1  前言

隨著我國國民經(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的加快，我國藥品需求年均遞增速達(dá)到12%以上。2007年中國藥品需求量為5991億元人民幣，預(yù)計到2010年將達(dá)到600億美元，2020年達(dá)1200億美元，從而超過美國成為世界第一大藥品市場 

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。然而在實際生產(chǎn)過程中，可能由于多方面原因?qū)е虑暗兰由w時，沒有將瓶蓋安裝到位，甚至于整個蓋子丟失，這樣對藥品的生產(chǎn)質(zhì)量會造成重大隱患。所以在此類生產(chǎn)設(shè)備上，引入機器視覺系統(tǒng)，用以檢測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。

臺達(dá)DMV 機器視覺系統(tǒng)，具有高速精準(zhǔn)、多任務(wù)運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)的識別確認(rèn)、坐標(biāo)定位、測量計數(shù)、瑕疵檢測等領(lǐng)域。

2  瓶蓋檢測原理

根據(jù)客戶的機械特點，我們考慮采用如圖1的打光方式以及架設(shè)相機的方式。

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重點瓶蓋的情況，另一方面采用此種打光方式，也比較容易安裝，成本也相對較低。

通過分析藥瓶的尺寸特征，發(fā)現(xiàn)瓶身也有會有一定尺寸偏差，這樣勢必對瓶蓋是否蓋緊有一定影響。通過評估得知，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檢測的影響。

圖2 瓶身高度誤差示意圖

在實際檢測過程中，由于送料機構(gòu)的特點，在每次拍攝時，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，通過兩個維度的定位后，可以很好地確定被測藥瓶的位置，確保檢測的穩(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，瓶蓋上部會被照亮，在圖片中表現(xiàn)為大片的白色像素。這時就可以利用圖4紅框內(nèi)白色像素來檢測瓶蓋有無，以及瓶蓋有無安裝到位。

圖4 通過白色像素檢驗瓶蓋安裝情況

表1 本系統(tǒng)配置表

圖5 電氣控制圖

3  藥瓶檢測流程

判定產(chǎn)品的NG的條件有兩項：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白色像素檢測區(qū)域，正常情況下應(yīng)該檢測不到白色像素，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

圖7 檢測工具規(guī)劃

如圖7所示，第一個“邊緣位置”定位瓶子的X軸位置（以水平方向為X軸）；第二個“邊緣位置”定位蓋子的Y軸位置。

圖8 檢測區(qū)域顯示

如圖8所示，左邊檢測“面積”，檢測瓶蓋有無；右邊檢測“面積”，檢測瓶蓋是否安裝到位。

由于存在瓶蓋丟失的情況，所以還必須加入檢測瓶蓋有無的檢測。經(jīng)過觀察，如果瓶蓋存在的話，會被光源照亮并出現(xiàn)許多白色像素。這樣的話，可以通過檢測白色像素的數(shù)量來達(dá)到檢測有無的目的。如果瓶蓋一旦丟失，則規(guī)定檢測區(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“面積”工具檢測的結(jié)果判斷，只要出現(xiàn)一個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”將此兩個檢測工具的檢測結(jié)果做進(jìn)行綜合。

圖9 判斷器界面

4  檢測結(jié)果

通過檢測判斷，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 瓶蓋丟失檢測效果圖

圖11 瓶蓋安裝不到位檢測效果圖

圖12 正常安裝檢測效果圖

目前，系統(tǒng)只需 60ms以下即可完成一個產(chǎn)品的判斷，理論上每分鐘1000個產(chǎn)品的檢測，但是由于系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)的限制，目前可達(dá)到400瓶/分鐘的檢測速度，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。自動化生產(chǎn)的大背景下，對產(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)，同時也解決了其他傳感技術(shù)無法準(zhǔn)確檢測瓶蓋是否安裝到位的問題。

作者簡介：

宗偉，男，出生于1981年，畢業(yè)于上海電機學(xué)院機械系機械設(shè)備及自動化專業(yè)，現(xiàn)就職于臺達(dá)集團(tuán)--中達(dá)電通股份有限公司儀表產(chǎn)品開發(fā)處，主要專注于臺達(dá)儀表的技術(shù)支持以及市場開發(fā)。