目(mu)(mu)前，在(zai)大(da)多(duo)數制(zhi)藥廠里的(de)(de)藥片(pian)包(bao)(bao)裝生(sheng)產線上，一(yi)般采用人(ren)工(gong)進行目(mu)(mu)測(ce)的(de)(de)方法分揀次(ci)品，檢測(ce)人(ren)員的(de)(de)工(gong)作狀(zhuang)況對于檢測(ce)效(xiao)果有著很(hen)大(da)的(de)(de)影(ying)響，而(er)且(qie)這種工(gong)作方式檢測(ce)效(xiao)率(lv)低(di)、成(cheng)本(ben)高、勞動(dong)強度大(da)。手工(gong)勞動(dong)的(de)(de)插入嚴重影(ying)響了(le)(le)藥片(pian)包(bao)(bao)裝生(sheng)產線的(de)(de)工(gong)作效(xiao)率(lv)，不(bu)但浪費了(le)(le)大(da)量的(de)(de)勞動(dong)力資源，而(er)且(qie)包(bao)(bao)裝質量不(bu)能(neng)從(cong)根本(ben)得到保(bao)證。

而有(you)些廠家(jia)采用長(chang)時(shi)(shi)間錄像(xiang)機進行錄像(xiang)方(fang)式(shi)來彌補由于人工(gong)檢(jian)測所帶(dai)來的失(shi)誤，但這失(shi)去了實時(shi)(shi)檢(jian)測的意義，同時(shi)(shi)也存在檢(jian)測成本高(gao)的問題。

利(li)用機(ji)器(qi)視(shi)覺系(xi)(xi)統(tong)代替人(ren)進(jin)(jin)行(xing)藥片包裝缺損(sun)(sun)檢(jian)測，可以(yi)提(ti)高生產(chan)效率，降(jiang)低生產(chan)成本。基于(yu)機(ji)器(qi)視(shi)覺技(ji)術的(de)(de)藥片包裝缺損(sun)(sun)檢(jian)測系(xi)(xi)統(tong)是(shi)一(yi)(yi)(yi)個集機(ji)器(qi)視(shi)覺、光傳(chuan)感(gan)器(qi)和機(ji)電等技(ji)術于(yu)一(yi)(yi)(yi)體的(de)(de)機(ji)電一(yi)(yi)(yi)體化產(chan)品(pin)(pin)，而且具有計算(suan)機(ji)精度高、速度快的(de)(de)特(te)點(dian)，能迅速而準確(que)地檢(jian)測出藥片包裝的(de)(de)缺損(sun)(sun)，并對其進(jin)(jin)行(xing)綜合分析，從而對成品(pin)(pin)和廢品(pin)(pin)進(jin)(jin)行(xing)可靠分離。

機器視覺概念

機(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)覺(jue)(jue)(jue)又稱計(ji)(ji)算機(ji)(ji)視(shi)覺(jue)(jue)(jue)，是用(yong)(yong)計(ji)(ji)算機(ji)(ji)來(lai)模(mo)擬人或(huo)再現與人類(lei)視(shi)覺(jue)(jue)(jue)有關的(de)某(mou)些智(zhi)能行為的(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，從(cong)客觀事物的(de)圖像(xiang)中(zhong)提取信息進(jin)行處(chu)(chu)理(li)，并加(jia)以理(li)解，最終用(yong)(yong)于實際(ji)檢測(ce)、測(ce)量和(he)(he)控(kong)(kong)制。機(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)覺(jue)(jue)(jue)是一項(xiang)綜合技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，其中(zhong)包括(kuo)：數(shu)字(zi)圖像(xiang)處(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、機(ji)(ji)械(xie)工程(cheng)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、控(kong)(kong)制技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、電光(guang)源照明(ming)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、光(guang)學成(cheng)像(xiang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、傳感器(qi)(qi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、模(mo)擬與數(shu)字(zi)視(shi)頻技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、計(ji)(ji)算機(ji)(ji)軟硬件(jian)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、人機(ji)(ji)接口技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)等。這(zhe)些技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)在機(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)覺(jue)(jue)(jue)中(zhong)是并列(lie)關系(xi)，相互協調應用(yong)(yong)才能構成(cheng)一個成(cheng)功的(de)工業機(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)覺(jue)(jue)(jue)應用(yong)(yong)系(xi)統(tong)(tong)。一個典型的(de)工業機(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)覺(jue)(jue)(jue)應用(yong)(yong)系(xi)統(tong)(tong)包括(kuo)圖像(xiang)捕捉系(xi)統(tong)(tong)、光(guang)照系(xi)統(tong)(tong)、圖像(xiang)數(shu)字(zi)化模(mo)塊、數(shu)字(zi)圖像(xiang)處(chu)(chu)理(li)模(mo)塊、智(zhi)能判斷決策模(mo)塊和(he)(he)機(ji)(ji)械(xie)控(kong)(kong)制執行模(mo)塊。

圖(tu)像捕捉系(xi)統(tong)采用(yong)CCD攝像機(ji)將(jiang)所要識別的(de)作業(ye)對(dui)象和(he)背景轉換成圖(tu)像信(xin)(xin)號(hao)，以圖(tu)像形式記錄下來(lai)，然后轉變成數字化(hua)信(xin)(xin)號(hao)傳(chuan)送給專(zhuan)用(yong)的(de)圖(tu)像處(chu)理系(xi)統(tong)，根(gen)據(ju)像素(su)分布亮度(du)和(he)顏色等信(xin)(xin)息進行各種運算來(lai)抽取(qu)目標的(de)特征，根(gen)據(ju)預(yu)設的(de)容許(xu)度(du)和(he)其他條件(jian)輸(shu)出判斷(duan)結果。

光(guang)照(zhao)系統(tong)為圖(tu)像采集提供合適的照(zhao)明，以(yi)利于后續圖(tu)像的處理與分(fen)析。

圖(tu)(tu)像(xiang)數(shu)字(zi)化模(mo)塊(kuai)、數(shu)字(zi)圖(tu)(tu)像(xiang)處(chu)理(li)模(mo)塊(kuai)、智能判斷決策模(mo)塊(kuai)是機(ji)器(qi)(qi)視覺系統(tong)的(de)(de)核心，供計(ji)算機(ji)進行(xing)特定(ding)的(de)(de)處(chu)理(li)，處(chu)理(li)完畢的(de)(de)數(shu)字(zi)信號需(xu)要轉換成視頻(pin)信號由顯(xian)示(shi)(shi)器(qi)(qi)顯(xian)示(shi)(shi)，并經圖(tu)(tu)像(xiang)采(cai)集板輸出(chu)端輸出(chu)，以控制相應的(de)(de)執行(xing)機(ji)構。

機械控制(zhi)執行(xing)模塊根(gen)據計算機的指令進行(xing)動作，最(zui)終完(wan)成系統所需的任務(wu)。

藥片包裝缺損檢測系統的總體設計方案

基于機器(qi)視覺技(ji)術的(de)(de)(de)藥(yao)片(pian)包裝(zhuang)缺損檢(jian)測(ce)系統總(zong)體上(shang)由硬件和(he)軟件兩大部分(fen)(fen)(fen)組成(cheng)(cheng)(cheng)，其工(gong)作原(yuan)理(li)是：包裝(zhuang)好(hao)的(de)(de)(de)藥(yao)片(pian)在傳送裝(zhuang)置中(zhong)(zhong)(zhong)傳輸(shu)，傳送裝(zhuang)置在機器(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)分(fen)(fen)(fen)為兩個區域：檢(jian)測(ce)區和(he)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)區。在檢(jian)測(ce)區，通過高速CCD攝像機將(jiang)傳送中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)連(lian)續的(de)(de)(de)藥(yao)片(pian)圖(tu)像傳輸(shu)到計(ji)(ji)算機中(zhong)(zhong)(zhong)。計(ji)(ji)算機對記錄下的(de)(de)(de)圖(tu)像進行(xing)分(fen)(fen)(fen)析，分(fen)(fen)(fen)辨出(chu)未(wei)填(tian)置藥(yao)片(pian)的(de)(de)(de)廢板(ban)(ban)。當藥(yao)板(ban)(ban)進行(xing)切割后進入分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)區時，橫(heng)向安置的(de)(de)(de)噴槍射出(chu)高壓氣體把廢板(ban)(ban)快(kuai)速吹(chui)出(chu)，落入廢品(pin)箱(xiang)，而(er)成(cheng)(cheng)(cheng)品(pin)藥(yao)板(ban)(ban)正常落入成(cheng)(cheng)(cheng)品(pin)區，從而(er)實(shi)現(xian)成(cheng)(cheng)(cheng)品(pin)和(he)廢品(pin)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)。

基于機器視覺技(ji)術(shu)的藥(yao)片包裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)缺損(sun)檢(jian)測系統總體(ti)結構如圖l所示(shi)。為(wei)了充分利(li)用原(yuan)生產(chan)線，并(bing)有效(xiao)地(di)進行藥(yao)片包裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)缺損(sun)檢(jian)測，可(ke)在檢(jian)測區安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)兩臺CCD攝像機進行可(ke)靠(kao)檢(jian)測，并(bing)加裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)適當的照明設備增強檢(jian)測效(xiao)果(guo)。

4.檢測系統硬件實現

基于機器視覺技術(shu)的藥片包裝缺損(sun)檢測系(xi)統的硬件包括攝像系(xi)統和分離系(xi)統兩部分。

4．1攝像系統

攝像(xiang)系統采用工業中廣泛采用的電荷(he)耦合性(xing)固(gu)體(ti)(ti)攝像(xiang)機(ji)（CCD），它由固(gu)體(ti)(ti)攝像(xiang)器(qi)(qi)件作為(wei)(wei)感光元件，具(ju)有動態范圍(wei)大、光譜響(xiang)應范圍(wei)寬、體(ti)(ti)積小、功耗低和可靠(kao)性(xing)高等特點(dian)。CCD圖(tu)(tu)像(xiang)傳感器(qi)(qi)的輸(shu)出簡單，可以很方便地把(ba)圖(tu)(tu)像(xiang)信(xin)號(hao)(hao)(hao)的空(kong)間(jian)分(fen)布(bu)按照一個確定的線性(xing)關(guan)系轉換(huan)(huan)為(wei)(wei)電信(xin)號(hao)(hao)(hao)的時序分(fen)布(bu)，并進(jin)行后(hou)續(xu)處(chu)理。CCD能(neng)與MOS電路集成(cheng)在(zai)一個芯片上(shang)，既具(ju)有光電轉換(huan)(huan)功能(neng)，又(you)具(ju)有信(xin)號(hao)(hao)(hao)存(cun)儲、轉移和讀出功能(neng)，因此CCD圖(tu)(tu)像(xiang)傳感器(qi)(qi)可看成(cheng)一個圖(tu)(tu)像(xiang)變換(huan)(huan)器(qi)(qi)，把(ba)一幅空(kong)間(jian)分(fen)布(bu)的光圖(tu)(tu)像(xiang)變換(huan)(huan)成(cheng)按時間(jian)順序分(fen)布(bu)的視頻電壓(ya)信(xin)號(hao)(hao)(hao)，傳輸(shu)給計算(suan)機(ji)進(jin)行處(chu)理。

CCD攝(she)像(xiang)(xiang)機按照(zhao)其使用(yong)的(de)CCD器件可(ke)以分為線(xian)(xian)陣(zhen)式(shi)和(he)面陣(zhen)式(shi)兩(liang)大類，因為線(xian)(xian)陣(zhen)CCD攝(she)像(xiang)(xiang)機一(yi)次(ci)只(zhi)能(neng)(neng)獲得(de)圖(tu)像(xiang)(xiang)的(de)一(yi)行信息，被拍攝(she)的(de)物體(ti)必須以直線(xian)(xian)形式(shi)從攝(she)像(xiang)(xiang)機前(qian)移過才能(neng)(neng)獲得(de)完整的(de)圖(tu)像(xiang)(xiang)，針對工作實際，這里(li)采用(yong)線(xian)(xian)陣(zhen)式(shi)CCD攝(she)像(xiang)(xiang)機。

4．2圖像采集卡

在基于PC機(ji)的(de)機(ji)器視覺系(xi)統中，圖像(xiang)(xiang)采(cai)集卡是控制攝像(xiang)(xiang)機(ji)拍照(zhao)完成圖像(xiang)(xiang)采(cai)集與數字(zi)化協調整個系(xi)統的(de)重(zhong)要設備(bei)，其結(jie)構設計(ji)和性能對整個系(xi)統的(de)效率(lv)密切相關。一(yi)般的(de)圖像(xiang)(xiang)采(cai)集卡具(ju)有以下功能模(mo)塊(kuai)：圖像(xiang)(xiang)信號的(de)接收與A／D轉(zhuan)換(huan)模(mo)塊(kuai)；攝像(xiang)(xiang)機(ji)控制輸(shu)入(ru)輸(shu)出接口(kou)(kou)(kou)；總線接口(kou)(kou)(kou)；通訊接口(kou)(kou)(kou)。

本系統使用NI公司的(de)PCI—1408圖(tu)(tu)像采(cai)集(ji)卡(ka)，它支持多(duo)路圖(tu)(tu)像采(cai)集(ji)，并且采(cai)用雙CCD輸(shu)入以提高系統的(de)分辨率(lv)和可靠(kao)性，藥板的(de)圖(tu)(tu)像經CCD攝像頭再經采(cai)集(ji)卡(ka)轉化為數(shu)字(zi)化圖(tu)(tu)像輸(shu)入計算(suan)機，經計算(suan)機處理(li)后判斷是(shi)否(fou)有廢板出現。

4．3分離系統

分(fen)離系統主要是氣(qi)(qi)(qi)槍(qiang)的(de)(de)(de)設計(ji)，包括氣(qi)(qi)(qi)槍(qiang)噴(pen)氣(qi)(qi)(qi)口(kou)(kou)的(de)(de)(de)形狀、位置、噴(pen)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力及噴(pen)氣(qi)(qi)(qi)時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)等(deng)。氣(qi)(qi)(qi)槍(qiang)噴(pen)氣(qi)(qi)(qi)口(kou)(kou)與(yu)攝(she)像頭的(de)(de)(de)距離和傳輸帶的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)速度決定了(le)噴(pen)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)及延時(shi)時(shi)間(jian)(jian)，這里通過(guo)(guo)計(ji)算機對整個運(yun)行(xing)過(guo)(guo)程的(de)(de)(de)實時(shi)計(ji)算，給控(kong)制(zhi)器(qi)發出(chu)指(zhi)令(ling)，控(kong)制(zhi)器(qi)控(kong)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)槍(qiang)進行(xing)動作，使其(qi)在指(zhi)定的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)后(hou)噴(pen)射氣(qi)(qi)(qi)流，將廢(fei)(fei)板吹(chui)入廢(fei)(fei)品箱。

5.檢測系統的控制

控制系(xi)統包括識別(bie)算法(fa)、用戶界(jie)面和通(tong)信(xin)三個子(zi)系(xi)統，分別(bie)完成檢測(ce)識別(bie)、氣槍控制和通(tong)訊(xun)功能。

系統軟件(jian)基于Windows平臺，用Delphi語言(yan)編寫，并引入了NI公司的(de)(de)(de)LabVIEW語言(yan)進行圖形處(chu)(chu)理。軟件(jian)結構如圖2所示，共分為參數(shu)(shu)(shu)(shu)設置、預處(chu)(chu)理、數(shu)(shu)(shu)(shu)字(zi)圖像(xiang)處(chu)(chu)理、智(zhi)能判斷(duan)決策(ce)、機械(xie)控(kong)制、通訊(xun)和用戶(hu)界面(mian)七個(ge)模塊。參數(shu)(shu)(shu)(shu)設置提供數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)庫數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)文件(jian)的(de)(de)(de)設置和存儲(chu)操(cao)作；預處(chu)(chu)理模塊按照設定(ding)的(de)(de)(de)值完成(cheng)初(chu)始化(hua)操(cao)作；數(shu)(shu)(shu)(shu)字(zi)圖像(xiang)處(chu)(chu)理模塊完成(cheng)實時(shi)采(cai)(cai)集的(de)(de)(de)CCD圖像(xiang)的(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)字(zi)化(hua)處(chu)(chu)理；智(zhi)能判斷(duan)決策(ce)模塊進行圖像(xiang)數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)(de)比較和判斷(duan)處(chu)(chu)理；機械(xie)控(kong)制模塊完成(cheng)氣槍電路(lu)的(de)(de)(de)控(kong)制；通訊(xun)模塊完成(cheng)檢(jian)測(ce)系統與上位機和數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)庫的(de)(de)(de)雙向通訊(xun)及(ji)統計數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)(de)上報；用戶(hu)界面(mian)采(cai)(cai)用圖形方式(shi)，為用戶(hu)提供方便(bian)的(de)(de)(de)操(cao)作和統計顯示，便(bian)于用戶(hu)在(zai)檢(jian)測(ce)品種改變時(shi)及(ji)時(shi)更換(huan)參數(shu)(shu)(shu)(shu)設置值并增刪(shan)或(huo)修(xiu)改數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)庫。

　　這種能代替(ti)(ti)人的(de)檢(jian)測、分(fen)類工(gong)作的(de)機器視覺系統，能夠大(da)(da)幅降低檢(jian)驗成本，提(ti)高產(chan)品質量(liang)，大(da)(da)大(da)(da)提(ti)高勞動生(sheng)產(chan)率，并為勞動者創造一個舒適的(de)工(gong)作環(huan)境。利用(yong)機器視覺識別系統代替(ti)(ti)人工(gong)進(jin)行(xing)藥片包裝檢(jian)測具有(you)實(shi)用(yong)價值，特(te)別在自動化生(sheng)產(chan)線上代替(ti)(ti)人工(gong)從(cong)事快速(su)、單(dan)調的(de)產(chan)品檢(jian)驗工(gong)作，可以達(da)到快速(su)，準確(que)的(de)效(xiao)果。