專利名稱：基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的軟膠囊質(zhì)量在線檢測(cè)的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照物品的特性進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)裝置和方法，特指一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的軟膠囊質(zhì)量在線檢測(cè)的裝置與方法。
背景技術(shù)：
軟膠囊是繼片、針劑后發(fā)展起來(lái)的一種新劑型，能將油狀藥物、藥物溶液或藥物混懸液、糊狀物甚至藥物粉末定量壓注并包封于膠膜內(nèi)，形成大小、形狀各異的密封膠囊。與其他劑型相比，具備生物利用度高、含量準(zhǔn)確、均勻性好、外形美觀等特點(diǎn)；若是油狀約物，還可省去吸收、固化等技術(shù)處理，可有效避免油狀藥物從吸收輔料中滲出，故軟膠囊是油性藥物最適宜的劑型。此外，低熔點(diǎn)藥物、生物利用度差的疏水性藥物、不良苦味及嗅味的藥物、微量活性藥物及遇光、濕、熱不穩(wěn)定及易氧化的藥物也適合制成軟膠囊。軟膠囊在中國(guó)還是近幾年才逐漸流行的新劑型，但是它適用于液狀、膏狀、粉狀等多種形式的物質(zhì)，造型美觀、易于服用、約效快，這許多優(yōu)點(diǎn)使得軟膠囊越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于制藥業(yè)，并且很快受到保健品、食品、化妝品等多個(gè)行業(yè)的歡迎。軟膠囊的特性和生產(chǎn)過(guò)程對(duì)設(shè)備和技術(shù)提出了很高的要求，軟膠囊的高品質(zhì)要靠采用先進(jìn)技術(shù)的設(shè)備來(lái)保證，這樣才能滿足消費(fèi)者的需求，經(jīng)受住激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。目前，為了保證軟膠囊的質(zhì)量，生產(chǎn)廠家一般都采用人工手工檢測(cè)的方式。這種檢測(cè)方式不但勞動(dòng)強(qiáng)度高、勞動(dòng)成本大，而且由于人工檢測(cè)的主官性不能保證對(duì)所有膠囊質(zhì)量的準(zhǔn)確檢測(cè)。另外，現(xiàn)有的一些膠囊檢測(cè)技術(shù)，如相關(guān)研究專利“膠囊自動(dòng)在線稱重檢測(cè)機(jī)”(申請(qǐng)?zhí)?00420064679.2)由于其是基于一種稱量原理的檢測(cè)，只適合于對(duì)硬膠囊在線檢測(cè)。并且該方法無(wú)法剔除那些外形不規(guī)則的軟膠囊(異型丸)。眾多軟膠囊生產(chǎn)廠商都提出實(shí)現(xiàn)軟膠囊逐粒質(zhì)量(特別是重量)檢測(cè)并自動(dòng)剔除的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)在線軟膠囊質(zhì)量(特別是重量)檢測(cè)分級(jí)的方法與裝置，可以準(zhǔn)確、有效、全面地獲取那些在輸送鏈上高速運(yùn)動(dòng)的膠囊圖像，通過(guò)圖像處理，提取膠囊的面積、大小、形狀等特征參數(shù)，一方面根據(jù)這些特征參數(shù)自動(dòng)剔除那些異型膠囊；另一方面將這些特征參數(shù)與膠囊的重量建立關(guān)系模型，迅速判斷該膠囊的重量是否合格，并將不合格的膠囊從生產(chǎn)線上自動(dòng)剔除。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明所述檢測(cè)裝置由膠囊排列輸送部分、計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分和膠囊剔除動(dòng)作部分組成。計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分的攝像頭安裝在膠囊排列輸送部分的輸送鏈上方，膠囊剔除動(dòng)作部分安裝在膠囊排列輸送部分的輸送鏈側(cè)面。其特征在于所述的膠囊排列輸送部分實(shí)現(xiàn)的功能是使軟膠囊在線有序排列，主要包括振動(dòng)送料器和輸送鏈。由于現(xiàn)有的膠囊檢測(cè)設(shè)備的輸送部分都是針對(duì)硬膠囊設(shè)計(jì)的，將它們直接應(yīng)用于軟膠囊很容易使軟膠囊破損。本發(fā)明是通過(guò)在輸送部分前端的支架上安裝振動(dòng)送料器，使軟膠囊成單列順序輸出，并通過(guò)安裝在其上部的導(dǎo)管與輸送鏈連接，將軟膠囊一顆一顆的落在輸送鏈的凹坑里，隨輸送鏈以一定的間隔順序水平向前輸送，一粒一粒的呈現(xiàn)給計(jì)算機(jī)視覺(jué)部分。
所述的膠囊剔除動(dòng)作部分實(shí)現(xiàn)的功能是剔除那些重量不合格、異型的軟膠囊，主要由氣源、電磁閥和噴嘴順序連接組成。噴嘴安裝在輸送鏈后端的側(cè)面，要求它們能根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)部分提供的分級(jí)信號(hào)產(chǎn)生動(dòng)作，把重量不合格、異型的軟膠囊從輸送鏈上準(zhǔn)確的剔除。
所述的計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分，其是本發(fā)明的核心部分，由一個(gè)逐行掃描的攝像系統(tǒng)、一個(gè)光照箱、光電觸發(fā)傳感器、控制模塊和相應(yīng)的軟件組成。其中逐行掃描的攝系統(tǒng)由一個(gè)逐行掃描攝像頭、一塊高速圖像采集卡、一臺(tái)計(jì)算機(jī)順序連接而成。光電觸發(fā)傳感器安裝在輸送鏈上，通過(guò)線路與計(jì)算機(jī)中的高速圖像采集卡和控制模塊相連，提供圖像拍攝的觸發(fā)信號(hào)和每個(gè)膠囊的位置；光照箱安裝在輸送鏈的上方，里面安置有條形的LED光源，在膠囊表面產(chǎn)生均勻的漫反射光。逐行掃描攝像頭安裝在光照箱內(nèi)，并垂直于安裝在輸送鏈的正上方，能拍攝到膠囊的圖像，攝像頭經(jīng)線路與計(jì)算機(jī)內(nèi)的高速數(shù)字圖像采集卡相連，將所拍攝的圖像存入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制模塊相連，控制模塊發(fā)出信號(hào)控制膠囊剔除動(dòng)作部分的電磁閥動(dòng)作，將重量不合格、異型的軟膠囊從輸送鏈上準(zhǔn)確的剔除。
本發(fā)明所述的檢測(cè)方法，其特征在于(1).膠囊排列輸送部分使軟膠囊向前自動(dòng)成單列以10個(gè)～15個(gè)/秒的速度隨輸送鏈高速輸送，保證在通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分時(shí)膠囊能逐粒的呈現(xiàn)給計(jì)算機(jī)識(shí)別部分；(2).計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分通過(guò)安裝在輸送鏈正上方的逐行掃描攝像系統(tǒng)，對(duì)每一粒膠囊采集圖像；(3).對(duì)所采集膠囊圖像進(jìn)行序列圖像處理，完成膠囊面積、形狀、大小等特征參數(shù)的提取，通過(guò)智能識(shí)別軟件判斷是否為異型丸以及確定該膠囊重量是否合格。
(4)對(duì)于那些異型丸和重量不合格的膠囊，計(jì)算機(jī)視覺(jué)部分發(fā)出指令給控制模塊，控制模塊發(fā)出信號(hào)控制膠囊剔除動(dòng)作部分的電磁閥動(dòng)作，將其從輸送鏈上準(zhǔn)確的剔除。
所述的序列圖像處理中包括每一幅圖像獲取、去背景、濾波、信息存儲(chǔ)等。
所述的智能識(shí)別軟件中包含一些高精度的智能識(shí)別模型，建立所提取的膠囊圖像特征參數(shù)與異型丸的關(guān)系模型，以及膠囊圖像特征參數(shù)與膠囊重量的關(guān)系模型，并保證模型識(shí)別精度在97％以上。
光照箱中的光源可以針對(duì)不同的軟膠囊對(duì)象進(jìn)行選擇和位置調(diào)整，選取合適的光源頻譜和空間位置，并使攝像頭的視場(chǎng)內(nèi)的光照均勻一致，攝像頭在光源箱中的位置也可以根據(jù)膠囊對(duì)象進(jìn)行調(diào)整，使攝像頭可以獲得膠囊圖像。
工作時(shí)，軟膠囊在膠囊排列輸送部分上有序排列并隨著輸送鏈前進(jìn)，在計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分內(nèi)觸動(dòng)光電觸發(fā)傳感器，光電觸發(fā)傳感器將膠囊位置發(fā)送給控制模塊和計(jì)算機(jī)，并觸發(fā)計(jì)算機(jī)內(nèi)的高速圖像采集卡，采集膠囊的圖像。計(jì)算機(jī)在每次拍攝完后，及時(shí)對(duì)所拍攝的序列圖像進(jìn)行處理，提取面積、大小、形狀等特征參數(shù)，通過(guò)識(shí)別軟件完成膠囊是否為異型丸和重量的檢測(cè)。最后通過(guò)控制模塊將剔除指令發(fā)送到膠囊剔除動(dòng)作部分，由電磁閥產(chǎn)生動(dòng)作，將異型丸和重量不合格的膠囊從輸送鏈上準(zhǔn)確的剔除。合格的軟膠囊自動(dòng)進(jìn)入接料盒中。
本發(fā)明的效果是(1)本發(fā)明的對(duì)軟膠囊重量的檢測(cè)不是直接稱量的方法，而是通過(guò)建立膠囊的圖像特征參數(shù)與膠囊重量之間的關(guān)系，通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)達(dá)到間接檢測(cè)膠囊重量的目的，保證高速在線檢測(cè)軟膠囊重量的準(zhǔn)確性。(2)本發(fā)明在完成軟膠囊重量檢測(cè)的同時(shí)，還可完成異型丸的檢測(cè)。(3)本發(fā)明通過(guò)高速的處理軟件處理膠囊的圖像信息，保證膠囊檢測(cè)速度為10～15個(gè)/秒，也就是按一天8小時(shí)工作來(lái)說(shuō)，可以分檢28.8～43.2萬(wàn)粒軟膠囊。


圖1本發(fā)明的軟膠囊分選機(jī)示意圖；圖2輸送鏈放大圖；圖3光箱部分示意4計(jì)算機(jī)視覺(jué)預(yù)測(cè)的軟膠囊重量和實(shí)際重量的相關(guān)關(guān)系圖；1-料倉(cāng)，2-振動(dòng)送料器，3-輸送鏈，4-光電觸發(fā)傳感器，5-逐行掃描攝像頭，6-氣動(dòng)噴嘴，7-接料盒，8-計(jì)算機(jī)，9-控制柜，10-輸送鏈調(diào)節(jié)裝置，11-調(diào)速電機(jī)，12-輸送鏈支架，13-高速微型電磁閥，14-潔凈高壓氣源裝置，15-膠囊固定塊，16-鏈條，17-LED光源，18-軟膠囊，19-光箱具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明所述檢測(cè)裝置由膠囊排列輸送部分、計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分和膠囊剔除動(dòng)作部分組成。計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分的逐行掃描攝像頭5安裝在膠囊排列輸送部分的輸送鏈3上方，膠囊剔除動(dòng)作部分安裝的氣動(dòng)噴嘴6安裝在膠囊排列輸送部分的輸送鏈5側(cè)面。
所述的膠囊排列輸送部分實(shí)現(xiàn)的功能是使軟膠囊在線有序排列，主要包括振動(dòng)送料器2和輸送鏈3。振動(dòng)送料器2安裝在輸送鏈3的前端，使軟件囊18成單列順序輸出，并通過(guò)安裝在其上部的導(dǎo)管與輸送鏈3連接，將軟膠囊18一顆一顆的落在輸送鏈3的凹坑里，該凹坑由膠囊固定塊15形成，如圖2所示。軟膠囊18隨輸送鏈3以一定的間隔順序水平向前輸送，一粒一粒的呈現(xiàn)在逐行掃描攝像頭5的視野里。
所述的膠囊剔除動(dòng)作部分實(shí)現(xiàn)的功能是剔除那些重量不合格、異型的軟膠囊，主要由潔凈高壓氣源14、高速微型電磁閥13和氣動(dòng)噴嘴6順序連接組成。氣動(dòng)噴嘴6安裝在輸送鏈3后端的側(cè)面，要求它們能根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)部分提供的分級(jí)信號(hào)產(chǎn)生動(dòng)作，把重量不合格、異型的軟膠囊18從輸送鏈3上準(zhǔn)確的剔除。
所述的計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分，其是本發(fā)明的核心部分，由一個(gè)逐行掃描的攝像系統(tǒng)、一個(gè)光照箱19、光電觸發(fā)傳感器4、控制模塊和相應(yīng)的軟件組成。其中逐行掃描的攝系統(tǒng)由一個(gè)逐行掃描攝像頭5、一塊高速圖像采集卡、一臺(tái)計(jì)算機(jī)8順序連接而成。光電觸發(fā)傳感器4安裝在輸送鏈3上，通過(guò)線路與計(jì)算機(jī)8中的高速圖像采集卡和控制模塊相連，提供圖像拍攝的觸發(fā)信號(hào)和每個(gè)膠囊的位置。如圖3所示，光照箱19安裝在輸送鏈3的上方，里面安置有條形的LED光源17，在軟膠囊18表面產(chǎn)生均勻的漫反射光。逐行掃描攝像頭5安裝在光照箱19內(nèi)，并垂直于安裝在輸送鏈3的正上方，能拍攝到軟膠囊18的圖像，攝像頭5經(jīng)線路與計(jì)算機(jī)8內(nèi)的高速數(shù)字圖像采集卡相連，將所拍攝的圖像存入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)8通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制模塊相連，根據(jù)處理的結(jié)果發(fā)送指令給控制模塊，控制模塊安置在控制柜9中，控制模塊發(fā)出信號(hào)控制膠囊剔除動(dòng)作部分的電磁閥13動(dòng)作，將重量不合格、異型的軟膠囊18從輸送鏈3上準(zhǔn)確的剔除。合格的軟膠囊18自動(dòng)進(jìn)入接料盒中。所述的軟膠囊的重量判斷是通過(guò)建立膠囊的圖像特征參數(shù)與膠囊重量之間的關(guān)系(如圖4所示)來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的。
工作時(shí)，軟膠囊18在膠囊排列輸送部分上有序排列并隨著輸送鏈3前進(jìn)，在計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分觸動(dòng)光電觸發(fā)傳感器4，光電觸發(fā)傳感器4將膠囊位置發(fā)送給控制模塊和計(jì)算機(jī)8，并觸發(fā)計(jì)算機(jī)8內(nèi)的高速圖像采集卡，采集軟膠囊18的圖像。計(jì)算機(jī)8在每次拍攝完后，及時(shí)對(duì)所拍攝的序列圖像進(jìn)行處理，提取面積、大小、形狀等特征參數(shù)，通過(guò)識(shí)別軟件完成軟膠囊18是否為異型丸和重量的檢測(cè)。最后通過(guò)控制模塊將剔除指令發(fā)送到膠囊剔除動(dòng)作部分，由電磁閥13產(chǎn)生動(dòng)作，將異型丸和重量不合格的軟膠囊18從輸送鏈3上準(zhǔn)確的剔除。合格的軟膠囊18自動(dòng)進(jìn)入接料盒7中。
權(quán)利要求
1.基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的軟膠囊質(zhì)量在線檢測(cè)的裝置，其由膠囊排列輸送部分、計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分和膠囊剔除動(dòng)作部分組成，其特征在于計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分的攝像頭安裝在膠囊排列輸送部分的輸送鏈上方，膠囊剔除動(dòng)作部分安裝在膠囊排列輸送部分的輸送鏈側(cè)面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的軟膠囊質(zhì)量在線檢測(cè)的裝置，其特征是所述的膠囊排列輸送部分包括振動(dòng)送料器和輸送鏈。在輸送部分前端的支架上安裝振動(dòng)送料器，并通過(guò)安裝在其上部的導(dǎo)管與輸送鏈連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的軟膠囊質(zhì)量在線檢測(cè)的裝置，其特征是所述的膠囊剔除動(dòng)作部分由氣源、電磁閥和噴嘴順序連接組成，噴嘴安裝在輸送鏈后端的側(cè)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的軟膠囊質(zhì)量在線檢測(cè)的裝置，其特征是所述的計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分，由一個(gè)逐行掃描的攝像系統(tǒng)、一個(gè)光照箱、光電觸發(fā)傳感器、控制模塊和相應(yīng)的軟件組成；其中逐行掃描的攝系統(tǒng)由一個(gè)逐行掃描攝像頭、一塊高速圖像采集卡、一臺(tái)計(jì)算機(jī)順序連接而成；電觸發(fā)傳感器安裝在輸送鏈上，通過(guò)線路與計(jì)算機(jī)中的高速圖像采集卡和控制模塊相連；光照箱安裝在輸送鏈的上方，里面安置有條形的LED光源，逐行掃描攝像頭安裝在光照箱內(nèi)，并垂直于安裝在輸送鏈的正上方，攝像頭經(jīng)線路與計(jì)算機(jī)內(nèi)的高速數(shù)字圖像采集卡相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的軟膠囊質(zhì)量在線檢測(cè)的裝置的方法，其特征在于(1).膠囊排列輸送部分使軟膠囊向前自動(dòng)成單列以10個(gè)～15個(gè)/秒的速度隨輸送鏈高速輸送；(2).計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分通過(guò)安裝在輸送鏈正上方的逐行掃描攝像系統(tǒng)，對(duì)每一粒膠囊采集圖像；(3).對(duì)所采集膠囊圖像進(jìn)行序列圖像處理，完成膠囊面積、形狀、大小等特征參數(shù)的提取，通過(guò)智能識(shí)別軟件判斷是否為異型丸以及確定該膠囊重量是否合格；(4)對(duì)于那些異型丸和重量不合格的膠囊，計(jì)算機(jī)視覺(jué)部分發(fā)出指令給控制模塊，控制模塊發(fā)出信號(hào)控制膠囊剔除動(dòng)作部分的電磁閥動(dòng)作，將其從輸送鏈上準(zhǔn)確的剔除。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的軟膠囊質(zhì)量在線檢測(cè)的裝置的方法，其特征在于所述的序列圖像處理中包括每一幅圖像獲取、去背景、濾波、信息存儲(chǔ)等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種按照物品的特性進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)裝置和方法，其由膠囊排列輸送部分、計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分和膠囊剔除動(dòng)作部分組成；其特征是計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分的攝像頭安裝在膠囊排列輸送部分的輸送鏈上方，膠囊剔除動(dòng)作部分安裝在膠囊排列輸送部分的輸送鏈側(cè)面。膠囊排列輸送部分主要包括振動(dòng)送料器和輸送鏈。膠囊剔除動(dòng)作部分實(shí)現(xiàn)的功能是剔除那些重量不合格、異型的軟膠囊，主要由氣源、電磁閥和噴嘴順序連接組成。計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別部分，其由一個(gè)逐行掃描的攝像系統(tǒng)、一個(gè)光照箱、光電觸發(fā)傳感器、控制模塊和相應(yīng)的軟件組成。本發(fā)明通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)達(dá)到間接檢測(cè)膠囊重量的目的，保證高速在線檢測(cè)軟膠囊重量的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)B65G17/00GK1943886SQ20061009674
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者趙杰文, 許友誼, 孫樂(lè)六, 鄒小波, 葛福才, 廈蓉, 張應(yīng)龍 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)