CN108120724A - 医用试纸的纸病检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的医用试纸的纸病检测系统，包括微控制器和分别与微控制器连接的视觉检测模块、动作标记模块、人机交互模块，其中：视觉检测模块主要由工业相机、视觉处理器、光源和显示器组成，工业相机设置在纸张传送带上方，其下方通过镜面光源进行照射，并通过并行总线与视觉处理器连接，通过视觉处理器采集图像和算法处理得到纸病的具体坐标位置，将位置数据传送给微控制器；动作标记模块主要由伺服驱动器、变频器和伺服电机组成，微控制器获取视觉检测模块的坐标位置后进行数据分析和坐标转换，控制伺服电机在相应的位置进行标记。该系统针对医用试纸材料特有的亮斑和暗斑纸病进行检测并标记，系统选用工业自动化平台搭建，可靠性较高，速度准确性较高。

Description

医用试纸的纸病检测系统
技术领域
本发明涉及医用试纸加工领域，具体是一种医用试纸的纸病检测系统。
背景技术
医用试纸是将生化试剂固定在试纸上，用以检验血液、尿、粪便等人体生化物质，进而对某些病症进行初筛，因其操作简单、方便，且有一定的准确性，深受不少消费者的青睐。由于医用试纸应用的特殊性，其对纸张的质量要求远远高于普通的纸张，传统的医用试纸的纸病检测都是人工检查，强光下目测不仅效率低下而且对人视力伤害严重。因此医用试纸纸病检测系统的开发具有较高的研究价值。
医用试纸所采用的纸张质量远远高于普通纸张，对于常规的外观纸病像孔洞、褶皱等较为明显的纸病医用试纸表面很少出现，其表面纸病更多的是亮斑和暗斑，均属于低对比度的纸病，而目前大部分纸病检测系统针对的都是一些高对比度纸病，且其研究大部分停留在研究实验阶段，其实际应用价值不高，国内已有部分纸病检测系统上线，但均没有专门对医用试纸原料进行检测的应用案例。
中国专利CN 202676617U《基于嵌入式处理器的分布式纸病检测系统》提供了一种并排的多路工业用线阵CCD相机采集运动纸幅图像数据，图像数据经CameralLink线缆传送到各自对应的嵌入式纸病检测处理器。其仅仅利用阈值来区分各种纸病，明显是不具实用性；过渡强调数据的传输速度，没有任何实用价值。
中国专利CN 103499587 A《基于Camera Link接口的高速纸病检测系统》，所述的纸病检测系统具有传输速度快的特点。但并未解释其数据处理的工作，并未说明其对纸病具体处理方法。
中国专利 CN 202002894U《基于机器视觉的快速纸病检测系统》，该发明专利基本上说明了一个纸病检测系统的基本要素，但其在对纸病的算法处理方面并未有多少可靠性，也并未叙述纸病的后续处理装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决医用试纸加工过程中纸张材料的纸病问题，而提供一种基于OMRON SYSMAC平台的医用试纸的纸病检测系统，其针对医用试纸材料特有的亮斑和暗斑纸病进行检测并标记，系统选用工业自动化平台搭建，可靠性较高，速度准确性较高。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
医用试纸的纸病检测系统，包括微控制器和分别与微控制器连接的视觉检测模块、动作标记模块、人机交互模块，其中：
视觉检测模块主要由工业相机、视觉处理器、光源和显示器组成，工业相机设置在纸张传送带上方，其下方通过镜面光源进行照射，并通过并行总线与视觉处理器连接，通过视觉处理器采集图像和算法处理得到纸病的具体坐标位置，将位置数据传送给微控制器；
动作标记模块主要由伺服驱动器、变频器和伺服电机组成，微控制器获取视觉检测模块的坐标位置后进行数据分析和坐标转换，控制伺服电机在相应的位置进行标记；
人机交互部分包括触摸屏，通过触摸屏界面对系统主要参数进行修改和调试。
所述动作标记模块设置在纸张传送带后半部分，对纸病标记装置进行动作标记，并通过变频器控制传送带速度。
所述人机交互模块的触摸屏界面主要包括运行主界面、手动操作、参数设置和历史记录等多个画面，其中：
运行主界面：显示当前系统的一些主要参数；
参数设置界面：对系统主要参数进行设定；
历史记录界面：可以查询纸病的具体位置，结合瑕点数量判定纸张质量，及时作出生产计划调整。
通过以上技术方案，本发明可以产生如下有益效果：
该检测系统在医用试纸纸病检测上，以SYSMA自动化平台为基础，选用NJ为核心控制器，以视觉控模块和动作模块作为辅助控制单元，通过中值滤波、梯度法锐化、prewitt算子边缘检测和形状搜索设计视觉算法，能够准确的获取纸病位置；通过队列数据结构和定时器的配合设计动作控制算法，有效的处理了延时动作序列；通过人机界面，能够对系统进行参数设置和状态监控。该系统经过多次调试后，单相机（本处理器最多支持8台相机）的情况下在纸速度不超过10m/s,宽幅200mm时，能实现对医用试纸表面0.5mm及以上宽度的亮斑和暗斑的有效检测并标记。整个系统能准确快速的实现纸病检测及标记，其速度和精度都能满足生产的需要，大幅的提高医用试纸的生产效益。
附图说明
图1为本发明实施例的结构框图；
图2为本发明实施例的工作示意图。
图中：1.核心控制器 2.触摸屏 3.电脑 4.视觉处理器 5.显示器 6.工业相机 7.伺服标记装置 8.变频器传送带 9.下部镜面光源。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
参照图1-2，医用试纸的纸病检测系统，由视觉检测模块、动作标记模块和人机交互模块三部分组成，各部分通过EtherCAT总线相连。以OMRON NJ系列控制器为核心；视觉检测部分由工业相机、视觉处理器、LED点阵光源和液晶显示器组成，视觉检测作为整个系统的输入部分，通过采集图像和算法处理得到纸病的具体坐标位置，并将位置数据传给NJ控制器；动作标记部分由伺服驱动器、变频器和伺服电机组成，NJ控制器获取视觉部分的坐标位置后进行数据分析和坐标转换，控制伺服电机在相应的位置进行标记，标记模块的动作机械部分是丝杠滑台装置，精确度较高，制动迅速，纸张速度由变频器来控制；触摸屏作为人机交互部分，通过触摸屏界面对系统主要参数进行修改和调试。
视觉检测部分5工业相机通过并口总线连接到4视觉处理器，液晶显示器通过VGA总线连接到4视觉处理器，视觉控制器4通过EtherCAT总线与1NJ控制器相连，工业相机5所对应的部分下部通过镜面光源9进行照明。在视觉处理器中固化中值滤波、梯度法锐化、prewitt算子边缘检测和形状搜索算法，具体结构见图2系统结构图中的视觉模块。
动作标记部分通过EtherCAT总线将7伺服标记装置、8变频器传送带和1NJ控制器相连接。通过对1NJ控制器进行程序设计，其自动控制伺服驱动器驱动7伺服标记部分进行动作标记，具体连接结构见图2系统结构图的动作控制部分。
人机交互模块由2触摸屏和3PC电脑通过EtherNet/IP总线连接组成。通过对2触摸屏界面进行程序设计，能够实现对主要运行参数监控、手动操作、系统参数设置和纸病历史记查询等功能。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，并不能作为本发明专利的有效范围限制。对于本领域的技术人员，在不脱离本本发明的构思前提下，做出的若干变形或改进均属于本发明的有效保护范围。

Claims (3)

1.医用试纸的纸病检测系统，其特征是：包括微控制器和分别与微控制器连接的视觉检测模块、动作标记模块、人机交互模块，其中：
视觉检测模块主要由工业相机、视觉处理器、光源和显示器组成，工业相机设置在纸张传送带上方，其下方通过镜面光源进行照射，并通过并行总线与视觉处理器连接，通过视觉处理器采集图像和算法处理得到纸病的具体坐标位置，将位置数据传送给微控制器；
动作标记模块主要由伺服驱动器、变频器和伺服电机组成，微控制器获取视觉检测模块的坐标位置后进行数据分析和坐标转换，控制伺服电机在相应的位置进行标记；
人机交互部分包括触摸屏，通过触摸屏界面对系统主要参数进行修改和调试。
2.根据权利要求1所述的医用试纸的纸病检测系统，其特征是：所述动作标记模块设置在纸张传送带后半部分，对纸病标记装置进行动作标记，并通过变频器控制传送带速度。
3.根据权利要求1所述的医用试纸的纸病检测系统，其特征是：所述人机交互模块的触摸屏界面主要包括运行主界面、手动操作、参数设置和历史记录多个画面。
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