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大賽作品詳情

作品名稱：基于TRIZ理論的新型血漿重力存取裝置
學校名稱：山東理工大學
參賽隊伍：季瑜隊
參賽學生：李昊函 陳子昂 馮秀莉  
指導老師：馬立修  

詳細說明
1 血漿存取裝置的結構、系統設計說明
1.1整體結構設計
裝置結構包括冷藏柜體，柜體上設有可視的血漿存入口，下設血漿取用口，兩口處均設有自動開合的倉門，柜體內部設有制冷裝置和滑動軌道，軌道向下傾斜并往復回轉，且上下兩端分連存取兩口，血漿箱經存入口裝于軌道并借助重力向下滑動。
柜體分為內筒和外筒，內外筒為軌道的支撐主體，柜體頂部為可掀開的柜門，柜門僅作為維修或清潔時使用。
1.2主要結構特征
（1）柜體為圓筒形時，其內設置螺旋狀滑動軌道，軌道下側設置可掛接血漿箱的掛接機構，吊架通過上端的倒T型槽與軌道相配合，且前后及兩側均設置滾動單元（牛眼軸承）。軌道下端設有包含卡鎖彈簧、卡塊和彈簧控制單元的卡鎖裝置），卡塊通過卡鎖彈簧設置在軌道的一側，彈簧控制單元控制彈簧帶動卡塊可阻擋血漿箱沿軌道向下無限滑動，實現連續存放。沿軌道設置有活動拉繩（圖中未畫出），拉繩上固定有撥動血漿箱的凸出體。
（2）柜體為方形時，滑動軌道為多層首尾相接的之字形直線滑道，每相鄰相接的兩滑道傾斜方向相反，連接處配置推送機構，其可將血漿箱從上側的直線滑道推送至相連的下側滑道，實現連續存放。
（3）血漿箱以及箱內的血漿袋（盒）均設有條碼，血漿存取口兩處均設有條碼掃描裝置和暫存區域。
（4）制冷裝置設置于冷藏柜體底部或沿軌道布置，也可采用內部循環的風冷系統。
（5）冷藏系統（圖9）內設置傳送帶，按照一定次序安裝的多個柜體上的血漿取用口通過傾斜的滑板連接傳送帶，其他輔助設備均設置于整體密封的系統內。
1.3裝置結構的優點
（1）柜體的結構設計摒棄了目前多用的庫存結構，更為簡捷。圓筒形柜體內部的螺旋狀軌道，可節省結構空間，軌道可用于輸送和儲存大量血漿箱，取用時直接借用血漿自身重力實現從柜體上部沿螺旋軌道滑至取用口，無需采取升降裝置或機械臂等，避免裝置運轉發熱對存儲環境的溫度影響，保障了血漿存儲質量，提高了實用性和靈活性。采用方形柜體時，內設多層相接的之字形滑道也可節省空間，采用輔助推送的力源裝置（液壓裝置等）均設于柜體外，仍可避免對存儲環境的影響，但從能效及結構設置等方面考慮，其不如圓筒形結構設置效果好。上述的結構設計因其單通道、單流向的特性，按照時間順序自然存儲可滿足血漿取用的先進先出原則。各柜體可存儲不同類型的血漿，根據需求隨時從不同柜體取用，多柜體協同作業，互不干涉，亦方便系統化管理。
（2）通過倒T型槽與軌道配合的吊架及軌道兩側設置的滾動單元，可減少血漿箱與軌道的接觸面積，減少摩擦阻力及熱量，并防止血漿箱凍結于軌道上，前后的滾動單元能有效防止相鄰的血漿箱凍結。
（3）彈簧控制單元控制卡鎖彈簧的伸縮可使受血漿箱重力作用的彈簧快速復位來防止血漿箱連續滑出取用口；多個卡鎖裝置的設置及配合可以控制血漿箱的逐個滑出，實現順序存取。
（4）每個箱體內設計可裝多個血漿袋（盒），兩者均印有條碼，袋（盒）身的碼內應包含采血日期、血型、品種、規格、血型、獻血編號等精確信息，箱體上的碼內應包含所處位置、檢修時間、數量等精確信息，便于信息化系統管理。
（5）活動拉繩可沿軌道運行，其上的凸出體隨拉繩運動時可撥動血漿箱，迫使因凍結不動的血漿箱繼續運動，避免血漿箱卡頓在軌道上的問題，亦可實現手動與機動運作方式互補。
2 血漿存取裝置的信息化管理系統要求
基于物流行業對倉儲管理的經驗以及其他方法，該血漿存取裝置的管理系統應具備以下主要內容：
①出入庫策略上借鑒優化后的密集式自動倉儲系統進行管理；
②血漿箱存入時，掃描裝置需檢測獲取血漿箱所帶的碼內信息、裝柜時間及存儲位置等，檢測后存入，箱內血漿袋（盒）上的二維碼信息需在裝箱前錄入，包括數量、類型等；
③血漿箱取用時，掃描裝置需檢測獲取取用時間、柜體編號或位置，取用數量及類型等，檢測后取用；
④傳送帶末端的檢測終端通過檢測二維碼等方式獲取當前取用的血漿數量、類型、時間等，將所獲信息反饋給主系統，前三點的碼內信息可借鑒“庫位號”、“四號定位”管理方式設置血漿信息；
⑤冷藏系統內需實時監控冷柜溫度、濕度等信息并存儲較長時間，便于系統的后期維護；
⑥主系統應設置用戶管理、基本數據維護及查詢功能模塊；
⑦設置故障報警、斷電保護、風險管理等系統，當冷藏柜體或整體系統出現故障時，此類系統優先響應，發出報警信號；
⑧執行控制系統均采用工業領域多用的可編程控制系統（PLC）；

3 具體實施方式及過程
3.1圓筒形冷藏柜體的存取系統實施過程及說明
工作人員將信息已統計完全并設置好條形碼的血漿袋（盒）掃碼錄入系統后按次序、類別存入血漿箱，再借助外部升降裝置將血漿箱運至存入口（當冷藏系統設置于地下時不需要升降裝置），并通過入口處的條碼掃描裝置掃碼后掛接于吊架滑入柜體。軌道上設置多組卡鎖裝置，每相鄰配合的兩組之間至少容納一個血漿箱，當兩者間沒有血漿箱時，上游的卡鎖裝置打開，允許一個血漿箱通過后再關閉，取用時依次打開最下游的卡鎖裝置，并按照存入時的相似過程掃碼出庫。假設每一血漿箱內存放5個血漿袋（盒），當存儲時超過5個，多余的可存放于暫存區域，當取用時的取用數量小于5個，剩余的可存于取用口處的暫存區域。掛接在軌道上的血漿箱在重力的作用下沿軌道下滑，同時卡鎖裝置上的卡鎖彈簧（拉簧）帶動卡塊阻擋血漿箱無限制下滑并定位，在取用血漿箱時可通過手動或機動方式控制活動拉繩，迫使凸出體撥動卡鎖彈簧或卡塊，使得卡塊向上拉起，允許血漿箱經過卡塊，此過程中卡塊在卡鎖彈簧的作用下迅速復位，并依靠在掛接機構前側開設的與卡塊配合的插槽在卡塊復位時直接插入插槽內，防止其他血漿箱依次經過卡塊或出現碰撞，同時，血漿箱借助滾動單元沿軌道下滑至取用口，經條碼掃描裝置檢測后在推送裝置作用下沿滑板運動至傳送帶，經檢測終端后實現出庫，多柜體在主系統的控制下協同作業，可實現不同類型、數量的取用。
3.2方形冷藏柜體的存取系統實施過程及說明
方形柜體的工作過程與圓筒形類似，主要區別在血漿箱入庫時只需將箱體推上直線滑道，此方式能實現較為穩定的滑落，存儲時箱體即在連接處存放；箱體下滑至為圓弧狀的相接處坡道后，依靠第一推送機構從上側直線滑道下端運行至下側直線滑道上端，實現箱體沿首尾相接的之字形直線滑道下滑；取用時經條碼掃描裝置檢測后在推送裝置作用下沿滑板運動至傳送帶，檢測后出庫，出入口處同樣設置暫存區域，系統設置與圓筒形一致，也可實現多柜體協同作業。 比較上述兩方案，圓筒形結構方案綜合性較好。此外，柜體及整體冷藏系統設計均可按照實際生產、儲存要求等靈活處理。

重力存取方式本身是很新穎的設計，可以簡化存取裝置，操控上較簡單，便于制造，較好的實現了成本與功效的平衡，同時對于血漿等具有較高穩定環境要求的存儲物品而言，不會對其內部環境造成影響。
4.項目創新特色概述：
（1）可實現在低溫、密封環境下的自動化存取血漿； （2）可實現自動登記、自動尋址；
（3）可通過重力存取的方式實現一次性大量的順序存取；
（4）可保證內部存儲環境的穩定及平衡；
（5）可方便進行現代化庫存管理方法的結合、應用等。 

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