基于机器视觉的粉针剂生产中药瓶标贴信息在线检测系统

摘要

本发明提供了一种基于机器视觉的药品粉针剂生产中药瓶瓶贴在线检测系统，包括光电触发装置(1)、图像传感装置(2)、LED矩形光源装置(3)、图像处理与分析装置(4)和输出控制装置(5)。采用本发明的在线检测系统，能有效解决生产过程中药瓶瓶贴方面的质量问题，及时发现不合格药瓶瓶贴，剔除不合格药瓶瓶贴，并能在高速生产过程中不停机进行即时检测，不影响连续生产，更好地确保药品质量。本发明设备简单，适宜于在工业化生产中应用。

说明书

技术领域：

本发明涉及药品粉针剂生产装置，尤其涉及一种基于机器视觉的药品粉针剂生产中的包装质量在线检测系统。具体涉及药品粉针剂生产中的药瓶标贴信息在线检测系统。

背景技术：

在制药公司生产流水线中，成品的生产需要经过洗瓶、分装、轧盖、目检、包装等多个流程。药品的生质是一项事关药品安全有效的重要环节，合格的药品要求对生产的每个环节进行严格的质检工作。但目前很多药厂主要还是采用人工方式来进行质检工作。由于操作者的疲劳度、责任心、经验等主观因素以及非人力客观因素(如生产速度等)的制约，往往还会有少量的漏检不合格产品出现。这些不合格产品流入市场会造成药效不好，甚至危害病人安全等问题。为了更进一步严格控制药品品质，采用自动检测技术来完善或代替人工检测方式，使最大范围内减少或者杜绝上述现象的产生，提高药品质量，确保用药的安全和有效。

机器视觉(Machine Vision)也称计算机视觉(Computer Vision)是一项迅速发展的新技术。利用机器视觉技术进行在线识别检测，是近年来出现的一门新型综合性应用技术。在现代化的大生产中，视觉检测往往是不可缺少的环节，机器视觉系统可以取代人工视觉，用于检测、识别的各种场合，特别是高速、大批量、连续自动化生产中的质量检查、对象辨识和尺寸测量等人工难以完成的工作。机器视觉相对人工检测而言，有许多优点：检测速度快、检测效率高、无用眼疲劳或注意力不集中问题等等。相对光电检测而言，也有很多特点：抗环境干扰能力强(如：震动、环境光、速度等)；检测类型多样化、调试维护方便等。

目前根据生产数据统计，粉针剂药品生产过程中，瓶贴质量问题占整个产品质量问题的6.9％左右，质量问题主要存在：打码错误，打码位置偏离，打码模糊等问题。由于生产线速度很快，约每分钟300瓶，在如此快的速度下，人工对标贴信息的检测不可能满足高速生产线的要求，因此，如何采用机器视觉技术来有效解决生产过程中瓶贴质量方面的问题，是关注的要点。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于克服上述不足之处，提供一种基于机器视觉的药品粉针剂生产中药瓶瓶贴质量在线检测系统。

为实现上述技术问题，本发明的基本构思是：基于机器视觉的药品粉针剂生产中药瓶瓶贴质量在线检测系统，能实时检测生产过程中的粉针剂玻璃药瓶标贴，通过图像传感设备获取被检测标贴的实时图像，然后传输到智能处理单元进行处理分析，从而识别标贴的批号、有效期信息是否正确，并发送命令信息给剔除装置。该发明的检测装置能在高速生产过程中(300瓶/每分钟)确保每张标贴100％经过设备检测检测，同时该检测设备与被检测的标贴采用无接触式检测，对生产线的正常生产无任何影响，对标贴本身不会造成检测损伤。

本发明提供了一种基于机器视觉的药品粉针剂生产中药瓶瓶贴在线检测系统，包括光电触发装置、图像传感装置、LED矩形光源装置、图像处理与分析装置和输出控制装置。所述光电触发装置采用限定反射型光电触发器，位于LED矩形光源装置的右前方，置于标贴带前方10mm处。所述图像传感装置与LED矩形光源装置相互并立排列，设置于被检测药瓶的包装检测区，药瓶的标贴面前方，距离标贴带100mm-1500mm处，所述的光电触发装置与图像传感装置通过信号电缆相连，光电触发装置的触发信号通过电缆控制图像传感装置的工作。图像传感装置与图像处理与分析装置通过屏蔽网线相连，将图像数据传递到图像处理与分析装置的内存区域，图像处理与分析装置相连与输出控制装置通过PCI总线相连，发送剔除控制信号。

本发明的基于机器视觉的药品粉针剂生产中药瓶瓶贴在线检测系统，所述摄象装置为日本JAI公司的PULNIX高速摄像机，数据接口采用GIGE网络接口，最大传输距离100米，一般来说方面生产过程中分布式检测集中式管理的原则。摄像机CCD最大分辨率1392×1040，每秒30帧的连续拍摄速度，具有高分辨率，高速获取生产线玻璃药瓶图像，满足生产线最大生产速度(5瓶/秒)。摄像机镜头采用日本COMPUTAR 8mm工业镜头，具有镜头畸变小，超短视距的特性，保证图像的真实性和节约硬件设备的安装空间。

本发明的基于机器视觉的药品粉针剂生产中药瓶瓶贴在线检测系统，所述LED矩形光源为日本CCS的LDL-TP42×15RD红光光源，该光源具有矩形视角照射特点，通过该光源的照明，能在标贴上形成矩形区域的均匀亮度照明，能有效解决后续计算机图像处理过程中图像亮度不均的影响，加快软件算法检测速度。另外该光源具有亮度衰减速度低，寿命长特点，减少设备调试维护时间。

本发明的基于机器视觉的药品粉针剂生产中药瓶瓶贴在线检测系统，所述光电触发装置为OMRON的限定反射型光纤传感器E32-L25L。具有延时小，触发准确的特点。所述光电触发装置与图像传感装置相连，控制图像传感装置实时工作。

所述图像处理与分析装置为一台工业计算机，其中包括图像数字采集模块9和字符识别模块10(OCR)；所述图像传感装置依次通过该图像数字采集模块9和字符识别模块10(OCR)与图像处理与分析装置连接。

所述输出控制装置为一控制板卡，位于工业计算机内部，与图像处理与分析装置的字符识别模块10(OCR)相连，接收字符识别模块10(OCR)的输出结果，实时输出剔除和报警控制信号并记录和统计不合格药瓶缺陷信息。

本发明通过软件分析处理所接收的图像，根据软件计算结果向外部剔除装置发送控制信号。

软件算法识别原理：

通过机器视觉技术的文字识别技术称为光学字符识别技术(OCR)，OCR分为两个阶段，首先是学习环节，即通过人工示教的方式告诉计算机软件先验知识，也就是计算机的学习过程；其次是认知环节，通过掌握的先验知识认知检测的内容，从而判断识别结果，

图像获取：采用双缓存技术采集图像和计算图像，保证图像的采集和处理可以分步进行，即图像采集下一张的同时，软件在计算上一张的图像，从而有效提高软件算法的检测速度，满足生产线每分钟300瓶的生产速度。

低通滤波：采用GAUSS滤波算法，对图像数据矩阵做卷积计算，有效降低图像中存在的各种干扰噪声点。

边缘提取：采用SOBEL算子算法，对图像数据矩阵做3×3的模板卷积计算，强化图像边缘效果。

二值分割：对经过边缘提取后的图像二值化处理，这里采用最优距离自适应阈值分割算法，将梯度图分割成二值黑白图。

区域定位：采用快速聚类算法，对二值化的目标聚类分析，提取目标的文字信息区域，如，批号数字区域，有效期数字区域。同时过虑标贴信息上的图案、中文符号等信息

字符切割：根据区域定位的位置信息，从原始图像中分割出带有批号和有效期数字信息的局部图像，并根据设定的参数将单个的数字字符切割出来。

归一化：对分割出来的单个字符图像采用线性差值运算，将图像归一化成为标准的16×32象素大小的图像矩阵。

识别计算：根据学习结果16×32标准模板采用模板匹配算法对分割的16×32图像计算，查询相似度最大的匹配结果来判定检测对象属于哪个数字，并根据设定的生产信息判断是否符合标准。如果相似度最大值不超过50％则说明该文字信息存在喷码质量问题也作为不合格产品处理。

采用本发明的基于机器视觉的药品粉针剂生产中药瓶瓶贴在线检测系统，由于它包括光电触发装置、图像传感装置、LED矩形光源装置、图像处理与分析装置和输出控制装置。因此，可以在药品粉针剂生产中在线检测药瓶瓶贴，能有效解决生产过程中药瓶瓶贴方面的质量问题，及时发现不合格药瓶瓶贴的打码错误，打码位置偏离，打码模糊等问题，剔除不合格药瓶瓶贴，并能在高速生产过程中不停机无接触式进行即时检测，不影响连续生产，对瓶贴无损检测，更好地确保药品质量。本发明设备简单，适宜于工业化生产中的应用。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1本发明基于机器视觉的药品粉针剂生产中药瓶瓶贴在线检测系统的结构示意图。

图2本发明基于机器视觉的药品粉针剂生产中药瓶瓶贴在线检测系统的连接示意图。

具体实施方式

图1所示的本发明基于机器视觉的药品粉针剂生产中药瓶瓶贴在线检测系统，包括光电触发装置1、图像传感装置2、LED矩形光源装置3、图像处理与分析装置4和输出控制装置5。所述光电触发装置1采用限定反射型光电触发器，位于LED矩形光源装置3的右前方，置于药瓶标贴带前方10mm处。所述图像传感装置与LED矩形光源装置3相互并立排列，设置于被检测药瓶的包装检测区，药瓶标贴面的前方，距离标贴带100mm-1500mm处，所述的光电触发装置1与图像传感装置2通过信号电缆相连，光电触发装置1的触发信号通过电缆控制图像传感装置2的工作。图像传感装置2与图像处理与分析装置4通过屏蔽网线相连，将图像数据传递到图像处理与分析装置4的内存区域，图像处理与分析装置4与输出控制装置5通过计算机数据总线相连，发送剔除控制信号。

在本实施方式中粉针剂药瓶在生产轨道6运动，当光电触发装置1实时探测标贴是否到达检测位置，如果到达，发送触发信号给图像传感装置2，图像传感装置2的CCD成像部分最大分辨率1392×1040，每秒30帧的连续拍摄速度，具有高分辨率，高速获取生产线玻璃药瓶图像，满足生产线最大生产速度(5瓶/秒)，所述摄像机镜头采用日本COMPUTAR 8mm工业镜头，具有镜头畸变小，超短视距的特性，确保图像的真实性和节约硬件设备的安装空间。图像传感装置2在LED矩形光源装置3照射下获取粉针剂药瓶的反射图像，并将图像传输到图像处理与分析装置4中，利用计算机软件算法分析处理粉针剂药瓶图像，判断是否存在质量问题，并由输出控制装置5输出结果信息。光电触发装置1、图像传感装置2和LED矩形光源装置3组成图像采集单元，其作用是通过光电传感动态触发实时获取经过LED照明和摄像机反射成像的粉针剂药瓶图像。光电触发装置1、图像传感装置2和LED矩形光源装置3安装于检测机械基座7上。由于光电传感的作用是给高速摄像机触发信号，所以触发时刻为标贴运动到摄像机镜头正前方的位置。另外由于摄像机的成像原理，如果光电传感器的位置安置在摄像机和光源之间的视场内，光电传感则会挡住标贴。由于标贴的间距基本固定，所以采用光电触发装置1触发前一个标贴的信号作为摄像机的触发信号。最后，经图像处理与分析装置4的图像软件的图像数字采集模块9采集图像，并经过字符识别模块10分析处理所接收的图像，判断标贴信息是否符合生产要求，包括批号、有效期信息是否正确；批号、有效期位置是否正确等。所述输出控制装置5与图像处理与分析装置的字符识别模块10(OCR)相连，接收字符识别模块10(OCR)的输出结果，实时输出剔除和报警控制信号并记录和统计不合格药瓶标贴缺陷信息。