專利名稱：具有自動檢測功能的中藥巴布劑成型設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種中藥外用貼膏劑自動化生產設備，尤其涉及一種具有涂布自動檢測功能的中藥巴布劑的生產機械裝置。
背景技術：
中藥巴布劑是指中藥材提取物與適宜的親水性基質混勻后涂布于襯布上制成的外用制劑。屬于新型的緩釋皮下給藥制劑。中藥巴布劑以其載藥量大、皮透吸收效果好、可反復揭貼等優越性能使其在外用貼劑的品種中占有重要的位置。上個世紀90年代初，中藥巴布劑由國內研制上市，至今已逐步得到較為廣泛的應用。但在其加工設備方面，因未設置自動檢測功能，藥貼的技術參數問題得不到及時反饋， 這種不完善之處成為制約中藥巴布劑投入規模化高效率生產的原因之一。以現有的中藥巴布劑成型機為例，在其加工過程中藥貼的厚度、藥膜的均勻度和藥貼尺寸一致性等會隨著藥料供給量的變化而受到影響，這時就要停機調整，使得中藥巴布劑的生產效率和產品質量難以得到提高。因此，開發出新型的具有自動檢測功能的中藥巴布劑成型設備，是提高產品質量， 滿足制藥企業需求并促進中藥巴布劑生產現代化的當務之急。
發明內容
針對上述現有技術，本發明提供一種具有自動檢測功能的中藥巴布劑成型設備， 本發明是從中藥巴布劑成型原理和計算機在線檢測兩個方面著手，其中成型中藥巴布劑藥膜采用具有橫向供料方式的螺旋葉片泵的成型中藥巴布劑藥膜技術，可以實現覆膜底襯和藥膜一次性同步地覆合成型；裁切采用縱切刀具庫及靜電吸附式定量送料橫向裁切技術。利用計算機在線檢測技術，通過對中藥巴布劑成型過程中的參數進行采集和數據對比， 用計算機進行后臺圖像處理和分析，從而對物料的溫濕度和輔料、貼劑的均勻度、尺寸、去濕和重量等指標進行監測，最終確保產品質量和生產效率。為了解決上述技術問題，本發明具有自動檢測功能的中藥巴布劑成型設備予以實現的技術方案是該中藥巴布劑成型設備，包括儲料倉、橫向供料藥膜成型泵、貼劑復合成型裝置、貼劑縱向切邊裝置、貼劑橫向切斷裝置、貼劑去濕裝置和稱重裝置和基于FPGA 模糊模式識別的自動在線檢測裝置；所述貼劑縱向切邊裝置由一組合刀具庫構成，所述組合刀具庫包括設置在一旋轉軸上的旋轉刀盤，在所述旋轉刀盤的周向上均布有四組縱向切邊部件，每組縱向切邊部件包括整型軋輥和一對刀具軸，刀具軸的兩端均設有切刀，兩個刀具軸的同側軸端上的上切刀和下切刀在軸向上位置對正、且刃部是相接觸的；每組縱向切邊部件中的刀具軸兩端上的切刀刀距不同，將旋轉刀盤旋轉90°即可獲得不同寬度的貼劑；所述貼劑橫向切斷裝置采用靜電吸附式定量送料結構，所述靜電吸附式定量送料結構由帶基和附在其上的彈性材料組成；
還包括一基于FPGA的自動在線檢測裝置，其包括多個分別用于料位檢測、覆膜檢測和布基檢測的攝像頭；用于均勻度檢測的攝像頭和背光燈；用于橫切供料檢測的光電檢測儀；視頻A/D變換器ADV7181B ； 16M容量的SDRAM緩存器；可編程邏輯器件FPGA ；
上述所有攝像頭和光電檢測儀均與所述視頻A/D變換器ADV718IB連接，所述攝像頭和所述光電檢測器將獲得的圖像送入視頻A/D變換器ADV7181B中進行模數轉化，輸出 ITU-R BT. 601-A標準的4:2:2數字視頻圖像信號Y、Cr和Cb,其中，亮度信號Y用于檢測巴布劑藥膜的均勻度，兩個色度信號Cr和Cb的比例可用于檢測藥膜配方的準確性；所述16M容量的SDRAM緩存器作為外部緩存用于存儲數字視頻圖像信號；可編程邏輯器件FPGA內部設置有SDRAM控制器模塊和模式識別模塊，所述SDRAM 控制器用于控制將采集到的視頻圖像信號Y、Cr和Cb暫存于16M容量的緩存器SDRAM中， 待整幀數據全部緩存完畢后，FPGA內部設置的模式識別模塊再從該SDRAM控制器中逐行讀取數字圖像進行數據處理；在模式識別模塊中，運用模糊模式識別原理對Y、Cr和Cb信號進行判斷識別，得出被檢測藥膜的均勻度是否正常等結論，并將由此而產生的控制反饋信號輸出給巴布劑涂布機；另外，FPGA內部還設置有配置初始化模塊，用于對視頻A/D變換器 ADV718IB進行初始化配置。與現有技術相比，本發明的有益效果是(1)由于本發明中藥巴布劑成型設備采用了橫向供料的方式，利用藥膜成型泵中橫向安裝的內圓錐形螺旋軸在運行過程中逐級增壓，克服了現有技術中藥膜成型裝置所成型的藥膜有時厚度不均勻的問題，采用橫向供料的方式降低了設備的高度，拆裝簡易便捷， 換料前的清洗更加方便、徹底。(2)本發明中藥巴布劑成型設備中的縱向切邊裝置采用可旋轉的組合刀具庫結構，根據貼劑的寬度尺寸自動選用合適的切刀組，無需停機調整，極大程度上提高了中藥巴布劑的生產效率和產品質量。(3)由于本發明中藥巴布劑成型設備的巴布劑涂布過程采用了一種基于模糊模式識別理論的數字圖像處理的方法的自動檢測系統，將目標問題轉化為信號處理問題，通過對中藥巴布劑成型過程中的參數進行采集和數據對比，并以計算機后臺圖像進行處理和分析，對物料的溫濕度多項指標進行監測，使巴布劑涂布均勻度和厚度的控制檢測過程完全自動化，確保了產品質量和生產效率，提高了中藥巴布劑成型設備的實用性和可靠性，降低成產過程的盲目性。另外，本發明中的涂布自動檢測系統一方面為實現經皮給藥系統 (transdermal drug delivery systems, TDDS)制劑成型生產的自動化作了有益的探索性嘗試，另一方面拓展了模糊模式識別理論在數字圖像處理領域的應用，對今后TDDS成型生產設備走向工業化有著積極地借鑒意義。
圖1是本發明中藥巴布劑成型設備的整機結構示意圖；圖2是圖1所示中藥巴布劑成型設備的橫向供料藥膜成型裝置示意圖；圖3-1是圖1所示中藥巴布劑成型設備的的組合刀具圖的一側面示意圖；圖3-2是圖3-1所示組合刀具圖的另一側面示意圖；圖4是本發明中藥巴布劑成型設備自動檢測中藥巴布劑涂布的控制框圖5是對圖4中所示可編程邏輯器件FPGA的進一步控制框圖。
圖中
1——-料位檢測2——一儲料倉3——一均勻度檢測
4——-冷卻裝置5——一復合成型軋輥6——料泵
7——-膜檢測8——一布基檢測9——一薄膜
10—一布基11—一背光燈12-一縱刀庫
13——一貼劑縱切成型14-一供料檢測1 δ-一橫切供料
16——一橫切裝置17—一傳送帶18-一貼劑去濕前測重
19——一貼劑去濕20—一貼劑去濕后測重21—一成型機架
22一一縱切機架
31——一主軸32—泵體外殼33—一螺旋泵軸
34———進料口35—一出料口36—一電機
41——一旋轉軸42—一傳動齒輪43—一軸承座滑塊
44——一組合刀具壓塊45—一整型軋輥46—一整型軋輥傳動齒輪
47——一上切刀48—一下切刀49—一支撐桿
50——一旋轉刀盤51—一整型軋輥同步齒輪52—一縱切傳動齒輪
53——一縱切刀齒輪54—隔板
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進一步詳細地描述。如圖1所示本發明一種具有自動檢測功能的中藥巴布劑成型設備，包括成型機架21、縱切機架22和去濕機架23、儲料倉2、橫向供料藥膜成型泵、貼劑復合成型裝置、貼劑縱向切邊裝置、貼劑橫向切斷裝置、貼劑去濕裝置、稱重裝置和基于FPGA模糊模式識別的自動在線檢測裝置。所述儲料倉2設置在成型機架21 —端的上方，儲料倉2的下方和橫向供料藥膜成型泵6相連，所述貼劑復合成型裝置包括設置在成型機架21下方的基布軸10，薄膜軸9和一對復合成型軋輥5，所述貼劑縱向切邊裝置也設置在成型機架21的下方，在縱切機架22 的下方設置有冷卻裝置4，藥貼縱切成型后經縱切機架22上方的光電檢測裝置14進行供料檢測，之后經過橫切供料15被輸送到貼劑橫向切斷裝置16進行橫切。切好的產品經傳送帶17，被輸送到去濕機架23上面的去濕前測重裝置18測重，再經過去濕裝置19，到去濕后測重裝置20處測重。如圖2所示，所述橫向供料藥膜成型泵包括泵體外殼32、主軸31和與所述主軸31 連接的螺旋泵軸33，所述螺旋泵軸33呈圓錐形螺旋式，所述泵體外殼32上設有進料口 34 和出料口 35，進料口 34與儲料倉2相通，所述進料口 34位于所述螺旋泵軸33軸芯小直徑一側的泵體外殼32的頂部，所述出料口 35位于所述螺旋泵軸33軸芯大直徑一側的泵體外殼32的底部，所述出料口 35為細長型的窄縫，所述窄縫的寬度為可調的，主軸31的一端與控制電機36相連，控制電機36提供動力，儲料倉2中黏稠的膏狀原料藥從進料口 4進入藥膜成型泵，經由運行中的螺旋泵軸33的壓力帶動從出料口 5排出，形成均勻的藥膜，進入下一道工序。本發明的藥膜成型是以側給料的橫向圓錐形螺旋式泵軸為主，這種結構利用運行中的螺旋式泵軸的壓力，藥膜成型泵中原料藥所含氣體在運行中受泵內壓力作用自下而上集中在泵腔上部并從進料口的縫隙中排出。由于作為出料口的細長窄縫的寬度為可調的，藥膜厚度可通過調節裝置來調整修正，可以滿足不同厚度規格藥膜的要求。不僅解決了現有技術中經常會出現的藥膜厚度有時不均勻和原料藥中氣泡排除困難的技術問題，另外，還使得成型泵的清洗也更加簡便易行。如圖1和圖3所示，本發明中所述貼劑縱向切邊裝置由一組合刀具庫12構成，所述組合刀具庫12包括設置在一旋轉軸41上的旋轉刀盤50，所述旋轉軸41安裝在組合刀具庫的中心，旋轉軸41的兩側分別設有隔板M，通常旋轉刀盤50有兩個，利用多個支撐桿49 支撐并連接著兩個左右旋轉刀盤50。在所述旋轉刀盤50的周向上均布有四組縱向切邊部件，每組縱向切邊部件包括整型軋輥45和一對刀具軸，刀具軸的兩端均設有切刀，兩個刀具軸的同側軸端上的上切刀47和下切刀48在軸向上位置對正、且刃部是相接觸的；每組縱向切邊部件中的刀具軸兩端上的切刀刀距不同，將旋轉刀盤50旋轉90°即可獲得不同寬度的貼劑；本發明中的縱向切邊刀具克服了現有中所安裝的縱向切邊刀具基本上是一種規格的單一形式，采用組合式的縱切刀具庫的結構，通過將刀具庫中的每組切刀分別設定藥貼所需的不同寬度尺寸，旋轉刀盤帶動其上的各組切刀旋轉90°即可更換一組刀具，所述旋轉刀盤50上設有縱向切邊部件安裝部，所述整型軋輥45和刀具軸通過軸承座滑塊43和壓塊44被裝配在安裝部中，其拆卸也很方便。其中，所述上切刀47和所述下切刀48均采用金屬陶瓷硬質合金，在其表面還設有氮化鈦涂層，與現有技術的中藥巴布劑成型機中大多采用高速鋼的刀具相比，本發明材質的刀具在藥貼加工過程中更加耐腐蝕，有效的減少粘連，提高了刀具的使用壽命，避免了對藥貼的污染。如圖3所示，所述縱向切邊部件中的一對整型軋輥和下切刀通過齒輪傳動機構帶動，所述齒輪轉動機構在傳動軸帶動下，由下列依次聯接的傳動件構成傳動齒輪42、整型軋輥傳動齒輪46、整型軋輥45、該整型軋輥45另一端的整型同步軋輥51、中間過齒輪52和下切刀齒輪53，工作時，在傳動軸的帶動下，傳動齒輪42帶動整形軋輥傳動齒輪46，從而聯動整形軋輥45 (下)，整形軋輥45 (下)的另一端為整形同步軋輥51 (下)，其運行帶動了側面的中間過齒輪52，聯動下切刀齒輪13，帶動與之同軸的下切刀48轉動，由于上切刀47 與下切刀48接觸，因此，成型的巴布劑被上、下切到切為等寬的半成品，進入后續的稱重和橫切。若需要對不同寬度的貼劑進行切邊，將刀具庫旋轉90°即可方便地更換另一組不同刀距的刀具組，改變藥貼的寬度規格變得簡便易行。所述貼劑橫向切斷裝置采用靜電吸附式定量送料結構，所述靜電吸附式定量送料結構由帶基和附在其上的彈性材料組成；該靜電吸附式定量送料結構增大了傳送帶與物料(物料即成型后的半成品藥貼底部為無紡布，中間為巴布劑，表層為PE膜)的摩擦力， 物料在被輸送中產生與上下的傳送帶產生正負電荷相吸附，在傳送的起步和停步時不會打滑。本發明中采用基于FPGA模糊模式識別的自動在線檢測裝置進行巴布劑涂布過程中的自動檢測，如圖1和圖4所示，該裝置包括多個分別用于料位檢測、覆膜檢測和布基檢測的攝像頭和背光燈，如圖1中所示，作為料位檢測的攝像頭1、作為覆膜檢測的攝像頭7、作為布基檢測的攝像頭8，用于均勻度檢測的攝像頭3和背光燈11 ；用于橫切供料檢測的光電檢測儀14 ；視頻A/D變換器ADV7181B ； 16M容量的緩存器SDRAM和可編程邏輯器件FPGA。上述所有攝像頭和光電檢測儀均與所述視頻A/D變換器ADV7181B連接，攝像頭和光電檢測器將獲得的圖像送入視頻A/D變換器ADV7181B中進行模數轉化，輸出 ITU-RBT. 601-A標準的4:2:2數字視頻圖像信號Y、Cr和Cb(其中，ITU是國際電信聯盟的縮寫)。亮度信號Y用于檢測巴布劑藥膜的均勻度，兩個色度信號Cr和Cb的比例可用于檢測藥膜配方的準確性。16M大容量的緩存器SDRAM作為外部緩存，用于存儲數字視頻圖像信號；可編程邏輯器件FPGA內部設置有SDRAM控制器模塊和模式識別模塊。SDRAM控制器用于控制將采集到的視頻圖像信號Y、Cr和Cb暫存于16M大容量緩存器SDRAM中，待整幀數據全部緩存完畢后，FPGA內部設置的模式識別模塊再從該SDRAM控制器中逐行讀取數字圖像進行數據處理。在模式識別模塊中，可運用模糊模式識別原理對Y、Cr和Cb信號進行判斷識別，得出被檢測藥膜的均勻度是否正常等結論，并將由此而產生的控制反饋信號輸出給巴布劑涂布機。另外，FPGA內部還設置有配置初始化模塊，用于對視頻A/D變換器 ADV718IB進行初始化配置。該自動在線檢測裝置為整個系統的實現提供了可靠的分析輸入數據，根據圖像信號像素點之間的空間和時間相關性及其特征界限的模糊性，將模糊模式識別理論嵌入系統設計，通過在線檢測，對由視頻A/D變換器ADV7181B轉換的數字視頻流進行分析、處理和識別，最終成功反饋輸出自動控制信號。本系統采用基于Cyclone II系列的EP2C35FPGA芯片，運用Verilog HDL硬件描述語言，實現巴布劑在線檢測、涂布自動控制閉環系統。本發明不僅適用于單一品種的中藥巴布劑制備，也適用于其他各種高粘性膠狀物質的涂布成型，更適用于需更換多品種、多規格尺寸的中藥巴布劑的制備。盡管上面結合圖對本發明進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發明的保護之內。
權利要求
1.一種具有自動檢測功能的中藥巴布劑成型設備，包括儲料倉、橫向供料藥膜成型泵、貼劑復合成型裝置、貼劑縱向切邊裝置、貼劑橫向切斷裝置、貼劑去濕裝置和稱重裝置， 其特征在于所述貼劑縱向切邊裝置由一組合刀具庫構成，所述組合刀具庫包括設置在一旋轉軸上的旋轉刀盤，在所述旋轉刀盤的周向上均布有四組縱向切邊部件，每組縱向切邊部件包括整型軋輥和一對刀具軸，刀具軸的兩端均設有切刀，兩個刀具軸的同側軸端上的上切刀和下切刀在軸向上位置對正、且刃部是相接觸的；每組縱向切邊部件中的刀具軸兩端上的切刀刀距不同，將旋轉刀盤旋轉90°即可獲得不同寬度的貼劑；所述貼劑橫向切斷裝置采用靜電吸附式定量送料結構，所述靜電吸附式定量送料結構由帶基和附在其上的彈性材料組成；還包括一基于FPGA的自動在線檢測裝置，其包括多個分別用于料位檢測、覆膜檢測和布基檢測的攝像頭；用于均勻度檢測的攝像頭和背光燈；用于橫切供料檢測的光電檢測儀；視頻A/D變換器ADV7181B ；16M容量的SDRAM緩存器；可編程邏輯器件FPGA ；上述所有攝像頭和光電檢測儀均與所述視頻A/D變換器ADV7181B連接，所述攝像頭和所述光電檢測器將獲得的圖像送入視頻A/D變換器ADV7181B中進行模數轉化，輸出ITU-R BT. 601-A標準的4:2:2數字視頻圖像信號Y、Cr和Cb，其中，亮度信號Y用于檢測巴布劑藥膜的均勻度，兩個色度信號Cr和Cb的比例可用于檢測藥膜配方的準確性； 所述16M容量的SDRAM緩存器作為外部緩存用于存儲數字視頻圖像信號； 可編程邏輯器件FPGA內部設置有SDRAM控制器模塊和模式識別模塊，所述SDRAM控制器用于控制將采集到的視頻圖像信號Y、Cr和Cb暫存于16M容量的緩存器SDRAM中，待整幀數據全部緩存完畢后，FPGA內部設置的模式識別模塊再從該SDRAM控制器中逐行讀取數字圖像進行數據處理；在模式識別模塊中，運用模糊模式識別原理對Y、Cr和Cb信號進行判斷識別，得出被檢測藥膜的均勻度是否正常等結論，并將由此而產生的控制反饋信號輸出給巴布劑涂布機；另外，FPGA內部還設置有配置初始化模塊，用于對視頻A/D變換器ADV7181B 進行初始化配置。
2.根據權利要求1所述的中藥巴布劑成型設備，其特征在于所述橫向供料藥膜成型泵包括泵體外殼、主軸和與所述主軸連接的螺旋泵軸，所述螺旋泵軸呈圓錐形螺旋式，所述泵體外殼上設有進料口和出料口，所述進料口位于所述螺旋泵軸軸芯小直徑一側的泵體外殼頂部，所述出料口位于所述螺旋泵軸軸芯大直徑一側的泵體外殼的底部，所述出料口為細長型的窄縫，所述窄縫的寬度為可調的，藥料從所述出料口排出后即可形成均勻的藥膜。
3.根據權利要求1所述的中藥巴布劑成型設備，其特征在于所述旋轉刀盤上設有縱向切邊部件安裝部，所述整型軋輥和刀具軸通過軸承座滑塊和壓塊裝配在安裝部中。
4.根據權利要求1所述的中藥巴布劑成型設備，其特征在于所述縱向切邊部件中的一對整型軋輥和下切刀通過齒輪傳動機構帶動，所述齒輪轉動機構在傳動軸帶動下，由下列依次聯接的傳動件構成傳動齒輪(42)、整型軋輥傳動齒輪(46)、整型軋輥(45)、該整型軋輥(45)另一端的整型同步軋輥(51)、中間過齒輪(52)和下切刀齒輪(53)。
5.根據權利要求1所述的中藥巴布劑成型設備，其特征在于所述上切刀(47)和所述下切刀W8)均采用金屬陶瓷硬質合金，其表面設有氮化鈦涂層。
全文摘要
本發明公開了一種具有自動檢測功能的中藥巴布劑成型設備，包括儲料倉、橫向供料藥膜成型泵、貼劑復合成型裝置、貼劑縱向切邊裝置、貼劑橫向切斷裝置、貼劑去濕裝置和稱重裝置和基于FPGA模糊模式識別的自動在線檢測裝置；所述貼劑縱向切邊裝置由一組合刀具庫構成，所述貼劑橫向切斷裝置采用靜電吸附式定量送料結構；基于FPGA的自動在線檢測裝置包括多個分別用于料位檢測、覆膜檢測和布基檢測的攝像頭；用于均勻度檢測的攝像頭和背光燈；用于橫切供料檢測的光電檢測儀；視頻A/D變換器ADV7181B；16M容量的SDRAM緩存器；可編程邏輯器件FPGA。本發明可以對物料的溫濕度和輔料、貼劑的均勻度、尺寸、去濕和重量等指標進行監測。
文檔編號B05C11/02GK102178605SQ20111005676
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月9日 優先權日2011年3月9日
發明者孫永俊, 孟昭鵬 申請人:天津大學