)果表明,對(duì)于Geolas Plus準(zhǔn)分子激光器(LA)和多通道電感耦合等離子體質(zhì)譜 Neptune (MC-ICPMS)兩臺(tái)儀器的聯(lián)機(jī)操作,以及激光器(LA)、多通道電感耦合等離子體質(zhì) 譜N印tune(MC-ICPMS)和電感耦合離子源四級(jí)桿質(zhì)譜Agilent 7500 (ICP-QMS)的三機(jī)聯(lián)用 取得了圓滿(mǎn)的成功,每天只需選好樣品分析點(diǎn),儀器群就能自動(dòng)完成分析,大大降低了實(shí)驗(yàn)
7人員的勞動(dòng)強(qiáng)度;杜絕了由于操作失誤引起的儀器死機(jī)等狀況,提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量;并且提 高平均工作效率30%以上,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室夜間無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行。到目前為止,此類(lèi)實(shí)驗(yàn)室 在全國(guó)乃至全球范圍內(nèi)都是采用人工協(xié)調(diào)各測(cè)量?jī)x器的運(yùn)行,因此該方法具有極高的應(yīng)用 前景。 通過(guò)以上應(yīng)用實(shí)例,可以證明本方法的合理性及可行性,達(dá)到了本方法設(shè)計(jì)的目 的。
權(quán)利要求
一種協(xié)同儀器群組中多個(gè)獨(dú)立測(cè)量?jī)x器自動(dòng)工作的方法,用于柔性控制所述儀器協(xié)同工作,所述儀器之間結(jié)構(gòu)不完全相同,其特征在于以?xún)x器自帶的控制軟件的Windows界面為控制對(duì)象,替代人工操作過(guò)程,進(jìn)行各個(gè)儀器的自動(dòng)控制。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于需要替代的人工操作過(guò)程包括鼠標(biāo)操作和 鍵盤(pán)操作。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于以任一臺(tái)儀器的控制計(jì)算機(jī)作為主機(jī), 其余儀器的控制計(jì)算機(jī)作為從機(jī),所述主機(jī)控制整個(gè)儀器群組的分析時(shí)序,協(xié)同整個(gè)儀器 群組的操作,在設(shè)定的時(shí)刻向主機(jī)操作系統(tǒng)以及各個(gè)從機(jī)發(fā)送消息,所述從機(jī)根據(jù)所述發(fā) 送消息執(zhí)行鍵盤(pán)和鼠標(biāo)的操作功能。
4.如上述任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于,所述主機(jī)的控制包括以下基本步驟確定主機(jī)在工作時(shí)需要模擬的鼠標(biāo)點(diǎn)擊和鍵盤(pán)輸入的計(jì)算機(jī)界面上的位置坐標(biāo),這些 位置坐標(biāo)稱(chēng)為熱點(diǎn),記錄所有需要的熱點(diǎn)后輸出為熱點(diǎn)文件,在后續(xù)的自動(dòng)操作中對(duì)熱點(diǎn) 加以引用,使計(jì)算機(jī)自動(dòng)點(diǎn)擊鼠標(biāo)和輸入鍵盤(pán)內(nèi)容,控制各個(gè)從機(jī)進(jìn)行測(cè)量,達(dá)到自動(dòng)協(xié)同 工作的目的;建立主機(jī)與各個(gè)從機(jī)的聯(lián)接,以使主機(jī)的操作消息通過(guò)該聯(lián)接發(fā)送到各個(gè)從機(jī);編輯時(shí)序文件,確定每一個(gè)操作步驟或測(cè)量動(dòng)作的時(shí)間點(diǎn);編輯分析樣品表單,在自動(dòng)分析時(shí),主機(jī)讀取時(shí)序文件和樣品表單文件,根據(jù)時(shí)間信息 和計(jì)算機(jī)編號(hào)把相應(yīng)的內(nèi)容以消息形式發(fā)送給相應(yīng)的計(jì)算機(jī)。
5.如上述任一權(quán)利要求所述的方法,所述編輯時(shí)序文件的步驟包括a.確定每一步操作對(duì)應(yīng)的控制計(jì)算機(jī)編號(hào);b.確定每步操作對(duì)應(yīng)的熱點(diǎn)位置;c.確定每步操作對(duì)應(yīng)的操作類(lèi)型,包括確定是鼠標(biāo)操作或者鍵盤(pán)操作,單擊或雙擊,以 及左擊或右擊;d.當(dāng)為鍵盤(pán)操作時(shí),還要確定對(duì)應(yīng)的輸入內(nèi)容在樣品表單中的位置;e.分配每步操作后需要的延遲時(shí)間。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于本方法用于不同的具備Windows操 作系統(tǒng)的儀器群組時(shí),只需要更改時(shí)序文件和樣品表單格式。
7.如上述任一權(quán)利要求所述的方法,其特征在于所述多個(gè)獨(dú)立測(cè)量?jī)x器通過(guò)以太局 域網(wǎng)、RS232、RS422/485或GPIB互聯(lián)方法中的至少一種進(jìn)行互聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明涉及大型測(cè)量?jī)x器控制系統(tǒng),尤其是指需要多個(gè)獨(dú)立測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)組成的儀器群組協(xié)同工作時(shí)使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的方法。在本文描述的協(xié)同多個(gè)獨(dú)立測(cè)量?jī)x器自動(dòng)工作的方法中,首先通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將整個(gè)儀器群的控制計(jì)算機(jī)聯(lián)接,然后,選擇一臺(tái)儀器的控制計(jì)算機(jī)作為儀器群的主機(jī),通過(guò)主機(jī)控制儀器群的操作時(shí)序,向每個(gè)儀器控制計(jì)算機(jī)發(fā)送消息,在每臺(tái)儀器的控制計(jì)算機(jī)接到相應(yīng)的消息后,在本地模擬鼠標(biāo)鍵盤(pán)行為,直接對(duì)儀器的控制界面進(jìn)行操作。本方法適用于具備Windows操作系統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器群協(xié)同自動(dòng)工作,尤其是每個(gè)測(cè)量過(guò)程都可預(yù)知的情況。
文檔編號(hào)G06F3/048GK101853016SQ200910092110
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者劉宇, 唐國(guó)強(qiáng), 孫金鳳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所