CN101957196A - 基于机器视觉的吻合器自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于机器视觉的吻合器自动检测装置。包括搭建平台、吻合器、传送装置、传送系统，机器视觉系统和电气控制系统，通过搭建的平台将几个部分组合，形成一整套完善的自动化检测装置。电机作为动力源驱动传送带将吻合器传送到合适的位置，工业相机对其正下方的部位进行多次拍摄，显示效果不仅能完好的反映吻合器的针数，而且能清晰分辨吻合器的针形。

Description

基于机器视觉的吻合器自动检测装置

技术领域

本发明涉及一种医用手术器件检测，特别一种基于机器视觉的吻合器自动检测装置，机电一体化技术和软件技术的紧密结合改变吻合器传统人工检测方法，不仅减轻人的劳动强度和劳动压力，而且对吻合器的规模化生产奠定基础。

背景技术

吻合器(见图1)是医学上使用的替代传统手工缝合的常用手术医疗器械，在生产过程中，对其进行漏针检测和针形检测是其合格与否的重要评判标准。目前，国内的吻合器检测主要采取人工检测，既费精力又费时间，且不能保证检测精确度，在检测人员疲劳或精力不集中的情况下容易形成漏判或判错，造成的后果严重。

调查以前吻合器检测设备采用单机器视觉系统的至今没有实际应用，就是在固定的平台上，人工将吻合器放在固定的卡具位置，通过图像处理对吻合器进行漏针检测，虽然理论上可以解决问题，然而针对医学标准的针形检测以及大规格的长条形吻合器的检测是明显存在问题的，主要是吻合器的针形检测和大规格吻合器对机器视觉的要求非常高，相机、镜头、光源的配合根本无法解决大规格吻合器的检测，原因是在保证视野足够大的情况下检测其中非常小的局部，成像非常困难，想要在一次检测下完整得到针数和针形几乎不可能达到，本发明的检测装置也是在项目中探索和研究的，严格按照医用吻合器标准和机械设计手册规定，利用滚动的平台、稳定的PLC控制器以及高要求的相机镜头光源保证在最适合的部位最适合的时间对吻合器进行检测，采集的图像明显得到改善，检测结果准确性大大提高(见图7)，弥补了吻合器针形和大规格长条形吻合器检测困难的缺憾。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术存在的缺陷提供一种基于机器视觉的吻合器自动检测装置，增加吻合器检测的效率，改进吻合器检测的精确性，扩大吻合器检测范围，从而为医用吻合器提供安全的保障，在生产过程中改进现在的人工检测和机器视觉检测同时存在的局面，弥补以前机器视觉存在的缺陷，大大改进图像采集效率和质量，基本实现自动化，减轻劳动者的体力和精力消耗，保护眼睛，为吻合器自动化生产提供重要依据和保证。

为完成上述目的，本发明的构思是：本发明突出的采用一些装置和系统，有些装置达到一箭双雕的作用，控制部分可以采用传统的控制方式，因吻合器是医院手术对病人使用的，需要的是高精度和高可靠性，本套发明用在工厂实际生产中选择的PLC是西门子PLC，长期使用信号接受没有问题，明显比采用其它品牌PLC效果稳定，屏蔽噪声信号，为配合信号输入采用光电PNP开关，信号传输稳定，不存在因为小部分干扰而传输错误信号的现象。控制电机的设计也采用紧促型，购买南通步进电机，避免因为带有驱动机构使整个设备占用空间庞大，同时为保证操作人员安全，电机选择背面安装，悬挂式结构，电机机架左右支撑，保证电机运行稳定不会对在一个平台上的机器视觉部分产生干扰，在平台下面的橡胶垫脚有明显的减震作用。传送装置也是本次发明设计的重点，为安装紧凑，联轴器部分采用与电机外伸轴连接，确保安装平衡，动滚轮机架安装的位置长度和宽度依据需要检测吻合器的长度和宽度，本次发明的装置参考了现有吻合器规格，设计了一个普通化的平台，传送带的长度和宽度合适，四个支撑机架位置也经过计算确定。整个装置是为满足自动化和吻合器安全检验设计的，兼顾大规格长条形吻合器和吻合器针形的检测。机器视觉部分选择的具体过程在权利要求书中详细讲过，设计的过程中采用经济实用的原则，吻合器机器视觉自动检测装置所包括的四个部分设计过程是相互协调进行，具体的设计效果参见附图。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于机器视觉的吻合器自动检测装置，包括一个搭建平台、一个吻合器传送装置、一套机器视觉系统和一个电气控制系统。

所述的传送带装置是：搭建的平台是一个水平机座，在所述水平机座上安装所述的吻合器传送装置，该装置是一个传送带装置，其传送带的上平面处于水平位置而能承运被检测的吻合器。所述水平机座上分别通过四个轴承座平行安装一个主动转轴和一根从动转轴，该主动转轴上固定安装主动带轮，而该从动转轴上固定安装从动带轮，一个电机固定安装在所述水平机座上，该电机输出轴通过一个联轴器联接所述主动转轴，所述主动带轮通过所述传送带联动所述从动带轮。

所述的机器视觉系统安装结构是：在所述水平机座上竖直固定一个立杆，该立杆上套装一个相机支架和一个光源支架，并分别由锁紧螺钉锁紧定位，所述相机支架上固定安装所述的相机，并使该相机的镜头对准所述传动带的上平面，所述光源支架上固定安装所述照相灯具，使该照明灯照射所述传送带的上平面。

所述的电气控制系统是：一个控制器联接所述光电传感器，开关、所述电机和一个计算机，该计算机联接所述的相机。

所述光电传感器共有四个沿传动带行进方向排列；所述相机采用8位的标清相机，并且是内涵有DSP芯片；所述的镜头采用远心镜头；所述照明灯采用AI公司出品的长条形白色LED光源，所述控制器采用可编程程序控制器PLC。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

本发明在一个公共的平台上包括了驱动系统，控制系统、传送系统和视觉系统，这四个部分都是必须的，设计的过程中相互关联，保证医用吻合器检测的图像清晰，易于处理和匹配，同时完成大规格长条形型吻合器的检测和各种吻合器针形的检测，虽然现在吻合器的检测还需要工作人员的仔细观察检测，但相信批量化的生产即将到来，本发明为整套吻合器流水线生产检测提供了足够的依据和保证。

附图说明

图1是长条形吻合器完整图。

图2是本发明装置的三维图。

图3是本发明装置电气控制系统结构框图。

图4是本发明装置的正视图。

图5是本发明装置的右视图。

图6是本发明装置的俯视图。

图7是一般方法拍摄的吻合器流水线图像。

图8是本发明装置拍摄的吻合器流水线图像。

图9是镜头选择不好的吻合器流水线图像。

图10是光源选择不好的吻合器流水线图像。

具体实施方式

本发明的优选实施案例结合附图说明如下：

实施例一：参见图2，图3，图4，图5和图6，本基于机器视觉的吻合器自动检测装置包括包括一个搭建平台、一个吻合器传送装置、一套机器视觉系统和一个电气控制系统。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：所述的传送带装置是：所搭建的平台是一个水平机座，在所述水平机座上安装所述的吻合器传送装置，该装置是一个传送带装置，其传送带的上平面处于水平位置而能承运被检测的吻合器。所述水平机座上分别通过四个轴承座平行安装一个主动转轴和一根从动转轴，该主动转轴上固定安装主动带轮，而该从动转轴上固定安装从动带轮，一个电机固定安装在所述水平机座上，该电机输出轴通过一个联轴器联接所述主动转轴，所述主动带轮通过所述传送带联动所述从动带轮。所述的机器视觉系统安装结构是：在所述水平机座上竖直固定一个立杆，该立杆上套装一个相机支架和一个光源支架，并分别由锁紧螺钉锁紧定位，所述相机支架上固定安装所述的相机，并使该相机的镜头对准所述传动带的上平面，所述光源支架上固定安装所述照相灯具，使该照明灯照射所述传送带的上平面。

所述的电气控制系统是：一个控制器联接所述光电传感器，开关、所述电机和一个计算机，该计算机联接所述的相机。

所述光电传感器共有四个沿传动带行进方向排列；所述相机采用8位的标清相机，并且是内涵有DSP芯片；所述的镜头采用远心镜头；所述照明灯采用AI公司出品的长条形白色LED光源，所述控制器采用可编程程序控制器PLC。

本发明在生产流水线上的扩展应用：在吻合器的生产应用中完全可以采用本发明的思路在流水线平台上构建检测的装置，大体思路是把驱动系统集成在流水线的驱动中，控制系统也可以集成于流水线控制系统，可以完整的应用在流水线生产中，提高整个吻合器生产效率，相对现有工厂的人工检测是一个质的飞跃，本发明改变了传统的吻合器检测方式，大大改进了现有的吻合器检测的缺陷，包容了大规格吻合器和吻合器针形的检测，本身是一种动态监测，只需要根据工业流水线中相同部件替代就可以实施在流水线检测中，满足要求。

上述实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于机器视觉的吻合器自动检测装置，包括一个搭建平台、一个吻合器传送装置、一套机器视觉系统和一个电气控制系统，其特征如下：

a.所搭建的平台是一个水平机座(7)，在所述水平机座(7)上安装所述的吻合器传送装置，该装置是一个传送带装置，其传送带(4)的上平面处于水平位置而能承运被检测的吻合器。

b.所述的机器视觉系统是一个照明系统和照相机系统，安装所述的水平机座(7)的上方，其照明灯具(3)和相机(1)的镜头(2)对准所述的传送带(4)的上平面。

c.所述的传送带(4)的一侧面，要装有光电传感器(10)，测取传送带(4)上平面承运物位置信号，其输出引线连接到所述电气控制系统。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的吻合器自动检测装置，其特征在于所述传动带装置是：所述水平机座(7)上分别通过四个轴承座(6)平行安装一个主动转轴(15)和一根从动转轴，该主动转轴(15)上固定安装主动带轮，而该从动转轴上固定安装从动带轮(5)，一个电机(9)固定安装在所述水平机座(7)上，该电机(9)输出轴通过一个联轴器(8)联接所述主动转轴(15)，所述主动带轮通过所述传送带(4)联动所述从动带轮(5)。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的吻合器自动检测装置，其特征在于所述机器视觉系统的安装结构是：在所述水平机座(7)上竖直固定一个立杆(11)，该立杆(11)上套装一个相机支架(13)和一个光源支架(14)，并分别由锁紧螺钉(12)锁紧定位，所述相机支架(13)上固定安装所述的相机(1)，并使该相机(1)的镜头(2)对准所述传动带(4)的上平面，所述光源支架(14)上固定安装所述照相灯具(3)，使该照明灯(3)照射所述传送带(14)的上平面。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的吻合器自动检测装置，其特征在于所述电气控制系统是：一个控制器(18)联接所述光电传感器(10)，开关(17)、所述电机(9)和一个计算机(16)，该计算机(16)联接所述的相机(1)。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的吻合器自动检测装置，其特征在于所述光电传感器(10)共有四个沿传动带(4)行进方向排列；所述相机(1)采用8位的标清相机，并且是内涵有DSP芯片；所述的镜头(2)采用远心镜头；所述照明灯(3)采用AI公司出品的长条形白色LED光源，所述控制器(18)采用可编程程序控制器PLC。

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