全自动加样系统作为一种自动化实验设备,被广泛应用于医学、化学以及生物学领域。然而,由于研发起步较晚、经验技术匮乏,我国的全自动加样系统普遍存在加样效率低、精度不高、交叉污染等一系列问题。目前,市场上主流的全自动加样设备大多由国外企业制造,虽然性能较好,但价格昂贵。另一方面,CAN+CANopen被认为是机器自动化领域最为成功的总线解决方案。因此,将两者结合起来,开发一个基于CANopen的无污染、高效、精确定量转移各种液体的全自动加样系统,具有较高的实用价值。论文在项目合作公司提供的机械平台上,完成了全自动加样系统的设计。通过规划系统CANopen网络、移植CANopen开源协议栈CANFestival、定义节点对象字典、注册字典项回调接口,构建系统CANopen网络,为下位机各部分在CAN总线下的协调控制提供实现基础。通过对下位机主控板、液面探测模块、运动控制模块和加注泵模块进行硬件电路设计及器件分析选型,构建下位机各模块嵌入式开发平台。设计样本子系统、送杯子系统、加注子系统的工作流程、状态机调度以及液面探测算法,实现进样、送杯、加注等加样操作;设计下位机主控单元业务软件,协调控制三个子系统完成自动加样;最后,设计上位机软件界面及上下位机通信协议,实现人机交互。论文的主要贡献有:(1)针对下位机多模块通信可能存在的丢包、阻塞等异常问题,采用CAN+CANopen的总线解决方案,保证了通信的可靠性与稳定性。(2)针对激光、超声波以及电容式液面探测模块易受干扰、探测不准的问题,采用融入加注泵运动的压力检测式液面探测方案,并完成相应的算法设计,有效地提高了抗干扰能力及准确率。(3)针对单针、双针顺序加样速度较慢的问题,设计4根加样针同时动作的加样流程,节省了传统加样方式中加样前等待吸样的时间,有效地提高了加样效率。(4)针对钢针加样可能引起交叉污染的问题,采用一次性Tip头套接针头的方式进行加样,保证了样本在加样过程中的无污染性。经反复测试,课题设计的全自动加样系统运行稳定,加样精度误差在2%以内,加样速度达到480个测试/小时,液面探测准确率大于99.5%,各项性能指标均达到了预期目标。