本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于自動配藥系統(tǒng)的定位裝置和方法。

背景技術(shù)：

目前，大多數(shù)醫(yī)院的藥物配置均由護(hù)士在配藥房內(nèi)完成，其操作流程如下：配藥前，操作人員準(zhǔn)備好待配藥品及藥具(安瓿瓶，西林瓶，輸液袋，注射器等)；檢查相關(guān)藥品及藥具信息；開啟藥品容器(安瓿瓶，西林瓶，輸液袋，注射器等)；接觸部位的消毒(主要針對安瓿瓶，西林瓶，輸液袋)；人工采用注射器進(jìn)行藥品抽吸；把藥品注射進(jìn)輸液袋或輸液瓶；填寫記錄卡并將已配輸液袋放入輸液袋存放籃。

現(xiàn)有技術(shù)中，無論是發(fā)明專利申請CN 103006436A號公開的自動配藥機(jī)器人系統(tǒng)還是其他自動配藥系統(tǒng)或方法，當(dāng)需要將藥品容器內(nèi)的藥品輸入母液中或者將母液輸入藥品容器內(nèi)時，通常需要將連接在導(dǎo)管末端的注射器針頭插入藥品容器。然而，針頭安裝在固定支架上之后會具有一定的彎曲弧度和/或傾斜角度，并非完全垂直的直線形狀，針頭與藥品容器的此種錯位會導(dǎo)致針頭偏離藥品容器內(nèi)預(yù)設(shè)的連通位置或者無法插入藥品容器，因此存在配藥效率低以及導(dǎo)致配藥失敗率高等技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一至少在于，針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種用于自動配藥系統(tǒng)的定位裝置和方法，使針頭能夠精確地對準(zhǔn)藥品容器的預(yù)設(shè)插入位置，提高配藥成功率和配藥效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種用于自動配藥系統(tǒng)的定位裝置，包括支架、注液部件、夾持部件、攝像頭以及控制模塊；其中，所述注液部件可移動地設(shè)置在第一絲桿上，夾持部件可移動地設(shè)置在第二絲桿上，第一絲桿、第二絲桿平行設(shè)置在支架上；

所述攝像頭，固定設(shè)置在支架的底部，用于獲取自下垂直向上拍攝的針頭定位圖像；

所述控制模塊，用于對獲取的針頭定位圖像進(jìn)行灰度化處理，獲取二值圖像；根據(jù)二值圖像獲取針頭的端點的坐標(biāo)；根據(jù)針頭的端點的坐標(biāo)以及預(yù)設(shè)的攝像頭與針頭卡口之間的距離生成位移補(bǔ)償指令；

所述夾持部件和注液部件，用于根據(jù)位移補(bǔ)償指令進(jìn)行相對移動以實現(xiàn)位移補(bǔ)償。

優(yōu)選地，上述攝像頭，固定設(shè)置在第二插針工位的正下方，用于當(dāng)注液部件帶動針頭到達(dá)第一插針工位之后，且夾持部件未到達(dá)第二插針工位之前，自下垂直向上拍攝固定在針頭卡口上的針頭，獲取針頭定位圖像。

優(yōu)選地，上述攝像頭，固定設(shè)置在第二插針工位與支架的正面之間，用于當(dāng)注液部件帶動針頭經(jīng)過攝像頭上方，且夾持部件不在相同水平位置時，自下垂直向上拍攝固定在針頭卡口上的針頭，獲取針頭定位圖像，并根據(jù)攝像頭與第二插針工位的水平距離轉(zhuǎn)換獲取的針頭定位圖像的坐標(biāo)。

優(yōu)選地，上述控制模塊用于根據(jù)針頭定位圖像中心點的灰度值G0，采用閾值T＝G0/K對針頭定位圖像進(jìn)行二值化轉(zhuǎn)換，獲取二值圖像；其中，K為大于1的正整數(shù)。

優(yōu)選地，上述控制模塊用于根據(jù)二值圖像獲取邊緣圖形，根據(jù)邊緣圖像確定針頭的端點的坐標(biāo)。

優(yōu)選地，上述控制模塊用于通過霍夫變換從二值圖像中識別出表示針頭的直線，通過直線的端點確定針頭的端點的坐標(biāo)。

優(yōu)選地，上述夾持部件用于根據(jù)移補(bǔ)償指令沿著第一方向移動；或者，所述注液部件用于根據(jù)移補(bǔ)償指令沿著與第一方向相反的方向移動。

優(yōu)選地，上述夾持部件用于通過左夾爪和右夾爪帶動藥品容器沿著第二方向移動，所述第二方向與第一方向垂直。

優(yōu)選地，上述控制模塊用于采用高斯濾波器對二值圖像進(jìn)行平滑處理，采用二階中心矩算子獲取二值化邊緣圖形；根據(jù)預(yù)設(shè)的灰度值范圍從二值化邊緣圖形確定針頭圖像區(qū)域，根據(jù)針頭圖像區(qū)域確定針頭的端點的坐標(biāo)。

一種用于自動配藥系統(tǒng)的定位方法，使用上述的定位裝置，通過以下步驟實現(xiàn)位移補(bǔ)償：獲取自下垂直向上拍攝的針頭定位圖像；對針頭定位圖像進(jìn)行灰度化處理獲取二值圖像；根據(jù)二值圖像獲取針頭的端點的坐標(biāo)；根據(jù)端點的坐標(biāo)以及預(yù)設(shè)的攝像頭與針頭卡口之間的距離生成位移補(bǔ)償指令；夾持部件和注液部件根據(jù)位移補(bǔ)償指令進(jìn)行相對移動以實現(xiàn)位移補(bǔ)償。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

通過針頭定位圖像獲取針頭的端點的坐標(biāo)，根據(jù)針頭的端點的坐標(biāo)進(jìn)行位移補(bǔ)償，使針頭能夠精確地對準(zhǔn)藥品容器的預(yù)設(shè)插入位置，進(jìn)而能夠準(zhǔn)確、快速地從預(yù)設(shè)位置插入藥品容器，因此提高了配藥成功率和配藥效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例提供的用于自動配藥系統(tǒng)的定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一實施例提供的用于自動配藥系統(tǒng)的定位裝置中的注液部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一實施例提供的用于自動配藥系統(tǒng)的定位裝置中的夾持部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4A是本發(fā)明一實施例提供的用于自動配藥系統(tǒng)的定位裝置中拍攝針頭定位圖像的示意圖；

圖4B是本發(fā)明一實施例提供的二值化邊緣圖形的示意圖；

圖5是本發(fā)明一實施例提供的用于自動配藥系統(tǒng)的定位方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，以使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明一實施例公開的一種用于自動配藥系統(tǒng)的定位裝置包括支架1、夾持部件2、注液部件6、攝像頭S1以及控制模塊C1，其中：

注液部件6可移動地設(shè)置在第一絲桿11上，夾持部件2可移動地設(shè)置在第二絲桿12上，第一絲桿11、第二絲桿12平行設(shè)置在支架1上?？刂颇KC1可以如圖1所示設(shè)置在支架1上，也可以設(shè)置在支架1之外的獨立支架上。控制模塊C1可以包括各種圖像或運算處理器并通過沿著支架凹槽設(shè)置的線纜與各個電機(jī)、攝像頭S1等被控器件實現(xiàn)有線連接，也可以通過無線通信接口與各個被控器件實現(xiàn)無線連接。

如圖1～4所示，自動配藥系統(tǒng)中，當(dāng)需要通過固定在注液部件6上的針頭62將藥品容器101(圖中示出的為已經(jīng)折斷瓶頭的安瓿瓶)內(nèi)的藥品輸入母液中(例如母液容器102)或者將母液容器102內(nèi)的母液注入藥品容器101中時，控制模塊C1能夠通過控制第一絲桿電機(jī)M1驅(qū)動注液部件6沿著第一絲桿11從支架1的正面移動至第一插針工位(例如，液部件6位于YZ平面，且針頭卡口69的中軸與Z軸重合)，通過第二絲桿電機(jī)M2驅(qū)動夾持部件2帶動被夾緊的藥品容器101沿著第二絲桿12從支架1的正面移動至第二插針工位(例如，藥品容器101的中軸與Z軸重合)，藥品容器101的預(yù)設(shè)插入位置位于針頭62正下方。設(shè)置在注液部件6上的升降機(jī)構(gòu)68通過針頭卡口69帶動針頭62向下移動并插入藥品容器101，以實現(xiàn)藥品的注入或抽吸。攝像頭S1可以固定在支架1的底部，用于獲取自下垂直向上拍攝的針頭定位圖像，獲取的針頭定位圖像可以通過有線或者無線的方式發(fā)生給控制模塊C1。

如圖5所示，通過如圖1所示的用于自動配藥系統(tǒng)的定位裝置進(jìn)行定位的方法包括以下步驟：

步驟501：獲取自下垂直向上拍攝的針頭定位圖像

具體地，如圖4A所示，攝像頭S1可以固定設(shè)置在第二插針工位的正下方(例如原點O的位置)，當(dāng)注液部件6通過針頭卡口69帶動針頭62到達(dá)第一插針工位之后，且夾持部件2未到達(dá)第二插針工位之前，自下垂直向上拍攝固定在針頭卡口69上的針頭62，獲取針頭定位圖像?；蛘?，攝像頭S1也可以固定設(shè)置在X軸負(fù)方向上(例如，第二插針工位與支架1的正面之間)，當(dāng)注液部件6通過針頭卡口69帶動針頭62經(jīng)過攝像頭S1上方，且夾持部件2不在相同水平位置時，自下垂直向上拍攝固定在針頭卡口69上的針頭62，獲取針頭定位圖像，并根據(jù)攝像頭S1與第二插針工位(或者原點O)的水平距離，將獲取的針頭定位圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為以原點O為原點的坐標(biāo)。

步驟502：對針頭定位圖像進(jìn)行灰度化處理獲取二值圖像

具體地，控制模塊C1對針頭定位圖像進(jìn)行灰度化處理可以包括：根據(jù)針頭定位圖像中心點(例如，固定在針頭卡口69的針頭62的中心位置)的灰度值G0，采用閾值T＝G0/K對針頭定位圖像進(jìn)行二值化轉(zhuǎn)換，獲取二值圖像；其中，K為大于1的正整數(shù)。

步驟503：根據(jù)二值圖像獲取針頭的端點N的坐標(biāo)

其中，控制模塊C1可以根據(jù)二值圖像獲取邊緣圖形，根據(jù)邊緣圖像確定針頭62的端點N在針頭定位圖像中的坐標(biāo)(Xn，Yn)。

或者，控制模塊C1可以通過霍夫變換(Hough Transform)從二值圖像中識別出表示針頭62的直線ON，進(jìn)而通過直線ON的端點確定針頭62的端點N的坐標(biāo)(Xn，Yn)。

步驟504：根據(jù)端點的坐標(biāo)以及預(yù)設(shè)的攝像頭S1與針頭卡口69之間的距離生成位移補(bǔ)償指令

當(dāng)針頭62偏離其中心軸線時(例如針頭在安裝或者移動過程中因彎曲、偏折等發(fā)送變形)，即當(dāng)坐標(biāo)值Xn和Yn中的任一者不為零時，控制模塊C1根據(jù)預(yù)設(shè)的攝像頭S1與針頭卡口69之間的距離確定坐標(biāo)的距離單位(例如毫米)，并根據(jù)端點N的坐標(biāo)(Xn，Yn)生成位移補(bǔ)償指令。

具體地，當(dāng)Xn不為零時，控制模塊C1生成的位移補(bǔ)償指令為：第二絲桿電機(jī)M2，以轉(zhuǎn)速400rev/min，驅(qū)動夾持部件2帶動藥品容器101沿著第二絲桿遠(yuǎn)離支架正面的方向(X軸正方向)移動，移動距離為Xn毫米；或者，第一絲桿電機(jī)M1，以轉(zhuǎn)速400rev/min，驅(qū)動注液部件6帶動針頭卡口69沿著第一絲桿朝向支架正面的方向(X軸負(fù)方向)移動，移動距離為Xn毫米。

當(dāng)Yn不為零時，生成的位移補(bǔ)償指令為：夾持電機(jī)M3，以轉(zhuǎn)速400rev/min，驅(qū)動夾持部件2中的左夾爪21和右夾爪22帶動藥品容器101沿著夾持方向(Y軸正或者負(fù)方向)移動，移動距離為Yn毫米。

步驟505：夾持部件2和注液部件6根據(jù)位移補(bǔ)償指令進(jìn)行相對移動以實現(xiàn)位移補(bǔ)償

根據(jù)位移補(bǔ)償指令，夾持部件2沿著第二絲桿遠(yuǎn)離支架正面的方向移動，或者注液部件6沿著第一絲桿朝向支架正面的方向移動；和/或，夾持部件2中的左夾爪21和右夾爪22帶動藥品容器101沿著夾持方向移動，最終使針頭62精確地對準(zhǔn)藥品容器101上方預(yù)設(shè)的插入位置。

在優(yōu)選的實施例中，與母液容器102或其他種類藥品容器(例如，西林瓶)對應(yīng)的插針被安裝在相應(yīng)的針頭卡口后，也可以采用本發(fā)明的定位裝置和方法進(jìn)行位移補(bǔ)償。

在優(yōu)選的實施例中，控制模塊C1根據(jù)邊緣圖像確定針頭的端點N在針頭定位圖像中的坐標(biāo)(Xn，Yn)可以包括：采用標(biāo)準(zhǔn)差為2的高斯濾波器對二值圖像進(jìn)行平滑處理，采用二階中心矩算子獲取二值化邊緣圖形。其中，二階中心矩算子為二值圖像中灰度值的平方均值。

圖4B示出了本發(fā)明一實施例提供的二值化邊緣圖形，其包括三個區(qū)域，與針頭卡口對應(yīng)的卡口圖像區(qū)域A具有第一灰度值范圍(例如200～255)，與針頭卡端63對應(yīng)的卡端圖像區(qū)域B具有第二灰度值范圍(例如100～200)，與針頭62對應(yīng)的針頭圖像區(qū)域C具有第三灰度值范圍(例如0～100)。進(jìn)一步地，可以根據(jù)針頭圖像區(qū)域C中相對于原點O距離最遠(yuǎn)的點的坐標(biāo)，可以確定針頭的端點N在針頭定位圖像中的坐標(biāo)(Xn，Yn)。

上述實施例中，通過攝像頭S1自下垂直向上拍攝的針頭定位圖像獲取表示針頭的線段或者圖像，進(jìn)而確定針頭的端點的坐標(biāo)，根據(jù)針頭的端點的坐標(biāo)進(jìn)行對準(zhǔn)位置的位移補(bǔ)償，使得針頭精確地對準(zhǔn)藥品容器的預(yù)設(shè)位置，針頭因此能夠準(zhǔn)確、快速地從預(yù)設(shè)位置插入藥品容器，提高了配藥成功率和配藥效率。

以上實施方式僅用于說明本發(fā)明的較佳實施例，而非對本發(fā)明的限制。相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原則和范圍的情況下，做出的各種替換、變型以及改進(jìn)均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。