專利名稱：機器視覺系統(tǒng)對醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物的自動檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用機器視覺系統(tǒng)進行在線檢測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在醫(yī)療產(chǎn)品包裝現(xiàn)場，利用機器視覺系統(tǒng)對醫(yī)療產(chǎn)品包裝中是否存在異物進行自動檢測的方法。
背景技術(shù)：
在流水作業(yè)的醫(yī)療產(chǎn)品包裝現(xiàn)場，需要對包裝袋中是否存在異物進行在線檢測。 現(xiàn)有技術(shù)中，對醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物的在線檢測依靠人工進行檢測，在包裝袋生產(chǎn)機旁設(shè)約 80人進行醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物的檢測和處理，根據(jù)檢測結(jié)果將產(chǎn)品分為合格品(包裝無異物) 和不合格品(包裝有異物)。不合格品需進行二次加工，等待去除包裝中的異物。人工檢測存在的缺點主要有生產(chǎn)車間現(xiàn)場通風差，工人檢測工作環(huán)境惡劣，勞動強度大；正常人眼在不間斷觀測運動物體30min左右，即會眼花、眼脹等不適，檢測人員無法長時間不間斷工作，無法保證產(chǎn)品出廠合格率；醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物檢測是帶較多部件的檢測，人眼無法準確判斷，易缺漏，出錯機會很多，無法保證檢測質(zhì)量；專業(yè)人員檢測包裝袋的速度最高為0. 5個/s，對生產(chǎn)速率有極大限制。發(fā)明的內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)對醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物的在線檢測依靠人工進行檢測，工人容易產(chǎn)生視覺疲勞，勞動強度大，無法保證產(chǎn)品合格率以及檢測質(zhì)量，監(jiān)測速度低等問題，本發(fā)明提供一種機器視覺系統(tǒng)對醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物的自動檢測方法，其大大降低工人的檢測勞動強度， 檢測精度高、速度快，可以有效保證出廠產(chǎn)品的合格率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種機器視覺系統(tǒng)對醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物的自動檢測方法，包括以下步驟
(1)將已包裝的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋固定在工裝條夾具上，使工裝條夾具在線運行，將拍攝相機固定在在線運行的工裝條夾具一側(cè)；根據(jù)待檢測醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的尺寸大小及朝向， 選擇鏡頭的焦距，調(diào)整拍攝相機的拍攝角度、放大倍數(shù)、拍攝距離、光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；
(2)啟動所述工業(yè)相機，預拍攝一無異物的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像，并通過模式識別算法處理，識別出包裝袋中的各個部件，將各部件分別編號作為標準庫，貯存于計算機中；
(3)將醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋圖像中有無標準庫中沒有的部件設(shè)為檢測參量；
(4)計算機取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；
(5)計算機通過圖像算法處理，提取醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像；并通過模式識別算法處理，識別出包裝袋中的各個部件；
(6)計算機對所述醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋中是否存在異物進行檢測；該檢測是將識別出的包裝袋中的各個部件與標準庫進行比較，檢測該包裝袋中任何一個部件是否都在標準庫中有相應的編號存在；
(7)通過包裝異物檢測判斷該醫(yī)療產(chǎn)品包裝是屬于合格品還是可再加工次品，通過外部觸發(fā)與控制信號將可再加工次品從指定的出料口進行剔除。其進一步的技術(shù)方案為對所述第(7)步，具體按下述步驟進行包裝異物的判斷和分檢
(8)判斷第一個部件在標準庫中是否有相應的編號存在，如存在則轉(zhuǎn)向第(9)步，若不存在則轉(zhuǎn)向第(12)步；
(9)判斷下一個尚未經(jīng)過判斷的部件；
(10)重復第(8)、第(9)步，直到所有部件均已遍歷；
(11)若所有部件在標準庫中均有相應的編號存在，則作為合格品進行分揀；
(12)作為可再加工次品，進行二次加工，去除包裝中的異物。以及，其進一步的技術(shù)方案為對所述第(7)步，當檢測到產(chǎn)品為可再加工次品時，計算機將通過人機界面進行圖像提示，并啟動報警裝置。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是
本發(fā)明采用機器視覺系統(tǒng)對醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物進行自動在線檢測，取代人工檢測，用戶可自動進行檢測精度的調(diào)節(jié)。具有對產(chǎn)品檢測合格品、不合格品這兩類產(chǎn)品的記錄、分類、統(tǒng)計、存儲、查詢功能。并通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，大大降低工人的檢測勞動強度。人工檢測速度一般為0. 5個/s，而機器視覺系統(tǒng)檢測速度可達3、個/s，機器視覺系統(tǒng)的產(chǎn)品檢測速度是人工的6、倍，極大提高了生產(chǎn)效率。人工檢測由于環(huán)境和生理的原因，無法M小時不間斷進行產(chǎn)品質(zhì)量檢測，而采用機器視覺系統(tǒng)檢測則使其成為可能。設(shè)備的生產(chǎn)時間可最大限度地延長，提高了設(shè)備的利用率。人為檢測由于通風差、視覺易疲勞，很難連續(xù)跟蹤產(chǎn)品質(zhì)量。檢測正確率靠人工很難保證，非正常次品率一般在8 10%左右，造成了生產(chǎn)資源和生產(chǎn)成本的極大浪費；機器視覺系統(tǒng)的檢測精度較高，從而大大提高產(chǎn)品合格率以及檢測質(zhì)量。


圖1是無異物的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋圖像。圖2是有異物的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋圖像。圖3是本發(fā)明的工藝步驟圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步說明。圖1、圖2是從醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋側(cè)面拍攝并經(jīng)過處理后的實際圖像。在圖1、圖2所示的拍攝圖像中，四周空白部分為包裝袋圖像經(jīng)過去噪軟件處理后的透明空間，所示線條為包裝袋中各部件處理后的輪廓圖像。實施例1，對合格醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的檢測
如圖1所示的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋圖像，其為的無異物的視覺圖形。將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機固定在醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的正上方，相機距醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋正面的距離約為100mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調(diào)至8mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時間調(diào)為0. 41ms。采用專用白色LED碗光源，從相機對醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的同側(cè)方進行照射(正光)，并使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩(wěn)定地取得視覺圖像，體現(xiàn)醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的明顯特征。本項目的LED碗光源使用CCS公司的機器視覺專用光源(也可使用其他公司的LED碗光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計算機的屏幕。采用生產(chǎn)線上的工裝條夾具將已包裝的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋整體固定。通過皮帶傳輸系統(tǒng)進行醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的輸送，保證醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋按一定的方向和速度， 穩(wěn)定地進入檢測裝置。啟動所述工業(yè)相機，預拍攝一無異物的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像，并通過模式識別算法處理，識別出包裝袋中的各個部件，將各部件分別編號作為標準庫(如圖1，本實施例中假設(shè)標準庫只包括部件A、B、C、D、E)，貯存于計算機中；
計算機根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，啟動所述工業(yè)相機拍攝在線運行的包裝袋的圖像，并將獲取的包裝袋圖像， 貯存于計算機中。計算機對所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進行圖像處理，使圖像更清晰，更符合包裝袋中各部件的真實情況。同時，計算機通過模式識別算法處理，識別出包裝袋中的各個部件。上述圖像處理過程以及模式識別處理過程中所采用的算法均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)算法。計算機對所述醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋中是否存在異物進行檢測。該檢測是將識別出的包裝袋中的各個部件與標準庫進行比較，檢測該包裝袋中任何一個部件是否都在標準庫中有相應的編號存在。由于所檢測的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋中有A、B、C、D、E共5個部件。首先判斷第一個部件A是否在標準庫中存在，如存在則繼續(xù)判斷第二個部件B是否在標準庫中存在，以此類推，直到所有部件A、B、C、D、E均已遍歷。如檢測出所有部件均是標準庫中的部件，則該產(chǎn)品為合格品。計算機對該類合格品進行記錄、分類、統(tǒng)計入庫。實施例2，對有異物的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的檢測
如圖2所示的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋圖像，其為的有異物的視覺圖形。將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機固定在醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的正上方，相機距醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋正面的距離約為100mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調(diào)至8mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時間調(diào)為0. 41ms。采用專用白色LED碗光源，從相機對醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的同側(cè)方進行照射(正光)，并使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩(wěn)定地取得視覺圖像，體現(xiàn)醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的明顯特征。本項目的LED碗光源使用CCS公司的機器視覺專用光源(也可使用其他公司的LED碗光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計算機的屏幕。采用生產(chǎn)線上的工裝條夾具將已包裝的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋整體固定。通過皮帶傳輸系統(tǒng)進行醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的輸送，保證醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋按一定的方向和速度， 穩(wěn)定地進入檢測裝置。啟動所述工業(yè)相機，預拍攝一無異物的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像，并通過模式識別算法處理，識別出包裝袋中的各個部件，將各部件分別編號作為標準庫(如圖1，本實施例中假設(shè)標準庫只包括部件A、B、C、D、E)，貯存于計算機中；
計算機根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，啟動所述工業(yè)相機拍攝在線運行的包裝袋的圖像，并將獲取的包裝袋圖像， 貯存于計算機中。計算機對所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進行圖像處理，使圖像更清晰，更符合包裝袋中各部件的真實情況。同時，計算機通過模式識別算法處理，識別出包裝袋中的各個部件。上述圖像處理過程以及模式識別處理過程中所采用的算法均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)算法。計算機對所述醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋中是否存在異物進行檢測。該檢測是將識別出的包裝袋中的各個部件與標準庫進行比較，檢測該包裝袋中任何一個部件是否都在標準庫中有相應的編號存在。由于所檢測的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋中有A、B、C、D、E、F共6個部件。首先判斷第一個部件A是否在標準庫中存在，如存在則繼續(xù)判斷第二個部件B是否在標準庫中存在，以此類推，直到所有部件均已遍歷(從圖1和圖2的對比可知，部件在包裝袋中所處位置的不同并不影響識別結(jié)果)。只要檢測出任何一個部件在標準庫中不存在(圖2中的部件F是標準庫中沒有的部件)，則該醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋中存在異物即部件F，為不合格品(或稱為可再加工次品)。計算機通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，對該類可再加工次品進行記錄、分類、統(tǒng)計入庫，從指定的出料口進行剔除，等待進行二次加工，去除包裝中的異物。以上所有實施例中使用的圖像采集設(shè)備(相機、照射光源、電源、圖像采集卡等)及存貯設(shè)備(硬盤、光盤、軟盤等)、圖像處理設(shè)備(圖像處理器的硬件及軟件)、圖像顯示設(shè)備 (硬件及軟件)、報警裝置以及上述各部分的控制系統(tǒng)(硬件及軟件)皆采用已有技術(shù)設(shè)計制作或直接采用相關(guān)市售產(chǎn)品。以上所述的本發(fā)明的工藝步驟示于圖3。最后需要注意的是，以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例。可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應認為包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機器視覺系統(tǒng)對醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物的自動檢測方法，其特征在于包括以下步驟(1)將已包裝的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋固定在工裝條夾具上，使工裝條夾具在線運行，將拍攝相機固定在在線運行的工裝條夾具一側(cè)；根據(jù)待檢測醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的尺寸大小及朝向， 選擇鏡頭的焦距，調(diào)整拍攝相機的拍攝角度、放大倍數(shù)、拍攝距離、光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；(2)啟動所述工業(yè)相機，預拍攝一無異物的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機，計算機通過圖像算法處理，提取醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像，并通過模式識別算法處理，識別出包裝袋中的各個部件，將各部件分別編號作為標準庫，貯存于計算機中；(3)將醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋圖像中有無標準庫中沒有的部件設(shè)為檢測參量；(4)計算機取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；(5)計算機通過圖像算法處理，提取醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像；并通過模式識別算法處理，識別出包裝袋中的各個部件；(6)計算機對所述醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋中是否存在異物進行檢測；該檢測是將識別出的包裝袋中的各個部件與標準庫進行比較，檢測該包裝袋中任何一個部件是否都在標準庫中有相應的編號存在；(7)通過包裝異物檢測判斷該醫(yī)療產(chǎn)品包裝是屬于合格品還是可再加工次品，通過外部觸發(fā)與控制信號將可再加工次品從指定的出料口進行剔除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機器視覺系統(tǒng)對醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物的自動檢測方法，其特征在于對所述第(7)步，具體按下述步驟進行包裝異物的判斷和分檢(8)判斷第一個部件在標準庫中是否有相應的編號存在，如存在則轉(zhuǎn)向第(9)步，若不存在則轉(zhuǎn)向第(12)步；(9)判斷下一個尚未經(jīng)過判斷的部件；(10)重復第(8)、第(9)步，直到所有部件均已遍歷；(11)若所有部件在標準庫中均有相應的編號存在，則作為合格品進行分揀；(12)作為可再加工次品，進行二次加工，去除包裝中的異物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述機器視覺系統(tǒng)對醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物的自動檢測方法，其特征在于對所述第(7)步，當檢測到產(chǎn)品為可再加工次品時，計算機將通過人機界面進行圖像提示，并啟動報警裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機器視覺系統(tǒng)對醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物的自動檢測方法，預拍攝一無異物的醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋的圖像，識別出包裝袋中的各個部件，將各部件分別編號作為標準庫；將醫(yī)療產(chǎn)品包裝袋圖像中有無標準庫中沒有的部件設(shè)為檢測參量；由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行包裝袋的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測，計算機通過圖像算法、模式識別算法處理，識別出包裝袋中的各個部件；檢測該包裝袋中任何一個部件是否都在標準庫中有相應的編號存在，判斷該產(chǎn)品是屬于合格品還是可再加工次品，通過外部觸發(fā)與控制信號將可再加工次品從指定出料口進行剔除。本發(fā)明對醫(yī)療產(chǎn)品包裝異物的檢測精度高、速度快，可以有效保證產(chǎn)品的合格率。
文檔編號G01N21/89GK102305797SQ20111010965
公開日2012年1月4日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者董仲偉 申請人:無錫眾望四維科技有限公司