專利名稱：用于瓶裝液體藥品中可見異物視覺檢測的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器視覺檢測領(lǐng)域，涉及一種用于瓶裝液體藥品中可見異物視覺 檢測的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，在我國廣泛使用的注射針劑、口服液、滴眼液等通常采用玻璃瓶或塑料瓶的 形式灌裝，這些產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中由于過濾不佳、容器清洗不佳、封裝時(shí)碰撞等原因，有可 能使液體中存在玻璃屑、懸浮物、毛發(fā)等可見異物，為了檢測灌裝后的液體中是否混入可見 異物，需要對每一瓶藥品進(jìn)行可見異物檢測。針對液體藥品，我國藥典自1985年起對此類 藥品的檢測即規(guī)定進(jìn)行澄明度檢測和不溶性微粒檢查，對藥品內(nèi)的異物和微粒進(jìn)行嚴(yán)格控 制?！吨袊幍洹?005年版將原“澄明度檢查細(xì)則和判斷標(biāo)準(zhǔn)”修訂為“可見異物檢查法”， 可見異物是指存在于注射劑、滴眼劑中，在規(guī)定條件下目視可以觀測到的不溶性物質(zhì)，其粒 徑或長度通常大于50um?？梢姰愇餀z查法有燈檢法和光散射法，一般為了保證在線實(shí)時(shí)檢 測常采用燈檢法。隨著《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(GoodManufacture Practice, GMP)認(rèn)證 的推廣，我國醫(yī)藥生產(chǎn)裝備和檢測設(shè)備自動化和智能化水平得到了很大的提高，出現(xiàn)了用 于藥品可見異物檢測的全自動燈檢機(jī)，中國發(fā)明專利“小容量注射液或口服液異物自動檢 查機(jī)”(專利申請?zhí)?00810032132. 7，公開號CN101368916A)公開了一種可檢測小容量安 瓿或口服液中所含雜質(zhì)的方法和裝置，該檢測方法是利用驅(qū)動裝置驅(qū)動勻速前進(jìn)的瓶體加 速自轉(zhuǎn)達(dá)到設(shè)定速度，然后快速制動，拍攝檢測液體的圖像并進(jìn)行分析，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)產(chǎn)生 剔除信號，利用該方法設(shè)計(jì)的檢測裝置包括機(jī)架、進(jìn)瓶裝置、出瓶裝置、檢測中心轉(zhuǎn)盤、檢測 裝置、分析控制模塊等。其中檢測中心轉(zhuǎn)盤包括多個藥瓶夾持裝置和相應(yīng)多個可對每個夾 持裝置進(jìn)行制動的剎車裝置，該藥品夾持裝置包括支撐底座和頂部壓頭，頂部壓頭通過滑 動桿及其壓簧和升降裝置連接，以達(dá)到壓緊藥瓶的目的；當(dāng)瓶體壓緊并到達(dá)旋瓶位置時(shí)，旋 轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)電機(jī)高速轉(zhuǎn)動并帶動瓶體的支撐底座；當(dāng)瓶體進(jìn)入圖像拍攝區(qū)后，剎車裝置 制動瓶體的支撐底座，使藥品停止旋轉(zhuǎn)。但是，由于該瓶體夾持裝置由兩部分組成，當(dāng)瓶體 運(yùn)動時(shí)極有可能會出現(xiàn)碎瓶現(xiàn)象，而且旋轉(zhuǎn)裝置僅僅帶動夾瓶裝置的一部分運(yùn)動，當(dāng)瓶體 高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，回轉(zhuǎn)中心線有可能晃動，導(dǎo)致瓶體內(nèi)的液體產(chǎn)生大量氣泡，該氣泡的存在將大 大降低檢測質(zhì)量和增加誤檢率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的要解決的技術(shù)問題是提供一種用于瓶裝液體藥品中可見異物視覺檢測 的方法及設(shè)備，以提高對瓶裝液體藥品內(nèi)的可見異物的檢測準(zhǔn)確度，自動化程度高。本裝置 適用于現(xiàn)有小容量瓶裝液體藥品的可見異物檢測，具有結(jié)構(gòu)簡單、檢測效果好、安全可靠等 優(yōu)點(diǎn)，適用范圍廣泛。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于瓶裝液體藥品內(nèi)的可見異物視覺檢測方法，其特征在于，包括以下步
4驟1)使用工業(yè)相機(jī)對待檢測的裝在藥瓶內(nèi)的當(dāng)前液體藥品獲取多幀連續(xù)圖像；所 述的藥瓶由抓瓶機(jī)械手抓持；所述的抓瓶機(jī)械手將藥瓶先旋轉(zhuǎn)，然后制動；在藥瓶處于制 動狀態(tài)下拍攝液體藥瓶的圖像；2)圖像預(yù)處理采用7X7的圓形模板作為結(jié)構(gòu)元素對獲取的圖像進(jìn)行高帽形態(tài) 學(xué)濾波，以去除各類亮噪聲和暗噪聲，得到去噪圖像；3)運(yùn)動目標(biāo)提取根據(jù)異物目標(biāo)在時(shí)域上表現(xiàn)為幀間的運(yùn)動特性，利用三幀圖像 差分算法提取圖像中的運(yùn)動目標(biāo)，其操作過程是第一幀與第二幀做差分處理，第二幀與第 三幀做差分處理，然后通過二值化得到兩個二值圖像，將這兩幅二值化圖像在每一個像素 位置進(jìn)行邏輯與操作，獲得對稱差分結(jié)果二值圖像；4)運(yùn)動目標(biāo)跟蹤采用均值漂移(Mean shift)跟蹤器對對稱差分結(jié)果二值圖像 中的運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行跟蹤以去除噪聲干擾，實(shí)現(xiàn)藥液異物檢測；對稱差分結(jié)果二值圖像又稱 短序列幀圖像均值漂移(Meanshift)跟蹤器所采用的mean shift算法，詳見“攝像測量學(xué)原 理與應(yīng)用研究”，第5. 4小節(jié)，于起峰，尚洋著，2009. 3出版，科學(xué)出版社，5)圖像識別與判斷通過運(yùn)動目標(biāo)跟蹤的結(jié)果得到目標(biāo)運(yùn)動軌跡，利用目標(biāo)軌跡 的連續(xù)性和方向性識別區(qū)分出異物與噪聲目標(biāo)，從而最終判斷當(dāng)前液體藥品是否合格；所述的抓瓶機(jī)械手的結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)臂的上部和中部分別通過第一軸承和第二軸承 安裝在軸承座上，所述的軸承座通過定位板固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺上，所述的旋轉(zhuǎn)臂上端固 定連接有導(dǎo)筒和定位端墊，下端固定連接有夾持部件，所述的導(dǎo)筒的上部側(cè)壁設(shè)置有定向 與動平衡配重塊，至少2個定向滾輪周向均勻分布在所述的導(dǎo)筒的上部側(cè)壁上；所述的夾 持部件設(shè)有夾持筒，所述的夾持筒的下端部設(shè)有靜臂，所述的夾持筒內(nèi)同軸向設(shè)有可在其 上轉(zhuǎn)動的夾臂軸，所述的夾臂軸的下端設(shè)有動臂，所述的動臂側(cè)面設(shè)置有定位銷，所述的動 臂、定位銷和靜臂配合能夾緊藥瓶，所述的夾臂軸上端固定設(shè)有U型塊，所述的U型塊的端 部設(shè)有滾輪，扭簧套裝在所述的夾臂軸上，一端固定于所述的夾臂軸上，另一端固定在所述 的夾持部件上。所述的第一軸承為第一深溝球軸承，所述的第二軸承為第二深溝球軸承，所述的 滾輪為第三深溝球軸承。所述步驟2)為設(shè)圖像的灰度函數(shù)為f (X，y)，結(jié)構(gòu)元素為B (X，y)，(x, y)為像素坐標(biāo)，則4種基本 操作定義如下腐蝕(f B)(x，y) = min{f (x+i, y+j)-B(i, j) | (x+i, y+j) GDf;(i，j) G DB}；膨脹(f B) (x，y) = max{f(x-i, y-j)+B(i, j) | (x-i,y-j) G Df ; (i，j) G DB}；開運(yùn)算fo B = (f B) B ;閉運(yùn)算f B = (f B) B ；式中，Df和Db分別是函數(shù)f和B的定義域，引入高帽變換濾波算子:Hat(f) = f-(f oB)；式中foB為結(jié)構(gòu)元素B對圖像f進(jìn)行灰度開運(yùn)算，選用7X7的圓形模板作為結(jié) 構(gòu)元素對原圖像進(jìn)行高帽形態(tài)學(xué)濾波，得到含有異物目標(biāo)、氣泡的圖像，即去噪圖像；
所述步驟3)為針對所述的去噪圖像，選取連續(xù)的三幀序列圖像f (x，y，tk_i)、f (x，y，tk)和f (x， y，tk+1)分別計(jì)算相鄰兩幀的絕對差灰度圖像D(k_ljk) (x, y) = f(x, y, tJ-fU，y, tk) | ；D(k,k+1)(x，y) = |f(x，y, tk+1)-f(x, y, tk) | ；對Dm) (x，y)和D(k,k+1) (x, y)分別取閾值閾值取0 255之間的一個數(shù)值，二 值化得到兩個二值圖像Bn』(x，y)和B(k,k+1) (x，y)；將Bn』(x, y)和B(k,k+1) (x, y)在每 一個像素位置進(jìn)行邏輯與操作，得到對稱差分結(jié)果二值圖像Ds(k) (x，y)，計(jì)算公式如下
<formula>formula see original document page 6</formula>一種用于瓶裝液體藥品內(nèi)的可見異物視覺檢測設(shè)備，其特征在于，包括用于夾持 并驅(qū)動藥瓶旋轉(zhuǎn)的抓瓶機(jī)械手、用于拍攝藥瓶圖像的攝像機(jī)、用于對所攝取的圖像進(jìn)行圖 像處理以識別藥瓶所裝液體藥品的異物的計(jì)算機(jī)；所述的攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)連接；所述的計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)中集成有權(quán)利要求2所述的用于瓶裝液體藥品內(nèi)的可 見異物視覺檢測方法；所述的抓瓶機(jī)械手的結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)臂的上部和中部分別通過第一軸承和第二軸承安裝在軸承座上，所述的軸承 座通過定位板固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺上，所述的旋轉(zhuǎn)臂上端固定連接有導(dǎo)筒和定位端墊，下 端固定連接有夾持部件，所述的導(dǎo)筒的上部側(cè)壁設(shè)置有定向與動平衡配重塊，至少2個定 向滾輪周向均勻分布在所述的導(dǎo)筒的上部側(cè)壁上；所述的夾持部件設(shè)有夾持筒，所述的夾 持筒的下端部設(shè)有靜臂，所述的夾持筒內(nèi)同軸向設(shè)有可在其上轉(zhuǎn)動的夾臂軸，所述的夾臂 軸的下端設(shè)有動臂，所述的動臂側(cè)面設(shè)置有定位銷，所述的動臂、定位銷和靜臂配合能夾緊 藥瓶，所述的夾臂軸上端固定設(shè)有U型塊，所述的U型塊的端部設(shè)有滾輪，扭簧套裝在所述 的夾臂軸上，一端固定于所述的夾臂軸上，另一端固定在所述的夾持部件上。所述的第一軸承為第一深溝球軸承，所述的第二軸承為第二深溝球軸承，所述的 滾輪為第三深溝球軸承。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果具體體現(xiàn)在1、結(jié)構(gòu)簡單、檢測質(zhì)量高。一般的瓶裝夾持裝置由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，容易導(dǎo)致瓶 體在旋轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)偏心和左右擺動，導(dǎo)致瓶體內(nèi)的液體產(chǎn)生大量氣泡，該氣泡的存在將大大 降低檢測質(zhì)量和增加誤檢率。本發(fā)明采用一體式抓瓶結(jié)構(gòu)，能對現(xiàn)有安瓿、西林瓶等多種圓 柱型瓶裝液體夾持旋轉(zhuǎn)檢測，適用性廣。本發(fā)明還對機(jī)械手配置了動平衡元件，從而保證了 瓶體旋轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性，杜絕了液體氣泡的產(chǎn)生，圖像檢測精度可達(dá)20um。2、安全可靠?，F(xiàn)有的夾持裝置設(shè)計(jì)為自上而下的兩部分結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的瓶體抓取 旋轉(zhuǎn)裝置采用了 一體式結(jié)構(gòu)，在保證瓶體旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的同時(shí)，不會造成瓶體偏心導(dǎo)致爆瓶。3、該檢測方法采用數(shù)學(xué)形態(tài)濾波獲得預(yù)處理圖像，其算法可通過硬件并行實(shí)現(xiàn)， 從而大大提高處理速度。在運(yùn)動目標(biāo)提取中，利用三幀圖像差分算法提取圖像中的運(yùn)動目 標(biāo)，很好的克服了瓶側(cè)壁可能存在差異、簡單序列圖像差分對微小異物目標(biāo)檢測效果不好的缺陷，并且顯著提高了輸出圖像的信噪比，大大簡化了后續(xù)檢測算法的難度。采用均值漂 移跟蹤器對二值圖像中的運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行跟蹤以去除噪聲干擾，實(shí)現(xiàn)藥液異物檢測。整套方 法減少了圖像處理時(shí)間，大大提高了算法的實(shí)時(shí)性和魯棒性，提高了藥液中異物檢測識別 的準(zhǔn)確率，降低了藥品漏檢率和誤檢率，可應(yīng)用于醫(yī)藥、飲料、酒類等各種檢測系統(tǒng)中，具有 廣闊的市場前景和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是沿圖1中C-C線剖示圖；圖3是沿圖1中B-B線剖示圖；圖4是沿圖1中A-A線剖示圖；圖5是本發(fā)明檢測裝置的檢測流程圖；圖6是本發(fā)明的檢測結(jié)果。(注圖中白色矩形框表示異物目標(biāo)，(a)原始圖像(b) 圖像預(yù)處理，(c)最終的圖像檢測結(jié)果)圖中標(biāo)號說明1-定位端墊，2-內(nèi)六角圓柱頭螺釘，3-平鍵，4-定向與動平衡配重塊，5-導(dǎo)筒， 6-第一圓柱銷，7-定向滾輪，8-第二圓柱銷，9-第一深溝球軸承，10-軸承座，11-內(nèi)六角 圓柱頭螺釘，12-平墊圈，13-定位板，14-第二深溝球軸承，15-B型軸用彈性擋圈，16-夾臂 軸，17-旋轉(zhuǎn)臂，18-U型塊，19-第三深溝球軸承，20-第三圓柱銷，21-第四圓柱銷，22-扭 簧，23-第五圓柱銷，24-復(fù)合軸承，25-動臂，26-靜臂，27-定位銷，28-瓶體，29-旋轉(zhuǎn)平臺， 30-夾持部件，31-夾持筒，32-高速工業(yè)相機(jī)，33-底部光源，34-背部光源
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 本發(fā)明針對人工檢測和傳統(tǒng)燈檢系統(tǒng)的缺陷，摒棄了單幀圖像檢測的思想，本發(fā) 明設(shè)計(jì)了一個旋轉(zhuǎn)急停檢測裝置，該裝置可使藥瓶高速的旋轉(zhuǎn)然后急停，從而使瓶內(nèi)液體 和液體中可能存在的雜質(zhì)自轉(zhuǎn)，利用序列圖像中運(yùn)動與靜止對象在時(shí)間和空間上的差異性 區(qū)分瓶身干擾與液體內(nèi)部異物，克服了瓶身干擾所帶來的影響，最后通過計(jì)算機(jī)分析軟件 給出產(chǎn)品是否合格信號。本發(fā)明裝置的主體部分如圖1所示，主要包括抓瓶機(jī)械手，并在機(jī)械手附近設(shè)置 的電氣傳動單元、圖像采集與處理裝置。該檢測裝置在運(yùn)行時(shí)必須在一個封閉的隔光環(huán)境 中。如圖2、圖3、圖4和圖5所示，抓瓶機(jī)械手包括從上至下依次設(shè)置的導(dǎo)筒與定向部 件、旋轉(zhuǎn)部件；導(dǎo)筒與定向部件包括導(dǎo)筒5、定向滾輪7、定向與動平衡配重塊4 ；導(dǎo)筒的上端 設(shè)置有定位端墊1 ；導(dǎo)筒的側(cè)壁設(shè)置有定向與動平衡配重塊4、定向滾輪7 ；旋轉(zhuǎn)部件包括旋 轉(zhuǎn)臂17、夾持部件30，旋轉(zhuǎn)臂17的上端與導(dǎo)筒5連接，旋轉(zhuǎn)臂17的下端與夾持部件30相 連；夾持部件30包括夾持筒31、動臂25、靜臂26、夾臂動力部件；動臂通過夾臂軸連接到夾 臂動力部件；旋轉(zhuǎn)部件通過旋轉(zhuǎn)臂17和導(dǎo)筒與定位部件連接并可繞其轉(zhuǎn)動。其中，旋轉(zhuǎn)臂 17的上部和中部分別通過第一深溝球軸承9和第二深溝球軸承14安裝在軸承座10上，在旋轉(zhuǎn)臂17上設(shè)有B型軸用彈性擋圈15，軸承座10通過定位板13采用內(nèi)六角圓柱頭螺釘11 和平墊圈12固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺29 ；旋轉(zhuǎn)臂17的上端通過平鍵3固定連接有導(dǎo)筒5，定位 端墊1通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘2連接到旋轉(zhuǎn)臂17的頂端，旋轉(zhuǎn)臂17的下端固定連接有夾 持部件30，導(dǎo)筒5的上部側(cè)壁通過第一圓柱銷6固定連接有定向與動平衡配重塊4，3個定 向滾輪7分別通過第二圓柱銷8周向均勻分布在導(dǎo)筒5的側(cè)壁上并分別繞第二圓柱銷8轉(zhuǎn) 動；夾持部件30設(shè)有夾持筒31，夾持筒31的下端部設(shè)有靜臂26，夾持筒31內(nèi)通過復(fù)合軸 承24同軸向設(shè)有可在其上轉(zhuǎn)動的夾臂軸16，夾臂軸16的下端設(shè)有動臂25，動臂25側(cè)面設(shè) 置有定位銷27，動臂25、定位銷27和靜臂26配合夾緊瓶體28，夾臂軸16上端通過第三圓 柱銷20固定設(shè)有U型塊18，U型塊18的端部通過第四圓柱銷21設(shè)有第三深溝球軸承19， 扭簧22套裝在夾臂軸16上，一端固定在夾臂軸16，另一端通過第五圓柱銷23固定安裝在 夾持部件30。所述的圖像采集與處理裝置包括高速工業(yè)相機(jī)32、光源、計(jì)算機(jī)專用處理軟件，所 述光源由底部光源33和背部光源34組成，同時(shí)配置有頻閃裝置，控制該2個光源分時(shí)觸發(fā)點(diǎn)殼。具體的異物檢測方法包括以下步驟1)使用高速工業(yè)相機(jī)對待檢測的當(dāng)前液體藥品獲取多幀連續(xù)圖像；2)圖像預(yù)處理采用7X7的圓形模板作為結(jié)構(gòu)元素對獲取的圖像進(jìn)行高帽 (top-hat)形態(tài)學(xué)濾波，以去除與結(jié)構(gòu)元素較小的各類亮噪聲和暗噪聲，得到去噪圖像；3)運(yùn)動目標(biāo)提取根據(jù)異物目標(biāo)在時(shí)域上表現(xiàn)為幀間的運(yùn)動特性，利用新型的三 幀圖像差分算法提取圖像中的運(yùn)動目標(biāo)，其操作過程是第一幀與第二幀做差分處理，第二 幀與第三幀做差分處理，然后通過二值化得到兩個二值圖像，將這兩幅二值化圖像在每一 個像素位置進(jìn)行邏輯與操作，獲得對稱差分結(jié)果二值圖像；4)運(yùn)動目標(biāo)跟蹤異物成像中由于存在干擾，而藥液異物在短序列幀中滿足運(yùn)動 軌跡的連續(xù)性和一致性，而噪聲干擾不具有以上特性，為達(dá)到濾除噪聲和檢測的目的，對短 序列幀中運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的方法實(shí)現(xiàn)異物檢測。該方法中跟蹤器使用傳統(tǒng)的Meanshift
足艮足宗io5)圖像識別與判斷通過跟蹤結(jié)果得到目標(biāo)運(yùn)動軌跡，利用目標(biāo)軌跡的連續(xù)性和 方向性識別區(qū)分出異物與噪聲目標(biāo)，從而最終判斷當(dāng)前液體藥品是否合格。由于氣泡的運(yùn) 動方向是從瓶子底部向上運(yùn)動，異物由于重力的作用其運(yùn)動方向與氣泡相反，此外該兩類 物體的運(yùn)動還具有連續(xù)性，而噪聲是隨機(jī)產(chǎn)生的，因此，依照目標(biāo)軌跡的連續(xù)性和方向性識 別區(qū)分出異物與噪聲目標(biāo)。所述步驟2)為設(shè)圖像的灰度函數(shù)為f (x，y)，結(jié)構(gòu)元素為B (x, y)，(x, y)為像素坐標(biāo)，則4種基本 操作定義如下腐蝕<formula>formula see original document page 8</formula>
膨脹<formula>formula see original document page 8</formula>
開運(yùn)算<formula>formula see original document page 8</formula>
閉運(yùn)算<formula>formula see original document page 8</formula>
式中，Df和Db分別是函數(shù)f和B的定義域，
引入高帽變換濾波算子:Hat(f) = f-(f oB)；式中(foB)為結(jié)構(gòu)元素B對圖像f進(jìn)行灰度開運(yùn)算，選用7X7的圓形模板作為 結(jié)構(gòu)元素對原圖像進(jìn)行高帽形態(tài)學(xué)濾波，得到含有異物目標(biāo)、氣泡的圖像，即去噪圖像。所述步驟3)為針對去噪圖像，選取三幀序列圖像^乂^，、^)^^^，、)和f(x，y，tk+1)分別計(jì) 算相鄰兩幀的絕對差灰度圖像D(k_ljk)(x, y) = | f (x, y, t^)-f (x, y, tk) (4)D(k, k+1) (x，y) = | f (x，y，tk+1) -f(x, y, tk) | (5)其中，圖像f都是經(jīng)過預(yù)處理的圖像，對D^j (x，y)和D(k,k+1) (x, y)分別取閾值， 二值化得到兩個二值圖像Bn』(x，y)和B(k,k+1) (x，y)。將B^』(x, y)和B(k,k+1) (x, y)在 每一個像素位置進(jìn)行邏輯與操作，得到對稱差分結(jié)果二值圖像Ds(k) (x，y)，計(jì)算公式如下
<formula>formula see original document page 9</formula>(6)經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，文中利用幀差法進(jìn)行運(yùn)動目標(biāo)檢測，此方法檢測效果比較理想。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，本發(fā)明的工作過程瓶裝液體藥品的可見異物檢測裝置的工作原理是利用夾瓶機(jī)械手抓瓶-旋 轉(zhuǎn)_急停_跟蹤拍攝多幀產(chǎn)品圖像的原理檢測瓶裝液體中是否含有可見異物，根據(jù)圖像檢 測機(jī)構(gòu)的處理結(jié)果對產(chǎn)品進(jìn)行分類。具體工作過程是夾瓶機(jī)械手從進(jìn)瓶裝置處夾持一個 被測瓶體繞回轉(zhuǎn)工作臺中心軸線以合理的速度勻速回轉(zhuǎn)直至該被測瓶體經(jīng)過搓瓶裝置、制 動裝置、跟蹤拍攝裝置到達(dá)出瓶裝置；搓瓶裝置驅(qū)動瓶體繞自身軸線勻加速度旋轉(zhuǎn)，直至轉(zhuǎn) 速達(dá)到設(shè)定值，并驅(qū)動瓶體保持該設(shè)定轉(zhuǎn)速繼續(xù)勻速旋轉(zhuǎn)；制動裝置在很短時(shí)間內(nèi)對旋轉(zhuǎn) 瓶體進(jìn)行快速制動，并通過高亮度LED紅色點(diǎn)光源從瓶體底部向瓶體發(fā)射可見光，同時(shí)，在 制動裝置動作后，由固定在工作臺上的一臺攝像機(jī)從瓶體側(cè)面對瓶體進(jìn)行多次拍照；然后 將多幅圖像送至圖像處理系統(tǒng)，通過多幅圖像的相互比較和圖像處理檢測液體內(nèi)是否含有 異物；當(dāng)檢測結(jié)果表明液體內(nèi)含有異物時(shí)，控制系統(tǒng)給出次品信號；當(dāng)檢測結(jié)果表明液體 內(nèi)沒有異物時(shí)，控制系統(tǒng)給出合格品信號。本發(fā)明的瓶體夾持機(jī)械手在瓶裝液體藥品的可見異物檢測裝置中的作用是將瓶 體夾持并帶其從進(jìn)瓶裝置開始，完成加速、制動、拍照，并到達(dá)出瓶裝置，具體的工作過程如 下1、抓瓶過程當(dāng)外部設(shè)置的頂塊機(jī)械裝置推動抓瓶機(jī)械手上的U型塊18，U型塊 18的動作帶動機(jī)械手中的夾臂軸16轉(zhuǎn)動，當(dāng)夾臂軸16轉(zhuǎn)動到一定位置時(shí)，動臂25完全打 開，瓶體進(jìn)入夾持筒31內(nèi)。2、夾持過程當(dāng)瓶體進(jìn)入夾持筒31內(nèi)后，夾持機(jī)械手上的U型塊18脫離頂塊機(jī)械 裝置，從而夾臂軸16在扭簧22的反作用力下恢復(fù)到抓瓶前的狀態(tài)，此時(shí)瓶體被牢牢緊固在 夾持筒31內(nèi)。由于機(jī)械手的靜臂26和動臂25模具設(shè)計(jì)合理及扭簧22的作用，可以完全 保證瓶體28在夾持過程中，受到的壓力大小合適、均勻，從而保證了不會碎瓶。3、高速旋轉(zhuǎn)過程當(dāng)機(jī)械手夾持住瓶體28后，機(jī)械手繞回轉(zhuǎn)工作臺中心軸線以合 理的速度勻速回轉(zhuǎn)直至該被測瓶體到達(dá)搓瓶裝置，此時(shí)，搓瓶裝置作用于定位端墊1帶動機(jī)械手進(jìn)行摩擦加速，瓶體28繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，直至轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定值，并驅(qū)動瓶體28保持 該設(shè)定轉(zhuǎn)速繼續(xù)勻速旋轉(zhuǎn)。4、制動和圖像采集檢測過程當(dāng)機(jī)械手完成高速旋轉(zhuǎn)后，機(jī)械手進(jìn)入制動區(qū)域，制 動裝置在很短時(shí)間內(nèi)作用于定位端墊1對旋轉(zhuǎn)瓶體28進(jìn)行快速制動，并通過高亮度LED紅 色點(diǎn)光源和LED紅色面光源從瓶體28底部和側(cè)面分時(shí)向瓶體發(fā)射可見光，同時(shí)，在制動裝 置動作后，由固定在工作臺上的一臺攝像機(jī)32從瓶體側(cè)面對瓶體28進(jìn)行多次拍照；然后將 多幅圖像送至圖像處理系統(tǒng)，通過多幅圖像的相互比較和圖像處理檢測液體內(nèi)是否含有異 物；當(dāng)檢測結(jié)果表明液體內(nèi)含有異物時(shí)，控制系統(tǒng)給出次品信號；當(dāng)檢測結(jié)果表明液體內(nèi) 沒有異物時(shí)，控制系統(tǒng)給出合格品信號。5、出瓶過程當(dāng)機(jī)械手夾持瓶體完成檢測過程后，機(jī)械手進(jìn)入到出瓶區(qū)域，出瓶區(qū) 有兩個出瓶工位，一個是合格品出瓶，一個是次品剔除出瓶，根據(jù)上述圖像檢測結(jié)果，兩個 出瓶工位分別觸發(fā)相應(yīng)的機(jī)電裝置以頂開機(jī)械手上的U型塊18，U型塊18的動作帶動機(jī)械 手中的夾臂軸16轉(zhuǎn)動，當(dāng)夾臂軸16轉(zhuǎn)動到一定位置時(shí)，動臂25完全打開，瓶體28進(jìn)入合 格品傳送帶或次品傳送帶。
10
權(quán)利要求
一種用于瓶裝液體藥品內(nèi)的可見異物視覺檢測方法，其特征在于，包括以下步驟1)使用工業(yè)相機(jī)對待檢測的裝在藥瓶內(nèi)的當(dāng)前液體藥品獲取多幀連續(xù)圖像；所述的藥瓶由抓瓶機(jī)械手抓持；所述的抓瓶機(jī)械手將藥瓶先旋轉(zhuǎn)，然后制動；在藥瓶處于制動狀態(tài)下拍攝液體藥瓶的圖像；2)圖像預(yù)處理采用7×7的圓形模板作為結(jié)構(gòu)元素對獲取的圖像進(jìn)行高帽形態(tài)學(xué)濾波，以去除各類亮噪聲和暗噪聲，得到去噪圖像；3)運(yùn)動目標(biāo)提取根據(jù)異物目標(biāo)在時(shí)域上表現(xiàn)為幀間的運(yùn)動特性，利用三幀圖像差分算法提取圖像中的運(yùn)動目標(biāo)，其操作過程是第一幀與第二幀做差分處理，第二幀與第三幀做差分處理，然后通過二值化得到兩個二值圖像，將這兩幅二值化圖像在每一個像素位置進(jìn)行邏輯與操作，獲得對稱差分結(jié)果二值圖像；4)運(yùn)動目標(biāo)跟蹤采用均值漂移跟蹤器對對稱差分結(jié)果二值圖像中的運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行跟蹤以去除噪聲干擾，實(shí)現(xiàn)藥液異物檢測；5)圖像識別與判斷通過運(yùn)動目標(biāo)跟蹤的結(jié)果得到目標(biāo)運(yùn)動軌跡，利用目標(biāo)軌跡的連續(xù)性和方向性識別區(qū)分出異物與噪聲目標(biāo)，從而最終判斷當(dāng)前液體藥品是否合格；所述的抓瓶機(jī)械手的結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)臂(17)的上部和中部分別通過第一軸承和第二軸承安裝在軸承座(10)上，所述的軸承座(10)通過定位板(13)固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(29)上，所述的旋轉(zhuǎn)臂(17)的上端固定連接有導(dǎo)筒(5)和定位端墊(1)，下端固定連接有夾持部件(30)，所述的導(dǎo)筒(5)的上部側(cè)壁設(shè)置有定向與動平衡配重塊(4)，至少2個定向滾輪(7)周向均勻分布在所述的導(dǎo)筒(5)的側(cè)壁上；所述的夾持部件(30)設(shè)有夾持筒(31)，所述的夾持筒(31)的下端部設(shè)有靜臂(26)，所述的夾持筒(31)內(nèi)同軸向設(shè)有可在其上轉(zhuǎn)動的夾臂軸(16)，所述的夾臂軸(16)的下端設(shè)有動臂(25)，所述的動臂(25)側(cè)面設(shè)置有定位銷(27)，所述的動臂(25)、定位銷(27)和靜臂(26)配合夾緊藥瓶，所述的夾臂軸(16)上端固定設(shè)有U型塊(18)，所述的U型塊(18)的端部設(shè)有滾輪，在所述的夾臂軸(16)上設(shè)有與所述的夾持部件(30)配合回位的扭簧(22)；所述的第一軸承為第一深溝球軸承(9)，所述的第二軸承為第二深溝球軸承(14)，所述的滾輪為第三深溝球軸承(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于瓶裝液體藥品內(nèi)的可見異物視覺檢測方法，其特征在于，所述步驟2)為設(shè)圖像的灰度函數(shù)為f (x，y)，結(jié)構(gòu)元素為B (x，y)，(x，y)為像素坐標(biāo)，則4種基本操作 定義如下腐蝕(f B) (x，y) = min{f (x+i, y+j)-B(i, j) | (x+i, y+j) GDf;(i，j) G DB}；膨脹(f B) (x，y) = max{f(x-i, y-j)+B(i, j) | (x-i, y-j) G Df ;(i，j) G DB}；開運(yùn)算foB = (f B) B ；閉運(yùn)算f B = (f B) B ；式中，Df和Db分別是函數(shù)f和B的定義域，引入高帽變換濾波算子:Hat(f) = f-(f oB)；式中f o B為結(jié)構(gòu)元素B對圖像f進(jìn)行灰度開運(yùn)算，選用7X7的圓形模板作為結(jié)構(gòu)元 素對原圖像進(jìn)行高帽形態(tài)學(xué)濾波，得到含有異物目標(biāo)、氣泡的圖像，即去噪圖像；所述步驟3)為針對所述的去噪圖像，選取連續(xù)的三幀序列圖像f (X，y，tk_i)、f (x，y，tk)和f (x，y，tk+1) 分別計(jì)算相鄰兩幀的絕對差灰度圖像<formula>formula see original document page 3</formula>對D(k1，k)(x,y)和D(k,k+1)(x，y)分別取閾值，二值化得到兩個二值圖像B(k1，k)(x,y)和 B(k,k+1) (x，y)；將Bm) (x, y)和B(k,k+1) (x, y)在每一個像素位置進(jìn)行邏輯與操作，得到對稱 差分結(jié)果二值圖像Bs(k) (x，y)，計(jì)算公式如下<formula>formula see original document page 3</formula>
3. 一種用于瓶裝液體藥品內(nèi)的可見異物視覺檢測設(shè)備，其特征在于，包括用于夾持并 驅(qū)動藥瓶旋轉(zhuǎn)的抓瓶機(jī)械手、用于拍攝藥瓶圖像的攝像機(jī)、用于對所攝取的圖像進(jìn)行圖像 處理以識別藥瓶所裝液體藥品的異物的計(jì)算機(jī)；所述的攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)連接；所述的計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)中集成有權(quán)利要求2所述的用于瓶裝液體藥品內(nèi)的可見異 物視覺檢測方法；所述的抓瓶機(jī)械手的結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)臂(17)的上部和中部分別通過第一軸承和第二軸 承安裝在軸承座(10)上，所述的軸承座(10)通過定位板(13)固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(29) 上，所述的旋轉(zhuǎn)臂(17)的上端固定連接有導(dǎo)筒(5)和定位端墊(1)，下端固定連接有夾持 部件(30)，所述的導(dǎo)筒(5)的上部側(cè)壁設(shè)置有定向與動平衡配重塊(4)，至少2個定向滾輪 (7)周向均勻分布在所述的導(dǎo)筒(5)的側(cè)壁上；所述的夾持部件(30)設(shè)有夾持筒(31)，所 述的夾持筒(31)的下端部設(shè)有靜臂(26)，所述的夾持筒(31)內(nèi)同軸向設(shè)有可在其上轉(zhuǎn)動 的夾臂軸(16)，所述的夾臂軸(16)的下端設(shè)有動臂(25)，所述的動臂(25)側(cè)面設(shè)置有定 位銷(27)，所述的動臂(25)、定位銷(27)和靜臂(26)配合夾緊藥瓶，所述的夾臂軸(16) 上端固定設(shè)有U型塊(18)，所述的U型塊(18)的端部設(shè)有滾輪，在所述的夾臂軸(16)上設(shè) 有與所述的夾持部件(30)配合回位的扭簧(22)；所述的第一軸承為第一深溝球軸承(9)， 所述的第二軸承為第二深溝球軸承(14)，所述的滾輪為第三深溝球軸承(19)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于瓶裝液體藥品中可見異物視覺檢測的方法及設(shè)備，該方法包括以下步驟1)使用工業(yè)相機(jī)對待檢測的裝在藥瓶內(nèi)的當(dāng)前液體藥品獲取多幀連續(xù)圖像；2)圖像預(yù)處理采用7×7的圓形模板作為結(jié)構(gòu)元素對獲取的圖像進(jìn)行高帽形態(tài)學(xué)濾波；3)運(yùn)動目標(biāo)提??；4)運(yùn)動目標(biāo)跟蹤；5)圖像識別與判斷。該裝置由用于抓取藥瓶的抓瓶機(jī)械手及在其附近設(shè)置的圖像采集與處理裝置組成。本方法和裝置適用于現(xiàn)有小容量瓶裝液體藥品的可見異物檢測，具有實(shí)現(xiàn)簡單、檢測效果好、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，適用范圍廣泛。
文檔編號G01N21/90GK101806752SQ201010122920
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者吳成中, 張輝 申請人:長沙圖創(chuàng)機(jī)電科技有限公司