CN113218480A - 一种滴丸丸重表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滴丸丸重表征方法，包括以下步骤：步骤100、将滴丸原辅料熔化并混合均匀，置于滴制装置的储料罐中，将储料罐中的料液温度升至设定温度并保持不变，设定滴制装置的滴制速率，进行滴制；步骤200、采用图像采集设备对滴丸的滴制过程进行图像采集，以获得滴丸图像，对滴丸图像中的液滴大小进行校正及分析，并对滴丸丸重进行称量，建立图像指标与滴丸丸重之间的相关关系；步骤300、由所建立的图像指标与滴丸丸重之间的相关关系，完成滴丸丸重表征，并用于在线分析滴丸的滴制过程。本发明通过对滴丸滴制过程中滴制液滴形态进行图像采集，并进行分析，与滴丸丸重进行相关性分析，建立滴丸丸重表征方法，该发明操作简单，设计合理。

Description

一种滴丸丸重表征方法

技术领域

本发明涉及滴丸丸重表征及图像采集技术领域，具体涉及一种滴丸滴制过程中滴丸丸重表征方法。

背景技术

滴丸为一种常见的药物剂型，其滴制过程通常是将原辅料熔化混合均匀后，于一定温度下滴入不相溶的冷凝液中，原辅料以及工艺参数的变化会导致滴丸成品质量千差万别。

滴丸丸重是滴丸质量的一个重要指标，目前现有技术中表征滴丸丸重的方法均采用传统的称重法，无法实现及时掌握滴丸的重量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滴丸丸重表征方法，以解决现有技术中的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

本发明提供了一种滴丸丸重表征方法，包括以下步骤：

步骤100、将滴丸原辅料熔化并混合均匀，置于滴制装置的储料罐中，将所述储料罐中的料液温度升至设定温度并保持不变，设定所述滴制装置的滴制速率，进行滴制；

步骤200、采用图像采集设备对滴丸的滴制过程进行图像采集，以获得滴丸图像，对所述滴丸图像中的液滴大小进行校正及分析，并对滴丸丸重进行称量，建立图像指标与滴丸丸重之间的相关关系；

步骤300、由所建立的所述图像指标与滴丸丸重之间的相关关系，完成滴丸丸重表征，并用于在线分析滴丸的滴制过程。

作为本发明一种优选的方案，所述料液温度为80～125℃；所述的滴制速率为2～60d/min；所述的图像采集设备为相机，其中d/min表示为每分钟内所述滴制装置的滴头上滴落的液滴数量。

作为本发明一种优选的方案，对所述滴丸图像中的液滴大小进行分析的方法为采用图像二值化对图像进行处理，提取液滴图像轮廓并计算像素点。

作为本发明一种优选的方案，所述的液滴图像轮廓为从所述滴制装置的滴头流出且尚未断裂的液滴的图像。

作为本发明一种优选的方案，所述的图像指标包括液滴面积、长宽比、形状参数、接触角。

作为本发明一种优选的方案，所述的接触角为液滴的初始水平面与液滴的轮廓的夹角；所述的液滴面积计为所述滴丸图像中液滴像素点个数总和；所述长宽比为液滴拉伸长度与滴头处宽度的比值；所述形状参数为液滴面积与液滴周长的比值，其计算公式为：

式中，A表示液滴面积，P表示液滴周长。

作为本发明一种优选的方案，所述的对图像中液滴大小进行校正的方法为通过物体到镜头的距离D值，焦距f值的参数输入，根据图像中测得的物体宽度h，实现对图像中液滴大小进行校正，校正公式如下：

校正后物体的宽度H＝h×D/f。

作为本发明一种优选的方案，所述的建立图像指标与滴丸丸重相关性的方法为将计算得到的液滴特征图像的指标值与滴丸丸重进行二项式回归，分析图像指标与丸重之间的拟合效果。

作为本发明一种优选的方案，所述的液滴特征图像为液滴滴落周期的第一张图像。

作为本发明一种优选的方案，所述的在线分析滴丸的滴制过程为监测滴丸滴制过程中丸重的变化趋势。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明通过对滴丸滴制过程中滴制液滴形态进行图像采集，并对图像进行分析，与滴丸丸重进行相关性分析，建立滴丸丸重表征方法，该发明操作简单，设计合理，图像采集稳定性好，图像清晰，且可以很好的表征滴制过程中滴丸丸重变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为滴丸滴制过程中图像采集装置示意图；

图2为为本发明的流程示意图；

图3为滴丸滴制过程中液滴形态示意图；

图4为图像指标长宽比示意图；

图5为图像指标接触角示意图；

图6为滴丸滴制过程中图像指标随丸重变化示意图；

图7为滴丸滴制过程中图像指标随丸重变化示意图；

图8为滴丸滴制过程中图像指标随丸重变化示意图。

其中，图3中的数字1～12为液滴滴落周期内不同时间段液滴形态示意图，其中1为特征图像，即液滴滴落周期第一张图像。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种滴丸丸重表征方法，包括以下步骤：

步骤100、将滴丸原辅料熔化并混合均匀，置于滴制装置的储料罐中，将储料罐中的料液温度升至设定温度并保持不变，设定滴制装置的滴制速率，进行滴制；

步骤200、采用图像采集设备对滴丸的滴制过程进行图像采集，以获得滴丸图像，对滴丸图像中的液滴大小进行校正及分析，并对滴丸丸重进行称量，建立图像指标与滴丸丸重之间的相关关系；

步骤300、由所建立的图像指标与滴丸丸重之间的相关关系完成，完成滴丸丸重表征，并用于在线分析滴丸的滴制过程。

其中，图像采集设备为高速工业相机，高速工业相机置于滴制装置一侧，通过调节相机与滴头的相对位置，选取合适的位置对滴丸滴制过程液滴形态进行图像采集。且高速工业相机的帧率大于30fps。

且高速工业相机的帧率及镜头大小均可调节，适用性广，可实时抓取不同形态液滴图像，操作灵活简单。

作为本发明一种优选的实施方式，料液温度为80～125℃；滴制速率为2～60d/min，其中d/min表示为每分钟内所述滴制装置的滴头上滴落的液滴数量。

其中，对滴丸图像中的液滴大小进行分析的方法为采用图像二值化对图像进行处理，提取液滴图像轮廓并计算像素点。

液滴图像轮廓为从滴制装置的滴头流出且尚未断裂的液滴的图像，图像指标包括液滴面积、长宽比、形状参数、接触角，且接触角为液滴的初始水平面与液滴的轮廓的夹角；的液滴面积计为滴丸图像中液滴像素点个数总和；长宽比为液滴拉伸长度与滴头处宽度的比值；形状参数为液滴面积与液滴周长的比值，其计算公式为：

式中，A表示液滴面积，P表示液滴周长。

对图像中液滴大小进行校正的方法为通过物体到镜头的距离D值，焦距f值的参数输入，根据图像中测得的物体宽度h，实现对图像中液滴大小进行校正，校正公式如下：

校正后物体的宽度H＝h×D/f。

建立图像指标与滴丸丸重相关性的方法为将计算得到的液滴特征图像的指标值与滴丸丸重进行二项式回归，分析图像指标与丸重之间的拟合效果。

液滴特征图像为液滴滴落周期的第一张图像。

在线分析滴丸的滴制过程为监测滴丸滴制过程中丸重的变化趋势。

本发明通过对滴丸滴制过程中滴制液滴形态进行图像采集，并对图像进行分析，与滴丸丸重进行相关性分析，建立滴丸丸重表征方法，该发明操作简单，设计合理，图像采集稳定性好，图像清晰，且可以很好的表征滴制过程中滴丸丸重变化，且该方法经济实用，绿色环保，具有一定的经济价值及研究意义。

以下对于滴丸在不同滴制参数下的表征过程进行多个实施例分析：

实施例1

步骤1：将适量的熔化并混合均匀的滴丸原辅料加入滴制装置储液罐中，加热至95℃，待温度保持平衡后，分别调节滴制速率为3～30d/min，进行滴制，同时设置工业相机进行图像采集。

步骤2：待滴制结束后，收集滴丸，称重并记录滴丸丸重。实验中不同滴速下收集的滴丸丸重见表1。

表1

步骤3：对采集到的液滴图像进行指标值计算。

步骤3.1：首先对采集得到的液滴图像大小进行校正，校正参照公式：

H＝h×D/f

式中，h是照片中物体的宽度，D是物体到镜头的距离，f是焦距。

步骤3.2：对图像中的液滴进行二值化处理，将亮度高于阈值的像素设为0，否则设为1，根据像素的连续性识别出目标液滴像素块。图3为采用二值化处理后滴丸滴制过程中液滴形态示意图。

步骤3.3：对目标液滴像素块进行指标值计算，液滴面积为像素点个数总和，长宽比及接触角的计算参照示意图4和5，形状参数计算参照公式：

步骤3.4：调取计算得到的每个液滴周期特征图像的液滴面积、长宽比、形状参数及接触角，不同滴速下液滴特征图像指标值数据见表2。

表2

步骤4：将图像指标值与滴丸丸重进行相关性分析，绘制相关曲线图。如图6所示。从图中可以看出，图像指标值与滴丸丸重的拟合效果较好，R²均大于0.99，表明选取的图像指标值可以很好的表征滴丸丸重变化情况。

实施例2

步骤1：将适量的熔化并混合均匀的滴丸原辅料加入滴制装置储液罐中，加热至105℃，待温度保持平衡后，调节滴制速率3～30d/min，进行滴制，同时设置工业相机进行图像采集。

步骤2：待滴制结束后，收集滴丸，称重并记录滴丸丸重。实验中不同滴速下收集的滴丸丸重见表3。

表3

步骤3：对采集到的液滴图像进行指标值计算。

步骤3.1、步骤3.2、步骤3.3、步骤3.4同实施例1。

表4为各滴速下计算得到的特征图像液滴面积、长宽比、形状参数及接触角数据。

表4

步骤4：将图像指标值与滴丸丸重进行相关性分析，绘制相关曲线图。如图7所示。从图中可以看出，图像指标值与滴丸丸重的拟合效果较好，R²均大于0.94，表明选取的图像指标值可以很好的表征滴丸丸重变化情况。

实施例3

步骤1：将适量的熔化并混合均匀的滴丸原辅料加入滴制装置储液罐中，加热至115℃，待温度保持平衡后，调节滴制速率3～30d/min，进行滴制，同时设置工业相机进行图像采集。

步骤2：待滴制结束后，收集滴丸，称重并记录滴丸丸重。实验中不同滴速下收集的滴丸丸重见表5。

表5

步骤3：对采集到的液滴图像进行指标值计算。

步骤3.1、步骤3.2、步骤3.3、步骤3.4同实施例1。

表6为各滴速下计算得到的特征图像液滴面积、长宽比、形状参数及接触角数据。

表6

步骤4：将图像指标值与滴丸丸重进行相关性分析，绘制相关曲线图。如图8所示。从图中可以看出，图像指标值与滴丸丸重的拟合效果较好，R²均大于0.99，表明选取的图像指标值可以很好的表征滴丸丸重变化情况。

采用图像采集设备对滴丸的滴制过程进行图像采集，以获得滴丸图像，对滴丸图像中的液滴大小进行校正及分析，并对滴丸丸重进行称量，建立图像指标与滴丸丸重之间的相关关系。

如图1所示，基于滴丸丸重表征方法，本发明还提供了一种滴丸丸重表征系统，其具备：

滴制装置，用于完成滴丸的滴制过程，

采集装置，设置在所述滴制装置的一侧，且用于采集滴丸滴制过程的图像信息；

光源，设置在所述滴制装置旁与所述采集装置相对的一侧，所述光源用于为所述采集装置的图像采集提供光源；

电脑终端，与所述采集装置通讯连接，用于接收所述采集装置采集的图像信息，并对滴丸图像中的液滴大小进行校正及分析，并对滴丸丸重进行称量，建立图像指标与滴丸丸重之间的相关关系；

光源控制器，与所述光源电性连接，且用于调节所述光源的光照。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种滴丸丸重表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100、将滴丸原辅料熔化并混合均匀，置于滴制装置的储料罐中，将所述储料罐中的料液温度升至设定温度并保持不变，设定所述滴制装置的滴制速率，进行滴制；

步骤200、采用图像采集设备对滴丸的滴制过程进行图像采集，以获得滴丸图像，对所述滴丸图像中的液滴大小进行校正及分析，并对滴丸丸重进行称量，建立图像指标与滴丸丸重之间的相关关系；

步骤300、由所建立的所述图像指标与滴丸丸重之间的相关关系完成滴丸丸重的表征，并用于在线分析滴丸的滴制过程。

2.如权利要求1所述的一种滴丸丸重表征方法，其特征在于：所述料液温度为80～125℃；所述的滴制速率为2～60d/min；所述的图像采集设备为相机，其中d/min表示为每分钟内所述滴制装置的滴头上滴落的液滴数量。

3.如权利要求1所述的一种滴丸丸重表征方法，其特征在于：对所述滴丸图像中的液滴大小进行分析的方法为采用图像二值化对图像进行处理，提取液滴图像轮廓并计算像素点。

4.如权利要求3所述的一种滴丸丸重表征方法，其特征在于：所述的液滴图像轮廓为从所述滴制装置的滴头流出且尚未断裂的液滴的图像。

5.如权利要求1所述的一种滴丸丸重表征方法，其特征在于：所述的图像指标包括液滴面积、长宽比、形状参数、接触角。

6.如权利要求5所述的一种滴丸丸重表征方法，其特征在于：所述的接触角为液滴的初始水平面与液滴的轮廓的夹角；所述的液滴面积计为所述滴丸图像中液滴像素点个数总和；所述长宽比为液滴拉伸长度与滴头处宽度的比值；所述形状参数为液滴面积与液滴周长的比值，其计算公式为：

式中，A表示液滴面积，P表示液滴周长。

7.如权利要求1所述的一种滴丸丸重表征方法，其特征在于：所述的对图像中液滴大小进行校正的方法为通过物体到镜头的距离D值，焦距f值的参数输入，根据图像中测得的物体宽度h，实现对图像中液滴大小进行校正，校正公式如下：

校正后物体的宽度H＝h×D/f。

8.如权利要求1所述的一种滴丸丸重表征方法，其特征在于：所述的建立图像指标与滴丸丸重相关性的方法为将计算得到的液滴特征图像的指标值与滴丸丸重进行二项式回归，分析图像指标与丸重之间的拟合效果。

9.如权利要求8所述的一种滴丸丸重表征方法，其特征在于：所述的液滴特征图像为液滴滴落周期的第一张图像。

10.如权利要求1所述的一种滴丸丸重表征方法，其特征在于：所述的在线分析滴丸的滴制过程为监测滴丸滴制过程中丸重的变化趋势。

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