【摘要】 臺達(dá)DMV視覺系統(tǒng)以其操作簡單，運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)頗受客戶青睞。本文介紹在藥瓶軋蓋機(jī)上應(yīng)用臺達(dá)DMV視覺系統(tǒng)來判斷瓶蓋安裝質(zhì)量的原理及效果。

【Abstract】  Delta DMV vision system is popular for its simple operation, stable operation characteristics. This paper 

introduces the principle and effect of Delta DMV vision system which is used to determine cap installation

quality in the medicine bottle capping machine. 

【關(guān)鍵字】視覺檢測；位置定位；二值化；白像素

【Keywords】visual inspection; position location; binaryzation; white pixels

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(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(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(jī)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(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)的識別確認(rèn)、坐標(biāo)定位、測量計(jì)數(shù)、瑕疵檢測等領(lǐng)域。

2  瓶蓋檢測原理

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(shí)際檢測過程中，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(shí)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(yàn)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(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

隨后可對DMV的檢測工具做如下規(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?yàn)閄軸）；第二個“邊緣位置”定位蓋子的Y軸位置。

圖7 檢測工具規(guī)劃

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。

圖8 檢測區(qū)域顯示

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

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。

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(jī)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(shí)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(jī)學(xué)院機(jī)械系機(jī)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)。