CN112219085A - 360度光学测量装置 - Google Patents

Abstract

描述了用于测量药物传送或储存装置的部件的方法和系统。该方法包括提供与光学成像传感器处于相对关系的光源；将样品部件定位在定位台上，定位台位于至少一个光源与至少一个相对的光学成像传感器之间；以及利用至少一个光源照亮样品部件。控制器可操作以捕获部件的图像，确定所捕获的图像的第一外边缘点P1的位置；使样品部件相对于光学图像传感器旋转，并采集彼此相隔x度旋转的n幅图像，其中，n*x≥360度。控制器可比较所捕获的图像之间的至少一个外边缘点P1的测量位置以确定角度或圆跳动。

Description

360度光学测量装置

技术领域

本发明涉及用于测量零部件的方法和系统，更具体地，涉及用于测量药物传送装置或药物存储方案的零部件的方法和系统。特别地，本发明涉及用于在360度内光学地测量兴趣样品物体的一个或更多个尺寸的装置、系统和方法，所述样品物体特别是注射器塞子、柱塞或活塞。该系统和方法可用于确定模塑零部件的圆跳动度或同心度。

背景技术

用于医疗装置(例如注射器)的非刚性模塑零件需要模制工具的顶部腔体和底部腔体的适当对准。不适当的对准不仅可能产生关于塞子和柱塞的线供给/生产问题，而且一旦有问题的物品已经被安装或插入到组装的装置中，可能产生功能问题。例如，不良对准的塞子和柱塞可能导致在注射器筒体或容器内的不良配合，从而导致装置的不可靠操作，或者密封部件之间的不良密封。

为了定量地评估所制造的部件的适当对准，必须完成圆跳动/同心度的测量。然而，一些现有系统可能产生变化太大以致不能提供精确和准确的样品测量输出的数据，并且执行测量以获得这样的数据可能是耗时的。

在该上下文中同心度(或圆跳动)是指样品的各个零件(例如塞子)的实际中心线是否彼此重叠。如果中心线彼此偏离直线距离(即，中心线平行但彼此偏移)，则样品表现出偏心，该偏心等于偏移距离。总的圆跳动通常通过查找旨在具有重合纵向轴线的两个形状的周长之间的最大距离和最小距离并由此计算差的绝对值来确定。

发明内容

本发明包括可提供模塑零件的改进测量的方法和系统，尤其是圆跳动或同心度的改进测量的方法和系统。

在本发明的第一方面中，提供了一种用于测量药物传送装置或存储装置的部件的方法，该方法包括：(i)提供与光学成像传感器成相对关系的光源，其中，光源和光学成像传感器被布置成使得在光源和光学成像传感器之间限定光路，使得从光源发射的光照射在光学成像传感器的至少一部分上；(ii)将样品部件定位在样品定位台上，该样品定位台位于在至少一个光源和至少一个相对的光学成像传感器之间延伸的光路中；(iii)用该至少一个光源照亮样品部件；(iv)利用该至少一个光学成像传感器捕获部件的图像。由部件捕获的图像优选地是2D图像。

该方法还包括以下步骤：(v)确定所捕获的图像的第一外边缘点P1的位置；(vi)使样品部件相对于光学图像传感器和光源旋转通过预定的旋转距离x；(vii)重复步骤(v)和(vi)，以收集彼此相隔x度旋转的样品部件的总共n个图像，其中，n*x大于或等于360度；以及(viii)比较所捕获的图像之间的至少一个外边缘点P1的测量位置。

通过测量边缘点P1之间的位置差，可以确定零件的圆跳动度。圆跳动可以指示模具未对准和/或退化。因此，使用本文所公开的方法进行的测量可用于指示模具状况。指示模具状况的参数的改进测量进而可以通知模具零件的更换或重新对准，并可以提供大批量零件制造的改进的质量控制。

在至少一个实施例中，由传感器捕获的图像是样品部件的轮廓。该轮廓由样品部件形成，用于防止来自光源的光照射在样品部件后面的区域中的传感器上。应当理解，术语“后面”是参照光源而使用的，因此“后面”是沿光路的方向在零部件和光学传感器之间的区域。

该方法还可以包括基于步骤(viii)，确定以下中的一个或更多个的步骤：样品部件的同心度；样品部件的圆柱度；

样品部件的横截面的圆跳动；和/或样品部件的总的圆跳动。

在至少一个实施例中，该方法还可包括：在每个图像中，识别部件在第一位置处的外边缘点P1，并且识别部件在第二位置处的第二外边缘点P2，以及确定P1和P2之间的横向距离D1。第一位置和第二位置沿纵向方向彼此分开。因此，距离D1的差可用于确定零件在第一位置处的横截面与零件在第二位置处的横截面之间的同心度(或偏移)。

所捕获的图像之间的间隔x优选地小于15度，更优选地小于10度，更优选地小于5度，并且更优选地大约为2度。应当理解，所捕获的图像的总数n≥360/x，例如当x＝2度时，n≥180，当x＝5度时，n≥72，当x＝10度时，n≥36，等等。

有利地，光源可以是准直的。通过提供准直的光源，可以提高投射在传感器上的轮廓的分辨率，并且可以由控制器更精确地确定轮廓的外边缘。

有利地，该方法还可以包括从组装线或制造线自动拾取零件，以及例如通过机械臂将样品零件自动放置在样品呈现台上。这种方法可以允许自动监测具有视图的圆跳动，以监测模具性能。

可选地，该方法还可以包括：确定表示以下各项中的一项或更多项的测量值：样品部件的同心度；样品部件的圆柱度；样品部件的圆跳动；或样品部件的总的圆跳动，并将一个或更多个测量值与预定的阈值进行比较，以确定模具零件是否应该被修理或更换。

在至少一些实施例中，该方法还可以包括：确定表示样品部件的同心度、样品部件的圆柱度、样品部件的横截面的圆跳动以及第一样品部件的总的圆跳动中的至少一个的第一测量值；识别与第一样品部件相关联的模具；确定表示样品部件的同心度、样品部件的圆柱度、样品部件的横截面的圆跳动以及第二样品部件的总的圆跳动中的至少一个的第二测量值，其中第二样品部件被识别为来自与第一样品部件相同的模具；将第一测量值与第二测量值进行比较；以及可选地，基于第一值和第二值的比较来识别模具的劣化。

在本发明的第二方面，提供了一种用于测量药物传送装置或存储装置的部件的系统，该系统包括：光源，该光源用于从第一侧照亮样品部件；光学成像传感器，该光学成像传感器与光源相对地定位，被配置成捕获部件的2D图像；样品定位台，该样品定位台位于光学成像传感器与光源之间，用于将部件定位在光学成像传感器与光源之间；电动机，该电动机被配置成相对于光学成像传感器和光源旋转样品定位台；以及控制器，该控制器被配置为：(i)控制样品部件的第一图像的捕获；(ii)确定所捕获的图像的第一外边缘点P1的位置；(iii)使样品部件相对于光学图像传感器和光源旋转通过预定的旋转距离x；重复步骤(i)和(ii)以收集彼此相隔x度旋转的样品部件的总共n个图像，其中n*x大于或等于360度；以及(v)比较所捕获的图像之间的至少一个外边缘点P1的测量位置。

光源可以是LED光源。光源可以是准直的。该系统还可以包括被配置为准直光源的准直器。准直器可以被配置成从光源产生平行的射线束或辐射束。

控制器可以被配置为基于步骤(v)确定以下各项中的一项或更多项：样品部件的同心度；样品部件的圆柱度；样品部件的横截面的圆跳动；以及样品部件的总的圆跳动。

控制器还可以被配置为识别部件在第一位置处的外边缘点P1，并且识别部件在第二位置处的第二外边缘点P2；以及

在每个图像中确定P1和P2之间的横向距离D1。第一位置和第二位置可以沿纵向方向彼此分开。

样品定位台可以被配置成围绕旋转轴线旋转，且其中该台还可以包括用于将样品部件定位成与旋转轴线对准的对准特征。

样品定位台可以包括被配置成支撑活塞或塞子的柱，且其中该柱可选地包括接收部分，例如被配置成接收活塞或塞子的一部分的凹部。

样品呈现台可以包括被配置成接收可互换的部件安装件的对接部(dock)。该特征可以允许多个不同零件的精确放置和对准，而不需要重新配置样品台的位置。

控制器可以被配置为确定零件的两个部分(例如零件在第一位置P1处的第一横截面和零件在第二位置P2处的横截面)之间的同心度。该系统还可以被进一步配置为：将所确定的圆跳动、总的圆跳动、同心度和/或圆柱度与预定值进行比较；以及基于所确定的值与预定阈值的比较来确定是否应当更换一个或更多个模具零件。测量值与预定阈值的比较可用于通知模具修理或更换决定。例如，控制器可以被配置成确定在超过阈值时应当何时更换模具部件。控制器还可被配置成预测模具何时将超过预定阈值，且基于预测值预测模具零件的剩余寿命。控制器还可以被配置为：确定表示样品部件的同心度、样品部件的圆柱度、样品部件的横截面的圆跳动以及第一样品部件的总的圆跳动中的至少一个的第一测量值；识别与第一样品部件相关联的模具；确定表示样品部件的同心度、样品部件的圆柱度、样品部件的横截面的圆跳动以及第二样品部件的总的圆跳动中的至少一个的第二测量值，其中第二样品部件被识别为来自与第一样品部件相同的模具；将第一测量值与第二测量值进行比较；以及可选地，基于第一值和第二值的比较来识别模具的劣化。

通过提供如上所述的系统，可以测量指示模具状况(例如，未对准和/或退化)的模塑零件参数。根据本发明的系统和方法也可以比已知的系统更可靠和精确，而且对操作者之间的变化较不敏感，并且是测量系统和方法中固有的。

根据以下公开，这些和进一步的优点对于本领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

现在将参考如以下附图中所示的多个非限制性的示例性实施例来描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了根据第一实施例的用于测量药物传送或存储系统的零部件的系统；

图2A示出了由图1的系统捕获的图像；

图2B示出了图2A的放大图，在该放大图中标记了可以根据本发明的实施例测量的示例性尺寸；

图3示出了用于测量第一部件的现有技术测量系统的量规(Gage)R&R研究；

图4示出了图3中所示的量规R&R研究的结果的表格式总结；

图5示出了根据本发明的用于测量第一部件的测量系统的量规R&R研究；

图6示出了图5中所示的量规R&R研究的结果的表格式总结；

图7示出了用于测量第二部件的现有技术测量系统的量规R&R研究；

图8示出了图7中所示的量规R&R研究的结果的表格式总结；

图9示出了根据本发明的用于测量第二部件的测量系统的量规R&R研究；

图10示出了图9中所示的量规R&R研究的结果的表格式总结。

具体实施方式

现在将在可以实现本发明的多个示例性系统和方法的上下文中描述本发明的实施例。本领域技术人员将理解，本文描述的和附图中示出的装置和方法是本发明的非限制性示例性实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所描述的实施例进行修改。结合一个示例性实施例示出或描述的特征可以与其它实施例的特征组合，或者本文描述的特征和/或步骤可以用结构上类似和/或功能上等效的装置或步骤来替换。这些修改和变化包括在本公开的范围内。

此外，本领域技术人员将理解，在以下描述中使用的相对术语仅为了方便而使用，并且不旨在限制本发明的范围。例如，诸如“下”、“上”、“顶部”和“底部”的术语表示所参考的附图中的方向。这些术语不旨在限制本文所描述的装置的取向。术语“包括”和“包含”用于指部件或步骤的非穷举性列表，并且根据本发明的装置或方法可以包括权利要求或说明书中未列出的附加特征或步骤。

现在转向图1，用于测量样品部件的同心度和/或跳动的系统100通常包括至少一个光源102、光学成像传感器104、样品呈现系统106和一个或更多个控制器108(例如，处理器、CPU、微控制器、ASIC等)，一个或更多个控制器108被配置成控制系统的操作。样品呈现系统106提供了台，在该台上，样品部件10可以被定位在光学成像传感器104与光源102之间。在操作期间，安装在台106上的样品10被光源102照亮。由于样品零件10被定位在(以相对关系配置的)光源102和传感器104之间，零件10在光学成像传感器104上投射轮廓，该光学成像传感器104捕获样品部件10的轮廓的图像。

系统100被配置为相对于光源102和光学成像传感器104旋转样品10，以向光源102呈现样品部件10的不同视图。应当理解，样品部件10的旋转相对于(一个或更多个)光源102和光学成像传感器104被限定。因此，样品呈现台106可以被配置成围绕台旋转轴线旋转以将样品部件10的不同视图呈现给(一个或更多个)光源102和光学成像传感器104。替代地或附加地，(一个或更多个)光源102和光学成像传感器104可以被配置成围绕静止的样品呈现系统106旋转。

系统100还可以包括一个或更多个显示监测器110、用户接口(例如，键盘、鼠标、触摸屏显示器、控制面板、控制板等)等，所述一个或更多个显示监测器110用于查看数据、所捕获的图像等。然而，将理解，可以省略显示器。

图2A示出了由光学成像传感器104捕获的图像的示例。图2A示出由图像传感器104捕获的由样品零部件10和样品呈现台106形成的轮廓10a、106a。如图2A所示，除来自光源的光被零部件10和样品呈现台106阻挡的区域之外，来自光源102的光照射在区域200中的传感器104上。尽管图2A示出了在屏幕110上显示的所捕获的图像，但是本领域技术人员将理解，本文描述的方法和装置可以由控制器执行而不在屏幕上显示所捕获的图像。

系统100被配置成针对零件10的每个旋转位置测量与零部件10相关联的一个或更多个尺寸。例如，系统100可以被配置成捕获第一图像，在捕获第二图像之前将样品台106旋转第一预定距离，以此类推，直到部件的图像已经被以360度捕获或检测以测量部件。在一个示例中，可以以2度间隔捕获图像，总共捕获180个图像。图像也可以以不同的间隔被捕获。例如，可以以图像之间的高达5度或高达10度的间隔来捕获图像。

系统100还被配置为基于所捕获的或所检测的图像进行零部件10的测量。应当理解，可以存储图像并从所存储的图像中进行测量，或者可以在不存储所捕获的图像的情况下进行测量和存储测量。在本申请的上下文中，术语“捕获”用于涵盖由传感器104检测到的图像，无论它们是否存储在相关联的存储器或存储装置中。

如现在将参考图2B描述的，可以利用上述系统进行各种测量，并且可以基于这些测量确定与样品零部件10相关联的不同参数，图2B示出了图2A的轮廓的放大图。

在第一实施例中，系统100可以被配置成通过确定在第一固定纵向位置(例如距台106的上表面的固定纵向距离或距传感器上的预定参考轴线X的固定纵向位置)处的部件10的外边缘点上的点P1的位置来测量样品部件10的圆跳动。注意，在本实施例的上下文中，纵向方向是如图2A和2B中所描绘的Y轴。如图2A和2B所示，部件的边缘被定义为由光学图像传感器捕获的轮廓的边缘。

对于绕其纵向轴线Y旋转的完美圆形部件，当零件旋转达360度时，点P1的位置将相对于轴线Y不移动。然而，对于具有非圆形横截面的零部件10，点P1相对于纵向轴线Y的位置将随着部件旋转而变化。当零件10旋转时测量的点P1的位置可用于确定零件在第一位置处的圆跳动度。

该系统还可以被配置为确定第二点P2的位置，该第二点P2被定义为在第二固定纵向位置(例如，距台106的上表面的固定纵向距离或预定轴线X)处的零部件的外边缘点。测量第二点P2的位置允许测量部件10上的第二位置处的圆跳动，以及附加地或替代地，允许测量部件10的两个部分的同心度。例如，如图2B所示，可以测量第一点P1和第二点P2之间的(在x方向上测量的)第一横向距离D1。对于包括完全同心的圆形截面的零件10，距离D1将随着零件10旋转而保持恒定。然而，距离D1随着部件旋转的变化指示零件和/或截面的偏心中的一个或两者的圆跳动。还将理解，可以测量另外的点P3、P4、P5、…Pn，以提供关于跳动度、偏心度等的更详细信息。

在一些实施例中，零件10的旋转轴线可以与台106的旋转轴线对准，台106的旋转轴线可以与轴线Y对准。在这些实施例中，在所捕获的图像上的点P1、P2、…Pn的绝对位置可以用于确定圆跳动、同心度等。在这样的实施例中，样品呈现台106优选地包括一个或更多个对准特征，以允许部件10与台106的旋转轴线对准。

在另外的实施例中，系统100可以被配置成确定和校正零件10与台的旋转轴线的未对准。被配置成确定和校正零件的未对准的系统的一个示例是由日本大阪的日本基恩士(KEYENCE)公司提供的TM-3000系列2D光学测微计。

再次参考图1，在至少一个实施例中，光源102包括一个或更多个发光二极管(LED)，来自该发光二极管的光被准直并朝向样品部件10发射。准直器103可以被定位在光源102和样品呈现系统106的安装表面之间。

光学成像传感器104有利地包括一个或更多个CMOS图像传感器，该CMOS图像传感器放置在样品后面，与光源102直接相对。光源102和光学成像传感器104之间的光路优选地限定观察窗。在优选实施例中，光源102和光学成像传感器104是由日本大阪的日本基恩士公司提供的TM-3000系列2D光学测微计的一部分，该TM-3000系列2D光学测微计还包括用于测量和存储从光学成像传感器捕获的图像中提取的尺寸数据的控制器。

样品呈现系统106优选地是相对于光源102和光学成像传感器104可旋转的台。该台优选地包括与光路相交的平坦部分或安装表面，使得放置在平坦部分或安装表面上的样品部件10出现在观察窗中。例如，可以将塞子放置在台的平坦部分上。对于活塞，可以类似地提供柱固定件以在观察窗中支撑和移动活塞。台和柱固定件可彼此连接或可互换地连接到电动机(例如，动力步进电动机等)或用于实现旋转的其它装置。优选地，电动机的操作由在一个或更多个装置控制器108上运行的软件致动或控制，如将在下面更详细地描述的。样品呈现台106可以可拆卸地安装在系统100中，使得样品呈现台106可以被更换为被配置成支撑不同零件的不同安装台106。这可以允许不同的安装台106适于支撑不同的部件。

样品呈现系统106优选地被定位使得样品部件10在图像传感器的观察窗内居中。然而，图像测量分析中的软件调整可以用于校正与中心的任何未对准。以这种方式，光学成像传感器捕获样品的轮廓，从该轮廓可以获得尺寸测量。优选地，测量被精确到微米级，尽管必要时可以使用其它公差。

在操作中，用户利用用户接口来选择样品上的特定位置用于测量(参见例如图2B)。例如，用户可以选择塞子的两个部分中的每一个的外边缘，以确定两个部分P1、P2之间的零件的总的圆跳动。

在图2A和2B所示的实施例中，零部件10是包括具有第一直径的第一部分和具有第二直径的第二部分的塞子。然而，将理解的是，本文描述的系统和方法适用于测量具有恒定直径的部件，或具有三个或更多个不同直径的部件。还应当理解，本发明可以用于测量具有可变直径的部件，无论直径以平滑梯度变化，还是以阶梯方式变化，或者以这两种方式的组合变化。

系统100被配置成相对于光学成像传感器将样品旋转360度，从而在样品旋转时捕获多个离散图像。

用户还可选择样品呈现系统106的旋转速度以及光学成像传感器104要获取多少图像。在优选实施例中，光学成像传感器104被同步以在每旋转2度之后捕获样品10的图像，从而提供180个离散图像。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，可以修改该系统和方法，以每次小于2度或每次大于2度的间隔来捕获图像。该系统还可以被配置成捕获超过360度的图像，以提供部件的被捕获的第一图像和被捕获的最后图像之间的重叠度。可以比较重叠的图像以验证部件没有相对于其初始位置移动。

系统100可以在停止-与-拍摄模式下操作(即样品呈现系统106可以停止旋转以允许捕获每个图像)，或者系统100可以被配置成在样品呈现系统旋转时捕获每个图像。更进一步地，优选的是，样品10的旋转和图像捕获全部在大约八秒内发生。然而，根据特定的测量需要、装置能力等，可以使用其它间隔和速度。

例如通过光学成像传感器104或控制器108同时地或随后地测量所捕获的图像内的选定尺寸。单独的测量可以包括观察窗内的点P1的位置、在样品部件10的完全相对的外边缘之间沿横向方向(x方向)测量的径向距离D0。可测量多个外边缘点P1、P2等，并且可测量点P1、P2、P3等之间的横向距离(例如D1)(参见例如图2B中的D1)。

点P1、P2等的位置变化、两个点之间的横向距离(例如，P1和P2之间的距离D1，如图2B所示)的变化可随着部件样品10的旋转而被测量。

使用上述系统进行测量之后可以进一步由一个或更多个控制器108中的一个进行操作，以确定样品的附加特性，例如同心度/总的圆跳动等。例如，在一个实施例中，TM-3000将测量数据从每个所捕获的图像输出到EXCEL文件，该EXCEL文件包括用于计算总的圆跳动的宏指令。可以创建和保存承载零件编号的报告。

本文所述的方法和系统还可用于制造线或组装线中的质量控制监测。例如，本发明可以用于通过测量和监测模塑零件的圆跳动来间接地监测模具退化或未对准。

本文所述的系统和方法可包括从制造线或组装线自动拾取和测量样品零部件10，并执行上述测量中的一个或更多个。该系统可以包括例如机械臂，以拾取零部件并将零部件放置在样品台上用于测量。控制器可以被配置成识别零件编号、批次编号或识别零件所源自的模具的模具标识符。

控制器108或相关的处理器可以被配置成当零件的测量尺寸超过预定阈值时发出警报。例如，系统100可以被配置为拾取零部件10并且测量所拾取的模塑零件的同心度和/或(总的)圆跳动。在零件与模具编号的批次编号相关联的情况下，警报可通知将被采取的校正动作，或预测应采取校正动作的时间范围。

控制器108还可以被配置为测量零件的同心度和/或总的圆跳动，并且将测量值与预定阈值进行比较和/或将测量值存储在相关联的存储器中。如果测量值超过预定阈值预定数量的连续测量(例如，一个或更多个、两个或更多个、或三个或更多个连续测量)，则系统可发出模具应被更换的警报。在一些实施例中，(一个或更多个)控制器108或连接的系统可以监测模具零件的退化并且预测寿命和抢先替换。模具的更换可以与本文所述的系统和方法组合自动进行。

根据本发明实施例的装置允许捕获样品的完整轮廓透视、测量中的更大分辨率和一致性以及更快评估的能力。同心度/总的圆跳动也可以与在轮廓透视中可观察到的其它尺寸属性(例如，直径、总高度、厚度等)同时测量。因此，根据本发明实施例的装置可以用于代替多个测量系统。

除了提供用于以改进的精确性并且在可接受的时间范围内测量部件的系统和方法之外，本文描述的系统和方法可以利用测量系统提供多个测量，同时减小了操作者误差和/或变化的范围。因此，与已知系统和方法相比，本发明可以提供更可靠和更精确的测量系统。

如现在将参考以下示例描述的，将以上参考图1描述的系统100的可重复性和再现性与使用多个量规R&R研究的已知测量系统进行比较。

量规R&R研究(例如，方差的量规分析-ANOVA-用于评估测量系统的随机效应模型)在本领域中是已知的，并且测量由测量系统本身在测量中引起的变化性的量。将所引起的变化性与所观察到的总的变化性进行比较，以确定测量系统的可行性。这些研究通过观察针对不同零件并且由不同操作者(以及由合适的测量工具)进行的多个测量之间的变化性，来量化测量系统中的固有变化。这种研究旨在确定测量方法的可重复性(其中可重复性是由于测量装置导致的结果的变化，或者当同一操作者使用相同装置重复测量相同零件时观察到的变化)和方法的再现性(其中再现性是由于使用测量系统导致的变化，或者当不同操作者使用相同装置测量相同零件时观察到的变化)。

如下面将更详细描述的，图3-10示出了使用不同测量系统测量的不同塞子的量规R&R研究结果。对于每个研究，选择多个零部件(编号为1、2、3、…n等)和多个操作者(命名为O1、O2、O3)。每个操作者以随机顺序测量每个零件三次。结果示于图3-10中。

量规R&R研究在本领域中是已知的，并且本领域技术人员将理解图3-10中所示的结果。下面的描述总结了图3-10中所示的结果。

图3示出了使用已知的激光测微计测量系统(下文称为测试方法A)对13mm的塞子进行的量规R&R研究的结果。图4示出了图3中所示的量规R&R研究的结果的表格式总结。

图5示出了使用根据本发明实施例的测量系统和方法(以下称为测试方法B)对13mm的塞子进行量规R&R研究的结果。图6示出了图5中所示的量规R&R研究的结果的表格式总结。

图7示出了使用测试方法A对20mm的塞子进行量规R&R研究的结果；图8示出了图7所示的量规R&R研究的结果的表格式总结。

图9示出了使用根据本发明的方法B对20mm的塞子进行量规R&R研究的结果。图10示出了图9中所示的量规R&R研究的结果的表格式总结。

图3、5、7和9中的每一个都包括图表(a)-(e)。

图3(a)、5(a)、7(a)和9(a)各自示出了针对不同测试和/或样品的部件变化：可重复性、再现性、零件到零件的变化以及总的量规R&R变化沿x轴分组。对于每个类别，沿着y轴示出每个变量对总的变化性的百分比贡献、百分比研究变化性和百分比公差。

图3(b)、5(b)、7(b)和9(b)示出了操作者的R图表，其中可以看到每个操作者测量零件的一致性。

图3(c)、5(c)、7(c)和9(c)示出了操作者的均值(Xbar)图表，该均值图表评价零件到零件的可重复性的变化。

图3(d)、5(d)、7(d)和9(d)示出了每个零件的TIR(“总的指示器读数”或“量表读数差(full indicator movement)”)。

图3(e)、5(e)、7(e)和9(e)示出了操作者的TIR。

图3(f)、5(f)、7(f)和9(f)示出了零件*操作者交互，说明了每个操作者所测量的变化性与特定零件之间的交互。

如图3和4所示，根据上述已知的激光测微计测量方法测量的13mm的塞子的总的量规R&R为32.65％。变化的零件到零件的贡献是67.35％。因此，根据图4中所示的值，测量系统的固有变化性与被测量的零件之间的总的变化性相比是显著的。结果示出了来自过程的实质方差分量贡献，包括操作者到操作者的再现性。

图5和6示出了使用如上所述的本发明的实施例在13mm大小的塞子上的量规R&R研究的结果，并且观察到来自仪器和操作者相关的各方面的方差的贡献显著减小。如图6所示，测量系统对测量之间的变化性的贡献是3.14％，而零件到零件的变化性的贡献是96.86％。

如图7和8所示，根据已知的激光测微方法测量的20mm的塞子的量规R&R研究的结果产生了71.37％的R&R贡献，和28.63％的零件到零件的变化性。结果示出了来自过程的实质方差分量贡献，包括操作者到操作者的再现性。

如图9和10所示，根据本发明的20mm的塞子的量规R&R研究的结果，对变化性的R&R贡献是5.90％，而可归因于零件到零件变化的变化是94.10％。因此，当与现有技术相比时，在根据本发明的系统和方法中观察来自仪器和操作者相关的各方面的方差的贡献显著减小。

本发明的实施例可以用于生产线中的多种应用。作为一个示例，该装置可用于对形成塞子或柱塞的模具进行质量测试。可以测量由模具产生的样品以确保模具正在精确地生产具有期望的尺寸和适当特性的塞子/柱塞。在另一个示例中，该装置可以在生产线的末端用于缺陷检测。在这样的应用中，提供多个装置以评估多个样品和/或通过同时对多个视角成像来加速检查可能是有利的。变化可以包括反射镜系统，以允许例如捕获样品的多个侧面。

在这样的实施例中，样品呈现系统106不需要旋转360度来捕获样品部件在360度内的图像。在另外的实施例中，多个光学成像传感器和多个光源可以用于在360度内捕获样品部件的图像。本领域技术人员将理解，可以采用附加的反射镜、传感器和光学成像传感器来捕获360度图像，而无需将样品部件旋转360度。

例如，系统100可以包括围绕样品呈现系统106等间隔(120度分开)的三个光学成像传感器104，以及与三个光学成像传感器104中的每一个直接相对的三个光源104。

上述操作可以由单个控制器执行，或者可以分布在多个控制器之间执行。

本领域技术人员将理解，在不偏离本发明的广泛发明性构思的情况下，可以对上述实施例进行改变。因此，应当理解，本发明不限于所公开的具体实施例，而是旨在覆盖由本文公开内容限定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims (20)

1.一种用于测量药物传送或存储装置的部件的方法，所述方法包括：

(i)提供与光学成像传感器成相对关系的光源，其中，在所述光源与所述光学成像传感器之间限定光路，使得从所述光源发射的光照射在所述光学成像传感器的至少一部分上；

(ii)将样品部件定位在样品定位台上，所述样品定位台位于在至少一个光源和至少一个相对的光学成像传感器之间延伸的所述光路中；

(iii)利用所述至少一个光源照亮所述样品部件；

(iv)利用所述至少一个光学成像传感器捕获所述部件的图像；

(v)确定所捕获的图像的第一外边缘点P1的位置；

(vi)使样品部件相对于所述光学图像传感器和所述光源旋转预定旋转距离x；

(vii)重复步骤(v)和(vi)以收集彼此相隔x度旋转的所述样品部件的总共n个图像，其中n*x≥360度；

(viii)比较所捕获的图像之间的至少一个外边缘点P1的测量位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所捕获的图像是所述样品部件的轮廓。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括基于步骤(viii)确定以下中的一个或更多个的步骤：

所述样品部件的同心度；

所述样品部件的圆柱度；

所述样品部件的横截面的圆跳动；以及

所述样品部件的总的圆跳动。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

在每个图像中识别所述部件在沿纵向方向的第一位置处的所述外边缘点P1，以及

在每个图像中识别所述部件在沿纵向方向的第二位置处的第二外边缘点P2；以及

在每个图像中确定P1和P2之间的横向距离D1。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括确定零件在第一位置处的横截面与零件在第二位置处的横截面之间的同心度的步骤。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所捕获的图像之间的所述间隔x小于15度，优选地小于10度，更优选地小于5度，并且更优选地为大约2度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光源是准直的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括从组装线或制造线自动拾取样品，以及将样品零件自动放置在呈现台上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：

确定表示以下各项的一项或更多项的测量值：

所述样品部件的同心度；

所述样品部件的圆柱度；

所述样品部件的圆跳动；或

所述样品部件的总的圆跳动，以及

将所述一个或更多个测量值与预定阈值进行比较，以确定是否应该更换模具零件。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：

确定表示所述样品部件的同心度、所述样品部件的圆柱度、所述样品部件的横截面的圆跳动以及第一样品部件的总的圆跳动中的至少一个的第一测量值；

识别与所述第一样品部件相关联的模具；

确定表示所述样品部件的同心度、所述样品部件的圆柱度、所述样品部件的横截面的圆跳动以及第二样品部件的总的圆跳动中的至少一个的第二测量值，其中，所述第二样品部件被识别为来自与所述第一样品部件相同的模具；

将所述第一测量值与所述第二测量值进行比较；以及

可选地基于第一值和第二值的比较来识别所述模具的劣化。

11.一种用于测量药物传送或存储装置的部件的系统，所述系统包括：

光源，所述光源用于从第一侧照亮样品部件；

光学成像传感器，所述光学成像传感器与所述光源相对地定位，所述光学成像传感器被配置成捕获所述部件的图像；

样品定位台，所述样品定位台位于所述光学成像传感器与所述光源之间，所述样品定位台用于将所述部件定位在所述光学成像传感器与所述光源之间；

电动机，所述电动机被配置成相对于所述光学成像传感器和所述光源旋转所述样品定位台；以及

控制器，所述控制器被配置为：

(i)控制所述样品部件的第一图像的捕获；

(ii)确定所捕获的图像的第一外边缘点P1的位置；

(iii)使所述样品部件相对于所述光学图像传感器和所述光源旋转预定旋转距离x；

(iv)重复步骤(ii)和(iii)以收集彼此相隔x度旋转的所述样品部件的总共n个图像，其中n*x≥360度；

比较所捕获的图像之间的至少一个外边缘点P1的测量位置。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述控制器被配置为基于步骤(v)来确定以下中的一个或更多个：

所述样品部件的同心度；

所述样品部件的圆柱度；

所述样品部件的横截面的圆跳动；以及

所述样品部件的总的圆跳动。

13.根据权利要求11或12所述的系统，其中，所述控制器被配置为：

在每个图像中识别所述部件在沿纵向方向的第一位置处的所述外边缘点P1，以及

在每个图像中识别所述部件在沿纵向方向的第二位置处的第二外边缘点P2；以及

在每个图像中确定P1和P2之间的横向距离D1。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统，其中，所述样品定位台被配置成围绕旋转轴线R旋转，其中，所述台还包括用于将所述样品部件定位成与所述旋转轴线R对准的对准特征。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述样品定位台包括被配置成支撑活塞的柱，其中，所述柱包括活塞接收部分。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的系统，其中，样品呈现台包括被配置为接收可互换的部件安装件的对接部。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的系统，其中，所述控制器被配置为确定在第一位置P1处的零件的横截面与第二位置P2处的零件的横截面之间的同心度。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的系统，其中，所述光源是准直的。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的系统，其中，所述控制器还被配置为：

将所确定的圆跳动、总的圆跳动、同心度和/或圆柱度与预定值进行比较；以及

基于所确定的值与预定阈值的比较来确定是否应当更换一个或更多个模具零件。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的系统，其中，所述控制器还被配置为：

确定表示所述样品部件的同心度、所述样品部件的圆柱度、所述样品部件的横截面的圆跳动以及第一样品部件的总的圆跳动中的至少一个的第一测量值；

识别与所述第一样品部件相关联的模具；

确定表示所述样品部件的同心度、所述样品部件的圆柱度、所述样品部件的横截面的圆跳动以及第二样品部件的总的圆跳动中的至少一个的第二测量值，其中，所述第二样品部件被识别为来自与所述第一样品部件相同的模具；

将所述第一测量值与所述第二测量值进行比较；以及

可选地，基于第一值和第二值的比较来识别所述模具的劣化。

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