目前大(dà)多(duō)數制藥廠在藥片包裝生産線上，一般采用(yòng)人(rén)工進行目測的(de)方法分(fēn)揀次品，檢測人(rén)員(yuán)的(de)工作狀況對(duì)于檢測效果有著(zhe)很大(dà)的(de)影(yǐng)響，而且這(zhè)種工作方式檢測效率低、成本高(gāo)、勞動強度大(dà)。手工勞動的(de)插入嚴重影(yǐng)響了(le)藥片包裝生産線的(de)工作效率，不但浪費了(le)大(dà)量的(de)勞動力資源，而且包裝質量不能從根本獲取保證。有些廠家采用(yòng)長(cháng)時(shí)間錄像機進行錄像方式來(lái)彌補由于人(rén)工檢測所帶來(lái)的(de)失誤，但這(zhè)失去了(le)實時(shí)檢測的(de)意義，同時(shí)也(yě)存在檢測成本高(gāo)的(de)問題。
利用(yòng)機器視覺系統代替人(rén)進行藥片包裝缺損檢測，可(kě)以提高(gāo)生産效率，降低生産成本。基于機器視覺技術的(de)藥片包裝缺損檢測系統是一個(gè)集機器視覺、光(guāng)傳感器和(hé)機電等技術于一體的(de)機電一體化(huà)産品，而且具有計算(suàn)機精度高(gāo)、速度快(kuài)的(de)特點，能迅速而準确地檢測出藥片包裝的(de)缺損，并對(duì)其進行綜合分(fēn)析，從而對(duì)成品和(hé)廢品進行可(kě)靠分(fēn)離。
一、機器視覺概念
機器視覺又稱計算(suàn)機視覺，是用(yòng)計算(suàn)機來(lái)模拟人(rén)或再現與人(rén)類視覺有關的(de)某些智能行爲的(de)技術，從客觀事物(wù)的(de)圖像中提取信息進行處理(lǐ)，并加以理(lǐ)解，最終用(yòng)于實際檢測、測量和(hé)控制。機器視覺是一項綜合技術，其中包括：數字圖像處理(lǐ)技術、機械工程技術、控制技術、電光(guāng)源照(zhào)明(míng)技術、光(guāng)學成像技術、傳感器技術、模拟與數字視頻(pín)技術、計算(suàn)機軟硬件技術、人(rén)機接口技術等。這(zhè)些技術在機器視覺中是并列關系，相互協調應用(yòng)才能構成一個(gè)成功的(de)工業機器視覺應用(yòng)系統。一個(gè)典型的(de)工業機器視覺應用(yòng)系統包括圖像捕捉系統、光(guāng)照(zhào)系統、圖像數字化(huà)模塊、數字圖像處理(lǐ)模塊、智能判斷決策模塊和(hé)機械控制執行模塊。
圖像捕捉系統采用(yòng)CCD工業相機将所要識别的(de)作業對(duì)象和(hé)背景轉換成圖像信号，以圖像形式記錄下(xià)來(lái)，然後轉變成數字化(huà)信号傳送給專用(yòng)的(de)圖像處理(lǐ)系統，根據像素分(fēn)布亮度和(hé)顔色等信息進行各種運算(suàn)來(lái)抽取目标的(de)特征，根據預設的(de)容許度和(hé)其他(tā)條件輸出判斷結果。
光(guāng)照(zhào)系統爲圖像采集提供合适的(de)照(zhào)明(míng)，以利于後續圖像的(de)處理(lǐ)與分(fēn)析。
圖像數字化(huà)模塊、數字圖像處理(lǐ)模塊、智能判斷決策模塊是機器視覺系統的(de)核心，供計算(suàn)機進行特定的(de)處理(lǐ)，處理(lǐ)完畢的(de)數字信号需要轉換成視頻(pín)信号由顯示器顯示，并經圖像采集闆輸出端輸出，以控制相應的(de)執行機構。
機械控制執行模塊根據計算(suàn)機的(de)指令進行動作，完成系統所需的(de)任務。
二、藥片包裝缺損檢測系統的(de)總體設計方案
基于機器視覺技術的(de)藥片包裝缺損檢測系統總體上由硬件和(hé)軟件兩大(dà)部分(fēn)組成，其工作原理(lǐ)是：包裝好的(de)藥片在傳送裝置中傳輸，傳送裝置在機器中分(fēn)爲兩個(gè)區(qū)域：檢測區(qū)和(hé)分(fēn)離區(qū)。在檢測區(qū)，通(tōng)過高(gāo)速CCD工業相機将傳送中的(de)連續的(de)藥片圖像傳輸到計算(suàn)機中。計算(suàn)機對(duì)記錄下(xià)的(de)圖像進行分(fēn)析，分(fēn)辨出未填置藥片的(de)廢闆。當藥闆進行切割後進入分(fēn)離區(qū)時(shí)，橫向安置的(de)噴槍射出高(gāo)壓氣體把廢闆快(kuài)速吹出，落入廢品箱，而成品藥闆正常落入成品區(qū)，從而實現成品和(hé)廢品的(de)分(fēn)離。
基于機器視覺技術的(de)藥片包裝缺損檢測系統總體結構如圖l所示。爲了(le)充分(fēn)利用(yòng)原生産線，并有效地進行藥片包裝缺損檢測，可(kě)在檢測區(qū)安裝兩台CCD工業相機進行可(kě)靠檢測，并加裝适當的(de)照(zhào)明(míng)設備增強檢測效果。
三、檢測系統硬件實現
基于機器視覺技術的(de)藥片包裝缺損檢測系統的(de)硬件包括攝像系統和(hé)分(fēn)離系統兩部分(fēn)。
1.攝像系統
攝像系統采用(yòng)工業中廣泛采用(yòng)的(de)電荷耦合性固體工業相機（CCD），它由固體攝像器件作爲感光(guāng)元件，具有動态範圍大(dà)、光(guāng)譜響應範圍寬、體積小、功耗低和(hé)可(kě)靠性高(gāo)等特點。CCD圖像傳感器的(de)輸出簡單，可(kě)以很方便地把圖像信号的(de)空間分(fēn)布按照(zhào)一個(gè)确定的(de)線性關系轉換爲電信号的(de)時(shí)序分(fēn)布，并進行後續處理(lǐ)。CCD能與MOS電路集成在一個(gè)芯片上，既具有光(guāng)電轉換功能，又具有信号存儲、轉移和(hé)讀出功能，因此CCD圖像傳感器可(kě)看成一個(gè)圖像變換器，把一幅空間分(fēn)布的(de)光(guāng)圖像變換成按時(shí)間順序分(fēn)布的(de)視頻(pín)電壓信号，傳輸給計算(suàn)機進行處理(lǐ)。
CCD工業相機按照(zhào)其使用(yòng)的(de)CCD器件可(kě)以分(fēn)爲線陣式和(hé)面陣式兩大(dà)類，因爲線陣CCD工業相機一次隻能獲得(de)圖像的(de)一行信息，被拍(pāi)攝的(de)物(wù)體需要以直線形式從工業相機前移過才能獲得(de)完整的(de)圖像，針對(duì)工作實際，這(zhè)裏采用(yòng)線陣式CCD/CMOS工業相機。
2.圖像采集卡
在基于PC機的(de)機器視覺系統中，圖像采集卡是控制攝像機拍(pāi)照(zhào)完成圖像采集與數字化(huà)協調整個(gè)系統的(de)重要設備，其結構設計和(hé)性能對(duì)整個(gè)系統的(de)效率密切相關。一般的(de)圖像采集卡具有以下(xià)功能模塊：圖像信号的(de)接收與A／D轉換模塊；攝像機控制輸入輸出接口；總線接口；通(tōng)訊接口。
本系統使用(yòng)NI公司的(de)PCI—1408圖像采集卡，它支持多(duō)路圖像采集，并且采用(yòng)雙CCD輸入以提高(gāo)系統的(de)分(fēn)辨率和(hé)可(kě)靠性，藥闆的(de)圖像經CCD工業相機再經采集卡轉化(huà)爲數字化(huà)圖像輸入計算(suàn)機，經計算(suàn)機處理(lǐ)後判斷是否有廢闆出現。
3.分(fēn)離系統
分(fēn)離系統主要是氣槍的(de)設計，包括氣槍噴氣口的(de)形狀、位置、噴氣壓力及噴氣時(shí)間的(de)控制等。氣槍噴氣口與攝像頭的(de)距離和(hé)傳輸帶的(de)運行速度決定了(le)噴氣的(de)時(shí)間及延時(shí)時(shí)間，這(zhè)裏通(tōng)過計算(suàn)機對(duì)整個(gè)運行過程的(de)實時(shí)計算(suàn)，給控制器發出指令，控制器控制氣槍進行動作，使其在指定的(de)時(shí)間後噴射氣流，将廢闆吹入廢品箱。
四、檢測系統的(de)控制
控制系統包括識别算(suàn)法、用(yòng)戶界面和(hé)通(tōng)信三個(gè)子系統，分(fēn)别完成檢測識别、氣槍控制和(hé)通(tōng)訊功能。
軟件結構如圖2所示，共分(fēn)爲參數設置、預處理(lǐ)、數字圖像處理(lǐ)、智能判斷決策、機械控制、通(tōng)訊和(hé)用(yòng)戶界面七個(gè)模塊。參數設置提供數據庫數據文件的(de)設置和(hé)存儲操作；預處理(lǐ)模塊按照(zhào)設定的(de)值完成初始化(huà)操作；數字圖像處理(lǐ)模塊完成實時(shí)采集的(de)CCD圖像的(de)數字化(huà)處理(lǐ)；智能判斷決策模塊進行圖像數據的(de)比較和(hé)判斷處理(lǐ)；機械控制模塊完成氣槍電路的(de)控制；通(tōng)訊模塊完成檢測系統與上位機和(hé)數據庫的(de)雙向通(tōng)訊及統計數據的(de)上報；用(yòng)戶界面采用(yòng)圖形方式，爲用(yòng)戶提供方便的(de)操作和(hé)統計顯示，便于用(yòng)戶在檢測品種改變時(shí)及時(shí)更換參數設置值并增删或修改數據庫。
這(zhè)種能代替人(rén)的(de)檢測、分(fēn)類工作的(de)機器視覺系統，能夠大(dà)幅降低檢驗成本，提高(gāo)産品質量，大(dà)大(dà)提高(gāo)勞動生産率，并爲勞動者創造一個(gè)安心的(de)工作環境。利用(yòng)機器視覺識别系統代替人(rén)工進行藥片包裝檢測具有實用(yòng)價值，特别在自動化(huà)生産線上代替人(rén)工從事快(kuài)速、單調的(de)産品檢驗工作，可(kě)以達到快(kuài)速，準确的(de)效果。
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