CN202486029U

CN202486029U - 光电数粒装置

Info

Publication number: CN202486029U
Application number: CN201220114563XU
Authority: CN
Inventors: 蒋富强
Original assignee: ANHUI KEY INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ANHUI KEY INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2022-03-16

Abstract

本实用新型公开了一种光电数粒装置，包括物体通道、光源、摄像机；所述物体通道为被测物体经过的路径；光源为线光源；摄像机包括线阵CCD或线阵CMOS；光源布置在物体通道的一侧，摄像机布置在物体通道的另一侧并与光源的位置相对；物体通道与摄像机主光轴的交点处为成像位置。本实用新型与现有的光电数粒技术相比，能获取高分辨图像，包括识别直径大于0.1mm的颗粒；能够实现形状的识别，即能识别三维的颗粒的二维投影缺陷，能够识别碎片；能够实现部分异物识别；不易误判，可靠性高。

Description

光电数粒装置

[技术领域]

本实用新型涉及光电数粒技术，尤其涉及一种光电数粒装置。

[背景技术]

电子数片机采用先进的PLC可编程控制技术，集数字技术、现代传感技术、微机控制技术、网络技术于一体，实现人机对话界面，操作方便可靠。自动完成理瓶、计数、灌装、输瓶等工序，广泛适用于医药、化工、食品行业的药片、丸、粒、软硬胶囊及特形片的灌装。

按照工作原理的不同，数粒技术可分为三代，即第一代的机械数粒，第二代的光电数粒和第三代的静电场式数粒。其中第三代静电场数粒技术在国外仍处于研发阶段，技术的成熟度和稳定性有待观察，因此国内使用的数粒技术以第一代和第二代为主，其中采用第二代光电式数粒技术大型制药企业越来越多。

第一代机械式数粒技术根据机械模板的形式、整机工作原理不同，又可分为转盘式、履带(条板)式两大类。机械式数粒的工作原理，是在各种材料(以不锈钢和各种塑料居多)上预制一定数量、大小的孔槽形成模板，药品颗粒逐一填充进模板上孔槽中，进行药品颗粒数粒，数粒完成的药品通过漏斗装瓶。

目前先进的机械式数粒机，数粒速度可达到200瓶/分钟，并且可通过一些在线的检测方法将数粒的精度提高到99％以上。由于机械数粒技术原理的局限，因此愈来愈不适应现代多品种、小批量的药品生产模式而被更先进的数粒技术所取代。

第二代光电数粒技术上世纪70年代末首先在欧美等发达国家应用，技术核心之一是安装有一对发射、接收红外线传感器的数粒检测通道，当颗粒通过检测通道时，发射传感器发射的红外线被遮挡，接收传感器即可检测到接收红外线信号的脉冲变化。变化的脉冲通过一般是储存于可编程控制器(PLC)内的应用程序和模型，通过特定算法对脉冲信号识别、判断，确定通过颗粒的特性，即可完成一次合格药品或次品的计数。因此，光电数粒技术经过20余年的发展，在欧美等发达地区的制药企业得到了广泛的使用。

光电式检测计数技术是现阶段得到广泛使用的最新的检测计数技术。光电式检测计数技术主要是依靠红外线传感器发射出的光线检测在检测通道中自由下落的药粒，接收传感器接收到的红外线信号由于药粒的遮挡、下落过程引起的遮挡时间长短而发生变化，检测计数CPU通过对脉冲信号变化的计算，判断通过的药粒是合格品、不合格品并进行计数和记录。光电式检测计数技术的最大优点是可检测各种形状、尺寸大小和规格的药品颗粒，并可通过参数设定确定合格品及不合格品的参数范围，保证计数完成的药品的合格率和准确率。

但是，现有的光电数粒技术存在着以下主要缺陷，需要尽快突破，以满足制药行业生产的需要：

首先是小尺寸颗粒的识别和检测问题。目前最成熟的技术也只能有限检测识别直径大于2.5mm的颗粒，小于此尺寸运动着的颗粒往往不能准确、有效识别。

其次是三维检测问题。光电数粒机采用一组光电传感器，加上颗粒的运动，可完成物体运动方向长度简单识别检测。但是一组光电传感器无法识别三维的颗粒缺陷，对重叠、颗粒上的细小破碎无法识别，易造成不合格品的误检。

第三是碎片的剔除。现有的数粒技术，无论是机械式还是光电式，不合格品的剔除都是在装瓶后的整瓶剔除，如何将识别出来的单个不合格品颗粒剔除，是目前制药企业最迫切的要求。

第四是除建立在颗粒的外观的基础上的外形尺寸外其它要素的检测和识别。如何识别单个颗粒重量、颗粒变形、内含金属或其它物质、表面缺陷等不合格要素，需要开发新的识别检测技术。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种计数效率高的光电数粒装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种光电数粒装置，包括物体通道、光源和摄像机；物体通道为被测物体经过的路径；光源为线光源；摄像机包括线阵CCD或线阵CMOS；光源布置在物体通道的一侧，摄像机布置在物体通道的另一侧并与光源的位置相对；物体通道与摄像机主光轴的交点处为成像位置。

作为优选，光源为可见光。

作为优选，光源与成像位置的间距小于摄像机与成像位置的间距。

作为优选，光源与成像位置的间距为10mm～100mm。

作为优选，还包括第一收集器、第一阀门和容器；第一收集器、第一阀门和容器均位于物体通道的终端；第一收集器为漏斗状；第一阀门设在第一收集器与容器之间。

作为优选，第一阀门设在第一收集器的底部。

作为优选，还包括第二收集器、第二阀门；第二收集器为漏斗状且位于第一阀门的下方，第二阀门设在第二收集器与容器之间。

作为优选，第二阀门设在第二收集器的底部。

与现有的光电数粒技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、能获取高分辨图像：因此能够识别直径大于0.1mm的颗粒。

2、能够实现形状的识别：即能识别三维颗粒的二维投影缺陷，可以剔除此类缺陷的碎片。

3、能够实现部分异物识别。

4、不易误判，可靠性高。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型光电数粒装置实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型光电数粒装置实施例2的结构示意图。

图中，1-振动盘，2-物体，3-物体通道，4-线光源，5-摄像机，6-成像位置，7-收集器，8-阀门，9-瓶子，10-收集器，11-阀门。

[具体实施方式]

实施例1：

图1是一种光电数粒装置，包括振动盘1、线光源4、摄像机5、收集器7、阀门8和瓶子9。其主要用在制药或其他行业的颗粒识别、计数、装瓶工序。

摄像机采用线阵成像元件，也就是线阵CCD，同样也可以使用线阵CMOS。采用线阵成像的优点在于，线光源照度均匀，其成本大大低于同等分辨率面阵CCD所需要的面光源。

物体通道3为被测的物体2下落时所经过的路径。线光源4设置在物体通道的内侧，摄像机设置在物体通道的外侧并与线光源的位置相对。物体通道3与摄像机5的主光轴的交点处为成像位置6。

线光源4为可见光。与红外光比，可见光源通用性高，效率高，成本低，相应CCD或CMOS摄像机成本远低于红外，并且性能远好于红外波段。

线光源4与成像位置6的间距小于摄像机5与成像位置6的间距。

线光源4与成像位置6的间距为60mm。

将线光源4设置靠近被测物体，其优点一是为了得到较高的亮度，其亮度增加则可以采用功率更低的光源，节省成本和能源。二是可以得到较好的均匀性，可以忽略线光源两端导致的不均匀。更好的均匀性有利于正确判断颗粒物的透光特性，降低误判概率。

收集器7、阀门8和瓶子9位于物体通道的下端，收集器7呈漏斗状，阀门8设在收集器7与瓶子9的瓶口之间，具体是设在收集器7的底部，阀门8在计数达到规定值时打开，装瓶。

工作原理：

被测的物体2(比如药粒)自振动盘1中出口处向下降落，其出口形状限制每次只能落下一个物体。下落物体在经过线光源4与摄像机5之间的成像位置3时，由于遮挡光源，在线阵CCD/CMOS成像形成一条暗线，根据透光率不一致，形成不同亮度的暗线，随着物体持续移动，摄像机按特定的频率持续采样，每采样一次获得一条线的像，将物体通过成像位置的所有线顺序拼接，既可以得到物体完整的像。每一条线的像素为1×M(M为摄像机的分辨率，一般在512-20000范围内)，如果采样得到N条线，则所得图像的分辨率为N×M。这样就可得到背光照明下物体的实际成像，而不是如使用传统光电管那样仅对物体作出有无判断。

由于照明系统采用背光照明，颗粒状物体一般的透过性都很差，因此可以得到对比度很好的物体的像，很容易提起物体的边沿，进行形状判断。

将摄像机安置在照明系统异侧采集图像，当物体遮住光源时，则形成暗的像，和光源配合实现背光照明成像系统。

在获得了高分辨的图像后，利用数字图像处理方法进行轮廓提取，就很方便的得到物体的形状，大小等特征信息。然后依据这些信息，如果是完整的颗粒，则计数，如果颗粒不完整，则根据大小判断是否进行计数还是为碎粒。

基于透过率和轮廓进行异物识别，是因为不同的物体透过率不一样。如果与计数颗粒不一样的透过率，则得到的图像的亮度不一致，可据此判断为异物，同样的，如果形状与计数颗粒不一样，也可据此判断为异物。

综上所述，本实施例能够完成以下功能：

1.计数：首先能够完成最基本的数粒计数功能。

2.堆叠识别：其次，能够通过图像识别对堆叠进行判断，然后根据堆叠情况，分出是否可以判断准确的颗粒数，还是将其判断为重新回收处理。

3.碎粒识别：能够通过图像识别，判断碎粒，根据破碎程度，判断是否合格，是否需要回收处理。

4.异物判断：通过透光强度和图像识别，能够判断部分异物。

实施例2：

在图2中，在阀门8的下方再增加一套同样的收集器10和阀门11。收集器10为漏斗状，阀门11设在收集器10的底部。

当计数开始并且计数颗粒未达到设定数量时，阀门8为打开状态，阀门11为关闭状态。计数颗粒穿过收集器7直接落入收集器10内。当计数颗粒达到设定的计数要求时，可以根据下落速度估计出颗粒落入收集器的时间，当一瓶容量的最后一粒物料刚进入第二个收集器10时，迅速关闭收集器7和收集器10之间的阀门8，然后打开收集器10下面的阀门11开始装瓶。而从振动盘1后续落下的颗粒就被阀门8挡在收集器7内并且不影响继续计数。这样能有效防止从振动盘1后续落下的颗粒进入瓶子9内，而且还不用中断计数。因此生产效率不受影响。

需要说明的是，在实施例1中所指的物体包括了不符合计数要求的颗粒(如碎粒和异物)，而在实施例2中的计数颗粒是指符合计数要求的颗粒。

Claims

1.一种光电数粒装置，其特征在于，包括物体通道、光源和摄像机；所述物体通道为被测物体经过的路径；所述光源为线光源；所述摄像机包括线阵CCD或线阵CMOS；所述光源布置在物体通道的一侧，所述摄像机布置在物体通道的另一侧并与光源的位置相对；物体通道与摄像机主光轴的交点处为成像位置。

2.根据权利要求1所述的光电数粒装置，其特征在于，所述光源为可见光。

3.根据权利要求1所述的光电数粒装置，其特征在于，所述光源与成像位置的间距小于摄像机与成像位置的间距。

4.根据权利要求3所述的光电数粒装置，其特征在于，所述光源与成像位置的间距为10mm～100mm。

5.根据权利要求1-4任何一项所述的光电数粒装置，其特征在于，还包括第一收集器、第一阀门和容器；所述第一收集器、第一阀门和容器均位于物体通道的终端；所述第一收集器为漏斗状；所述第一阀门设在第一收集器与容器之间。

6.根据权利要求5所述的光电数粒装置，其特征在于，所述第一阀门设在第一收集器的底部。

7.根据权利要求6所述的光电数粒装置，其特征在于，还包括第二收集器、第二阀门；所述第二收集器为漏斗状且位于第一阀门的下方，所述第二阀门设在第二收集器与容器之间。

8.根据权利要求7所述的光电数粒装置，其特征在于，所述第二阀门设在第二收集器的底部。