機器視覺醫藥行業藥片包裝缺損檢測應用

目前，在(zài)大(dà)多數制藥廠裏的(de)藥片包裝生産線上(shàng)，一(yī / yì ／yí)般采用人(rén)工進行目測的(de)方法分揀次品，檢測人(rén)員的(de)工作狀況對于(yú)檢測效果有着很大(dà)的(de)影響，而(ér)且這(zhè)種工作方式檢測效率低、成本高、勞動強度大(dà)。手工勞動的(de)插入嚴重影響了(le／liǎo)藥片包裝生産線的(de)工作效率，不(bù)但浪費了(le／liǎo)大(dà)量的(de)勞動力資源，而(ér)且包裝質量不(bù)能從根本得到(dào)保證。

而(ér)有些廠家采用長時(shí)間錄像機進行錄像方式來(lái)彌補由于(yú)人(rén)工檢測所帶來(lái)的(de)失誤，但這(zhè)失去了(le／liǎo)實時(shí)檢測的(de)意義，同時(shí)也(yě)存在(zài)檢測成本高的(de)問題。

利用機器視覺系統代替人(rén)進行藥片包裝缺損檢測，可以(yǐ)提高生産效率，降低生産成本。基于(yú)機器視覺技術的(de)藥片包裝缺損檢測系統是(shì)一(yī / yì ／yí)個(gè)集機器視覺、光傳感器和(hé / huò)機電等技術于(yú)一(yī / yì ／yí)體的(de)機電一(yī / yì ／yí)體化産品，而(ér)且具有計算機精度高、速度快的(de)特點，能迅速而(ér)準确地(dì / de)檢測出(chū)藥片包裝的(de)缺損，并對其進行綜合分析，從而(ér)對成品和(hé / huò)廢品進行可靠分離。

機器視覺概念

機器視覺又稱計算機視覺，是(shì)用計算機來(lái)模拟人(rén)或再現與人(rén)類視覺有關的(de)某些智能行爲(wéi / wèi)的(de)技術，從客觀事物的(de)圖像中提取信息進行處理，并加以(yǐ)理解，最終用于(yú)實際檢測、測量和(hé / huò)控制。機器視覺是(shì)一(yī / yì ／yí)項綜合技術，其中包括：數字圖像處理技術、機械工程技術、控制技術、電光源照明技術、光學成像技術、傳感器技術、模拟與數字視頻技術、計算機軟硬件技術、人(rén)機接口技術等。這(zhè)些技術在(zài)機器視覺中是(shì)并列關系，相互協調應用才能構成一(yī / yì ／yí)個(gè)成功的(de)工業機器視覺應用系統。一(yī / yì ／yí)個(gè)典型的(de)工業機器視覺應用系統包括圖像捕捉系統、光照系統、圖像數字化模塊、數字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和(hé / huò)機械控制執行模塊。

圖像捕捉系統采用CCD攝像機将所要(yào / yāo)識别的(de)作業對象和(hé / huò)背景轉換成圖像信号，以(yǐ)圖像形式記錄下來(lái)，然後轉變成數字化信号傳送給專用的(de)圖像處理系統，根據像素分布亮度和(hé / huò)顔色等信息進行各種運算來(lái)抽取目标的(de)特征，根據預設的(de)容許度和(hé / huò)其他(tā)條件輸出(chū)判斷結果。

光照系統爲(wéi / wèi)圖像采集提供合适的(de)照明，以(yǐ)利于(yú)後續圖像的(de)處理與分析。

圖像數字化模塊、數字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊是(shì)機器視覺系統的(de)核心，供計算機進行特定的(de)處理，處理完畢的(de)數字信号需要(yào / yāo)轉換成視頻信号由顯示器顯示，并經圖像采集闆輸出(chū)端輸出(chū)，以(yǐ)控制相應的(de)執行機構。

機械控制執行模塊根據計算機的(de)指令進行動作，最終完成系統所需的(de)任務。

藥片包裝缺損檢測系統的(de)總體設計方案

基于(yú)機器視覺技術的(de)藥片包裝缺損檢測系統總體上(shàng)由硬件和(hé / huò)軟件兩大(dà)部分組成，其工作原理是(shì)：包裝好的(de)藥片在(zài)傳送裝置中傳輸，傳送裝置在(zài)機器中分爲(wéi / wèi)兩個(gè)區域：檢測區和(hé / huò)分離區。在(zài)檢測區，通過高速CCD攝像機将傳送中的(de)連續的(de)藥片圖像傳輸到(dào)計算機中。計算機對記錄下的(de)圖像進行分析，分辨出(chū)未填置藥片的(de)廢闆。當藥闆進行切割後進入分離區時(shí)，橫向安置的(de)噴槍射出(chū)高壓氣體把廢闆快速吹出(chū)，落入廢品箱，而(ér)成品藥闆正常落入成品區，從而(ér)實現成品和(hé / huò)廢品的(de)分離。

基于(yú)機器視覺技術的(de)藥片包裝缺損檢測系統總體結構如圖l所示。爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)充分利用原生産線，并有效地(dì / de)進行藥片包裝缺損檢測，可在(zài)檢測區安裝兩台CCD攝像機進行可靠檢測，并加裝适當的(de)照明設備增強檢測效果。

4.檢測系統硬件實現

基于(yú)機器視覺技術的(de)藥片包裝缺損檢測系統的(de)硬件包括攝像系統和(hé / huò)分離系統兩部分。

4．1攝像系統

攝像系統采用工業中廣泛采用的(de)電荷耦合性固體攝像機（CCD），它由固體攝像器件作爲(wéi / wèi)感光元件，具有動态範圍大(dà)、光譜響應範圍寬、體積小、功耗低和(hé / huò)可靠性高等特點。CCD圖像傳感器的(de)輸出(chū)簡單，可以(yǐ)很方便地(dì / de)把圖像信号的(de)空間分布按照一(yī / yì ／yí)個(gè)确定的(de)線性關系轉換爲(wéi / wèi)電信号的(de)時(shí)序分布，并進行後續處理。CCD能與MOS電路集成在(zài)一(yī / yì ／yí)個(gè)芯片上(shàng)，既具有光電轉換功能，又具有信号存儲、轉移和(hé / huò)讀出(chū)功能，因此CCD圖像傳感器可看成一(yī / yì ／yí)個(gè)圖像變換器，把一(yī / yì ／yí)幅空間分布的(de)光圖像變換成按時(shí)間順序分布的(de)視頻電壓信号，傳輸給計算機進行處理。

CCD攝像機按照其使用的(de)CCD器件可以(yǐ)分爲(wéi / wèi)線陣式和(hé / huò)面陣式兩大(dà)類，因爲(wéi / wèi)線陣CCD攝像機一(yī / yì ／yí)次隻能獲得圖像的(de)一(yī / yì ／yí)行信息，被拍攝的(de)物體必須以(yǐ)直線形式從攝像機前移過才能獲得完整的(de)圖像，針對工作實際，這(zhè)裏采用線陣式CCD攝像機。

4．2圖像采集卡

在(zài)基于(yú)PC機的(de)機器視覺系統中，圖像采集卡是(shì)控制攝像機拍照完成圖像采集與數字化協調整個(gè)系統的(de)重要(yào / yāo)設備，其結構設計和(hé / huò)性能對整個(gè)系統的(de)效率密切相關。一(yī / yì ／yí)般的(de)圖像采集卡具有以(yǐ)下功能模塊：圖像信号的(de)接收與A／D轉換模塊；攝像機控制輸入輸出(chū)接口；總線接口；通訊接口。

本系統使用NI公司的(de)PCI—1408圖像采集卡，它支持多路圖像采集，并且采用雙CCD輸入以(yǐ)提高系統的(de)分辨率和(hé / huò)可靠性，藥闆的(de)圖像經CCD攝像頭再經采集卡轉化爲(wéi / wèi)數字化圖像輸入計算機，經計算機處理後判斷是(shì)否有廢闆出(chū)現。

4．3分離系統

分離系統主要(yào / yāo)是(shì)氣槍的(de)設計，包括氣槍噴氣口的(de)形狀、位置、噴氣壓力及噴氣時(shí)間的(de)控制等。氣槍噴氣口與攝像頭的(de)距離和(hé / huò)傳輸帶的(de)運行速度決定了(le／liǎo)噴氣的(de)時(shí)間及延時(shí)時(shí)間，這(zhè)裏通過計算機對整個(gè)運行過程的(de)實時(shí)計算，給控制器發出(chū)指令，控制器控制氣槍進行動作，使其在(zài)指定的(de)時(shí)間後噴射氣流，将廢闆吹入廢品箱。

5.檢測系統的(de)控制

控制系統包括識别算法、用戶界面和(hé / huò)通信三個(gè)子(zǐ)系統，分别完成檢測識别、氣槍控制和(hé / huò)通訊功能。

系統軟件基于(yú)Windows平台，用Delphi語言編寫，并引入了(le／liǎo)NI公司的(de)LabVIEW語言進行圖形處理。軟件結構如圖2所示，共分爲(wéi / wèi)參數設置、預處理、數字圖像處理、智能判斷決策、機械控制、通訊和(hé / huò)用戶界面七個(gè)模塊。參數設置提供數據庫數據文件的(de)設置和(hé / huò)存儲操作；預處理模塊按照設定的(de)值完成初始化操作；數字圖像處理模塊完成實時(shí)采集的(de)CCD圖像的(de)數字化處理；智能判斷決策模塊進行圖像數據的(de)比較和(hé / huò)判斷處理；機械控制模塊完成氣槍電路的(de)控制；通訊模塊完成檢測系統與上(shàng)位機和(hé / huò)數據庫的(de)雙向通訊及統計數據的(de)上(shàng)報；用戶界面采用圖形方式，爲(wéi / wèi)用戶提供方便的(de)操作和(hé / huò)統計顯示，便于(yú)用戶在(zài)檢測品種改變時(shí)及時(shí)更換參數設置值并增删或修改數據庫。

　　這(zhè)種能代替人(rén)的(de)檢測、分類工作的(de)機器視覺系統，能夠大(dà)幅降低檢驗成本，提高産品質量，大(dà)大(dà)提高勞動生産率，并爲(wéi / wèi)勞動者創造一(yī / yì ／yí)個(gè)舒适的(de)工作環境。利用機器視覺識别系統代替人(rén)工進行藥片包裝檢測具有實用價值，特别在(zài)自動化生産線上(shàng)代替人(rén)工從事快速、單調的(de)産品檢驗工作，可以(yǐ)達到(dào)快速，準确的(de)效果。