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類型分類:
科普知識
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3D視覺傳感器

臺達視覺系統在藥瓶軋蓋機的應用

發布日期:2022-04-17 點擊率:73

1 前言

隨著我國國民經濟的快速發展、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到12%以上。2007年中國藥品需求量為5991億元人民幣,預計到2010年將達到600億美元,2020年達1200億美元,從而超過美國成為世界第一大藥品市場。

目前,藥品生產企業不再單純追求速度,而是越來越將藥品質量的管控放在第一位。隨著自動化程度的不斷提高,產品管控單靠人力越來越不適應。在這種背景下,機器視覺可以很好的適應醫藥企業高速、穩定的檢測需求。

在瓶裝藥品的生產環節,有一道軋蓋工序。然而在實際生產過程中,可能由于多方面原因導致前道加蓋時,沒有將瓶蓋安裝到位,甚至于整個蓋子丟失,這樣對藥品的生產質量會造成重大隱患。所以在此類生產設備上,引入機器視覺系統,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生,從而保證藥品的生產質量。

臺達DMV 機器視覺系統,具有高速精準、多任務運算處理能力和智能型、人性化的操作接口,可廣泛應用于食品、飲料、醫藥及包裝等行業的識別確認、坐標定位、測量計數、瑕疵檢測等領域。

2 瓶蓋檢測原理

根據客戶的機械特點,我們考慮采用如圖1的打光方式以及架設相機的方式。

圖1 打光方式示意圖

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,發現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

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

圖3 瓶子水平位置誤差示意圖

經過上述分析得知,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,在圖片中表現為大片的白色像素。這時就可以利用圖4紅框內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

圖4 通過白色像素檢驗瓶蓋安裝情況 

表1 本系統配置表
名稱
說明
型號
視覺控制器
機器視覺控制器(控制器單機)
DMV1000-80GXC
相機
30萬像素1394型相機,配相機線纜
DMV-CD30GS
操作器
手持操作編程器
DMV1000-KEY
相機線纜
1394相機線纜
DMV-CA45
鏡頭
12mm鏡頭
DMV-LN12MC
光源控制器
24V光源控制器
DMV-P1024
光源
24V紅色直射環形光
DMV-LRDR070035P
 

圖5 電氣控制圖

圖5 電氣控制圖

3 藥瓶檢測流程

判定產品的NG的條件有兩項:瓶蓋丟失(如紅框內無白色像素,就可以認為該瓶蓋丟失);瓶蓋安裝不到位,其表現形式就是瓶蓋傾斜,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域,正常情況下應該檢測不到白色像素,如在此區域出現過多的白色像素,就可以認為瓶蓋沒有安裝到位。

圖6 瓶蓋正常安裝圖示

圖6 瓶蓋正常安裝圖示

隨后可對DMV的檢測工具做如下規劃。

圖7 檢測工具規劃

圖7 檢測工具規劃

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 檢測區域顯示

圖8 檢測區域顯示

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。經過觀察,如果瓶蓋存在的話,會被光源照亮并出現許多白色像素。這樣的話,可以通過檢測白色像素的數量來達到檢測有無的目的。如果瓶蓋一旦丟失,則規定檢測區域內的白色像素必定達不到額定數量,基與此就可判斷瓶蓋有無。

最終輸出結果需要綜合兩個“面積”工具檢測的結果判斷,只要出現一個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果做進行綜合。

圖9 判斷器界面

圖9 判斷器界面

4 檢測結果

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11 瓶蓋安裝不到位檢測效果圖

 圖12 正常安裝檢測效果圖

圖12 正常安裝檢測效果圖

目前,系統只需 60ms以下即可完成一個產品的判斷,理論上每分鐘1000個產品的檢測,但是由于系統機械結構的限制,目前可達到400瓶/分鐘的檢測速度,已經完全滿足客戶需求。

5 結束語

俗話說“人命關天”,藥品質量絕非小事。自動化生產的大背景下,對產品質量的控制也是目前最為迫切需要解決的問題。臺達DMV視覺系統的引入,可保證藥品安裝環節的品質,同時也解決了其他傳感技術無法準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,畢業于上海電機學院機械系機械設備及自動化專業,現就職于臺達集團--中達電通股份有限公司儀表產

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