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1 前言
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人民生活水平的提高及人口老齡化趨勢(shì)的加快，我國(guó)藥品需求年均遞增速達(dá)到12%以上。2007年中國(guó)藥品需求量為5991億元人民幣，預(yù)計(jì)到2010年將達(dá)到600億美元，2020年達(dá)1200億美元，從而超過美國(guó)成為世界第一大藥品市場(chǎng)
目前，藥品生產(chǎn)企業(yè)不再單純追求速度，而是越來越將藥品質(zhì)量的管控放在第一位。隨著自動(dòng)化程度的不斷提高，產(chǎn)品管控單靠人力越來越不適應(yīng)。在這種背景下，機(jī)器視覺可以很好的適應(yīng)醫(yī)藥企業(yè)高速、穩(wěn)定的檢測(cè)需求。
在瓶裝藥品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，有一道軋蓋工序。然而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可能由于多方面原因?qū)е虑暗兰由w時(shí)，沒有將瓶蓋安裝到位，甚至于整個(gè)蓋子丟失，這樣對(duì)藥品的生產(chǎn)質(zhì)量會(huì)造成重大隱患。所以在此類生產(chǎn)設(shè)備上，引入機(jī)器視覺系統(tǒng)，用以檢測(cè)瓶蓋有無加裝或者加裝是否到位，可以很好的杜絕此類情況發(fā)生，從而保證藥品的生產(chǎn)質(zhì)量。
臺(tái)達(dá)DMV 機(jī)器視覺系統(tǒng)，具有高速精準(zhǔn)、多任務(wù)運(yùn)算處理能力和智能型、人性化的操作接口，可廣泛應(yīng)用于食品、飲料、醫(yī)藥及包裝等行業(yè)的識(shí)別確認(rèn)、坐標(biāo)定位、測(cè)量計(jì)數(shù)、瑕疵檢測(cè)等領(lǐng)域。
2 瓶蓋檢測(cè)原理
根據(jù)客戶的機(jī)械特點(diǎn)，我們考慮采用如圖1的打光方式以及架設(shè)相機(jī)的方式。
圖1 打光方式示意圖
采用上部照射光源照亮瓶蓋，可以更好的取得檢測(cè)重點(diǎn)瓶蓋的情況，另一方面采用此種打光方式，也比較容易安裝，成本也相對(duì)較低。
通過分析藥瓶的尺寸特征，發(fā)現(xiàn)瓶身也有會(huì)有一定尺寸偏差，這樣勢(shì)必對(duì)瓶蓋是否蓋緊有一定影響。通過評(píng)估得知，可通過DMV的內(nèi)置工具“邊緣位置”來定位瓶口位置，從而可以避免由于瓶身高度誤差對(duì)檢測(cè)的影響。
圖2 瓶身高度誤差示意圖
在實(shí)際檢測(cè)過程中，由于送料機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，在每次拍攝時(shí)，瓶子左右方向也存在一定的偏差。同樣可借助“邊緣位置”工具來定位瓶身。
圖3 瓶子水平位置誤差示意圖
經(jīng)過上述分析得知，通過兩個(gè)維度的定位后，可以很好地確定被測(cè)藥瓶的位置，確保檢測(cè)的穩(wěn)定性。通過“二值化”所拍攝的圖像，可以清晰的看到由于上部光源的作用，瓶蓋上部會(huì)被照亮，在圖片中表現(xiàn)為大片的白色像素。這時(shí)就可以利用圖4紅框內(nèi)白色像素來檢測(cè)瓶蓋有無，以及瓶蓋有無安裝到位。
圖4 通過白色像素檢驗(yàn)瓶蓋安裝情況
表1 本系統(tǒng)配置表
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名稱
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說明
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型號(hào)
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視覺控制器
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機(jī)器視覺控制器(控制器單機(jī))
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DMV1000-80GXC
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相機(jī)
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30萬像素1394型相機(jī)，配相機(jī)線纜
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DMV-CD30GS
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操作器
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手持操作編程器
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DMV1000-KEY
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相機(jī)線纜
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1394相機(jī)線纜
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DMV-CA45
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鏡頭
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12mm鏡頭
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DMV-LN12MC
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光源控制器
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24V光源控制器
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DMV-P1024
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光源
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24V紅色直射環(huán)形光
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DMV-LRDR070035P
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圖5 電氣控制圖
3 藥瓶檢測(cè)流程
判定產(chǎn)品的NG的條件有兩項(xiàng)：瓶蓋丟失（如紅框內(nèi)無白色像素，就可以認(rèn)為該瓶蓋丟失）；瓶蓋安裝不到位，其表現(xiàn)形式就是瓶蓋傾斜，或者高度變化，我們可以在正常瓶蓋上方建立一個(gè)白色像素檢測(cè)區(qū)域，正常情況下應(yīng)該檢測(cè)不到白色像素，如在此區(qū)域出現(xiàn)過多的白色像素，就可以認(rèn)為瓶蓋沒有安裝到位。
圖6 瓶蓋正常安裝圖示
隨后可對(duì)DMV的檢測(cè)工具做如下規(guī)劃。
圖7 檢測(cè)工具規(guī)劃
如圖7所示，第一個(gè)“邊緣位置”定位瓶子的X軸位置（以水平方向?yàn)?/span>X軸）；第二個(gè)“邊緣位置”定位蓋子的Y軸位置。
圖8 檢測(cè)區(qū)域顯示
如圖8所示，左邊檢測(cè)“面積”，檢測(cè)瓶蓋有無；右邊檢測(cè)“面積”，檢測(cè)瓶蓋是否安裝到位。
由于存在瓶蓋丟失的情況，所以還必須加入檢測(cè)瓶蓋有無的檢測(cè)。經(jīng)過觀察，如果瓶蓋存在的話，會(huì)被光源照亮并出現(xiàn)許多白色像素。這樣的話，可以通過檢測(cè)白色像素的數(shù)量來達(dá)到檢測(cè)有無的目的。如果瓶蓋一旦丟失，則規(guī)定檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的白色像素必定達(dá)不到額定數(shù)量，基與此就可判斷瓶蓋有無。
最終輸出結(jié)果需要綜合兩個(gè)“面積”工具檢測(cè)的結(jié)果判斷，只要出現(xiàn)一個(gè)NG，即瓶蓋丟失或者瓶蓋未安裝到位的情況，則此藥瓶便不通過。所以還需通過“判斷器”將此兩個(gè)檢測(cè)工具的檢測(cè)結(jié)果做進(jìn)行綜合。
圖9 判斷器界面
4 檢測(cè)結(jié)果
通過檢測(cè)判斷，可以清晰地看出藥瓶的情況，圖10到圖12是不同情況下效果圖。
圖10 瓶蓋丟失檢測(cè)效果圖
圖11 瓶蓋安裝不到位檢測(cè)效果圖
圖12 正常安裝檢測(cè)效果圖
目前，系統(tǒng)只需 60ms以下即可完成一個(gè)產(chǎn)品的判斷，理論上每分鐘1000個(gè)產(chǎn)品的檢測(cè)，但是由于系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，目前可達(dá)到400瓶/分鐘的檢測(cè)速度，已經(jīng)完全滿足客戶需求。
5 結(jié)束語
俗話說“人命關(guān)天”，藥品質(zhì)量絕非小事。自動(dòng)化生產(chǎn)的大背景下，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制也是目前最為迫切需要解決的問題。臺(tái)達(dá)DMV視覺系統(tǒng)的引入，可保證藥品安裝環(huán)節(jié)的品質(zhì)，同時(shí)也解決了其他傳感技術(shù)無法準(zhǔn)確檢測(cè)瓶蓋是否安裝到位的問題。
作者簡(jiǎn)介：
宗偉，男，出生于1981年，畢業(yè)于上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械系機(jī)械設(shè)備及自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)就職于臺(tái)達(dá)集團(tuán)--中達(dá)電通股份有限公司儀表產(chǎn)品開發(fā)處，主要專注于臺(tái)達(dá)儀表的技術(shù)支持以及市場(chǎng)開發(fā)。
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