專利名稱：：藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種檢測設(shè)備，特別涉及一種藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：藥片沖壓設(shè)備在藥片的制作過程中起到關(guān)鍵作用，通過它的沖壓作用我們可以把藥粉做成藥片。它包括上沖桿、下沖桿和中模。如果沖桿的長度不精確，會使沖壓出的藥片形狀不同，重量不均，對于那些對劑量要求很苛刻的藥物而言，這種情況會直接影響治療效果，危及患者的生命健康。影響藥片制作質(zhì)量的因素主要就是沖桿的長度，沖桿過長可能會把藥片壓縮的很厲害，過短又可能使藥片的體積變得很大。本實用新型主要實現(xiàn)對藥片上沖桿和下沖桿的檢測，即檢測藥片上下沖桿的長度是否準確，只有沖桿的長度符合設(shè)計參數(shù)才能壓出合格的藥片，達到藥片均勻，劑量相同的目的。目前對上下沖桿的長度還沒有有效的檢測手段，主要還依靠傳統(tǒng)的游標卡尺，極不規(guī)范無法達到醫(yī)療器械的高精度質(zhì)量要求，因此，對藥片沖壓設(shè)備長度進行計算機視覺檢測可實現(xiàn)非接觸式自動檢測，能夠提高檢測精確性，避免檢測人員疲勞或精力不集中的情況下容易形成誤判，可有效提高醫(yī)療器械產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省檢測時間，降低生產(chǎn)成本，適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是針對現(xiàn)在藥片沖壓設(shè)備檢測精度低的問題，提出了一種藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，能夠有效地檢測出藥片沖壓桿的長度，從準確性和精確性兩方面能保證了檢測的有效性。本實用新型的技術(shù)方案為一種藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，包括計算機，攝像機、鏡頭、藥片沖桿、步進電機、光源燈、定位系統(tǒng)，攝像機由CMOS圖像傳感器和CMOS攝像頭組成，鏡頭和攝像機連接在一起，攝像機通過通訊接口與計算機連接，攝像機固定在光學定位架上，光源燈給鏡頭提供光，藥片沖桿固定在定位系統(tǒng)上，步進電機推動定位系統(tǒng)，所述定位系統(tǒng)包括底座、鏡頭架、燕尾立柱導軌、升降機構(gòu)、步進電機平移臺、平移臺上面的小型調(diào)節(jié)臺、玻璃片、背光光源、底座上面設(shè)有燕尾立柱導軌，與燕尾導軌相活配的燕尾槽活塊上面安裝有升降機構(gòu)，升降機構(gòu)上面設(shè)有鏡頭架，底座上面燕尾立柱導軌前固定步進電機平移臺，平移臺上面的小型調(diào)節(jié)臺由固定在平移臺上的固定座、燕尾槽滑軌及滑塊組成，藥片沖桿固定在小型調(diào)節(jié)臺上，滑塊上面放置有玻璃片，下面是背光LED光源，固定在鏡頭架上的攝像機鏡頭中心、玻璃片中心、光源中心在同一垂直線上。所述所述CMOS圖像傳感器的最高分辨率2048*1536，像素尺寸為3.2ym*3.2ym，光學尺寸為1/2inch，信噪比〉42dB，動態(tài)范圍為60dB，敏感度為1.0V船50nm/lux/s。所述CMOS攝像頭的光學鏡頭的焦距為55mm，圖像最大尺寸6.4mm*4.8mm，光圈F2.8-F32C，焦點范圍0.14m_無窮遠，工作距離140mm，光學放大率0.5X。3[0009]所述步進電機平移臺(13)行程為30mm，步距角1.8度，分辨率6.25y，絲桿導程lmm，中心負載10kg。所述光源燈(6)為低功率的紅色LED面陣背光光源。[0011]所述計算機數(shù)據(jù)輸出口接顯示器或打印機。本實用新型的有益效果在于本實用新型藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)是一種快速、準確的檢測系統(tǒng)，可以解決大尺寸工件的檢測問題，同時由于圖像分辨率的提高使得對產(chǎn)品的檢測精度極大的提高，產(chǎn)品合格率和安全性得到保證，避免人為的誤判，提高檢測效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，具有準確度高、速度快、結(jié)構(gòu)設(shè)計簡潔的優(yōu)點，適合推廣使用。[0013]圖1為本實用新型藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)中定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)中步進電機電控平移臺的示意圖；圖4為本實用新型小型調(diào)節(jié)臺示意圖；圖5為本實用新型藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)工作流程圖。[0019]具體實施方式如圖1所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，包括計算機l，攝像機2、鏡頭3、藥片沖桿4、步進電機7、光源燈6、定位系統(tǒng)5。攝像機由CMOS圖像傳感器和CMOS攝像頭組成。鏡頭3和攝像機2連接在一起，攝像機2通過通訊接口與計算機1連接，光源燈6給鏡頭3提供光，藥片沖桿4固定在定位系統(tǒng)上，步進電機7推動定位系統(tǒng)5。[0021]如圖2所示，系統(tǒng)的定位系統(tǒng)包括底座14、鏡頭架9、燕尾立柱導軌10、升降機構(gòu)8、步進電機平移臺13、平移臺上面的小型調(diào)節(jié)臺、玻璃片16、背光光源6、底座14上面設(shè)有燕尾立柱導軌10，與燕尾導軌10相活配的燕尾槽活塊上面安裝有升降機構(gòu)8，升降機構(gòu)8上面設(shè)有鏡頭架9，底座14上面燕尾立柱導軌10前固定步進電機平移臺13，平移臺上面的小型調(diào)節(jié)臺由固定在平移臺上的固定座15、燕尾槽滑軌11及滑塊12組成，藥片沖桿4固定在小型調(diào)節(jié)臺上，滑塊12上面放置有玻璃片16，下面是背光LED光源6。固定在鏡頭架9上的攝像機鏡頭中心、玻璃片16中心、光源6中心在同一垂直線上。攝像機2與計算機通過USB2.0通用接口連接；計算機操作系統(tǒng)為WindowsXP+SP2，所用軟件為多種數(shù)字圖像處理方法和模糊識別軟件。本系統(tǒng)采用CMOS(互補金屬氧化物半導體，ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)感光器件構(gòu)成的攝像機采集圖像，自行設(shè)計了統(tǒng)一、簡潔的光路和配合各類型的被測物的機械系統(tǒng)，運用多種數(shù)字圖像處理方法，實現(xiàn)了藥片沖壓設(shè)備的精確特征點提取。1、CM0S圖像傳感器與周邊電路的整合性高，體積較小，電源消耗量較低，傳輸速度可以較快，它的主要參數(shù)見表1所示。采用的高分辨率數(shù)字攝像機已經(jīng)完成了ADC、采集卡、控制芯片及電路的整合，體積小，重量輕，攜帶方便，并且和計算機的接口采用USB2.0通用串行總線接口，傳輸速度高達480Mb/s，適合高速、實時的設(shè)計要求。[0024]表1所選光學元件的主要參數(shù)[0025]4CMOS圖像傳感器參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>[0026]2、檢測用的圖像拼接有其特殊性，如果在非暗室條件下獲取沖壓設(shè)備圖像，可能會受到光強度的影響和周圍噪聲的干擾，導致拼接過程中產(chǎn)生錯誤的匹配，無法達到拼接的精度要求，故在獲取圖像時，我們采用暗室環(huán)境，用低功率紅色LED照明光源進行背光照射，同時，為防止光線的不平行，在背光LED光源上面放置兩塊交叉的濾光片，形成平行光，均勻光線，降低光強，增加對比度。在保證圖像效果的前提下實現(xiàn)了光學系統(tǒng)設(shè)計的統(tǒng)一性、簡潔性。3、系統(tǒng)采用步進電機是基于可以讓藥片沖壓設(shè)備精確移動考慮的。通過步進電機控制平移臺13可實現(xiàn)位移調(diào)整自動化，該平移臺的關(guān)鍵零部件有滾珠螺桿，線性軸承導軌，線性滑塊導軌，彈性聯(lián)軸器等。左右極限開關(guān)設(shè)置，保護產(chǎn)品，方便使用。標準接口，方便信號傳輸。電機后部配有手輪，可進行手動調(diào)節(jié)。具體參數(shù)如表2:表2所選步進電機平移臺的主要參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>[0031]本實用新型所采用的步進電機通過串口線連接到電控箱上，平移臺有六種工作方式，可以手動設(shè)置步進電機控制箱上的具體參數(shù)實現(xiàn)位移量、速度、加速度等設(shè)置。平移臺通過四個M4的螺絲固定在底座上，平移臺上面放置一個小型調(diào)節(jié)臺。安裝步進電機平移臺時要確保平移臺長軸與CMOS傳感器的長軸重合，這樣才能保證在步進電機移動時采集出來的沖桿圖像中沖桿的長軸彼此平行，保障拼接的精度。4、系統(tǒng)機械系統(tǒng)的設(shè)計目的主要為攝像頭和被測元件提供一個穩(wěn)定良好的工作環(huán)境，以便準確定位和圖像的采集。如圖2所示，以玻璃片16的中心為工作中心，保證鏡頭中心、被測工件中心在同一垂直線上，工作平面選擇沖壓設(shè)備最高被測點，利用升降機構(gòu)8實現(xiàn)了工作距離的調(diào)節(jié)。為了實現(xiàn)被測工件的精確移動，本系統(tǒng)采用了步進電機平移臺，實現(xiàn)水平方向上的精確移動，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，通過設(shè)置步進電機的參數(shù)，使平移臺的移動符合圖像拼接所要求的圖像重疊范圍選擇，同時采用的小型調(diào)節(jié)臺如圖4所示，可以實現(xiàn)被檢測工件的上下精確移動，這樣使得工件在水平和垂直位置都能精確移動，保證被測工件的中心和被測面是整個機械系統(tǒng)的工作中心和工作平面。在采集沖桿圖像時，將沖桿放在小型升降設(shè)備的玻璃片上，玻璃片上放置有一些特征點明顯的多邊形，在暗室環(huán)境中這些多邊形會為圖像提供大量的特征點，便于提高拼接的精度。小型調(diào)節(jié)臺的手動調(diào)節(jié)旋鈕12，使視頻捕獲設(shè)備中沖桿的圖像最為清晰。拍攝圖像時，將步進電機設(shè)置為位移量工作模式，根據(jù)工件長度以及需要移動的距離設(shè)置步進電機的脈沖數(shù)量(要求圖像重疊40%)，通過公式換算成所要移動的位移量，實現(xiàn)工件的精確移動。脈沖數(shù)量和位移量的轉(zhuǎn)換公式如下位移量(毫米)=(((脈沖數(shù)量/細分)*步距角)/MO)*導程5、整個系統(tǒng)的工作流程如圖5所示初始化設(shè)備；采集圖像至內(nèi)存(單幀采集、停止、讀取、存儲)；實時參數(shù)設(shè)置完成反饋；圖像處理和判別；檢測結(jié)果(存儲、打印)。系統(tǒng)軟件的運行環(huán)境是1GB內(nèi)存、120GB硬盤的P43.0G戴爾計算機，操作系統(tǒng)為WindowsXP+SP2中文版，采用VisualC++6.0編制軟件。該系統(tǒng)軟件能夠設(shè)置和實時調(diào)節(jié)攝像頭的多個參數(shù)(分辨率、圖像窗口、曝光、增益、白平衡、Gamma校正等)，使圖像采集質(zhì)量達到最佳；從獲得的數(shù)字圖像中提取特征，以此為判據(jù)實現(xiàn)高正確率、高精度的圖像拼接以及長度檢測任務(wù)，功能完善、運行可靠、界面友好、使用方便。6、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)_數(shù)字圖像拼接技術(shù)本系統(tǒng)從計算機視覺的角度提出了一種基于圖像拼接技術(shù)的藥片沖壓設(shè)備自動檢測軟件。具體的軟件工作流程如下(1)在暗室環(huán)境中采用背光光源照射沖壓設(shè)備，在設(shè)備周圍放置有邊角特征非常明顯的多邊形，便于提取特征角點；(2)截取出原始BMP通過程序轉(zhuǎn)換成灰度圖像，采集圖像時應(yīng)盡量使被測沖桿處于鏡頭中心，這樣可以減少攝像機邊緣失真造成的圖像失真，滿足精確拼接和測量的需要；(3)針對噪聲來源(環(huán)境噪聲等)采取中值濾波消除噪聲；(4)將預處理后的三幅圖像顯示在計算機上，通過Harris算法提取每幅圖像中的特征點并將特征點顯示在計算機上；利用RANSAC算子對檢測出的特征點進行一一配對，完成圖像配準及圖像的融合，使三幅圖像拼接成一幅。(5)拼接后的長度測量，通過上述步驟對圖像進行處理后，通過軟件對沖壓設(shè)備的長度進行測試，并與設(shè)備說明書中要求的尺寸比較，確定沖壓設(shè)備是否合格。[0044]以往的沖壓設(shè)備的檢測多采取游標卡尺或者其他簡易方法，此類方法的檢測精度多受人為因素的影響，不但精度方面得不到保證，而且耗費精力、浪費時間，通過機器視覺的方法不但克服了這個缺點，還可實現(xiàn)非接觸式檢測，檢測速度和精度都得到了極大的提高。同時由于被檢測產(chǎn)品為長尺寸工件，其長度超過攝像機的視野范圍，股采用圖像拼接的方式對圖像進行處理后測試其長度，這樣不但提高了圖像的分辨率，而且測試精度也有明顯提高，實驗表明其測試精度與單幅圖像測試相比提高數(shù)十倍。根據(jù)實際工作環(huán)境，圖像分辨率為2048*1536，正常采集速度，選取最佳的曝光條件和增益系數(shù)的條件下，對中號藥片沖壓設(shè)備的上沖桿和下沖桿進行圖像拼接和長度檢測，測試結(jié)果完全在要求范圍之內(nèi)，效果良好。權(quán)利要求一種藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，包括計算機，攝像機、鏡頭、藥片沖桿、步進電機、光源燈、定位系統(tǒng)，攝像機由CMOS圖像傳感器和CMOS攝像頭組成，鏡頭和攝像機連接在一起，攝像機通過通訊接口與計算機連接，攝像機固定在光學定位架上，光源燈給鏡頭提供光，藥片沖桿固定在定位系統(tǒng)上，步進電機推動定位系統(tǒng)，其特征在于，所述定位系統(tǒng)包括底座(14)、鏡頭架(9)、燕尾立柱導軌(10)、升降機構(gòu)(8)、步進電機平移臺(13)、平移臺上面的小型調(diào)節(jié)臺、玻璃片(16)、背光光源(6)、底座(14)上面設(shè)有燕尾立柱導軌(10)，與燕尾導軌(10)相活配的燕尾槽活塊上面安裝有升降機構(gòu)(8)，升降機構(gòu)(8)上面設(shè)有鏡頭架(9)，底座(14)上面燕尾立柱導軌(10)前固定步進電機平移臺(13)，平移臺上面的小型調(diào)節(jié)臺由固定在平移臺上的固定座(15)、燕尾槽滑軌(11)及滑塊(12)組成，藥片沖桿(4)固定在小型調(diào)節(jié)臺上，滑塊(12)上面放置有玻璃片(16)，下面是背光LED光源(6)，固定在鏡頭架(9)上的攝像機鏡頭中心、玻璃片(16)中心、光源(6)中心在同一垂直線上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述CMOS圖像傳感器的最高分辨率2048*1536，像素尺寸為3.2ym*3.2ym，光學尺寸為1/2inch，信噪比>42dB，動態(tài)范圍為60dB，敏感度為1.0V船50nm/lux/s。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述CMOS攝像頭的光學鏡頭的焦距為55mm，圖像最大尺寸6.4mm*4.8mm，光圈F2.8-F32C，焦點范圍0.14m-無窮遠，工作距離140mm，光學放大率0.5X。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述步進電機平移臺(13)行程為30mm，步距角1.8度，分辨率6.25y，絲桿導程lmm，中心負載10kg。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述光源燈(6)為低功率的紅色LED面陣背光光源。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機數(shù)據(jù)輸出口接顯示器或打印機。專利摘要本實用新型涉及一種藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，包括計算機，攝像機、鏡頭、藥片沖桿、步進電機平移臺、光源燈、定位系統(tǒng)，攝像機由CMOS圖像傳感器和CMOS攝像頭組成，鏡頭和攝像機連接在一起，攝像機通過通訊接口與計算機連接，攝像機固定在光學定位架上，光源燈給鏡頭提供光，藥片沖桿固定在定位系統(tǒng)上，步進電機推動定位系統(tǒng)，系統(tǒng)通過圖像拼接方式解決大尺寸工件的檢測問題，同時由于拼接后圖像分辨率的提高使得對產(chǎn)品的檢測精度極大的提高，產(chǎn)品合格率和安全性得到保證，避免人為的誤判，提高檢測效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，具有準確度高、速度快、結(jié)構(gòu)設(shè)計簡潔的優(yōu)點，適合推廣使用。文檔編號G01B11/02GK201534392SQ200920078309公開日2010年7月28日申請日期2009年7月16日優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日發(fā)明者周穎,張敏燕,梅楊楊,王殊軼,葛斌,謝海明,郭世俊,韓露申請人:上海理工大學