CN103411977B - 检测透光滴丸质量的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测具有透光性能的滴丸质量的装置及使用该种装置进行检测的方法，能自动高效地在线检测具有透光性能的滴丸的外观质量和内部填充质量，能够自动检出滴丸是否填满，滴丸表面是否有缺陷，滴丸内是否有气泡，以及滴丸的外观尺寸和质量。本发明利用滴丸的透光性和饱满滴丸的凸透镜成像特性，全面检测滴丸内填充物的饱满度和滴丸外表面的品质，并能进一步实现次品的剔除和合格品收集。本发明可达到人工化检测模式下百人规模的综合检测效率，检测精度精确、一致、稳定、可靠。本发明极大地提高了检测剔除效率，为滴丸行业的规模化生产提供了有力保障，具有广泛的应用前景和突出的工业价值。

Description

检测透光滴丸质量的装置和方法

技术领域

    本发明属于滴丸质量检测技术领域，尤其是涉及一种检测透光滴丸填充质量和内外缺陷的特定装置及基于该种装置实施的检测方法。

背景技术

滴丸是利用固体分散法，将一些难溶性液体药物或挥发油与水溶性固体基质加热熔融，形成溶液、混悬液或乳浊液后，趁热滴在另一互不相溶的溶剂中，再迅速冷却，表面张力作用使液滴收缩并冷凝成固态而制造获得的。采用滴丸剂型可增加药物的稳定性，减少刺激性，掩盖不良气味。随着我国中药生产工艺的提高，大量中成药物采用了滴丸剂型，如速效救心丸与复方丹参滴丸等。随着滴丸工艺的不断发展，现代滴丸生产已经应用于很多领域，目前的滴丸种类不光包括药用滴丸，还包括保健品、消费品甚至工艺品滴丸。

随着人们生活水平的不断提高，对商品质量的要求也越来越严苛。而以往的滴丸产品检测一般由人工通过肉眼来检测外观或内部的质量，其生产效率低，工人劳动强度大，而且由于人为主观因素的存在，导致检测质量的平均水平低，漏检率高，不适用于大批量生产。

目前，业内尚缺乏对滴丸进行全面质量检测的有效手段，例如申请号为CN200710176784，名称为“一种药物组合物滴丸的制备方法和质量检测方法”的中国发明专利，公开了一种药物组合物滴丸的质量检测方法，但仅仅涉及药物组合物滴丸的成分检测，并未对滴丸的填充情况和外观进行质量检测。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种检测具有透光性能的滴丸质量的装置及使用该种装置进行检测的方法，能自动高效地在线检测具有透光性能的滴丸的外观质量和内部填充质量，能够自动检出滴丸是否填满，滴丸表面是否有缺陷，滴丸内是否有气泡，以及滴丸的外观尺寸和质量。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种检测透光滴丸质量的装置，包括送料分料设备、取料鼓轮、检测鼓轮、透射光源、背投光源、相机和控制判别系统；所述送料分料设备将滴丸运送至取料鼓轮，取料鼓轮设置在送料分料设备下方，取料鼓轮和检测鼓轮对滚式运作；取料鼓轮上均匀分布有适配滴丸外表面的取料凹槽，凹槽中央设置有吸附孔，吸附孔内接通负压；检测鼓轮上设置有检测凹槽，所述检测凹槽包括与滴丸外表面适配的1/4圆弧凹槽以及与该1/4圆弧凹槽底部相切的检测平台，检测凹槽中设置有吸附孔，吸附孔内接通负压，检测鼓轮内还设置有次品剔除分选器；相机至少为两个、包括背投相机和透射相机；透射光源发出的光线穿透滴丸在检测平台上成像，透射相机拍摄透射成像后传输给控制判别系统；背投光源发出的光线经由检测平台反射后透过滴丸在正上方成像，背投相机拍摄背投成像后传输给控制判别系统；所述控制判别系统对透射成像和背投成像分别进行分析判别，控制次品剔除分选器将次品剔出。

作为检测透光滴丸质量的装置的一种优选方案，滴丸位于透射光源入射光路上,所述透射光源和透射相机设置在同一光路上，滴丸成像在透射光路上；所述背投光源和背投相机设置在同一光路上，滴丸位于背投光源反射光路上，滴丸成像在反射光路上。

作为检测透光滴丸质量的装置的一种优选方案，透射光源射出角度为30°～60°，透射相机拍摄角度为30°～60°。

作为检测透光滴丸质量的装置的一种优选方案，背投光源射出平行光，背投相机拍摄方向与水平面垂直。

作为检测透光滴丸质量的装置的一种改进技术方案，所述取料鼓轮上设置有至少一条取料凹槽，所述检测鼓轮设置有至少一条检测凹槽。

作为检测透光滴丸质量的装置的一种改进技术方案，检测鼓轮内设置有能够消除检测凹槽内负压的释放装置。

作为检测透光滴丸质量的装置的一种优选方案，所述送料分料设备包括送料器和分料器，分料器设置在送料器出口下方。

作为检测透光滴丸质量的装置的一种改进技术方案，检测鼓轮下方分别设置有成品收集箱和废品收集箱，次品剔除分选器剔出的次品落入废品收集箱中，检测鼓轮上的合格品落入成品收集箱中。

本发明还提供了一种检测透光滴丸质量的方法，包括如下步骤：

（1）    取料鼓轮通过负压从送料分料设备中吸取滴丸并交接传送至检测鼓轮，所述检测鼓轮与取料鼓轮对滚式运作；

（2）    透射光源发出的光线透过滴丸照射在第一检测位的检测平台上，检测平台上的成像呈现出胶囊内部的充填情况，相机拍摄第一检测位成像并传送至控制判别系统；

（3）    背投光源发出的光线照射在第二检测位的检测平台上，经平台反射后的光线照射在滴丸背面、透过滴丸在滴丸正上方成像反映出滴丸外表面和内部光学特征，相机拍摄第二检测位成像并传送至控制判别系统；

（4）    控制判别系统对第一检测位和第二检测位的图像分别进行识别，发现缺陷滴丸时控制次品剔除分选器剔出残次品。

（5）    控制判别系统判断合格品转至成品收集箱位置时，控制释放装置吹出。

    与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：采用鼓轮方式提取和交接滴丸，定位准确、规范，检测精度高、速度快。利用滴丸的透光性和饱满滴丸的凸透镜成像特性，全面检测滴丸内填充物的饱满度和滴丸外表面的品质，具体包括对砂眼滴丸、破损滴丸、不饱满滴丸（含空心滴丸）、瘪滴丸和残次滴丸的检测，并能进一步实现次品的剔除和合格品收集。本发明可达到人工化检测模式下百人规模的综合检测效率，检测精度精确、一致、稳定、可靠，极大地提高了检测剔除效率，为滴丸行业的规模化生产提供了有力保障，具有广泛的应用前景和突出的工业价值。

附图说明

图1为本发明提供的检测透光滴丸质量的装置结构示意图；

图2为取料鼓轮结构示意图；

图3为检测鼓轮结构示意图；

图4为取料鼓轮和检测鼓轮交接处的放大示意图；

图5为滴丸透射成像原理图；

图6为滴丸背投成像原理图；

图7～图10为实际拍摄的滴丸透射成像示意图；

图11、图12为实际拍摄的滴丸背投成像示意图。

附图标记列表：

送料器1，分料器2，取料鼓轮3，检测鼓轮4，透射光源5，背投光源6，取料凹槽7，吸附孔8，负压分配阀9，真空管10相连，检测凹槽11，圆弧凹槽111，检测平台112，次品剔除分选器12，剔除管道13，背投相机14，透射相机15，成品收集箱16，废品收集箱17，滴丸18，释放装置19。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例一：

如图1所示的检测透光滴丸质量的装置，包括送料分料设备、取料鼓轮3、检测鼓轮4、透射光源5、背投光源6、相机和控制判别系统。其中，送料分料设备用于定量运送滴丸并将滴丸输送至至取料鼓轮，本例中，送料分料设备包括送料器1和分料器2，分料器2设置在送料器1出口下方，实际上，也可以采用其他种类能够达到物料运输传送、抖落分料的常规送料分料装置，送料分料设备可能是一体的，也可能是分开的，可根据实际环境条件进行选择。

取料鼓轮3和检测鼓轮4为对滚式运作，即取料鼓轮3和检测鼓轮4转速相同但方向相反，且均为外周凹槽转动，内部结构保持静止，取料鼓轮3和检测鼓轮4应尽量接近但留有微小间隙，以保证即使在载有滴丸滚动时也不相触。如图2所示，取料鼓轮3上均匀分布有适配滴丸外表面的半圆形取料凹槽7，凹槽中央设置有吸附孔8，取料鼓轮3内设置有负压分配阀9，负压分配阀9与真空管10相连，为取料鼓轮3的每个吸附孔8提供适当的负压，使滴丸稳定吸附在取料凹槽7上，防止滚落。如图3所示，检测鼓轮4上设置有检测凹槽11，所述检测凹槽11包括与滴丸外表面适配的1/4圆弧凹槽111以及与该1/4圆弧凹槽111边缘相切的检测平台112，检测凹槽11中央设置有吸附孔8，检测鼓轮4内设置有负压分配阀9，负压分配阀9与真空管10相连，为检测鼓轮4的每个吸附孔8提供适当的负压，使滴丸稳定吸附在检测凹槽11上。检测鼓轮4内还设置有次品剔除分选器12，所述分选器12内设置有剔除管道13，如图1所示，若以检测鼓轮4圆心为原点建立坐标系，次品剔除分选器12约设置在检测鼓轮4的-60°位置。在鼓轮转动时，所述送料器将滴丸运送至分料器2中，取料鼓轮3设置在分料器2下方，取料鼓轮3通过负压从分料器2中吸取滴丸至取料凹槽7，如图4所示，当取料凹槽7转至与检测鼓轮4最接近处时，检测鼓轮4通过负压从取料凹槽7中吸取滴丸至检测凹槽11，从而完成滴丸的顺利交接。在交接时，通过控制判别系统对取料鼓轮3和检测鼓轮4中的负压分配阀9分别进行压力控制，在滴丸交接时检测凹槽11的吸附力需大于取料凹槽7的吸附力，使得滴丸能够稳定交接，避免滑脱。更进一步地，在取料鼓轮交接处还可设置释放装置19，释放装置19释放一定量的压缩气体，将滴丸18推送入检测凹槽11内，保证交接稳定性。

本例中设置有两个相机：透射相机15和背投相机14，透射光源发出的光线穿透滴丸在检测平台112上成像，透射相机15拍摄透射成像后传输给控制判别系统进行分析筛选，控制判别系统安装在数据处理设备（如计算机、上位机、PLC等）上，数据处理设备与本发明中各组成部件具有电连接关系，该连接关系在图1中并未画出。由光的物理特性可知，透射光源和透射相机15应设置在同一光路上，滴丸位于入射光路上。为了使滴丸成像具有最佳效果，滴丸应尽量位于入射光路中心。图1为透射光源的一种安装示例，透射光源设置在检测鼓轮4上方，透射光向右下方投射，透射光线穿透滴丸，利用滴丸外壳以及其中填充液体的透光性，形成凸透镜效果，透射光线经过滴丸汇聚后，在检测平台112上成像，成像原理图如图5所示。我们将此时透射检测平台所在位置称为第一检测位，此时，透射光源发出的光线与检测平台112之间具有夹角，该夹角约为30°～60°。由于滴丸透射成像位于滴丸的侧下方，为了获得完整的拍摄图像，透射相机15的拍摄方向与检测平台112之间也应具有夹角，该夹角为30°～60°。通过实验，我们得知透射相机15拍摄方向与透射光之间的夹角应保持在90°左右为佳。透射相机15拍摄到的图像传送至控制判别系统，光线透过滴丸，相当于光线经过凸透镜汇聚后在检测鼓轮4的平台面成像，其图像特征充分反映了滴丸内部的充填情况。充填完满、质量合格的滴丸在平台上的成像都有明显的外周，在成像中间位置有明显的汇聚光斑，该汇聚光斑亮度都处于一种饱和状态。如果滴丸中没有液体填充物则不会形成中间饱和的汇聚光斑；如果滴丸外周有缺陷或尺寸不合规格，成像虽然能形成光斑，但光斑点的大小可能不符合要求，或者光斑外轮廓上与合格品有明显的差异。控制判别系统根据透射相机15采集的图像进行识别和分析，与预先设定的合格品参数（如光斑亮度、光斑大小、光斑轮廓等等）进行对比，筛选出残次品，当残次品转至次品剔除分选器12位置时，控制判别系统向分选器发出指令，控制高压气体喷射管道中喷射出气体将次品剔除。

背投光源发出的光线经由检测平台112反射后透过滴丸在正上方成像，成像原理图如图6所示。背投相机14拍摄背投成像后传输给控制判别系统进行分析筛选，由光的物理特性可知，背投光源和背投相机14应设置在同一光路上，成像时滴丸位于反射光路上。为了使滴丸成像具有最佳效果，滴丸应尽量位于反射光路中心。图1为背投光源的一种安装示例，背投光源设置在检测鼓轮4的右侧，背投光源发出的水平光线照射在检测平台112上，我们将此时背投检测平台所在位置称为第二检测位，若以检测鼓轮4圆心为原点建立坐标系，第二检测位约在45°位置，此时检测平台112与水平之间的夹角为45°，光线经由检测平台112反射后从滴丸下方向上投射光线，从而在滴丸正上方成像，背投相机14设置在检测鼓轮4上方，拍摄方向与水平面垂直，拍摄到的背投图像传送至控制判别系统。滴丸上方的成像特征充分反映了滴丸外表面的形状特征和滴丸内部上表面的特征。滴丸内的气泡很明显的浮在滴丸的内部最上方，易于识别。滴丸外表面的尺寸大小和形状也在图上充分反映。瘪的滴丸和破的滴丸在外表面上有许多皱痕。控制判别系统根据背投相机14采集的图像进行识别和分析，与预先设定的合格品参数（如大小尺寸、形状壁厚、无气泡、外部无褶皱等等）进行对比，筛选出残次品，当残次品转至次品剔除分选器12位置时，控制判别系统向分选器发出指令，由电磁阀驱动高压空气通过剔除管道13将次品剔除。

作为一种改进，检测鼓轮4下方分别设置有成品收集箱16和废品收集箱17，次品剔除分选器12剔出的次品落入废品收集箱17中，检测鼓轮4上的合格品落入成品收集箱16中。检测鼓轮4内设置有释放装置19，释放装置19释放压缩气体，使合格品吹入成品收集箱16中。。

本发明中各设备、装置、活动零部件的运转通过常规驱动手段，如电机、电磁阀等实现，这属于本领域内技术人员的公知常识，在本例中不再详细描述。

本发明提供的检测透光滴丸质量的方法，包括如下步骤：

（1）    取料鼓轮3通过负压从送料分料设备中吸取滴丸并交接传送至检测鼓轮4，所述取料鼓轮3与检测鼓轮4对滚式运作；

（2）    透射光源发出的光线透过滴丸照射在第一检测位（透射检测平台所在位置）的检测平台112上，检测平台112上的成像呈现出胶囊内部的充填情况，相机拍摄第一检测位成像并传送至控制判别系统；

（3）    背投光源发出的光线照射在第二检测位（背投检测平台所在位置）的检测平台112上，经平台反射后的光线照射在滴丸背面、透过滴丸在滴丸正上方成像反映出滴丸外表面和内部光学特征，相机拍摄第二检测位成像并传送至控制判别系统；

（4）    控制判别系统对第一检测位和第二检测位的图像分别进行识别，发现缺陷滴丸时控制次品剔除分选器12剔出残次品。

（5）    控制判别系统判断合格品转至成品收集箱16位置时，控制释放装置吹出。

实施例二：

为了进一步提高检测效率，作为实施例一的改进方案，取料鼓轮3上还可设置有多条取料凹槽7（以绕鼓轮侧面一圈为一条），与之对应，检测鼓轮设置多条检测凹槽11，很明显，检测凹槽11数量与取料凹槽7的数量相等，凹槽间隔保持一致。本实施例可同时对检测鼓轮轴线方向上同排的多个滴丸进行透射成像或背投成像，大大提高了次品检出效率。必须考虑到的是，相机具有一定的取景范围，当鼓轮上一排吸取的滴丸过多时，一部相机可能无法摄入全部滴丸图像，因此必要时可并列设置多部透射相机15和背投相机14，以求能将所有成像全部摄入镜头。

图7～图10为实际拍摄的滴丸透射成像，同时进行检测的滴丸为5粒，图7中5粒滴丸投影中心均有明显饱满的汇聚光斑，均为合格品；图8中2号滴丸是空珠，没有填充液体，很明显其投影中心没有汇聚光斑；图9中1号滴丸破损，没有汇聚而饱和的光斑，外形也不完整，2号滴丸外形尺寸小，3号滴丸既是个外形不完整的瘪珠也是个中心没汇聚而且饱和的光斑的半空珠，4号是没汇聚饱和光斑的空珠，5号是外形不完整的瘪而空的滴丸；图10中2号珠外部有凸起尖刺。很明显，从滴丸透射成像上能够明显分辨出内部填充状况，也能分辨出外周的形状缺陷。

图11、图12为实际拍摄的滴丸背投成像，图11中5粒滴丸均为合格品，无气泡，外形完整无褶皱，大小尺寸合适；图12中1号坏珠，2号好珠，3号气泡珠，4号好珠，5号瘪珠，很明显，从滴丸背投成像上能够明显分辨出气泡、饱满程度和外周形状缺陷。

本发明提供的装置和方法不仅可以用于检测透光滴丸质量，也同时适用于具有透光外壳、内部填充液体的其他产品的质量检测，如透光胶囊等。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种检测透光滴丸质量的装置，包括送料分料设备，其特征在于：还包括取料鼓轮、检测鼓轮、透射光源、背投光源、相机和控制判别系统；所述送料分料设备将透光滴丸运送至取料鼓轮，取料鼓轮设置在送料分料设备下方，取料鼓轮和检测鼓轮对滚式运作；取料鼓轮上均匀分布有适配透光滴丸外表面的取料凹槽，凹槽中央设置有吸附孔，吸附孔内接通负压；检测鼓轮上设置有检测凹槽，所述检测凹槽包括与透光滴丸外表面适配的1/4圆弧凹槽以及与该1/4圆弧凹槽底部相切的检测平台，检测凹槽中设置有吸附孔，吸附孔内接通负压，检测鼓轮内还设置有次品剔除分选器；相机至少为两个、包括背投相机和透射相机；透射光源发出的光线穿透透光滴丸在检测平台上成像，透射相机拍摄透射成像后传输给控制判别系统；背投光源发出的光线经由检测平台反射后透过透光滴丸在正上方成像，背投相机拍摄背投成像后传输给控制判别系统；所述控制判别系统对透射成像和背投成像分别进行分析判别，控制次品剔除分选器将次品剔出。

2.根据权利要求1所述的检测透光滴丸质量的装置，其特征在于：所述透射光源和透射相机设置在同一光路上，透光滴丸位于透射光源入射光路上；所述背投光源和背投相机设置在同一光路上，透光滴丸位于背投光源反射光路上。

3.根据权利要求2所述的检测透光滴丸质量的装置，其特征在于：透射光源射出角度为30°～60°，透射相机拍摄角度为30°～60°。

4.根据权利要求2所述的检测透光滴丸质量的装置，其特征在于：背投光源射出平行光，背投相机拍摄方向与水平面垂直。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的检测透光滴丸质量的装置，其特征在于：所述取料鼓轮上设置有至少一条取料凹槽，所述检测鼓轮设置有至少一条检测凹槽。

6.根据权利要求1所述的检测透光滴丸质量的装置，其特征在于：检测鼓轮内设置有能够消除检测凹槽内负压的释放装置。

7.根据权利要求1所述的检测透光滴丸质量的装置，其特征在于：所述送料分料设备包括送料器和分料器，分料器设置在送料器出口下方。

8.根据权利要求1所述的检测透光滴丸质量的装置，其特征在于：检测鼓轮下方分别设置有成品收集箱和废品收集箱，次品剔除分选器剔出的次品落入废品收集箱中，检测鼓轮上的合格品落入成品收集箱中。

9.采用权利要求1～8中任意一项所述的检测透光滴丸质量的装置检测透光滴丸质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）取料鼓轮通过负压从送料分料设备中吸取透光滴丸并交接传送至检测鼓轮，所述检测鼓轮与取料鼓轮对滚式运作；

（2）透射光源发出的光线透过透光滴丸照射在第一检测位的检测平台上，检测平台上的成像呈现出胶囊内部的充填情况，相机拍摄第一检测位成像并传送至控制判别系统；

（3）背投光源发出的光线照射在第二检测位的检测平台上，经检测平台反射后的光线照射在透光滴丸背面、透过透光滴丸在透光滴丸正上方成像反映出透光滴丸外表面和内部光学特征，相机拍摄第二检测位成像并传送至控制判别系统；

（4）控制判别系统对第一检测位和第二检测位的图像分别进行识别，发现缺陷透光滴丸时控制次品剔除分选器剔出残次品；

（5）控制判别系统判断合格品转至成品收集箱位置时，控制释放装置吹出。