機(jī)器視覺(jué)在醫(yī)療器械行業(yè)的實(shí)現(xiàn)

1 引言

目前全球整個(gè)視覺(jué)市場(chǎng)總量大概在60~70億美元，是按照每年8.8%的增長(zhǎng)速度增長(zhǎng)的。而在中國(guó)，這個(gè)數(shù)字目前看來(lái)似乎有些龐大，但是隨著加工制造業(yè)的發(fā)展，中國(guó)對(duì)于機(jī)器視覺(jué)的需求將承上升趨勢(shì)。機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是指通過(guò)機(jī)器視覺(jué)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(hào)，傳送給專(zhuān)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(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。這里，自動(dòng)化機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)提供了解決醫(yī)療器械行業(yè)的問(wèn)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(gè)部分。針座的缺陷對(duì)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(guò)程中針尖部位可能會(huì)產(chǎn)生毛刺；其次針頭在自動(dòng)裝配過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生倒插現(xiàn)象（針尖部位被插入針座）。影響針頭的幾個(gè)缺陷為：針尖毛刺、倒插。其中倒插不僅會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，而且嚴(yán)重的會(huì)危害到人的生命。如圖1:

3 利用機(jī)器視覺(jué)實(shí)現(xiàn)PET飲料瓶的外觀(guān)缺陷的自動(dòng)化檢測(cè)

隨著市場(chǎng)一次性注射針需求的不斷增大，以及客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求，越來(lái)越多的醫(yī)療器械生產(chǎn)廠(chǎng)商采用自動(dòng)化注射針檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)一次性注射針的外觀(guān)缺陷進(jìn)行綜合檢測(cè)。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(cè)人員主觀(guān)性制約等不確定因素帶來(lái)的誤檢及漏檢，實(shí)現(xiàn)更好的100%產(chǎn)品在線(xiàn)檢測(cè)。

3.1機(jī)器視覺(jué)實(shí)現(xiàn)一次性注射針的外觀(guān)缺陷的自動(dòng)化檢測(cè)方案

本文采用了杭州華峰自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司開(kāi)發(fā)的注射針檢測(cè)系統(tǒng)用于一次性注射針的外觀(guān)缺陷檢測(cè)。該系統(tǒng)以西門(mén)子圖像處理器[3]為核心，并結(jié)合西門(mén)子自動(dòng)化設(shè)備，形成了既有簡(jiǎn)單的數(shù)字信號(hào)接口又有復(fù)雜的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)接口的系統(tǒng)，讓用戶(hù)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(cè)處理流程如圖2,簡(jiǎn)易系統(tǒng)框架如圖3:

工作原理：首先通過(guò)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(lái)后，對(duì)圖像進(jìn)行二值化、目標(biāo)定位、測(cè)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(lái)驅(qū)動(dòng)剔除裝置，準(zhǔn)確地剔除不合格產(chǎn)品。考慮到現(xiàn)在的自動(dòng)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(dòng)化水平，可以為每個(gè)針座加裝吸盤(pán)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：本系統(tǒng)采用了西門(mén)子嵌入式圖像處理器，其集成化的模塊，很容易根據(jù)客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和客戶(hù)的要求來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置和外觀(guān)。該系統(tǒng)外觀(guān)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(xiàn)的任何位置；通過(guò)西門(mén)子觸摸屏和PLC的連接，使得操作工容易在線(xiàn)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(cè)數(shù)據(jù)；根據(jù)單條流水線(xiàn)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(hù)操作更靈活。

4 結(jié)論

該系統(tǒng)現(xiàn)已成功運(yùn)用于國(guó)內(nèi)某知名醫(yī)療器械公司的生產(chǎn)線(xiàn)上，效果非常好，漏剔率為0,誤剔率為99.99%.不僅滿(mǎn)足用戶(hù)的現(xiàn)有需求，而且還為用戶(hù)預(yù)留很多的功能和升級(jí)空間，這些功能在今后的檢測(cè)任務(wù)中將會(huì)發(fā)揮更多的作用，為用戶(hù)解決更多的問(wèn)題，節(jié)省很多的升級(jí)費(fèi)用。在機(jī)器視覺(jué)賴(lài)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(lái)了對(duì)機(jī)器視覺(jué)需求的提升；也決定了機(jī)器視覺(jué)將由過(guò)去單純的采集、分析、傳遞數(shù)據(jù)，判斷動(dòng)作，逐漸朝著開(kāi)放性的方向發(fā)展，這一趨勢(shì)也預(yù)示著機(jī)器視覺(jué)將與自動(dòng)化更進(jìn)一步的融合。需求決定產(chǎn)品，只有滿(mǎn)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(jué)也是如此。