本發(fā)明涉及一種切割系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種用于獲得植物材料樣本的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)能夠例如應(yīng)用在DNA分析中，作為植物育種程序的一部分。由US 7,980,148已知了該裝置的一種示例。

背景技術(shù)：

已知的裝置使用沖壓桿將樣本從植物葉片中沖壓出來。在沖壓操作之前，葉片必須插入在沖壓桿和支撐元件之間的開口中。需要支撐元件以避免葉片在沖壓處理期間移動(dòng)離開。

利用所述已知的裝置，用戶必須手動(dòng)操縱該裝置，以為了將葉片插入在限定于沖壓桿和支撐元件之間的開口中。這阻礙了裝置在全自動(dòng)取樣系統(tǒng)中的使用。

植物育種中增長的趨勢是使用DNA取樣，以使用來自相對年輕的植物(諸如秧苗)的樣本來預(yù)測或者分析植物特性。這允許在早期階段識別出感興趣的或者期望的植物。這些植物然后可以用于進(jìn)一步的雜交和選擇步驟。

由WO 2010/130304已知由權(quán)利要求1的前序部分限定的切割系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括切割裝置，所述切割裝置具有：帶切削刃的中空切割元件；驅(qū)動(dòng)單元，其用于使得切割元件圍繞切割元件的縱向軸線旋轉(zhuǎn)；和氣流引導(dǎo)單元，其用于通過中空切割元件施加抽吸力。該系統(tǒng)還包括控制單元，以為了控制驅(qū)動(dòng)單元和氣流引導(dǎo)單元。

已知的切割系統(tǒng)用于自動(dòng)分離脂肪組織與組織的其余部分。為此，將一片組織放置在底板形式的支撐件上。然后，切割裝置放置在組織上方。這種裝置包括套管，所述套管具有內(nèi)柱塞，所述內(nèi)柱塞向下移動(dòng)，使得組織被壓在柱塞和底板之間。替代地，可以在套管中產(chǎn)生氣動(dòng)壓力，以將組織壓抵在底板上。由于施加的壓力，包含在組織中的脂肪組織將被向外按壓通過底板和套管之間的間隙。此后，切割元件向下移動(dòng)以接合組織，所述切割元件為同軸布置在套管周圍的切割環(huán)形式。切割環(huán)旋轉(zhuǎn)，以切割開組織，從而將脂肪組織與組織的其余部分分離開。在切掉脂肪組織之后，在套管中產(chǎn)生了減小的壓力，用于將組織的其余部分保持在套管中，使得組織的其余部分能夠被運(yùn)送，以為了進(jìn)一步處理。

手動(dòng)取樣用于DNA分析的植物因通常在植物育種處理中涉及大量植物而需要植物育種員付出巨大的努力。因此，期望的是使取樣處理自動(dòng)化。不幸的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用上述已知的系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)這種自動(dòng)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種允許以更加自動(dòng)化的方式獲得植物材料的樣本的系統(tǒng)。更加特別地，本發(fā)明的目的是提供一種切割系統(tǒng)，所述切割系統(tǒng)能夠在取樣處理之前或者期間為植物取樣，所述植物例如在傳送帶上運(yùn)送。

根據(jù)第一方面，利用如下切割系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該目的，所述切割系統(tǒng)的特征在于中空切割元件是細(xì)長的，并且其特征在于控制單元構(gòu)造成控制氣流引導(dǎo)單元和驅(qū)動(dòng)單元，使得在切開葉片期間并且優(yōu)選地至少在切開葉片之前施加抽吸力。

本申請人意識到的是，自動(dòng)化地為大量植物取樣的問題涉及由運(yùn)送植物所導(dǎo)致的葉片移動(dòng)。已知的裝置需要植物的葉片插入在沖壓桿或者柱塞和支撐元件之間的開口中。該處理非常難以自動(dòng)化，即使是用于那些僅稍微移動(dòng)的葉片。

根據(jù)本發(fā)明的切割系統(tǒng)允許通過中空切割元件的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)切割動(dòng)作，而與此同時(shí)將抽吸力施加到待取樣的葉片。抽吸力將葉片吸引向切割元件。結(jié)果，不再需要已知裝置的支撐元件并且能夠僅僅從植物的葉片的一側(cè)通過相互作用來對植物取樣。因?yàn)檠b置的操作不僅僅依賴于將葉片定位在相對窄的開口中，所以甚至能夠在葉片移動(dòng)的情況中使用所述裝置。該系統(tǒng)因此能夠應(yīng)用在需要分析大量植物的應(yīng)用中。

在切開葉片期間施加抽吸力。優(yōu)選地，抽吸力是主導(dǎo)力，更加優(yōu)選地為唯一力，從而在切割期間將葉片拉到切割元件上。為此，優(yōu)選在切割之前施加抽吸力。

能夠例如使用中空圓筒狀體來形成中空切割元件，所述中空圓筒狀體具有鋒利的邊緣。該中空切割元件能夠由單種材料形成為一體。然而，不排除切削刃由不同材料形成的實(shí)施例。在這種實(shí)施例中，如果需要，能夠優(yōu)化用于切割動(dòng)作的材料特性。

氣流引導(dǎo)單元導(dǎo)致氣體流動(dòng)通過中空切割元件的內(nèi)部。根據(jù)氣流的方向，可以產(chǎn)生推動(dòng)或者抽吸力。氣流引導(dǎo)單元優(yōu)選地構(gòu)造成能夠根據(jù)所需的動(dòng)作產(chǎn)生推力和抽吸力兩者。通過中空切割元件的推力能夠用于推動(dòng)切割的葉片的樣本離開切割裝置。因此，氣流引導(dǎo)單元優(yōu)選地用于在切割之前吸引葉片、并且在切割之后推動(dòng)切割的樣本離開。為此，氣流引導(dǎo)單元可以包括：用于產(chǎn)生抽吸力的真空單元和/或用于產(chǎn)生推力的加壓氣體源。

氣體引導(dǎo)單元還可以包括閥單元，所述閥單元允許在加壓氣體源和真空單元之間切換，以在施加抽吸力和施加推力之間改變?？刂茊卧梢詷?gòu)造成控制閥單元或者能夠手動(dòng)地操作閥單元。在任意一種情況中，能夠在切割之前選擇抽吸力，然后在已經(jīng)獲得樣本之后，抽吸力能夠?qū)颖颈３指浇拥角懈钛b置，而與此同時(shí)裝置移動(dòng)到容器。在此，能夠選擇施加推力，以將樣本推動(dòng)到容器中，用于進(jìn)一步處理。

切割裝置還可以包括細(xì)長的中空抽吸元件，所述細(xì)長的中空抽吸元件布置在中空切割元件內(nèi)部，通過中空抽吸元件施加所述抽吸力。抽吸元件允許施加抽吸力以及待分離的切割元件的切割動(dòng)作。在中空切割元件和中空抽吸元件同軸布置時(shí)并且在中空切割元件和中空抽吸元件沿著它們的縱向軸線相互移動(dòng)的情況中這能夠得以改善。例如，首先可以將葉片抽吸在抽吸元件上，在此之后切割元件移動(dòng)，以為了接合以及切割葉片。在這種實(shí)施例中，能夠僅僅在葉片被適當(dāng)?shù)爻槲诔槲蠒r(shí)開始使得切割元件旋轉(zhuǎn)。

切割裝置還可以包括安裝框架，中空切割元件和中空抽吸元件布置在所述安裝框架上。中空抽吸元件優(yōu)選地相對于安裝框架旋轉(zhuǎn)固定，并且中空切割元件優(yōu)選地旋轉(zhuǎn)安裝在安裝框架上。驅(qū)動(dòng)單元可以布置成與中空切割元件間隔開。驅(qū)動(dòng)單元和中空切割元件之間的諸如帶的傳動(dòng)裝置能夠用于允許驅(qū)動(dòng)單元轉(zhuǎn)動(dòng)中空切割元件。

切割裝置可以包括第二驅(qū)動(dòng)單元，所述第二驅(qū)動(dòng)單元安裝在安裝框架上并且構(gòu)造成使得中空切割元件沿著其縱向軸線相對于安裝框架在第一自由位置和第二位置之間移動(dòng)，在所述第一自由位置中其不能顯著接合葉片，在所述第二位置中，中空切割元件能夠接合葉片。例如，當(dāng)切割裝置定位成從上方接合葉片時(shí)，中空切割元件可以在第一位置中相對于抽吸元件向上布置，使得切割元件在葉片被抽吸在抽吸元件上時(shí)不會(huì)顯著接合葉片。控制單元可以構(gòu)造成控制第二驅(qū)動(dòng)單元。例如，控制單元可以構(gòu)造成首先控制氣流引導(dǎo)單元以施加抽吸力，以將葉片吸引在中空抽吸元件上，然后控制第二驅(qū)動(dòng)單元，以使得中空切割元件相對于中空抽吸元件從第一位置移動(dòng)到第二位置，以為了接合已經(jīng)抽吸在中空抽吸元件上的葉片并且切開葉片。以這種方式，能夠在切割處理之前準(zhǔn)確定位葉片，而同時(shí)又不會(huì)被葉片和切割元件之間的相互作用干擾。優(yōu)選地，控制單元構(gòu)造成控制驅(qū)動(dòng)單元，以在中空切割元件抵達(dá)第二位置之前使中空切割元件旋轉(zhuǎn)。這防止了切割元件和葉片之間的在相對低角速度條件下的摩擦力所導(dǎo)致的葉片與抽吸元件的脫離。

切割裝置還可以包括第三驅(qū)動(dòng)單元，所述第三驅(qū)動(dòng)單元安裝在安裝框架上并且構(gòu)造成使中空抽吸元件沿著其縱向軸線相對于安裝框架移動(dòng)。而且，控制單元可以構(gòu)造成控制第三驅(qū)動(dòng)單元。例如，控制單元可以構(gòu)造成在已經(jīng)切割葉片之后控制第三驅(qū)動(dòng)單元，以使中空抽吸元件相對于中空切割元件移動(dòng)、并且然后控制氣流引導(dǎo)單元來施加推力，以便推動(dòng)切割的葉片的樣本離開裝置。例如，可以向下定向切割元件和抽吸元件。在該情況中，抽吸元件可以相對于切割元件向下移動(dòng)，使得抽吸元件的通過抽吸力將葉片的樣本保持于其上的那一端移動(dòng)離開切割元件。這允許將葉片的樣本運(yùn)送并存放在相對窄的開口中，諸如容器中。

在一個(gè)實(shí)施例中，切割裝置還包括主體，所述主體具有腔，中空切割元件可旋轉(zhuǎn)地接收在所述腔中。驅(qū)動(dòng)單元連接到主體，并且包括輸出軸，所述輸出軸連接到中空切割元件。輸出軸可以延伸通過中空切割元件。輸出軸可以通過螺釘或類似物連接到中空切割元件，或者輸出軸的連接可以完全基于摩擦。

在一個(gè)實(shí)施例中，氣流引導(dǎo)單元包括導(dǎo)管，所述導(dǎo)管與中空切割元件流體連通。因此，氣體可以在導(dǎo)管和中空切割元件內(nèi)部之間流動(dòng)。而且，主體可以包括開口，所述開口與腔流體連通并且導(dǎo)管連接到所述開口，其中，中空切割元件包括一個(gè)或者多個(gè)開口，以使得導(dǎo)管和中空切割元件之間流體連通。在其它實(shí)施例中，主體和/或中空切割元件可以在所述一個(gè)或者多個(gè)開口處或者附近處包括徑向凹陷部，以限定腔室，所述腔室在中空切割元件周圍延伸并且與所述導(dǎo)管流體連通。以這種方式，可以形成環(huán)狀的腔室，所述環(huán)狀的腔室允許導(dǎo)管和中空切割元件之間的流體聯(lián)通，而不受中空切割元件在主體中的角位置的影響。

切割裝置可以設(shè)置有支撐元件，所述支撐元件布置在切割元件的面向葉片的一端附近，并且具有垂直于縱向軸線的支撐表面，其中，支撐表面具有開口，中空切割元件延伸通過所述開口。支撐表面可以在切割處理期間支撐葉片。而且，支撐元件可以可調(diào)節(jié)地連接到主體，其中，能夠調(diào)節(jié)主體和支撐元件之間的距離。以這種方式，能夠調(diào)節(jié)中空切割元件的延伸通過支撐表面中的開口的那一部分的長度并且能夠相對于例如待取樣的葉片的厚度和/或強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化。

為了防止切割的樣本被抽吸通過中空切割元件，有利的是中空切割元件設(shè)置有多條分離的通道，所述多條分離通道形成在切削刃附近。位于分離的通道之間的壁防止或者至少很大程度地限制切割的樣本完全進(jìn)入到中空切割元件中的風(fēng)險(xiǎn)。

切割裝置還可以包括壓力傳感器，以測量氣流引導(dǎo)單元中的抽吸力的壓力，其中，控制單元構(gòu)造成在測量的壓力下降到預(yù)定閾值之下時(shí)確定已經(jīng)獲得葉片的樣本和/或葉片已經(jīng)被抽吸到中空抽吸管上，其中，控制單元構(gòu)造成依賴確定情況來控制中空切割元件和/或第二驅(qū)動(dòng)單元。例如，在使用切割元件而同時(shí)沒有上述抽吸元件的情況中，控制單元能夠在切割之后壓力增加的太高的情況下確定還沒有適當(dāng)?shù)孬@得樣本。這將表示切割元件的開口不再被葉片的樣本堵塞。類似地，如果使用了抽吸元件和切割元件二者，則抽吸元件內(nèi)部的壓力表示抽吸元件的開口是否被葉片的樣本堵塞。如果沒有檢測到壓降，則系統(tǒng)可以再次試圖從同一葉片獲得樣本，系統(tǒng)可以試圖從同一植物的不同葉片獲得樣本、或者可以完全忽略該植物。

切割裝置還可以包括壓力傳感器，以測量氣流引導(dǎo)單元中的推力的壓力，其中，控制單元構(gòu)造成當(dāng)在施加推力之后測量的壓力沒有下降到預(yù)定閾值之下時(shí)確定切割的樣本堵塞了中空切割元件和/或中空抽吸管。如果沒有檢測到壓降，則控制單元可以控制切割裝置安裝于其上的機(jī)械臂來移動(dòng)到專用單元以清潔切割裝置、或者控制單元可以產(chǎn)生針對用戶的報(bào)警信號。同一壓力傳感器可以用于測量氣流引導(dǎo)單元中的推力的壓力和抽吸力的壓力。

根據(jù)第二方面，利用用于獲得植物材料的樣本的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，所述系統(tǒng)包括機(jī)械臂、如上所述的切割系統(tǒng)，其中，切割裝置安裝在機(jī)械臂的端部上。該系統(tǒng)還包括：一個(gè)或者多個(gè)照相機(jī)，用于獲得待取樣的葉片的圖像；圖像處理單元，以處理獲得的圖像。切割裝置的控制單元還可以構(gòu)造成控制機(jī)械臂的移動(dòng)。控制單元還可以構(gòu)造成根據(jù)處理的圖像來控制機(jī)械臂的方向和位置。

應(yīng)當(dāng)注意的是，切割系統(tǒng)的控制單元通常與切割裝置分開。在上述用于獲得植物材料的樣本的系統(tǒng)中，能夠使用單個(gè)控制單元，所述單個(gè)控制單元控制機(jī)械臂和切割裝置兩者。替代地，使用了包括不同的控制單元的控制系統(tǒng)，所述不同的控制單元相配合以提供相同的功能。

根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)允許自動(dòng)對大量的植物進(jìn)行取樣，原因在于其不依賴于潛在移動(dòng)的葉片在支撐元件和切割元件之間的相對較窄的開口中的準(zhǔn)確放置。

圖像處理單元可以構(gòu)造成獲得關(guān)于待取樣的葉片的位置和方向的信息并且確定機(jī)械臂的對應(yīng)的所需位置和方向。通過使用更多的照相機(jī)或者為待取樣的葉片描繪特征或者成像的其它構(gòu)件，能夠在三維空間中確定待取樣的葉片的方向和位置。然后，能夠使用該信息來控制機(jī)械臂和安裝在機(jī)械臂上的切割裝置。

如果切割裝置包括如上所述的閥單元、并且如果能夠例如以電子的方式控制該閥單元，則控制單元可以構(gòu)造成首先控制閥單元以施加抽吸力，將機(jī)械臂移動(dòng)到裝置可以從植物獲得樣本的位置，并且控制驅(qū)動(dòng)單元以使切割元件旋轉(zhuǎn)，然后使機(jī)械臂移動(dòng)離開所述位置并且施加推力，以推動(dòng)切割的樣本離開裝置進(jìn)入到容器中。應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明并不排除這樣的實(shí)施例，其中，在已經(jīng)從葉片切割樣本之后中空切割元件保持旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明也不排除這樣的實(shí)施例，其中，在已經(jīng)切割樣本之后中空切割元件停止旋轉(zhuǎn)。另外，施加抽吸力可能延遲實(shí)際的切割處理。閥單元還能夠切換到中性狀態(tài)，在所述中性狀態(tài)中，沒有將相當(dāng)大的力施加到葉片。

根據(jù)第三方面，利用用于獲得植物材料的樣本的方法實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，所述方法包括以下步驟：a)提供一種細(xì)長的中空切割元件；b)將切割元件定位在植物的葉片附近；c)通過細(xì)長的中空切割元件施加抽吸力，以將葉片吸引向細(xì)長的中空切割元件；和d)使中空切割元件旋轉(zhuǎn)以切開葉片，而與此同時(shí)保持抽吸力。本發(fā)明的方法允許獲得樣本，而同時(shí)又不要求在葉片的兩側(cè)上實(shí)施動(dòng)作。

中空抽吸元件可以布置在中空切割元件內(nèi)部。在這種情況中，步驟c)可以包括通過中空抽吸元件施加抽吸力。作為附加方法或者替代方案，步驟d)可以包括使中空切割元件旋轉(zhuǎn)以切開葉片，同時(shí)使用抽吸力保持將葉片抽吸到中空抽吸元件上。

中空切割元件可以首先定位在第一自由位置中，在所述第一自由位置中，中空切割元件不會(huì)顯著接合已經(jīng)抽吸在中空抽吸管上的葉片。在該情況中，步驟d)還可以包括使中空切割元件相對于中空抽吸元件從第一位置移動(dòng)到第二位置，用于接合并切割葉片。

該方法還可以包括使中空抽吸元件相對于中空切割元件移動(dòng)，以及將加壓氣體供應(yīng)到中空抽吸元件用于產(chǎn)生推力，以便將切割的葉片的樣本推動(dòng)離開中空抽吸元件。

替代地，在沒有中空抽吸元件的情況中，步驟d)可以包括使中空切割元件旋轉(zhuǎn)以切開葉片，同時(shí)使用抽吸力將葉片保持抽吸在中空切割元件上。優(yōu)選地，切割元件在其接合葉片之前旋轉(zhuǎn)。

附圖說明

接下來，將參照附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于獲得植物材料樣本的系統(tǒng)的實(shí)施例；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用在圖1的系統(tǒng)中的切割裝置的實(shí)施例；

圖3從不同視角示出了圖2中的實(shí)施例；

圖4示出了圖2中的實(shí)施例的橫截面；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用在圖1的系統(tǒng)中的切割裝置的其它實(shí)施例；

圖6示出了圖5的實(shí)施例的橫截面；和

圖7A至圖7C示出了處于三個(gè)不同位置中的圖5的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)100。所述系統(tǒng)包括切割裝置110。所述系統(tǒng)連接到機(jī)械臂120，切割裝置110安裝在機(jī)械臂120上。采用真空源140和加壓氣體源150來分別獲得抽吸力和推力。閥單元130用于在兩種源之間切換。傳感器160用于測量在切割裝置110和閥單元130之間的導(dǎo)管170中的壓力。

系統(tǒng)100還包括控制單元180，以控制機(jī)械臂120的操作、控制閥單元130的切換操作、以及控制切割裝置110的驅(qū)動(dòng)單元。

另外，系統(tǒng)100包括一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)照相機(jī)190，由圖像處理單元200處理從光學(xué)照相機(jī)190輸出的圖像。從圖像處理單元200輸出的圖像被輸出到控制單元180。

接下來將解釋從葉片300獲得樣本的示例性操作。

首先，使用照相機(jī)190和圖像處理單元200來確定葉片300的位置和方向。已知的校準(zhǔn)技術(shù)可以用于將輸出的圖像與葉片300在實(shí)際空間中的位置和方向相關(guān)聯(lián)。

接下來，控制單元180將控制機(jī)械臂120移動(dòng)，使得切割裝置110被帶到適當(dāng)?shù)奈恢煤头较?，以便從葉片300切割樣本。在切割樣本之前，控制閥單元130，使得使用真空源140施加抽吸力或者保持施加抽吸力。在此時(shí)，壓力傳感器160可以監(jiān)測導(dǎo)管170中的壓力。如果該壓力過低，則切割裝置110的中空切割元件可能被堵塞?？梢援a(chǎn)生針對用戶的相應(yīng)報(bào)警信號以中斷操作，或者控制單元可以首先控制機(jī)械臂120以在重復(fù)或者再次啟動(dòng)上述操作之前實(shí)施清理處理。

控制單元180將控制切割裝置110的驅(qū)動(dòng)單元，以確保包含在切割裝置110中的中空切割元件開始旋轉(zhuǎn)或者保持旋轉(zhuǎn)。因此，中空切割元件將以高速旋轉(zhuǎn)，例如，3000rpm至20000rpm，并且抽吸力將被同時(shí)施加到葉片300?？刂茊卧?80可以控制機(jī)械臂120移動(dòng)向葉片300以開始切割處理，和/或葉片300將因施加到葉片上的抽吸力而移動(dòng)到切割裝置110。抽吸力還可以在切割元件開始旋轉(zhuǎn)之前施加。

由于切割裝置110的切割元件的相對鋒利的切削刃的相對高轉(zhuǎn)速，將從葉片300切割樣本。該切割的樣本將在抽吸力的影響下附接到中空切割元件的壁部分。

作為下一個(gè)步驟，控制單元180將控制機(jī)械臂120，使得切割裝置110被帶到其能夠存放切割樣本的位置。同時(shí)，控制單元180可以控制切割裝置110的驅(qū)動(dòng)單元，以使中空切割元件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)停止，盡管這不是必須的。

一旦位于適當(dāng)?shù)奈恢弥?，例如處于容器上方，控制單?80將控制閥單元130，以將加壓氣體源150連接到切割裝置110。結(jié)果，推力將施加在切割的樣本上。因此，切割的樣本將被推動(dòng)離開切割裝置110，例如進(jìn)入到容器中。

可以使用壓力傳感器170檢測在閥單元130和切割裝置110之間的導(dǎo)管170中的壓力。如果在預(yù)定時(shí)間之后導(dǎo)管170中的壓力沒有低于預(yù)定閾值，則可以認(rèn)為切割的樣本保持堵塞了中空切割元件。結(jié)果，控制單元180可以控制機(jī)械臂120，以允許切割裝置110被清理?？梢詮耐蝗~片或者從同一植物的不同葉片上切割新的樣本。替代地，完全忽略討論中的植物。

在推開切割的樣本之后，可以處理新的植物。

根據(jù)需要，一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)可以進(jìn)一步構(gòu)造成捕獲對應(yīng)于待處理的植物的標(biāo)識物。例如，可以提供條形碼或者其它形式的標(biāo)記，以識別待描繪特征的植物。使用該信息，控制單元180可以控制機(jī)械臂120、切割裝置110和閥單元130，以對應(yīng)于捕獲的標(biāo)識物將切割的樣本存放在適當(dāng)容器中。

在圖2中，示出了能夠應(yīng)用在圖1的系統(tǒng)中的切割裝置1的第一實(shí)施例。切割裝置1包括安裝凸緣2，所述安裝凸緣2是主體3的一部分。這個(gè)凸緣可以用于將裝置1連接到機(jī)械臂120。驅(qū)動(dòng)單元4固定連接到主體3，所述驅(qū)動(dòng)單元4驅(qū)動(dòng)中空切割元件5。支撐元件6安裝到主體3。支撐元件6提供了用于待取樣的葉片7的支撐表面6A。

裝置1可以用于從葉片7切割樣本8，從而在葉片7中留下了開口9。為了將葉片7吸引向中空切割元件5，可以使用連接到裝置1的入口10的真空器施加抽吸力。在此，入口10能夠使用如圖1所示的導(dǎo)管170連接到閥單元130。真空器將在中空切割元件5內(nèi)部被引導(dǎo)向葉片7。

如圖2和3所示，主體3還包括安裝臂11和接收塊體12，其中，安裝臂11布置在安裝凸緣2和接收塊體12之間。中空切割元件5可旋轉(zhuǎn)地接收在接收塊體12中。螺釘13用于將接收塊體12固定連接到驅(qū)動(dòng)單元4，見圖3。驅(qū)動(dòng)單元4可以包括對應(yīng)的孔14，以容納螺釘13。類似地，安裝螺釘15用于將安裝臂11固定連接到接收塊體12。另外，螺釘16可以用于將支撐元件6固定連接到接收塊體12。如圖2所示，中空切割元件5延伸通過支撐表面6A的開口。能夠通過松開螺釘16來調(diào)節(jié)中空切割元件5的延伸通過開口的那部分的長度，所述螺釘16布置在支撐元件6的狹槽6B中。一旦被松開，則支撐元件6能夠在沿著中空切割元件5的縱向軸線的方向上移動(dòng)。

如圖4所示，中空切割元件5在其切削刃18附近包括多條分開的通道17。布置在中空切割元件5中的壁部分19防止或者妨礙切割的樣本進(jìn)入到中空切割元件5中太遠(yuǎn)。

接收塊體12包括開口20，導(dǎo)管21連接到所述開口20。在對應(yīng)位置處，中空切割元件5包括徑向凹陷部22和徑向開口23。結(jié)果，形成了環(huán)狀的腔室24，所述環(huán)狀的腔室24與導(dǎo)管21流體連通并且通過開口23與中空切割元件5的內(nèi)部流體連通。

通過逐漸減小中空切割元件5的壁厚直到實(shí)現(xiàn)期望的銳度來形成中空切割元件5的切削刃18。可以使用不同材料形成中空切割元件5的該部分，該部分固定連接到中空切割元件5的其余部分。然而，中空切割元件5可以由諸如不銹鋼的單種材料形成為一體。

驅(qū)動(dòng)單元4包括輸出軸25，所述輸出軸25使用摩擦連接，以與中空切割元件5相聯(lián)。附加地或者替代地，可以使用將輸出軸25聯(lián)接到中空切割元件5的不同構(gòu)件，諸如螺釘或類似物。

在圖2至圖4示出的切割裝置的實(shí)施例中，中空切割元件5優(yōu)選地在葉片7被抽吸到切割元件5上之前旋轉(zhuǎn)。如將在下文解釋的那樣，下述實(shí)施例可以處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，其中，中空切割元件將在已經(jīng)使用抽吸力吸引葉片之后開始旋轉(zhuǎn)。

圖5至圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的切割裝置的第二實(shí)施例。這個(gè)實(shí)施例包括安裝框架50，所述安裝框架50包括安裝凸緣52，切割裝置能夠通過所述安裝凸緣52安裝到機(jī)械臂上。圖5中示出的切割裝置包括中空切割元件55，所述中空切割元件55相對于安裝框架50旋轉(zhuǎn)安裝。能夠由驅(qū)動(dòng)單元54經(jīng)由傳動(dòng)裝置80驅(qū)動(dòng)中空切割元件55。

中空切割元件55相對于中空抽吸元件81同軸安裝。彈性構(gòu)件96安裝在中空抽吸元件81的端部處，見圖6。該元件連接到入口82，以使得能夠控制中空抽吸元件81內(nèi)部的壓力。中空抽吸元件81連接到氣壓缸84的活塞桿83，見圖6?；钊麠U83連接到活塞85，所述活塞85可移動(dòng)地布置在壓力室93中。通過改變活塞85上方和/或下方的壓力，活塞桿83能夠向下移動(dòng)或者向上移動(dòng)。如圖5所示，氣壓缸84是包括兩個(gè)入口86、87以控制活塞桿83的延伸和收回行程的雙向作用缸。

中空抽吸元件81可移動(dòng)地布置在中空切割元件55內(nèi)部。更加特別地，當(dāng)由氣壓缸84致動(dòng)時(shí)，中空抽吸元件能夠在中空切割元件55內(nèi)部上下平移。另一方面，安裝框架50包括導(dǎo)桿88，托架89能夠沿著所述導(dǎo)桿88滑動(dòng)。中空切割元件55旋轉(zhuǎn)安裝到托架89，而驅(qū)動(dòng)單元54固定連接到托架89。切割裝置還包括具有兩個(gè)入口91、92的第二雙向作用氣壓缸90，用于控制托架89的移動(dòng)。當(dāng)由缸90致動(dòng)時(shí)，托架89能夠上下平移。同時(shí)，中空切割元件55將相對于中空抽吸元件81平移。

圖7A至圖7C示出了切割裝置的各種構(gòu)造。圖7A示出了切割裝置的啟動(dòng)構(gòu)造，在所述啟動(dòng)構(gòu)造中，中空切割元件55處于第一位置中，在所述第一位置中，中空切割元件不會(huì)顯著接合葉片95。在這個(gè)位置中，中空抽吸元件81和中空切割元件55均處于它們的收回位置中。為了將葉片95吸引到中空抽吸元件81上，在入口82處施加真空。接下來，加壓氣體相對于入口92被供應(yīng)到入口91，以為了使托架89和安裝在托架中的中空切割元件55從第一位置移動(dòng)到第二位置，在所述第二位置中，中空切割元件55能夠接合葉片95，見圖7B。在各位置之間移動(dòng)之前或者期間，由驅(qū)動(dòng)單元54致動(dòng)中空切割元件55，優(yōu)選地以如下方式致動(dòng)中空切割元件55，使得中空切割元件55在接合葉片95之前實(shí)現(xiàn)操作轉(zhuǎn)速。

在已經(jīng)切割了葉片95之后，通過將加壓氣體相對于入口91施加到入口92使得中空切割元件55可以再次向上移動(dòng)。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)單元54可以停止驅(qū)動(dòng)中空切割元件55。優(yōu)選地，每當(dāng)中空切割元件55處于接合葉片95的位置中時(shí)，中空切割元件55以操作轉(zhuǎn)速操作。

切割裝置通常安裝到機(jī)械臂上。視覺系統(tǒng)能夠用于確定切割裝置的適當(dāng)位置，以便如結(jié)合圖1描述的那樣切割葉片95的樣本95’。當(dāng)完成該切割處理時(shí)，機(jī)械臂必須移動(dòng)到不同位置，在所述不同位置中，樣本能夠被輸送用于進(jìn)一步的處理。在一些情況中，樣本必須存放在窄長容器中。這可以因切割元件55的外部尺寸而復(fù)雜化。為了解決這個(gè)問題，加壓氣體可以相對于入口87供應(yīng)到入口86。結(jié)果，活塞桿83和連接到活塞桿的中空抽吸元件81將向下移動(dòng)，見圖7C。在這個(gè)時(shí)間期間，真空仍然被施加到入口82，使得獲得的樣本95’保持抵靠在中空抽吸元件81的端部上。一旦定位在用于存放樣本的適當(dāng)位置處，則加壓氣體能夠被供應(yīng)到入口82，以推動(dòng)樣本離開中空抽吸元件81。此后，加壓氣體能夠相對于入口86供應(yīng)到入口87，以為了使中空抽吸元件81向上移動(dòng)，以返回到圖7A的構(gòu)造。

本發(fā)明并不局限于待處理的葉片的光學(xué)特征?？梢允褂闷渌鼧?gòu)件用作位置和方向捕獲單元。類似地，圖像處理單元可以由普通的位置和方向確定單元替代。

另外，本發(fā)明并不局限于通過從葉片切掉樣本來分析植物。其它植物部分可以用于相同目的，只要這些部分足夠輕并且具有彈性，以使用抽吸力吸引。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白的是，屬于不同實(shí)施例的特征可以組合以形成新型的或者修改的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解的是，能夠?qū)Ρ景l(fā)明的實(shí)施例作出各種修改而不偏離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。