CN113399306A - 基于药片视觉检测的光学设计系统、拍摄方法、控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于药片视觉检测的光学设计系统、拍摄方法、控制器，涉及药片及其包装缺陷检测和视觉光学设计技术领域。检测对象为药片及其包装基板铝箔板，以及包裹药片的泡罩。该基于药片视觉检测的光学设计系统还包括第一打光单元以及第一拍摄单元；第二打光单元以及第二拍摄单元；第三打光单元以及第三拍摄单元；第四打光单元以及第四拍摄单元；第五打光单元以及第五拍摄单元；所述控制单元，所述控制单元分别与第一打光单元、第二打光单元、第三打光单元、第四打光单元、第五打光单元相连接。本发明公开技术方案节省了人工、减低了劳动强度、维护了成本和潜在风险；提高了拍摄精度和检测速度。

Description

基于药片视觉检测的光学设计系统、拍摄方法、控制器

技术领域

本发明属于药片及其包装缺陷检测和视觉光学设计技术领域，尤其涉及一种基于药片视觉检测的光学设计系统、打光及拍摄方法、控制器。

背景技术

目前，药片在生产以及包装过程中存在复杂的多道工序，每道工序在生产、运输的过程中都可能会产生对应种类的瑕疵，各类瑕疵轻则影响药品品相，总则影响患者生命安全，所以对药片的质量检测至关重要。

然而，人工或半自动化检测因人员的不确定因素不利于提高检测效率和确保检测准确率，而现有的基于视觉检测的光学方案也存在一些限制，例如：在现有的药片检测专利中，采用了如下拍摄方案：对位于药片托盘上且静态状态下的药片上表面使用面阵相机拍摄，对缺陷进行识别，将瑕疵品进行剔除。

可以发现，现有的方案选择从上方使用面阵相机拍摄上表面，这样药片的侧表面，以及药片基板背面都会形成盲区，导致拍摄药片区域不完全，容易引发大量漏检现象。另外检测效率较低，无法满足药品的生产节拍，影响生产效率。

因此，亟需一种可自动化的用于拍摄药片的光学设计系统，以节省人工、减低劳动强度、维护成本和潜在风险；提高拍摄精度和检测速度。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术中，采集药片品质检测所需各个外表面的图片信息不全面，造成缺陷的检出率低。

(2)现有技术中，药片生产线未能实现缺陷的分类剔除。不能完成自动的图像采集。

(3)现有技术中，针对药片的光学环境不能清晰的体现却显的特征，导致后期算法的检测精度降低。

解决以上问题及缺陷的难度为：

(1)针对药片品质检测，需要结合光学知识以及药片的形状进行环境的搭建、相机位姿的摆放，进一步得到清晰的缺陷图像，便于后期的算法检测。

(2)现有技术未能实现快速的剔除工位，对产品的缺陷进行分类剔除，便于后期为工艺优化提供参考依据。

解决以上问题及缺陷的意义为：

(1)通过现有的方案，实现药片产品全方位的缺陷检测，并根据缺陷的种类，实现自动剔除分类，为后期工艺优化提供参考依据。

(2)提高药片的检测精度，避免不合格的产品流入到消费市场，造成病人造成二次伤害。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了基于药片视觉检测的光学设计系统、打光及拍摄方法。所述技术方案如下：

根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种基于药片视觉检测的光学设计系统，检测对象为药片及其包装基板铝箔板，以及包裹药片的泡罩，随着传送带运动，带动样品依此经过第一工位、第二工位、第三工位、第四工位、第五工位，所述基于药片视觉检测的光学设计系统还包括拍摄系统；所述拍摄系统包括：

第一打光单元，包括大直径环形光源，光源的直径根据检测药品基板来定，其光源直径是药片基板的1.5倍～3倍，用于对药片基板背面的均匀打光；

第一拍摄单元，包括彩色相机和镜头，用于拍摄药品基板背面铝箔发黄、磨白、破损缺陷，以及生产批号重印、漏印、错印缺陷；

第一剔除工位，剔除基板背面铝箔发黄、磨白、破损缺陷，以及生产批号重印、漏印、错印缺陷；

第二打光单元，包括面光源，用于为药片基板背面拍摄提供背光源；

第二拍摄单元，包括黑白相机和镜头，用于拍摄药品基板背面铝箔裂纹破损缺陷；

第二剔除工位，剔除药品基板背面铝箔裂纹破损缺陷；

第三打光单元，包括大口径同轴光源,光源的直径根据检测药品基板来定，其光源直径是药片基板的1.5倍～3倍，用于均匀照亮药片基板正面、药片正面表面以及加强筋区域；

第三拍摄单元，包括彩色相机和镜头，用于拍摄药片正面异物、碎粒缺陷；加强筋异物、破损缺陷；基板正面铝箔破损、网纹中空缺陷；

第三剔除工位，剔除药片正面异物、碎粒缺陷；加强筋异物、破损缺陷；基板正面铝箔破损、网纹中空缺陷；

第四打光单元，包括大直径环光光源,光源的直径根据检测药品基板来定，其光源直径是药片基板的1.5倍～3倍，用于照亮药片基板正面，均匀照亮正面铝箔使所述正面铝箔不反光，照亮泡罩表面使所述泡罩表面具有规则反光；

第四拍摄单元，包括彩色相机和镜头，用于拍摄各个泡罩表面的反光，根据反光检测泡罩变形缺陷；

第四剔除工位，剔除泡罩表面的反光，根据反光检测泡罩变形缺陷；

第五打光单元，包括小直径环光光源,光源的直径根据检测药品基板来定，其光源直径是药片基板的1倍～2倍，用于照亮药片四周，并使正面基板铝箔不反光；

第五拍摄单元，包括多组彩色相机和短焦镜头，用于拍摄药片四周的异物，以及药片碎粒、叠片缺陷。

第五剔除工位，剔除药片四周的异物，以及药片碎粒、叠片缺陷。

控制单元，分别与第一打光单元、第一拍摄单元、第一剔除工位、第二打光单元、第二拍摄单元、第二剔除工位、第三打光单元、第三拍摄单元、第三剔除工位、第四打光单元、第四拍摄单元、第四剔除工位、第五打光单元、第五拍摄单元、第五剔除工位相连接，用于控制所述每个单元的工作状态。

在本发明一实施例中，所述第一拍摄单元、第二拍摄单元由上向下竖直放置，面向药片基板的背面；第三拍摄单元、第四拍摄单元由下向上竖直放置，面向药片基板的正面；第五拍摄单元倾斜放置，面向药片的四周表面。

所述第二拍摄单元为黑白面阵相机，所述第一拍摄单元、第三拍摄单元、第四拍摄单元、第五拍摄单元均为彩色面阵相机。

在本发明一实施例中，所述大直径环形光源采用低角度，其角度根据药片基板的尺寸进行确定，其范围为30度～75度，均匀照亮药片基板背面的铝箔。

所述面光源为长和宽均大于药片基板的面光源，用于药片及其基板打背光。

所述第五拍摄单元包括四组彩色面阵相机和超短焦距镜头；四组彩色相机分别从药片运动方向、药片运动反方向以及垂直于药片运动方向的两个方向拍摄药片的四个侧表面，镜头主光轴与水平面的夹角为15度～25度。

根据本发明公开实施例的第二方面，提供一种适用所述基于药片视觉检测的光学设计系统的打光及拍摄方法，所述打光及拍摄方法包括：

步骤一，传送带带动药品进入第一工位，第一打光单元对药片基板背面的均匀打光；第一拍摄单元拍摄药品基板背面铝箔发黄、磨白、破损缺陷，以及生产批号重印、漏印、错印缺陷；

并判断药品基板背面铝箔发黄、磨白、破损缺陷，以及生产批号重印、漏印、错印缺陷；

是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，执行步骤二；

步骤二，传送带带动药品进入第二工位，第二打光单元为药片基板背面拍摄提供背光源；

第二拍摄单元拍摄药品基板背面铝箔裂纹破损缺陷；

并判断药品基板背面铝箔是否裂纹破损缺陷；是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，执行步骤三；

步骤三，传送带带动药品进入第三工位，第三打光单元均匀照亮药片基板正面、药片正面表面以及加强筋区域；

第三拍摄单元拍摄药片正面异物、碎粒缺陷；加强筋异物、破损缺陷；基板正面铝箔破损、网纹中空缺陷；

并判断药片正面是否有异物、碎粒；加强筋是否有异物、破损；以及基板正面铝箔是否破损、网纹中空；

是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，执行步骤四；

步骤四，传送带带动药品进入第四工位，第四打光单元照亮药片基板正面，均匀照亮正面铝箔使所述正面铝箔不反光，照亮泡罩表面使所述泡罩表面具有规则反光；第四拍摄单元拍摄各个泡罩表面的反光，根据反光检测泡罩压扁变形缺陷；

并判断泡罩是否压扁变形；是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，执行步骤五；

步骤五，传送带带动药品进入第五工位，第五打光单元照亮药片四周，并使正面基板铝箔不反光；

第五拍摄单元拍摄药片四周的异物，以及药片碎粒、叠片缺陷；

并判断药片四周是否存在异物，以及药片是否碎粒、叠片；

是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，进入合格区。

在本发明一实施例中，所述步骤一中，利用第一打光单元的一个大直径环形光源对药片基板背面打光，光源打光方向垂直向下；

所述步骤二中，利用第二打光单元的一个长和宽均大于药片基板的面光源为药片及其基板打背光，光源打光方向垂直向上；

所述步骤三中，利用第三打光单元的一个大口径同轴光源对药片基板正面打光，光源打光方向垂直向上；

所述步骤四中，利用第四打光单元的一个大直径环形光源对药片基板正面打光，光源打光方向垂直向上；

所述步骤五中，利用第五打光单元的一个小直径环形光源对药片侧面打光，光源打光方向垂直向上。

在进入第一工位前，药片及其基板背面朝上置于下方传送带上，药片背面朝上经过第一工位和第二工位，第一工位的第一打光单元和第一拍摄单元在下部传送带的上方朝向药片基板背面；

第二工位的第二打光单元在传送带与药片基板之间朝向药片基板，第二工位的第二拍摄单元在下部传送带的上方朝向药片基板背面；

药片经过第二工位后，在负压作用下被吸附到上方传送带上，此时药片基板正面朝下，药片及其基板随着上方传送带运动，通过第三工位、第四工位、第五工位；

所述第三工位、第四工位、第五工位对应的第三打光单元和第三拍摄单元、第四打光单元和第四拍摄单元、第五打光单元和第五拍摄单元在上部传送带的下方朝向药片基板正面；

所述第一拍摄单元、第二拍摄单元、第三拍摄单元、第四拍摄单元、第五拍摄单元共包含9组相机镜头；所述相机镜头根据相机成像原理确定视野范围HF大于药片基板的长边；选用镜头的焦距f，满足f＝工作距离WD×相机靶面尺寸(h)/视野范围HF。

根据本发明公开实施例的第三方面，提供一种控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述的打光及拍摄方法。

本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提供的光学设计系统可有效采集药片品质检测所需各个外表面的图片信息；

相比于其他专利所述方案，本发明所述方案丰富了相机检测的覆盖角度，有效地提高了缺陷的检出率；

针对药片的光学环境不能清晰的体现却显的特征，导致后期算法的检测精度降低，经过测试识别准确率高度99.7％。

本发明所述光学设计系统在实施时，无需打断原有药片生产线，只需在原有生产线上加装检测工位和剔除工位即可；

本发明所述光学方案在实施时，不影响原有药片生产节拍的同时完成自动图片采集，根据缺陷的种类实现了自动分类剔除。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明实施例提供的打光及拍摄方法流程图。

图2A是本发明实施例提供的各个工位的打光单元和拍摄单元与传送机构和样品的相对位置实物图；

图2B是本发明实施例提供的各个工位的打光单元和拍摄单元与传送机构和样品的相对位置效果示意图；

图2A、2B中：1、第一工位；2、第二工位；3、第三工位；4、第四工位；5、第五工位。

图3A是本发明实施例提供的第一工位中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置实物图；

图3B是本发明实施例提供的第一工位中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置示意图；

图3A、3B中：101-第一工位彩色面阵相机，102-第一镜头，103-第一工位大直径环形光源，104-第一药片及其基板，105-第一传送装置。

图4A是本发明实施例提供的一个示例性实施例的第二工位中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置实物图；

图4B是本发明实施例提供的一个示例性实施例的第二工位中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置实物图；

图4B中：201-黑白面阵相机，202-第二镜头，203-第二药片及其基板，204-面光源，205-第二传送装置。

图5A是本发明实施例提供的第三工位中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置实物图；

图5B是本发明实施例提供的第三工位中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置示意图；

图5B中：301-第三工位彩色面阵相机，302-第三镜头，303-大口径同轴光源，304-第三药片及其基板，305-第三传送装置。

图6A是本发明实施例提供的第四工位中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置实物图；

图6B是本发明实施例提供的第四工位中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置示意图；

图6B中：401-第四工位彩色面阵相机及镜头，402-第四工位大直径环形光源，403-第四药片及其基板，404-第四传送装置。

图7A是本发明实施例提供的第五工位中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置实物图；

图7B是本发明实施例提供的第五工位中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置示意图；

图7C是本发明实施例提供的第五工位中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置俯瞰示意图；

图7B中：501-第五工位拍摄药片基板长边方向的彩色面阵相机，502、第一超短焦镜头；503-第五工位拍摄药片基板短边方向的彩色面阵相机；504-第二超短焦镜头；505-小直径环形光源，506-第五药片及其基板，507-第五传送装置。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

如图1所示，本发明实施例提供的打光及拍摄方法，包括：

步骤一，传送带带动药品进入第一工位1，第一打光单元对药片基板背面的均匀打光；第一拍摄单元拍摄药品基板背面铝箔发黄、磨白、破损缺陷，以及生产批号重印、漏印、错印缺陷；

并判断药品基板背面铝箔发黄、磨白、破损缺陷，以及生产批号重印、漏印、错印缺陷；

是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，执行步骤二；

步骤二，传送带带动药品进入第二工位2，第二打光单元为药片基板背面拍摄提供背光源；

第二拍摄单元拍摄药品基板背面铝箔裂纹破损缺陷；

并判断药品基板背面铝箔是否裂纹破损缺陷；是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，执行步骤三；

步骤三，传送带带动药品进入第三工位3，第三打光单元均匀照亮药片基板正面、药片正面表面以及加强筋区域；

第三拍摄单元拍摄药片正面异物、碎粒缺陷；加强筋异物、破损缺陷；基板正面铝箔破损、网纹中空缺陷；

并判断药片正面是否有异物、碎粒；加强筋是否有异物、破损；以及基板正面铝箔是否破损、网纹中空；

是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，执行步骤四；

步骤四，传送带带动药品进入第四工位4，第四打光单元照亮药片基板正面，均匀照亮正面铝箔使所述正面铝箔不反光，照亮泡罩表面使所述泡罩表面具有规则反光；第四拍摄单元拍摄各个泡罩表面的反光，根据反光检测泡罩压扁变形缺陷；

并判断泡罩是否压扁变形；是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，执行步骤五；

步骤五，传送带带动药品进入第五工位5，第五打光单元照亮药片四周，并使正面基板铝箔不反光；

第五拍摄单元拍摄药片四周的异物，以及药片碎粒、叠片缺陷；

并判断药片四周是否存在异物，以及药片是否碎粒、叠片；

是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，进入合格区。

在本发明步骤一中，利用第一打光单元的一个大直径环形光源对药片基板背面打光，光源打光方向垂直向下；

在本发明步骤二中，利用第二打光单元的一个长和宽均大于药片基板的面光源为药片及其基板打背光，光源打光方向垂直向上；

在本发明步骤三中，利用第三打光单元的一个大口径同轴光源对药片基板正面打光，光源打光方向垂直向上；

在本发明步骤四中，利用第四打光单元的一个大直径环形光源对药片基板正面打光，光源打光方向垂直向上；

在本发明步骤五中，利用第五打光单元的一个小直径环形光源对药片侧面打光，光源打光方向垂直向上。

在本发明中，还提供一种基于药片视觉检测的光学设计系统，检测对象为药片及其包装基板铝箔板，以及包裹药片的泡罩，随着传送带运动，带动样品依此经过第一工位1、第二工位2、第三工位3、第四工位4、第五工位5，对样品缺陷进行实时检测并剔除不良品，该种基于药片视觉检测的光学设计系统还包括，所述拍摄系统，包括：

第一打光单元以及第一拍摄单元；

所述第一打光单元包括一个大直径环形光源，用于对药片基板背面的均匀打光。第一拍摄单元包括一组彩色相机和镜头，用于拍摄药品基板背面铝箔发黄、磨白、破损等缺陷，以及生产批号重印、漏印、错印等缺陷；

第二打光单元以及第二拍摄单元；

所述第二打光单元包括一个面光，用于为药片基板背面拍摄提供背光源。第二拍摄单元包括一组黑白相机和镜头，用于拍摄药品基板背面铝箔裂纹破损等缺陷；

第三打光单元以及第三拍摄单元；

所述第三打光单元包括一个大口径同轴光源，用于均匀照亮药片基板正面以及药片正面表面。第三拍摄单元包括一组彩色相机和镜头，用于拍摄药片正面异物、碎粒等缺陷；加强筋异物、破损等缺陷；基板正面铝箔破损、网纹中空等缺陷；

第四打光单元以及第四拍摄单元；

所述第四打光单元包括一个大直径环光光源，用于照亮药片基板正面，均匀照亮正面铝箔使其不反光，照亮泡罩表面使其具有规则反光。第四拍摄单元包括一组彩色相机和镜头，用于拍摄各个泡罩表面的反光，根据反光检测泡罩变形等缺陷；

第五打光单元以及第五拍摄单元；

所述第五打光单元包括一个小直径环光光源，用于照亮药片四周，并使正面基板铝箔不反光。第五拍摄单元包括四组彩色相机和短焦镜头，用于拍摄药片四周的异物，以及药片碎粒、叠片等缺陷。

所述控制单元，所述控制单元分别与第一打光单元、第二打光单元、第三打光单元、第四打光单元、第五打光单元相连接。

在本发明一个实施例中，所述第一打光单元包括一个大直径环形光源，用于均匀照亮药片基板背面的铝箔，该光源采用低角度，可以减少反光对照片质量的影响。采用大直径环形光源，避免了小直径环形光源灯珠在铝箔上反光的影响，提高了照片的质量。

所述第一拍摄单元、第二拍摄单元、第三拍摄单元、第四拍摄单元、第五拍摄单元共包含9组相机镜头。根据相机成像原理：确定所要达到的视野范围(FOV)和工作距离(WD)，根据二者计算得出工业镜头的焦距(f)，计算公式如下：

焦距f＝WD×靶面尺寸h/FOV(H or V)

视野范围HF＝WD×靶面尺寸(h)/焦距f

视场FOV(H or V)＝靶面尺寸(h)/光学倍率

工作距离WD＝f(焦距)×靶面尺寸(h)/FOV(H or V)

光学倍率＝靶面尺寸(h)/FOV(H or V)

对于视野范围HF，HF应大于药片基板的长边；选用镜头的焦距f，f应满足f＝工作距离WD×相机靶面尺寸(h)/视野范围HF；

所述第一拍摄单元包括一组彩色相机和镜头，垂直向下放置，面向药片基板的背面。用于拍摄药品基板背面铝箔发黄、磨白、破损等缺陷，以及生产批号重印、漏印、错印等缺陷。

在本发明一个实施例中，所述第二打光单元包括一个长和宽均大于药片基板的面光源为药片及其基板打背光。背光的方式可以使铝箔裂纹破损等缺陷体现得更明显，增强缺陷区域与正常区域的对比，提高图像质量，有利于进行缺陷的检测。

所述第二拍摄单元包括一组黑白相机和镜头，垂直向下放置，面向药片基板的背面。用于拍摄药品基板背面铝箔裂纹破损等缺陷。

在本发明一个优选实施例中，所述第三打光单元包括一个大口径的同轴光源，均匀照亮药片基板正面、药片正面表面以及加强筋区域。采用同轴光源有利于减弱药片基板正面的反光，削弱反光对拍摄缺陷区域的影响，提高图像质量，有利于缺陷的检测。

所述第三拍摄单元包括一组彩色相机和镜头，垂直向上放置，面向药片基板的正面。用于拍摄药片正面异物、碎粒等缺陷；加强筋异物、破损等缺陷；基板正面铝箔破损、网纹中空等缺陷。

在本发明一个优选实施例中，所述第四打光单元包括一个大直径环形光源，用于打亮药片的泡罩区域，使泡罩表面产生规则的反光。使用环光可以提供产生反光的光源，而使用大直径的环形光源避免了药片基板正面的铝箔反射光线进入相机，提高图像质量，有利于缺陷的检测。

所述第四拍摄单元包括一组彩色相机和镜头，垂直向上放置，面向药片基板的正面。用于拍摄各个泡罩表面的反光，根据反光检测泡罩变形等缺陷。

在本发明一个优选实施例中，所述第五打光单元包括一个小直径环形光源，用于照亮药片的四周侧面。使用环形光源可以打亮药片的四周侧面，使用小直径环形光源避免了大直径环形光源在药片基板正面铝箔部分的灯珠反光，提高图像质量，有利于缺陷的检测。

所述第五拍摄单元包括四组彩色面阵相机和超短焦距镜头，倾斜向上放置，面向药片基板的正侧面。用于拍摄药片的四个侧表面。四组彩色相机分别从药片运动方向、药片运动反方向以及垂直于药片运动方向的两个方向拍摄药片的四个侧表面，镜头主光轴与水平面的夹角为15度到25度之间。采用超短焦镜头可以有效的增大系统的景深兼容范围，使得检测范围可以覆盖更多排的药片。

在本发明一个优选实施例中，大直径环形光源，光源的直径根据检测药品基板来定，其光源直径是药片基板的1.5倍～3倍。

大口径同轴光源,光源的直径根据检测药品基板来定，其光源直径是药片基板的1.5倍～3倍。

大直径环光光源,光源的直径根据检测药品基板来定，其光源直径是药片基板的1.5倍～3倍。

小直径环光光源,光源的直径根据检测药品基板来定，其光源直径是药片基板的1倍～2倍。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

实施例：

本发明公开实施例所提供的技术方案涉及基于药片视觉检测的光学设计系统，尤其涉及药片品质检测和视觉光学设计技术领域。在相关技术中，人工或半自动化检测不利于提高检测效率和确保检测准确率，而现有的基于视觉检测的光学方案也存在一些限制，例如：在现有的药片检测专利中，采用了如下拍摄方案：对位于药片托盘上且静态状态下的药片上表面使用面阵相机拍摄，对缺陷进行识别，将瑕疵品进行剔除。

现有的方案选择从上方使用面阵相机拍摄上表面，这样药片的侧表面，以及药片基板背面都会形成盲区，导致拍摄药片区域不完全，容易引发大量漏检现象。另外检测效率较低，无法满足药品的生产节拍，影响生产效率。

基于此，本发明公开技术方案所提供的一种基于药片视觉检测的光学设计系统，可有效采集药片品质检测所需各个外表面的图片信息；相比于其他专利所述方案，本发明所述方案本发明所述方案丰富了相机检测的覆盖角度，有效地提高了缺陷的检出率；本发明所述光学设计系统在实施时，无需打断原有药片生产线，只需在原有生产线上加装检测工位和剔除工位即可；本发明所述光学方案在实施时，不影响原有药片生产节拍的同时完成自动图片采集。

如图2A、图2B所示，本发明实施例提供的基于药片视觉检测的光学设计系统中，检测对象为药片及其包装基板铝箔板，以及包裹药片的泡罩，随着传送带运动，带动样品依此经过第一工位1、第二工位2、第三工位3、第四工位4、第五工位5。

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足，提供一种能够有效拍摄所有检测项的光学设计系统，从而降低劳动强度、维护成本和潜在风险；提高拍摄精度和检测速度。为了实现上述目的，本发明提供了一种用于检测药片的光学设计系统。

在本发明实施例中，如图3A、图3B所示，第一工位1中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置的结构包括：第一工位彩色面阵相机101、第一镜头102、第一工位大直径环形光源103、第一药片及其基板104、第一传送装置105。

传送部分分为上下两条传送带，在第一工位1前，第一药片及其基板104背面朝上置于下方第一传送装置105的传送带上。

控制单元开启第一打光单元，药片及其基板背面朝上经过第一工位1。第一工位1的打光单元和拍摄单元在下部传送带的上方朝向药片基板背面。所述第一打光单元包括一个大直径环形光源，用于对药片基板背面的均匀打光。第一拍摄单元包括一组彩色相机和镜头，用于拍摄药品基板背面铝箔发黄、磨白、破损等缺陷，以及生产批号重印、漏印、错印等缺陷。

在对图片进行实时的缺陷识别后，由剔除机构对缺陷品进行剔除。

第一药片及其基板104经过第一工位1后，保持背面朝上的姿态进入第二工位2。

如图4A、图4B所示，第二工位2中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置结构包括：黑白面阵相机201、第二镜头202、第二药片及其基板203、面光源204、第二传送装置205。

控制单元开启第二打光单元，第二药片及其基板203背面朝上经过第二工位2。第二工位2的打光单元在第二传送装置205的传送带与第二药片及其基板203之间朝向第二药片及其基板203。

第二工位2的拍摄单元在下部第二传送装置205的传送带的上方朝向第二药片及其基板203背面。所述第二打光单元包括一个面光源204，用于为第二药片及其基板203背面拍摄提供背光源。第二拍摄单元包括一组黑白面阵相机201、第二镜头202，用于拍摄药品基板背面铝箔裂纹破损等缺陷。

在对图片进行实时的缺陷识别后，由剔除机构对缺陷品进行剔除。

第二药片及其基板203经过第二工位2后，在负压作用下被吸附到上方传送带上，此时第二药片及其基板203正面朝下，第二药片及其基板203随着上方传送带运动，进入第三工位3。

如图5A、图5B所示，第三工位3中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置结构包括：第三工位彩色面阵相机301、第三镜头302、大口径同轴光源303、第三药片及其基板304、第三传送装置305。

控制单元开启第三打光单元，第三药片及其基板304正面朝下经过第三工位3。第三工位3的打光单元和拍摄单元在上部第三传送装置305的传送带的下方朝向第三药片及其基板304正面。所述第三打光单元包括一个大口径同轴光源303，用于均匀照亮第三药片及其基板304正面、第三药片及其基板304正面表面以及加强筋区域。

第三拍摄单元包括一组第三工位彩色面阵相机301、第三镜头302，用于拍摄药片正面异物、碎粒等缺陷；加强筋异物、破损等缺陷；基板正面铝箔破损、网纹中空等缺陷。

在对图片进行实时的缺陷识别后，由剔除机构对缺陷品进行剔除。

第三药片及其基板304经过第三工位3后，保持正面朝下的姿态进入第四工位4。

如图6A、图6B所示，本发明实施例提供的第四工位4中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置结构包括：

第四工位彩色面阵相机及镜头401、第四工位大直径环形光源402、第四药片及其基板403、第四传送装置404。

控制单元开启第四打光单元，第四工位彩色面阵相机及镜头401正面朝下经过第四工位4。

第四工位4的打光单元和拍摄单元在上部第四传送装置404的传送带的下方朝向第四药片及其基板403正面。

所述第四打光单元包括一个大直径环光光源402，用于照亮第四药片及其基板403正面，均匀照亮正面铝箔使其不反光，照亮泡罩表面使其具有规则反光。

第四拍摄单元包括一组第四工位彩色面阵相机及镜头401，用于拍摄各个泡罩表面的反光，根据反光检测泡罩变形等缺陷。

图6(B)示出了根据本发明的一个示例性实施例的第四工位4的拍摄样图，在对图片进行实时的缺陷识别后，由剔除机构对缺陷品进行剔除。

第四药片及其基板403经过第四工位4后，保持正面朝下的姿态进入第五工位5。

如图7A、图7B、图7C所示，第五工位5中的打光单元和拍摄单元与样品的相对位置结构包括：第五工位拍摄药片基板长边方向的彩色面阵相机501、第一超短焦镜头502、第五工位拍摄药片基板短边方向的彩色面阵相机503、第二超短焦镜头504、小直径环形光源505、第五药片及其基板506、第五传送装置507。

控制单元开启第五打光单元，第五药片及其基板506正面朝下经过第五工位5。第五工位5的打光单元和拍摄单元在上部第五传送装置507的传送带的下方倾斜朝向第五药片及其基板506正面。

所述第五打光单元包括一个小直径环形光源505，用于照亮药片四周，并使正面基板铝箔不反光。第五拍摄单元包括：第五工位拍摄药片基板长边方向的彩色面阵相机501、第一超短焦镜头502、第五工位拍摄药片基板短边方向的彩色面阵相机503、第二超短焦镜头504，用于拍摄药片四周的异物，以及药片碎粒、叠片等缺陷，其中，所述第五工位拍摄药片基板长边方向的彩色面阵相机501、第一超短焦镜头502各为2个，组成2组；第五工位拍摄药片基板短边方向的彩色面阵相机503、第二超短焦镜头504各为2个，组成2组。

在对图片进行实时的缺陷识别后，由剔除机构对缺陷品进行剔除。

在本发明的一个示例性实施例中，根据相机成像原理：

确定所要达到的视野范围(FOV)和工作距离(WD)，根据二者计算得出工业镜头的焦距(f),计算公式如下：

焦距f＝WD×靶面尺寸h/FOV(H or V)；

视野范围H＝WD×靶面尺寸(h)/焦距f；

视场FOV(H or V)＝靶面尺寸(h)/光学倍率；

工作距离WD＝f(焦距)×靶面尺寸(h)/FOV(H or V)；

光学倍率＝靶面尺寸(h)/FOV(H or V)；

对于视野范围HF，HF应大于药片基板的长边；选用镜头的焦距f，f应满足f＝工作距离WD×相机靶面尺寸(h)/视野范围HF。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种基于药片视觉检测的光学设计系统，检测对象为药片及其包装基板铝箔板，以及包裹药片的泡罩，随着传送带运动，带动样品依此经过第一工位、第二工位、第三工位、第四工位、第五工位，其特征在于，所述基于药片视觉检测的光学设计系统还包括拍摄系统；所述拍摄系统包括：

第一打光单元，包括大直径环形光源，用于对药片基板背面的均匀打光；

第一拍摄单元，包括彩色相机和镜头，用于拍摄药品基板背面铝箔发黄、磨白、破损缺陷，以及生产批号重印、漏印、错印缺陷；

第二打光单元，包括面光源，用于为药片基板背面拍摄提供背光源；

第二拍摄单元，包括黑白相机和镜头，用于拍摄药品基板背面铝箔裂纹破损缺陷；

第三打光单元，包括大口径同轴光源，用于均匀照亮药片基板正面、药片正面表面以及加强筋区域；

第三拍摄单元，包括彩色相机和镜头，用于拍摄药片正面异物、碎粒缺陷；加强筋异物、破损缺陷；基板正面铝箔破损、网纹中空缺陷；

第四打光单元，包括大直径环光光源，用于照亮药片基板正面，均匀照亮正面铝箔使所述正面铝箔不反光，照亮泡罩表面使所述泡罩表面具有规则反光；

第四拍摄单元，包括彩色相机和镜头，用于拍摄各个泡罩表面的反光，根据反光检测泡罩变形缺陷；

第五打光单元，包括小直径环光光源，用于照亮药片四周，并使正面基板铝箔不反光；

第五拍摄单元，包括多组彩色相机和短焦镜头，用于拍摄药片四周的异物，以及药片碎粒、叠片缺陷；

控制单元，分别与第一打光单元、第二打光单元、第三打光单元、第四打光单元、第五打光单元相连接，用于控制所述第一打光单元、第二打光单元、第三打光单元、第四打光单元、第五打光单元的工作状态。

2.根据权利要求1所述的基于药片视觉检测的光学设计系统，其特征在于，所述第一拍摄单元、第二拍摄单元由上向下竖直放置，面向药片基板的背面；第三拍摄单元、第四拍摄单元由下向上竖直放置，面向药片基板的正面；第五拍摄单元倾斜放置，面向药片的四周表面。

3.根据权利要求1所述的基于药片视觉检测的光学设计系统，其特征在于，所述第二拍摄单元为黑白面阵相机，所述第一拍摄单元、第三拍摄单元、第四拍摄单元、第五拍摄单元均为彩色面阵相机。

4.根据权利要求1所述的基于药片视觉检测的光学设计系统，其特征在于，所述大直径环形光源采用低角度，均匀照亮药片基板背面的铝箔。

5.根据权利要求1所述的基于药片视觉检测的光学设计系统，其特征在于，所述面光源为长和宽均大于药片基板的面光源，用于药片及其基板打背光。

6.根据权利要求1所述的基于药片视觉检测的光学设计系统，其特征在于，所述第五拍摄单元包括四组彩色面阵相机和超短焦距镜头；四组彩色相机分别从药片运动方向、药片运动反方向以及垂直于药片运动方向的两个方向拍摄药片的四个侧表面，镜头主光轴与水平面的夹角为15度到25度。

7.一种适用于权利要求1-6任意一项所述基于药片视觉检测的光学设计系统的打光及拍摄方法，其特征在于，所述打光及拍摄方法包括：

步骤一，传送带带动药品进入第一工位，第一打光单元对药片基板背面的均匀打光；第一拍摄单元拍摄药品基板背面铝箔发黄、磨白、破损缺陷，以及生产批号重印、漏印、错印缺陷；

并判断药品基板背面铝箔发黄、磨白、破损缺陷，以及生产批号重印、漏印、错印缺陷；

是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，执行步骤二；

步骤二，传送带带动药品进入第二工位，第二打光单元为药片基板背面拍摄提供背光源；

第二拍摄单元拍摄药品基板背面铝箔裂纹破损缺陷；

并判断药品基板背面铝箔是否裂纹破损缺陷；是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，执行步骤三；

步骤三，传送带带动药品进入第三工位，第三打光单元均匀照亮药片基板正面、药片正面表面以及加强筋区域；

第三拍摄单元拍摄药片正面异物、碎粒缺陷；加强筋异物、破损缺陷；基板正面铝箔破损、网纹中空缺陷；

并判断药片正面是否有异物、碎粒；加强筋是否有异物、破损；以及基板正面铝箔是否破损、网纹中空；

是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，执行步骤四；

步骤四，传送带带动药品进入第四工位，第四打光单元照亮药片基板正面，均匀照亮正面铝箔使所述正面铝箔不反光，照亮泡罩表面使所述泡罩表面具有规则反光；第四拍摄单元拍摄各个泡罩表面的反光，根据反光检测泡罩压扁变形缺陷；

并判断泡罩是否压扁变形；是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，执行步骤五；

步骤五，传送带带动药品进入第五工位，第五打光单元照亮药片四周，并使正面基板铝箔不反光；

第五拍摄单元拍摄药片四周的异物，以及药片碎粒、叠片缺陷；

并判断药片四周是否存在异物，以及药片是否碎粒、叠片；

是，控制单元控制剔除工位剔除药品，否，进入合格区。

8.根据权利要求7所述的打光及拍摄方法，其特征在于，所述步骤一中，利用第一打光单元的一个大直径环形光源对药片基板背面打光，光源打光方向垂直向下；

所述步骤二中，利用第二打光单元的一个长和宽均大于药片基板的面光源为药片及其基板打背光，光源打光方向垂直向上；

所述步骤三中，利用第三打光单元的一个大口径同轴光源对药片基板正面打光，光源打光方向垂直向上；

所述步骤四中，利用第四打光单元的一个大直径环形光源对药片基板正面打光，光源打光方向垂直向上；

所述步骤五中，利用第五打光单元的一个小直径环形光源对药片侧面打光，光源打光方向垂直向上。

9.根据权利要求7所述的打光及拍摄方法，其特征在于，在进入第一工位前，药片及其基板背面朝上置于下方传送带上，药片背面朝上经过第一工位和第二工位，第一工位的第一打光单元和第一拍摄单元在下部传送带的上方朝向药片基板背面；

第二工位的第二打光单元在传送带与药片基板之间朝向药片基板，第二工位的第二拍摄单元在下部传送带的上方朝向药片基板背面；

药片经过第二工位后，在负压作用下被吸附到上方传送带上，此时药片基板正面朝下，药片及其基板随着上方传送带运动，通过第三工位、第四工位、第五工位；

所述第三工位、第四工位、第五工位对应的第三打光单元和第三拍摄单元、第四打光单元和第四拍摄单元、第五打光单元和第五拍摄单元在上部传送带的下方朝向药片基板正面；

所述第一拍摄单元、第二拍摄单元、第三拍摄单元、第四拍摄单元、第五拍摄单元共包含9组相机镜头；所述相机镜头根据相机成像原理确定视野范围HF大于药片基板的长边；选用镜头的焦距f，满足f＝工作距离WD×相机靶面尺寸(h)/视野范围HF。

10.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求7～9任意一项所述的打光及拍摄方法。

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