CN111812341A - 自动化设备检测系统和检测自动化设备内部运作的方法 - Google Patents

Abstract

一种自动化设备检测统和检测自动化设备内部运作的方法检测系统，包括自动化设备和影像撷取装置。自动化设备包括盘面，盘面上具有子操作区，子操作区上设置有多个放置孔，用以放置并固定物品于预定处。影像撷取装置的镜头用以选择性地对焦盘面上的任意点。

Description

自动化设备检测系统和检测自动化设备内部运作的方法

技术领域

本揭示内容关于自动化设备检测系统和检测自动化设备内部运作的方法。

背景技术

此处的陈述仅提供与本揭示有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

近年来医疗检测的技术日益进步，医疗检测系统的使用也愈趋便捷，节省了许多人力成本。举例而言，在循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cell，CTC)的检测项目上，由于需在每毫升血液中数量为10⁶至10⁷个的白血球以及更多的红血球中找到个位数的CTC，检测难度高且费时。自动化检测设备的开发无疑使CTC检测节省了许多时间与人力成本。然而，在各检测程序前后，尚需有确保各部件或样品是否装设到位以及自动操作时是否有意外产生需即时停止设备运转的检测反馈机制。目前已开发出使用红外光传感器进行上述检测的自动采样检测仪。

发明内容

然而，红外光传感器需在特定预选部位设置，方便性和成本仍有待改善之处。一旦传感器设置的数量增加，检测设备的线路设计和结构也会趋向复杂。有鉴于此，本揭示的一目的在于提供一种相较于红外光传感器使用和安装上更简便、更省成本，且检测限制大幅减少的自动化设备检测系统和检测自动化设备内部运作的方法。

本揭示的一些实施方式揭露了一种自动化设备检测系统，包括自动化设备和影像撷取装置。自动化设备包括盘面，盘面上具有子操作区，子操作区上设置有多个放置孔，用以放置并固定物品于预定处。影像撷取装置用以拍摄该盘面并产生多个影像以进行相似性比对。。

于本揭示的一或多个实施方式中，影像撷取装置的影像撷取波段为可见光波段。

于本揭示的一或多个实施方式中，自动化设备更包括磁座，用以放置磁通柱。磁座位于盘面上或盘面上方并介于盘面和影像撷取装置之间。

本揭示的一些实施方式揭露了一种检测自动化设备内部运作的方法，包括：拍摄并产生自动化设备内部的关注区域的第一影像；对关注区域进行干涉动作；拍摄并产生关注区域的第二影像；以及比对第一影像和第二影像的相似程度，并确认相似程度是否大于或等于第一阈值，以确定干涉动作的有效性。

于本揭示的一或多个实施方式中，干涉动作包括卸除动作、装设动作、移动液体动作、抽取液体动作或释放液体动作。

于本揭示的一或多个实施方式中，干涉动作为卸除磁通柱，且检测自动化设备内部运作的方法更包括：在拍摄第一影像前旋转移动磁座至指定位置；以及若比对第一影像和第二影像的结果为相似，则显示磁通柱未移除的警示。

于本揭示的一或多个实施方式中，干涉动作为装设耗材，且检测自动化设备内部运作的方法更包括：在拍摄第一影像前初始化自动化设备，将自动化设备的盘面的旋转刻度归零；以及若比对第一影像和第二影像的结果为相似，则显示耗材未装设的警示。

于本揭示的一或多个实施方式中，自动化设备内部运作的方法更包括：启动自动化设备进行检测；拍摄自动化设备的子操作区的第三影像；在执行完移动液体动作、抽取液体动作或释放液体动作后，拍摄子操作区的第四影像；比对第三影像和第四影像的相似程度，并确认相似程度是否大于第二阈值，以确定是否有液体喷溅产生。

于本揭示的一或多个实施方式中，当干涉动作为卸除一磁通柱时，则在拍摄该第一影像前旋转移动一磁座至一指定位置。若比对该第一影像和该第二影像的结果为相似，则警示该磁通柱未移除。

于本揭示的一或多个实施方式中，当干涉动作为装设一耗材时，则在拍摄第一影像前初始化自动化设备，将自动化设备的盘面的旋转刻度归零。若比对第一影像和第二影像的结果为相似，则警示耗材未装设。

本揭示的上述实施方式至少通过可见光影像撷取装置的设置以及影像比对的方法，解决了红外光传感器的上述多项待改进缺点。

为了让本揭示的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1绘示本揭示一些实施例中自动化设备的示意图。

图2A绘示本揭示一些实施例中磁座装设有磁通柱的示意图。

图2B绘示本揭示一些实施例中磁通柱从磁座上卸除后的示意图。

图2C绘示本揭示一些实施例中两次拍摄的关注区域的比对图。

图2D也绘示本揭示一些实施例中两次拍摄的关注区域的比对图。

图3A绘示本揭示一些实施例中盘面上将包括废液桶的区域选为关注区域的示意图。

图3B绘示本揭示一些实施例中两次拍摄的关注区域的比对图。

图3C绘示本揭示一些实施例中两次拍摄的关注区域的比对图。

图4绘示本揭示一些实施例中两次拍摄的关注区域的比对图。

图5绘示本揭示一些实施例中检测自动化设备内部运作的方法的流程示意图。

图6绘示本揭示一些实施例中检测卸除磁通柱的流程示意图。

图7绘示本揭示一些实施例中检测耗材装设的流程示意图。

图8绘示本揭示一些实施例中检测喷溅的流程示意图。

【符号说明】

1000:自动化设备检测系统

100:自动化设备

100R:子操作区

110:盘面

120:隔板

130:旋转中心轴

140:磁座

142:磁通柱

200:影像撷取装置

202:镜头

F1:第一影像

F2:第二影像

F3:第三影像

F4:第四影像

H:高度

ROI:关注区域

R1:试管放置区

R2:两孔试剂排

R3:吸管尖取用区

R4:废液桶

R41:耗材

R5:五孔试剂排

V:放置孔

S:方法

S1、S2、S3、S4、S11、S12、S13、S14、S15、S16、S21、S22、S23、S24、S25、S26、S31、S32、S33、S34、S35:步骤

具体实施方式

为使本揭示的叙述更加详尽与完备，下文针对了本揭示的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本揭示具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。

在以下的描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本揭示的实施例。在其他情况下，为简化图式，熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。

图1绘示本揭示一些实施例中自动化设备检测系统1000的内部示意图。本文中将以用于循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cell，CTC)检测的自动化设备检测系统1000作为示例，其用意在于具体化本揭示的技术方案在特定应用上的效用，并非用以限制本揭示的应用范围。自动化设备检测系统1000包括自动化设备100和影像撷取装置200。影像撷取装置200的影像撷取波段示例为可见光波段。影像撷取装置200例如是相机，但不以此为限。

在CTC检测的应用中，自动化设备100包括(可旋转的)盘面110，盘面110上可分为多个子操作区100R。各个子操作区100R可分别并同时进行一个CTC检体的检测工作。不同子操作区100R可由设置于子操作区100R边缘的隔板120间隔开。隔板120的一端设置于盘面110中心的旋转中心轴130上并向盘面110的外缘延伸，并于另一端设置有磁座140。磁座140位于盘面110上或盘面110上方并介于盘面110和影像撷取装置200之间。磁座140用以放置磁通柱142。磁通柱142可用以放置检体并对其进行过滤处理。在一些实施例中，前述影像撷取装置200的镜头202与自动化设备100的盘面110之间的距离设置为允许影像撷取装置200的镜头202对焦于沿着X-Y方向展开的盘面110范围内的任意点，也可拍摄盘面100及盘面100的周边，例如在盘面110向Z方向延伸一定程度的范围内进行对焦。

子操作区100R上设置有多个放置孔V。放置孔V可用于放置物品，常用来放置试管。图中所标示的放置孔V未放置任何物品。子操作区100R配合放置孔V的设置也可分为多个实验区块，如图中所示的试管放置区R1、两孔试剂排R2、吸管尖(tip)取用区R3、废液桶R4和五孔试剂排R5。这些不同的实验区块利用放置孔V或固定件的设置，让各种检测材料或装有检体的试管在每次放置时可以准确的固定于相同位置。换句话说，仅物品“有”放置于预定处和“无”放置于预定处两种情况，较不会出现“摆歪”的情形。这样的设置不只有助于自动化检测的流程稳定度，降低检测过程中发生意外(如未将液体对准孔位倒入而大量撒在盘面110上)的机率，更因为摆放位置固定而得以在本揭示后续将详述的检测过程中增加影像比对的精确程度，使得利用影像撷取装置200进行影像比对成为实际可执行的方案。

参考图2A至图2D，其为描述检测磁通柱142是否顺利移除的示意图。图2A绘示本揭示一些实施例中磁座140装设有磁通柱142的示意图。图2B绘示本揭示一些实施例中磁通柱142从磁座140上卸除后的示意图。在一些实施例中，为了确认磁通柱142是否从磁座140上卸除，将影像撷取装置200所拍摄到的画面撷取特定的关注区域ROI(region of interest，ROI)进行卸除前后的比对。详细而言，影像撷取装置200在卸除磁通柱142的前后皆锁定盘面110上的同一区域，并聚焦Z轴上同一位置各拍一张画面，且撷取画面中同一子区域作为关注区域ROI，再将两次拍摄的关注区域ROI进行比对。采用关注区域ROI的技术方案可节省硬碟空间、减少其他非关注部分于判断影像时对判断结果的干扰。

图2C绘示本揭示一些实施例中两次拍摄的关注区域ROI的比对图。图2C中的左右两小图分别代表第一次拍摄和第二次拍摄的关注区域ROI。从图上可得知，第二次拍摄时磁通柱142已顺利卸除，因此两个影像的比对结果会判定为“不相似”。图2D也绘示本揭示一些实施例中两次拍摄的关注区域ROI的比对图。图2D中的左右两小图也分别代表第一次拍摄和第二次拍摄的关注区域ROI。然而，从图上可得知，第二次拍摄时磁通柱142并未卸除，因此两个影像的比对结果会判定为“相似”。连接影像撷取装置200的分析模组(例如，连接影像撷取装置200的电脑中的特定软硬体)可发出警示提醒管理者并未完成磁通柱142的卸除，从而避自动化设备100的损坏。警示可以是以视觉(例如，闪灯)或以听觉(例如，警报声)的方式呈现，且不以此为限。

前述的比对方式也可应用在自动化设备100的其他部分。参考图3A至图3C，其为描述耗材R41是否顺利装设于废液桶R4的示意图。图3A绘示本揭示一些实施例中盘面110上将包括废液桶R4的区域选为关注区域ROI的示意图。图3B和图3C各绘示本揭示一些实施例中两次拍摄的关注区域ROI的比对图。图3B中的左右两小图分别代表第一次拍摄和第二次拍摄的关注区域ROI。从图3B上可得知，第二次拍摄时的画面与第一次拍摄时相同，耗材R41并未装设于废液桶R4中，因此两个影像的比对结果会判定为“相似”，自动化设备检测系统1000将发出警示以提醒管理者并未顺利装设耗材R41。图3C则显示第二次拍摄时耗材R41已顺利装设于废液桶R4中。由于图3C中左右两小图的影像明显不同，因此两个影像的比对结果会判定为“不相似”，CTC检测将可继续进行。

于上述图2A至图3C的实施例中，判定第一次拍摄和第二次拍摄的影像使否相似的基准可以是以像素逐一比对(pixel by pixel)的方式进行。将第一次拍摄所得到影像和第二次拍摄所得到的影像(两者对应相同的关注区域ROI)中每一组对应位置(x’,y’)的像素对应的像素值做平方差的运算，再予以加总，最后进行正规化(normalization)而得出一R值，如下述第(1)式所示。

第(1)式中的I(x’,y’)代表第一次拍摄的影像(基准影像)中于位置(x’,y’)处的像素值。T(x’,y’)代表第二次拍摄的影像(比较影像)中于位置(x’,y’)处的像素值。在图2A至图2D关于卸除磁通柱142的实施例中，当R值大于或等于，例如5％时(但本揭示不以选择此数值基准为限)，自动化设备检测系统1000认定比较影像与基准影像“不相似”，亦即磁通柱142顺利卸除。当R值小于5％时，自动化设备检测系统1000认定比较影像与基准影像“相似”，亦即磁通柱142尚留在磁座140上未顺利卸除。自动化设备检测系统1000将发出前述的警示以提醒管理者进行卸除的动作。在本揭示的一些实施例中，可设定每次进行移动部件时都进行前述的拍摄基准影像的操作。如此一来，也可避免因光源变化或环境改变造成的比对准确度下降的问题。

通过上述使用影像撷取装置200拍摄取样、设定关注区域ROI和影像比对的技术方案，管理者可以仅用一台影像撷取装置200随时选取特定且多个区域进行自动化设备100的检测除错，不受现有技术中传感器装设位置的限制。此外，影像撷取装置200不会占据检测用的盘面110附近的空间，可有效降低成本和增加便利性，电讯号线路设置也可简化。

除此之外，本揭示的一些实施例更具备一般红外线检测所难以实施的功能。参考图4。图4绘示本揭示一些实施例中两次拍摄的关注区域ROI的比对图。不同于图2A至图3C中取样盘面110上的单一部件区域(如前述的磁座140和废液桶R4)作为关注区域ROI，图4选取了子操作区100R整体作为关注区域ROI。图4中所示的左右两小图分别为第三影像F3(基准影像)和第四影像F4(比较影像)。基准影像可以是在CTC检测过程中在每个移动液体动作、抽取液体动作或释放液体动作执行前所拍摄的影像。比较影像可以是在每个移动液体动作、抽取液体动作或释放液体动作执行后所拍摄的影像。在一些实施例中，基准影像和比较影像也可分别于自动化CTC检测前和检测后所分别拍摄。图4右小图(比较影像)中虚线强调处的液体示例了自动操作过程中产生的喷溅现象。通过以子操作区100R整体作为关注区域ROI，图4所示的实施例可以让管理者便于管理不属于放置孔V的区域于自动操作时可能发生的异常现象，并相应进行自动化设备检测系统1000的调校或维修。这在一般以红外线检测作为侦错手段的技术方案中是较难达到的。原因在于红外线检测是将红外线传感器放置于多个待检测的放置孔V中以检测是否有物品放入其中，亦即有几个放置孔V就要对应放置该数量的红外线传感器。因此，一般红外线感测的方案，在机构设计上较复杂且占据过多子操作区100R的空间。再者，在喷溅检测的示例中，由于不可能提前知道喷溅产生的精确位置，此类型的检测就无法用红外线感测的方案来完成。

参考图5。图5绘示本揭示一些实施例中检测自动化设备100内部运作的方法S的流程示意图。检测自动化设备100内部运作的方法S可以由前述的自动化设备检测系统1000来实施，但不以此为限。检测自动化设备100内部运作的方法S包括以下步骤：拍摄并产生自动化设备100内部的关注区域ROI的第一影像F1(步骤S1)；对关注区域ROI进行干涉动作(步骤S2)；拍摄并产生关注区域ROI的第二影像F2(步骤S3)；以及比较第一影像F1和第二影像F2的相似程度，并确认此相似程度是否大于一阈值(第一阈值)，以确定干涉动作的有效性(步骤S4)。前述的干涉动作可以是图2C所绘示的磁通柱142的卸除动作、图3C所绘示的耗材R41装设动作或图4所绘示的自动操作过程中的移动液体动作、抽取液体动作或释放液体动作，且不以此为限。凡是改变自动化设备100现有状态的动作都可能纳入前述干涉动作的范畴，尤其是使用二维相机并通过可见光可以进行状态前后区别的动作。

检测自动化设备100内部运作的方法S在特定实施例中可能包含更多的细节步骤，在此列举示例并分述如下。

参考图6。图6绘示本揭示一些实施例中检测卸除磁通柱142的流程示意图。在一些实施例中，检测自动化设备100内部运作的方法S以下例步骤呈现：相对于旋转中心轴130旋转移动磁座140至指定位置(步骤S11)；在卸除磁通柱142前拍摄第一影像F1(步骤S12)；以机械手臂夹取并卸除磁通柱142，并于夹取时初步判断是否所有磁通柱142皆被夹取，若判断为“否”，则重新夹取(步骤S13)；若步骤S13的判断为“是”，则拍摄第二影像F2(步骤S14)；比对第一影像F1和第二影像F2，并确认是否相似(步骤S15)，若“否”则确认磁通柱142卸除完成；以及若“是”则显示磁通柱142未移除的警示，并停止自动操作(步骤S16)，待管理者排除错误后由管理者重启自动操作。在上述步骤S11中，指定位置例如是图2A中磁座140的所在位置。在上述步骤S13中，初步判断可以是依据机械手臂的回馈机制判断，但不以此为限。在上述步骤S15中，判断“相似”的标准可如前述的R值小于5％，但不以此为限。

参考图7。图7绘示本揭示一些实施例中检测耗材R41装设的流程示意图。在一些实施例中，检测自动化设备100内部运作的方法S以下例步骤呈现：初始化自动化设备100，将盘面110的旋转刻度归零(步骤S21)；拍摄盘面110上各个子操作区100R的第一影像F1(步骤S22)；开启自动化设备100的舱门并装设各个子操作区100R所属的耗材R41至盘面110上的预定位置(步骤S23)；关闭舱门并拍摄盘面110上各个子操作区100R的第二影像F2(步骤S24)；比对第一影像F1和第二影像F2，确认是否相似(步骤S25)，若“否”则确认装设耗材R41完成；以及若“是”则显示耗材R41未装设的警示(步骤S26)并待管理人处理。

参考图8。图8绘示本揭示一些实施例中检测喷溅的流程示意图。在一些实施例中，检测自动化设备100内部运作的方法S更包括下列步骤：启动自动化设备100进行检测(步骤S31)，如CTC检测；拍摄盘面110上各个子操作区100R的第三影像F3(步骤S32)；在执行完移动液体动作、抽取液体动作或释放液体动作后，拍摄盘面110上各个子操作区100R的第四影像F4(步骤S33)；比对第三影像F3和第四影像F4，确认是否相似(步骤S34)，若“是”则确认前述移动液体、抽取液体或释放液体的动作没有异常；以及若“否”，则显示有喷溅产生的警示(步骤S35)。图8所描述的实施例可以在图6和图7所描述的实施例完成且确认无警示后实施，但不以此为限。此外，在检测喷溅的实施例中，判断第三影像F3和第四影像F4是否“相似”的阈值(第二阈值)设定相较于检测磁通柱142卸除和耗材R41装设的实施例要低。因为多数情况下喷溅液体占其所对应的关注区域ROI的面积比例相较于前述磁通柱142/耗材R41占其所对应的关注区域ROI的面积比例来得低。

综上所述，本揭示的实施例提供了自动化设备检测系统和检测自动化设备内部运作的方法。其可应用于CTC自动化检测系统。相较于现有技术中使用多个红外线传感器来检测CTC自动化检测系统中不同操作区中各部件的装设状态，本揭示的实施例仅需使用一个可见光影像撷取装置进行操作前后的影像比对，降低了系统线路的复杂度以及检测装置的装设成本。此外，可见光影像撷取装置更可进行自动化设备内部大范围或临时选定位置的检测，相较于需事前装设于预选位置的红外线传感器在使用上更富弹性且便利。

虽然本揭示已以实施例揭露如上，然并非用以限定本揭示，人和熟习此技艺者，在不脱离本揭示的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭示的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种检测自动化设备内部运作的方法，其特征在于，包括：

拍摄并产生一自动化设备内部的一关注区域的一第一影像；

对该关注区域进行一干涉动作；

拍摄并产生该关注区域的一第二影像；以及

比对该第一影像和该第二影像的相似程度以确定该干涉动作的有效性。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该干涉动作包括一卸除动作、一装设动作、一移动液体动作、一抽取液体动作或一释放液体动作。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该干涉动作为卸除一磁通柱，且该方法还包括：

在拍摄该第一影像前旋转移动一磁座至一指定位置；以及

若比对该第一影像和该第二影像的结果为相似，则显示该磁通柱未移除的警示。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该干涉动作为装设一耗材，且该方法还包括：

在拍摄该第一影像前初始化该自动化设备，将该自动化设备的一盘面的旋转刻度归零；以及

若比对该第一影像和该第二影像的结果为相似，则显示该耗材未装设的警示。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

启动该自动化设备进行检测；

拍摄该自动化设备的一子操作区的一第三影像；

在执行完一移动液体动作、一抽取液体动作或一释放液体动作后，拍摄该子操作区的一第四影像；以及

比对该第三影像和该第四影像的相似程度，并确认该相似程度是否大于一第二阈值，以确定是否有液体喷溅产生。

6.一种执行如权利要求1的方法的自动化设备检测系统，其特征在于，包括一自动化设备，该自动化设备包括：

一盘面，该盘面上具有一子操作区，该子操作区上设置有多个放置孔，用以放置并固定一物品于一预定处；以及

一影像撷取装置，用以拍摄该盘面并产生多个影像以进行相似性比对。

7.如权利要求6所述的自动化设备检测系统，其特征在于，该影像撷取装置的影像撷取波段为可见光波段。

8.如权利要求6所述的自动化设备检测系统，其特征在于，该自动化设备更包括一磁座，用以放置一磁通柱，该磁座位于该盘面上或该盘面上方并介于该盘面和该影像撷取装置之间。

9.如权利要求8所述的自动化设备检测系统，其特征在于，该干涉动作为卸除一磁通柱时，则在拍摄该第一影像前旋转移动一磁座至一指定位置；以及

若比对该第一影像和该第二影像的结果为相似，则警示该磁通柱未移除。

10.如权利要求6所述的自动化设备检测系统，其特征在于，该干涉动作为装设一耗材时，则在拍摄该第一影像前初始化该自动化设备，将该自动化设备的一盘面的旋转刻度归零；以及

若比对该第一影像和该第二影像的结果为相似，则警示该耗材未装设。

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