【摘要】 台达DMV视觉系统以其操作简单，运行稳定等特点颇受客户青睐。本文介绍在药瓶轧盖机上应用台达DMV视觉系统来判断瓶盖安装质量的原理及效果。
【Abstract】Delta DMV vision system is popular for its simple operation, stable operation characteristics. This paper introduces the principle and effect of Delta DMV vision system which is used to determine cap installation quality in the medicine bottle capping machine.
【关键字】视觉检测；位置定位；二值化；白像素
【Keywords】visual inspection; position location; binaryzation; white pixels
1 前言
随着我国国民经济的快速发展、人民生活水平的提高及人口老龄化趋势的加快，我国药品需求年均递增速达到12%以上。2007年中国药品需求量为5991亿元人民币，预计到2010年将达到600亿美元，2020年达1200亿美元，从而超过美国成为世界第一大药品市场。
目前，药品生产企业不再单纯追求速度，而是越来越将药品质量的管控放在第一位。随着自动化程度的不断提高，产品管控单靠人力越来越不适应。在这种背景下，机器视觉可以很好的适应医药企业高速、稳定的检测需求。
在瓶装药品的生产环节，有一道轧盖工序。然而在实际生产过程中，可能由于多方面原因导致前道加盖时，没有将瓶盖安装到位，甚至于整个盖子丢失，这样对药品的生产质量会造成重大隐患。所以在此类生产设备上，引入机器视觉系统，用以检测瓶盖有无加装或者加装是否到位，可以很好的杜绝此类情况发生，从而保证药品的生产质量。
台达DMV 机器视觉系统，具有高速精准、多任务运算处理能力和智能型、人性化的操作接口，可广泛应用于食品、饮料、医药及包装等行业的识别确认、坐标定位、测量计数、瑕疵检测等领域。
2 瓶盖检测原理
根据客户的机械特点，我们考虑采用如图1的打光方式以及架设相机的方式。
图1 打光方式示意图
采用上部照射光源照亮瓶盖，可以更好的取得检测重点瓶盖的情况，另一方面采用此种打光方式，也比较容易安装，成本也相对较低。
通过分析药瓶的尺寸特征，发现瓶身也有会有一定尺寸偏差，这样势必对瓶盖是否盖紧有一定影响。通过评估得知，可通过DMV的内置工具“边缘位置”来定位瓶口位置，从而可以避免由于瓶身高度误差对检测的影响。
图2 瓶身高度误差示意图
在实际检测过程中，由于送料机构的特点，在每次拍摄时，瓶子左右方向也存在一定的偏差。同样可借助“边缘位置”工具来定位瓶身。
图3 瓶子水平位置误差示意图
经过上述分析得知，通过两个维度的定位后，可以很好地确定被测药瓶的位置，确保检测的稳定性。通过“二值化”所拍摄的图像，可以清晰的看到由于上部光源的作用，瓶盖上部会被照亮，在图片中表现为大片的白色像素。这时就可以利用图4红框内白色像素来检测瓶盖有无，以及瓶盖有无安装到位。
图4 通过白色像素检验瓶盖安装情况
图5 电气控制图
3 药瓶检测流程
判定产品的NG的条件有两项：瓶盖丢失（如红框内无白色像素，就可以认为该瓶盖丢失）；瓶盖安装不到位，其表现形式就是瓶盖倾斜，或者高度变化，我们可以在正常瓶盖上方建立一个白色像素检测区域，正常情况下应该检测不到白色像素，如在此区域出现过多的白色像素，就可以认为瓶盖没有安装到位。
图6 瓶盖正常安装图示
随后可对DMV的检测工具做如下规划。
图7 检测工具规划
如图7所示，第一个“边缘位置”定位瓶子的X轴位置（以水平方向为X轴）；第二个“边缘位置”定位盖子的Y轴位置。
图8 检测区域显示
如图8所示，左边检测“面积”，检测瓶盖有无；右边检测“面积”，检测瓶盖是否安装到位。
由于存在瓶盖丢失的情况，所以还必须加入检测瓶盖有无的检测。经过观察，如果瓶盖存在的话，会被光源照亮并出现许多白色像素。这样的话，可以通过检测白色像素的数量来达到检测有无的目的。如果瓶盖一旦丢失，则规定检测区域内的白色像素必定达不到额定数量，基与此就可判断瓶盖有无。
最终输出结果需要综合两个“面积”工具检测的结果判断，只要出现一个NG，即瓶盖丢失或者瓶盖未安装到位的情况，则此药瓶便不通过。所以还需通过“判断器”将此两个检测工具的检测结果做进行综合。
图9 判断器界面
4 检测结果
通过检测判断，可以清晰地看出药瓶的情况，图10到图12是不同情况下效果图。
图10 瓶盖丢失检测效果图
图11 瓶盖安装不到位检测效果图
图12 正常安装检测效果图
目前，系统只需 60ms以下即可完成一个产品的判断，理论上每分钟1000个产品的检测，但是由于系统机械结构的限制，目前可达到400瓶/分钟的检测速度，已经完全满足客户需求
5 结束语
自动化生产的大背景下，对产品质量的控制也是目前最为迫切需要解决的问题。台达DMV视觉系统的引入，可保证药品安装环节的品质，同时也解决了其他传感技术无法准确检测瓶盖是否安装到位的问题。
作者简介：
宗伟，男，出生于1981年，毕业于上海电机学院机械系机械设备及自动化专业，现就职于台达集团－－中达电通股份有限公司仪表产品开发处，主要专注于台达仪表的技术支持以及市场开发。
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