CN108414533A - 泡罩类包装药品视觉检测设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器视觉检测领域，尤其涉及泡罩类包装药品视觉检测设备及方法。该设备包括用于放置在现有传送带上的机体、与机体连接的工业一体机、PLC，以及剔除装置；机体内设有开孔背光源、工业相机、指示灯；开孔背光源设有开孔；工业相机包括工业镜头；工业镜头、开孔及传送带上的待检测产品在同一直线上；机体包括上盖板，上盖板一端设有倒角，倒角处设有用于观察机体内部环境的茶色亚克力板。该技术方案的有益效果在于：克服了检测时无法实时观察输出信号以及检测状态的指示灯，能够实时观测机体内部状况，且可实现实时追踪单粒药品，进行异形药品、多粒、漏粉、混料、单双帽及尺寸不良的检测。
Description
技术领域
本发明涉及机器视觉检测领域，尤其涉及泡罩类包装药品视觉检测设备及方法。
背景技术
泡罩类包装药品检测装置主要有两种，一种是下光源系列，一种是上光源系列，这两种系列目前都存在以下缺陷：
1. 只能检出药品破损二分之一以上、空泡、无帽和较大脏污点；
2. 没有实时追踪单粒药品的功能，检测形状局限于矩形、圆形或椭圆形检测区域，对异性药品无法做到整个药品表面都检测到，检测精度较低；
3. 无法对实际生产要求的多粒、漏粉、混料、单双帽及尺寸不良进行检测；
4. 铝箔类的泡罩在正面光的照射下，只能通过调整光源角度来避免反光，泡罩存在高反光问题难以解决；
5. 电控部分全部安装在电控柜中，实际检测时无法实时观察输出信号以及检测状态的指示灯，需在机器后部打开电控柜才能看到，不方便实时掌握检测设备的工作状态；
6. 设备电气元器件及检测硬件的安装需将手伸进箱体内组装，元器件大多采用螺丝与螺栓配合固定，因空间限制，安装效率及安装的准确度都受很大影响；
7. 与整体机器电气配合时，NPN输出和PNP输出受输出元器件限制，在根据整体机器所需的信号方式自由切换方面不够灵活。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供泡罩类包装药品视觉检测设备，该设备克服检测时无法实时观察输出信号以及检测状态的指示灯，需在机器后部打开电控柜才能看到，不方便实时掌握检测设备的工作状态的缺陷；能够实时观测机体内部状况，且可实现实时追踪单粒药品，进行异形药品、多粒、漏粉、混料、单双帽及尺寸不良的检测。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：泡罩类包装药品视觉检测设备，包括用于放置在现有传送带上的机体、与机体连接的工业一体机、PLC，以及剔除装置；机体内设有开孔背光源、工业相机、指示灯；开孔背光源设有开孔；工业相机包括工业镜头；工业镜头、开孔及传送带上的待检测产品在同一直线上；机体包括上盖板，上盖板一端设有倒角，倒角处设有用于观察机体内部环境的茶色亚克力板。
有待检测产品到达后工业镜头拍摄区域，工业相机拍摄产品图像，工业一体机对图像进行分析检测，判断当前泡罩内所装的产品是否存在质量问题，PLC控制剔除装置将存在质量问题的产品剔除；机体包括上盖板，上盖板一端设有倒角，倒角处设有用于观察机体内包括指示灯情况的内部环境的茶色亚克力板；从而实现直接站在操作屏前便可通过此窗口掌握信号输出以及机台运行的情况。
作为优选，工业镜头与待检测产品的距离设置为220-280mm；开孔背光源与待检测产品的距离设置为210-250mm。
作为优选，机体长度390mm，宽度为240mm，高度为420mm，开孔背光源与待检测产品的距离设置为250mm。
本发明的泡罩类药品包装视觉检测方法，包括以下步骤：
（1）将泡罩类药品包装视觉检测设备放置在现有的生产线上，工业镜头、开孔及传送带上的待检测产品在同一直线上；
（2）当待检测产品运动至工业镜头、开孔背光源处时，PLC控制工业相机采集图像；
（3）工业相机采集的图像传输至工业一体机，工业一体机对所述图像处理与分析，将分析结果传输至设置在机体内的IO模块；图像处理包括：
a）图像初步处理；
b）图像匹配；
c）图像检测；
（4）产品切除：IO模块将分析结果进行分解，将分解结果传输至PLC，PLC控制剔除装置将不符合要求的产品切除。
当待检测产品运动至工业镜头、开孔背光源处时，PLC控制触发工业相机采集图像，工业一体机运行检测程序对所取得的图像进行处理及分析，判断该图片中的药品是否填充正常，将相应的结果信息通过以太网通讯传输给IO模块进行结果分解，分解后IO模块将分别通过自带的IO端口输出信息给PLC，IO模块采用以太网转IO模块进行输出，使用者可根据整体设备所需NPN还是PNP型信号将此模块的公共端接线进行切换；结果以十六进制数记录产品各板结果值，转换成二进制以0和1分别表示各IO输出口的高低电平，从而实现单独控制剔除装置是否剔除产品。
作为优选，a）图像初步处理包括图像灰度化处理。
作为优选，a）图像初步处理包括图像二值化处理和图像去噪声处理。
对于颜色和铝箔底色比较接近的药品，新增加了底色分离功能，从而将图片底色二值化处理成黑色图，增强药品与铝箔底色的对比度，达到完全分离药品和泡罩的效果；去除图像噪声：底色分离后的图像由于存在周围颜色干扰，使用去除图像噪声的算法，对图像边缘使用形态算法进行锐化，将介于0-255之间的灰度像素值尽可能滤除，从而达到二值化边缘分界的效果。
作为优选，b）图像匹配包括以其中一个泡罩轮廓作为模板，在经过初步处理的图像上搜索类似轮廓，对搜索到的每个轮廓进行相似度打分；对每个泡罩轮循分别采用其对应的定位坐标和角度作为多粒检测的检测框的位置度和角度的相对基准。
针对单个泡罩内可能出现多粒、多余药屑等情况，通过图像匹配算法实现实时跟踪定位的效果，从而轮循每个泡罩内是否存在多粒和多药屑的问题。
作为优选，c）图像检测包括异形药粒检测，异形药粒检测包括使用可以调节节点使检测区域跟随药品外形轮廓构建的任意多边形区域工具。
在检测区域设置上，为适应不同形状的药品的形状，采用可以调节节点使检测区域跟随药品外形轮廓构建多边形区域工具，从而实现高精度无盲区检测。
作为优选，c）图像检测包括尺寸检测，尺寸检测包括使用用于检测单粒药品长度及宽度尺寸检测工具；在单个泡罩区域内进行斑点检测，检测出来斑点为不规则轮廓，根据轮廓的长边和宽边长度值的公差范围，判断药品尺寸是否达标。
针对胶囊类药品帽和底组装时偶尔出现药品尺寸超出公差的问题，使用单粒药品长度及宽度尺寸检测工具，从而实现对尺寸有问题的药品进行管控的功能。
附图说明
图1为本发明泡罩类包装药品视觉检测设备的结构示意图。
图2为本发明泡罩类包装药品视觉检测设备的工业镜头、开孔及传送带上的待检测产品的位置关系图。
图3为本发明泡罩类包装药品视觉检测设备应用的工作流程图1。
图4为本发明泡罩类包装药品视觉检测设备应用的工作流程图2，图3的A端与图4的A`相连，图3的B端与图4的B`相连。
图5为本发明实施例4异形检测界面设置示意图1。
图6为本发明实施例4异形检测界面设置示意图2。
图7为本发明实施例1污点检测界面设置示意图。
图8为本发明实施例2图像二值化处理和图像去噪声处理示意图。
图9为本发明实施例3图像实时跟踪定位示意图。
图10为本发明实施例5尺寸检测示意图。
图11为本发明泡罩类包装药品视觉检测设备电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-11和具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但它们不是对本发明的限制。
实施例1
如图1-11所示的泡罩类包装药品视觉检测设备包括用于放置在现有传送带上的机体、与机体连接的工业一体机1、PLC8，以及与PLC8连接的剔除装置；机体内设有开孔背光源7、工业相机3；机体中部设有可抽拉的隔板，隔板上设有安装部；开孔背光源7、工业相机3设置在安装部处，与安装部配合连接；开孔背光源7设有开孔，工业相机3包括工业镜头4，工业镜头4、开孔及传送带上的待检测产品9在同一直线上；机体包括上盖板，上盖板一端设有倒角，倒角处设有用于观察机体内部环境的茶色亚克力板。
有待检测产品9到达后工业镜头4拍摄区域，工业相机3拍摄产品图像，工业一体机1对图像进行分析检测，判断当前泡罩内所装的产品是否存在质量问题，PLC8控制剔除装置将存在质量问题的产品剔除；隔板设置为抽屉式，可抽拉与机体分离；隔板上的安装部与开孔背光源7、工业相机3配合，使得开孔背光源7、工业相机3能够在机体外安装后推入箱体内，不受机体内部空间限制；提高安装效率，方便维修检测。机体包括上盖板，上盖板一端设有倒角，倒角处设有用于观察机体内包括指示灯情况的内部环境的茶色亚克力板；从而实现直接站在操作屏前便可通过此窗口掌握信号输出以及机台运行的情况。
具体地，机体包括四周环绕的侧板；侧板上设有卡槽，隔板设置在卡槽处。
隔板设置在卡槽处，方便隔板抽拉。
具体地，安装部包括安装导轨，开孔背光源7、工业相机3与安装导轨配合连接。
在隔板上采用压铆螺母的工艺确定好安装导轨安装位置，将安装导轨固定好，将开孔背光源7、工业相机3逐个卡入安装导轨，安装方便；且可以根据需要规划布局，更加合理运用机体内的空间。
具体地，开孔背光源7连接用于控制开孔背光源7的光源控制器2，光源控制器2与安装导轨配合连接。
将光源控制器2卡入安装导轨，安装方便。
具体地，安装导轨上设有用于工业相机3提供直流电的开关电源5，以及与PLC8连接的IO模块6。
将隔板整体取出直接安装元器件，不受箱体内部空间限制；同时为方便开孔背光源7、工业相机3、光源控制器2、开关电源5、IO模块6等各元器件安装，对各元器件安装位置进行测量后，重新规划各元器件布局，并统一设置安装导轨；在安装板上采用压铆螺母的工艺确定好导轨安装位置，将安装导轨固定好，各元器件只需逐个卡入导轨；然后将装好元器件的安装板整体推入箱体；可以有效地提高安装效率并避开箱体内部空间限制问题。
具体地，工业镜头4处设有高反光处理模块。
由于铝箔类泡罩正面打光存在高反光问题，导致偏白色的药品无法准确与铝箔底色区分，经常会导致误判；此处增加高反光处理模块，可稳定地实现铝箔底色在高亮正面光照射的条件下，仍然呈现的是正常的铝箔底色的效果，解决高反光带来的误判问题。
具体地，侧板上设有用于穿过连接线的开口。
机体与PLC8、工业一体机1之间有多条连接线，将连接线强电连接线、弱电连接线走线分开， 根据线的数量设置不同大小走线开口；防止强电对弱电的干扰。
具体地，连接线外侧包裹有波纹管。
连接线外侧包裹波纹管，连接处分别用相应尺寸的波纹管进行连接；使连接线在波纹管内部走线，解决连接线裸露问题，达到医疗卫生要求的，整体效果也更加美观。
具体地，工业镜头4与待检测产品9的距离设置为220-280mm；开孔背光源7与待检测产品9的距离设置为210-250mm。
具体地，机体长度390mm，宽度为240mm，高度为420mm，开孔背光源7与待检测产品9的距离设置为250mm。
本发明的泡罩类药品包装视觉检测方法，包括以下步骤：
（1）将泡罩类药品包装视觉检测设备放置在现有的生产线上，工业镜头4、开孔及传送带上的待检测产品9在同一直线上；
（2）当待检测产品9运动至工业镜头4、开孔背光源7处时，PLC8控制工业相机3采集图像；
（3）工业相机3采集的图像传输至工业一体机1，工业一体机1对所述图像处理与分析，将分析结果传输至设置在机体内的IO模块6；图像处理包括：
a）图像初步处理；
b）图像匹配；
c）图像检测；
（4）产品切除：IO模块6将分析结果进行分解，将分解结果传输至PLC8，PLC8控制剔除装置将不符合要求的产品切除。
当待检测产品9运动至工业镜头4、开孔背光源7处时，PLC8控制触发工业相机3采集图像，工业一体机1运行检测程序对所取得的图像进行处理及分析，判断该图片中的药品是否填充正常，并根据分析结果判断当前整张图片中存在问题的位置属于哪几板，以十进制数的方式暂存于队列，在设定的延迟数之后，将相应的结果信息通过以太网通讯传输给IO模块6进行结果分解，分解后IO模块6将分别通过自带的IO端口输出信息给PLC8，IO模块6采用以太网转IO模块6进行输出，使用者可根据整体设备所需NPN还是PNP型信号将此模块的公共端接线进行切换；结果以十六进制数记录产品各板结果值，转换成二进制以0和1分别表示各IO输出口的高低电平，从而实现单独控制剔除装置是否剔除产品。
具体地，a）图像初步处理包括图像灰度化处理。
使用者设置检测区域内污点灰度及面积大小的判断标准，对药品污点进行检测。
实施例2
该实施例与实施例1的区别特征在于： a）图像初步处理包括图像二值化处理和图像去噪声处理。
对于颜色和铝箔底色比较接近的药品，新增加了底色分离功能，从而将图片底色二值化处理成黑色图，增强药品与铝箔底色的对比度，达到完全分离药品和泡罩的效果；去除图像噪声：底色分离后的图像由于存在周围颜色干扰，使用去除图像噪声的算法，对图像边缘使用形态算法进行锐化，将介于0-255之间的灰度像素值尽可能滤除，从而达到二值化边缘分界的效果。
去除图像噪声：底色分离后的图像由于存在周围颜色干扰，使用去除图像噪声的算法，对图像边缘使用形态算法进行锐化，将介于0-255之间的灰度像素值尽可能滤除，从而达到二值化边缘分界的效果。
算法步骤为：先采用底色分离算法将药丸和其它底色进行分离，这样则可将药丸分离为纯白色，底色变成黑色；分离后的图像由于存在图像噪声，将此图像进行二值化处理后还必须使用形态算法对图像进行像素级边缘处理。从而达到稳定分离药丸及泡罩的效果。
实施例3
该实施例在实施例1或实施例2的基础上，区别特征在于：具体地，b）图像匹配包括以其中一个泡罩轮廓作为模板，在经过初步处理的图像上搜索类似轮廓，对搜索到的每个轮廓进行相似度打分； 对每个泡罩轮循分别采用其对应的定位坐标和角度作为多粒检测的检测框的位置度和角度的相对基准。
针对单个泡罩内可能出现多粒、多余药屑等情况，通过图像匹配算法实现实时跟踪定位的效果，从而轮循每个泡罩内是否存在多粒和多药屑的问题。
其中实时定位跟踪方式是通过图像匹配算法来实现的：将当前某一幅图片作为参考基准图片，以其中的一个泡罩轮廓作为模板，在整个图片中搜索有多少个这样的轮廓，对每个轮廓进行打分设置，0分则说明一点都不相似，100分说明完全相似；此处设置为50分作为达到相似程度的标准；对每个泡罩轮循分别采用其对应的定位坐标和角度作为多粒检测的检测框的位置度和角度的相对基准，这样就可实现多粒检测框可以实时根据当前泡罩的形状进行偏移和旋转，从而达到实时跟踪定位的效果。
实施例4
该实施例在实施例1-3任一实施例的基础上，区别特征在于：具体地，c）图像检测包括异形药粒检测，异形药粒检测包括使用可以调节节点使检测区域跟随药品外形轮廓构建的任意多边形区域工具。
在检测区域设置上，为适应不同形状的药品的形状，采用可以调节节点使检测区域跟随药品外形轮廓构建多边形区域工具，从而实现高精度无盲区检测；将单个泡罩内的药丸定位的坐标值和角度值传递至当前检测工具，根据此坐标系生成任意多边形，并通过当前起始点的坐标值，运用几何算法推导出其余顶点的坐标值。从而达到每粒药丸对应不同姿态时，此多边形可以自动偏移和旋转至覆盖整个异形药品全表面的姿态，达到无盲区检测的效果。
实施例5
该实施例在实施例1-4任一实施例的基础上，区别特征在于：具体地，c）图像检测包括尺寸检测，尺寸检测包括使用用于检测单粒药品长度及宽度尺寸检测工具；在单个泡罩区域内进行斑点检测，检测出来斑点为不规则轮廓，根据轮廓的长边和宽度长度值的公差范围，判断药品尺寸是否达标。
针对胶囊类药品帽和底组装时偶尔出现药品尺寸超出公差的问题，使用单粒药品长度及宽度尺寸检测工具，从而实现对尺寸有问题的药品进行管控的功能；在单个泡罩区域内进行斑点检测，检测出来斑点为规则轮廓，正常药品的轮廓长边和宽边长度值是在一定的公差范围之内的，不正常的药品长边或宽边长度值会超出这个公差范围，则可判断出此药品是否存在组装问题。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (9)
1.泡罩类包装药品视觉检测设备，其特征在于：包括用于放置在现有传送带上的机体、与机体连接的工业一体机、PLC，以及剔除装置；机体内设有开孔背光源、工业相机、指示灯；开孔背光源设有开孔；工业相机包括工业镜头；工业镜头、开孔及传送带上的待检测产品在同一直线上；机体包括上盖板，上盖板一端设有倒角，倒角处设有用于观察机体内部环境的茶色亚克力板。
2.根据权利要求1所述的泡罩类包装药品视觉检测设备，其特征在于：工业镜头与待检测产品的距离设置为220-280mm；开孔背光源与待检测产品的距离设置为210-250mm。
3.根据权利要求1所述的泡罩类包装药品视觉检测设备，其特征在于：机体长度390mm，宽度为240mm，高度为420mm，开孔背光源与待检测产品的距离设置为250mm。
4.一种应用权利要求1-3任一项所述的泡罩类包装药品视觉检测设备实现的泡罩类药品包装视觉检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将泡罩类药品包装视觉检测设备放置在现有的生产线上，工业镜头、开孔及传送带上的待检测产品在同一直线上；
（2）当待检测产品运动至工业镜头、开孔背光源处时，PLC控制工业相机采集图像；
（3）工业相机采集的图像传输至工业一体机，工业一体机对所述图像处理与分析，将分析结果传输至IO模块；图像处理包括：
a）图像初步处理；
b）图像匹配；
c）图像检测；
（4）产品切除：IO模块将分析结果进行分解，将分解结果传输至PLC，PLC控制剔除装置将不符合要求的产品切除。
5.根据权利要求4所述的泡罩类药品包装视觉检测方法，其特征在于：a）图像初步处理包括图像灰度化处理。
6.根据权利要求4所述的泡罩类药品包装视觉检测方法，其特征在于：a）图像初步处理包括图像二值化处理和图像去噪声处理。
7.根据权利要求4所述的泡罩类药品包装视觉检测方法，其特征在于：b）图像匹配包括以其中一个泡罩轮廓作为模板，在经过初步处理的图像上搜索类似轮廓，对搜索到的每个轮廓进行相似度打分；对每个泡罩轮循分别采用其对应的定位坐标和角度作为多粒检测的检测框的位置度和角度的相对基准。
8.根据权利要求4所述的泡罩类药品包装视觉检测方法，其特征在于：c）图像检测包括异形药粒检测，异形药粒检测包括使用可以调节节点使检测区域跟随药品外形轮廓构建的任意多边形区域工具。
9.根据权利要求4所述的泡罩类药品包装视觉检测方法，其特征在于：c）图像检测包括尺寸检测，尺寸检测包括使用用于检测单粒药品长度及宽度尺寸检测工具；在单个泡罩区域内进行斑点检测，检测出来斑点为不规则轮廓，根据轮廓的长边和宽边长度值的公差范围判断药品尺寸是否达标。
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