機(jī)器視覺在醫(yī)療器械行業(yè)的實(shí)現(xiàn)

1 引言

目前全球整個視覺市場總量大概在60~70億美元，是按照每年8.8%的增長速度增長的。而在中國，這個數(shù)字目前看來似乎有些龐大，但是隨著加工制造業(yè)的發(fā)展，中國對于機(jī)器視覺的需求將承上升趨勢。機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。這里，自動化機(jī)器視覺系統(tǒng)提供了解決醫(yī)療器械行業(yè)的問題。

2 一次性注射針的缺陷

一次性注射針可以分為針座和針頭兩個部分。針座的缺陷對產(chǎn)品的質(zhì)量影響可以不計(jì)。而針頭就存在著兩種缺陷情況：首先針頭在制作過程中針尖部位可能會產(chǎn)生毛刺；其次針頭在自動裝配過程中可能會產(chǎn)生倒插現(xiàn)象（針尖部位被插入針座）。影響針頭的幾個缺陷為：針尖毛刺、倒插。其中倒插不僅會對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，而且嚴(yán)重的會危害到人的生命。如圖1:

3 利用機(jī)器視覺實(shí)現(xiàn)PET飲料瓶的外觀缺陷的自動化檢測

隨著市場一次性注射針需求的不斷增大，以及客戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求，越來越多的醫(yī)療器械生產(chǎn)廠商采用自動化注射針檢測系統(tǒng)，對一次性注射針的外觀缺陷進(jìn)行綜合檢測。這種方法代替了傳統(tǒng)的人工方法以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，解決了人工方法效率低、速度慢，以及受檢測人員主觀性制約等不確定因素帶來的誤檢及漏檢，實(shí)現(xiàn)更好的100%產(chǎn)品在線檢測。

3.1機(jī)器視覺實(shí)現(xiàn)一次性注射針的外觀缺陷的自動化檢測方案

本文采用了杭州華峰自動化系統(tǒng)有限公司開發(fā)的注射針檢測系統(tǒng)用于一次性注射針的外觀缺陷檢測。該系統(tǒng)以西門子圖像處理器[3]為核心，并結(jié)合西門子自動化設(shè)備，形成了既有簡單的數(shù)字信號接口又有復(fù)雜的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)接口的系統(tǒng)，讓用戶能選擇適合自己工況的系統(tǒng)，既方便又節(jié)省投資。

其基本檢測處理流程如圖2,簡易系統(tǒng)框架如圖3:

工作原理：首先通過光纖傳感器感應(yīng)到注射針，然后觸發(fā)圖像處理器拍攝圖片，圖像采集來后，對圖像進(jìn)行二值化、目標(biāo)定位、測量、特征匹配等圖像分析處理，處理的結(jié)果傳至PLC進(jìn)行邏輯控制，并根據(jù)傳送帶當(dāng)前的速度來驅(qū)動剔除裝置，準(zhǔn)確地剔除不合格產(chǎn)品?？紤]到現(xiàn)在的自動化生產(chǎn)需要，目前的剔除方法則采用整排剔除，如果需要更高的自動化水平，可以為每個針座加裝吸盤。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：本系統(tǒng)采用了西門子嵌入式圖像處理器，其集成化的模塊，很容易根據(jù)客戶現(xiàn)場的環(huán)境和客戶的要求來設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置和外觀。該系統(tǒng)外觀使用全不銹鋼材料，符合了醫(yī)療器械行業(yè)的規(guī)范；獨(dú)立式的機(jī)械結(jié)構(gòu)，容易安裝于流水線的任何位置；通過西門子觸摸屏和PLC的連接，使得操作工容易在線切換不同產(chǎn)品的程序，并可以從觸摸屏查看實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)；根據(jù)單條流水線產(chǎn)品的多樣化，系統(tǒng)采用了X-Y-Z都可以調(diào)節(jié)的機(jī)械機(jī)構(gòu)，讓用戶操作更靈活。

4 結(jié)論

該系統(tǒng)現(xiàn)已成功運(yùn)用于國內(nèi)某知名醫(yī)療器械公司的生產(chǎn)線上，效果非常好，漏剔率為0,誤剔率為99.99%.不僅滿足用戶的現(xiàn)有需求，而且還為用戶預(yù)留很多的功能和升級空間，這些功能在今后的檢測任務(wù)中將會發(fā)揮更多的作用，為用戶解決更多的問題，節(jié)省很多的升級費(fèi)用。在機(jī)器視覺賴以普及發(fā)展的諸多因素中，有技術(shù)層面的，也有商業(yè)層面的，但制造業(yè)的需求是決定性的。制造業(yè)的發(fā)展，帶來了對機(jī)器視覺需求的提升；也決定了機(jī)器視覺將由過去單純的采集、分析、傳遞數(shù)據(jù)，判斷動作，逐漸朝著開放性的方向發(fā)展，這一趨勢也預(yù)示著機(jī)器視覺將與自動化更進(jìn)一步的融合。需求決定產(chǎn)品，只有滿足需求的產(chǎn)品才有生存的空間，這是不變的規(guī)律。機(jī)器視覺也是如此。