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
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
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
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
名稱
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說明
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型號
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視覺控制器
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機器視覺控制器(控制器單機)
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DMV1000-80GXC
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相機
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30萬像素1394型相機,配相機線纜
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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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相機線纜
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1394相機線纜
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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紅色直射環形光
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DMV-LRDR070035P
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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
隨后可對DMV的檢測工具做如下規劃。
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
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
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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