西門子機(jī)器視覺系統(tǒng)在醫(yī)療器械行業(yè)的應(yīng)用
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摘要 一次性注射針的外觀缺陷是影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素。為了實(shí)現(xiàn)對注射針的外觀缺陷檢測自動化，本文研究了用西門子機(jī)器視覺[1]技術(shù)結(jié)合西門子自動化[2]設(shè)備在線檢測注射針的外觀缺陷并自動剔除不合格產(chǎn)品的方法。在實(shí)際生產(chǎn)過程的運(yùn)用中，杭州華峰自動化系統(tǒng)公司的注射針檢測系統(tǒng)得到了多家醫(yī)療器械廠商的好評。
關(guān)鍵詞 一次性注射針 缺陷檢測 西門子機(jī)器視覺 自動化
1 引言
隨著醫(yī)療水平和醫(yī)療器械的不斷提高和更新，一次性注射針以其方便、衛(wèi)生的特點(diǎn)深受用戶的喜愛，其需求量也迅速增大，而針頭外觀的好壞直接影響到一次性注射針的質(zhì)量。所以為了減少不合格品的數(shù)量，需要增加檢測工序。手工外觀檢驗(yàn)和產(chǎn)品標(biāo)記昂貴和不可靠。同時又意味著不近人情的單調(diào)工作。這里，自動化機(jī)器視覺系統(tǒng)提供了解決這些問題的方案。
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：
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：
圖2 基本檢測流程圖
圖3為系統(tǒng)簡易圖
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。如：打印接口、上位機(jī)通訊接口、報警接口、針尖毛刺檢測功能、提速功能等。更重要的是該系統(tǒng)能嚴(yán)格的控制用戶產(chǎn)品的質(zhì)量，減少了很多的人工成本。隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高，人工費(fèi)用的增長，該系統(tǒng)的應(yīng)用前景將會更加廣闊。
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