一種包衣機視覺檢測方法與裝置與流程

本發明涉及到自動化機器視覺檢測技術領域，尤其涉及一種包衣機視覺檢測方法與裝置。

背景技術：

包衣機主要在制藥工業中用于球形藥丸的滾制，混合和打光或者是藥丸、藥片的糖衣生產，也可應用于食品、化工等行業中球形顆粒物料的制作。目前國內制藥工業中球形藥丸的制作主要使用的是包衣機，其單機產量大，制丸穩定性好。包衣機在制丸過程中其藥丸顆粒直徑的大小的變化受到包衣機轉速、包衣機傾斜角度、加入蜜水和藥粉量的影響，是一個多變量的復雜的控制過程。

包衣機生成的成品藥丸合格率是衡量包衣機工作狀態的重要指標。由于受到物料加入量、蜜水加入量、包衣機轉速、包衣機傾斜度參數的影響，包衣機的排出的成品球合格率很難得到保證。目前常用成品藥丸合格率檢測的主要有人工肉眼觀測法和人工篩分抽檢法兩種。人工目測觀察法主要依靠人工肉眼對包衣機內運動的藥丸顆粒進行觀測并估計其尺寸大小，由于包衣機內藥丸顆粒處于高速運轉狀態，而且光照較暗，人肉眼無法準確觀測藥丸粒徑的大小。該方法檢測精度低，而且目測估計藥丸粒徑大小需要一定的實踐經驗。另外一種常見的檢測成品藥丸合格率的方法是人工篩分抽查法，該方法從處于工作狀態中的包衣機中取出一定數量的藥丸，然后用標準尺寸的網格篩對取出的藥丸樣品進行分類統計合格率。該方法精度高，但是取樣篩分耗時長，速度慢，不能實時反饋藥丸樣品尺寸，且容易給藥丸帶來外源污染。

目前各大藥廠還是普遍采用人工目測和人工篩分抽檢方式相結合的方式。以上方法都不能實時得到藥丸粒徑分布情況，并及時對影響成品藥丸合格率的包衣機的各項參數調整做出反饋。因此，如何實時獲取包衣機內高速運動藥丸的粒徑分布的實時數據，并對包衣機的各項參數進行調整，以提高成品藥丸的合格率，成為制藥行業中技術人員急需解決的問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是，克服現有人工檢測方法存在的上述缺陷，提供一種包衣機視覺檢測方法和裝置，可以普遍應用于各大藥廠的包衣機制丸過程中的實時檢測，并且具有檢測精度高，檢測速度快、非接觸性檢測的特點。

本發明所提供的技術方案為：

一種包衣機視覺檢測方法，包括以下步驟：

s1、藥丸圖像采集；采集包衣機內高速運動的藥丸顆粒圖像；

s2、藥丸圖像預處理；將采集的藥丸圖像進行圖像去噪和圖像增強處理，以減少噪聲干擾，提高圖像灰度的一致性，增強藥丸顆粒之間接觸面的對比度，有利于后續圖像分割算法處理；

s3、對預處理后的藥丸圖像進行分割，將藥丸顆粒從背景圖像中分割出來，并對重疊的藥丸顆粒進行分割，提取單個藥丸顆粒圖像；

s4、統計提取出來的單個藥丸顆粒圖像的區域面積和直徑；

s5、根據統計結果，判斷生產的藥丸符合標準要求。

進一步地，所述步驟s1中，使用安裝在視覺檢測工位的幀率為160fps的高速工業相機采集藥丸圖像，該相機能拍攝到藥丸的清晰圖像，為后面圖像算法處理提供良好條件。

進一步地，所述步驟s1中，首先對光學采集系統的參數進行調整，包括工業相機參數和光源亮度大小調整；然后再進行圖像采集。

進一步地，所述步驟s2中，采用的gaussian濾波方法進行圖像去噪，采用直方圖均衡化方法進行圖像增強，突出檢測對象的紋理特征。

進一步地，所述步驟s5具體為：

1)判斷是否存在單個藥丸顆粒圖像的區域面積si(i＝1、2、3、4.........)>ks的情況，若存在，則說明藥丸出現大面積黏連現象；其中，s為標準藥丸顆粒的區域面積，i表示提取出來的單個藥丸顆粒圖像的編號，k為正整數，根據不同藥品的生產情況選用不同的數值；

2)設定標準藥丸的直徑范圍為d1～d2，統計直徑di(i＝1、2、3、4..........)在d1<di<d2之間的藥丸顆粒數占藥丸顆粒總數的比例p1，即判斷藥丸直徑合格率，并設定閾值k1，若p1<k1，則判定所生產的藥丸直徑合格率不達標，反之則說明藥丸直徑合格率達標。

進一步地，所述步驟s5中的判斷結果，對包衣機的各項參數進行調整，確保生產的藥丸符合標準要求。

進一步地，所述包衣機的各項參數包括包衣機的轉速、傾斜角參數以及藥粉和水分的添加量。

進一步地，若判斷藥丸出現大面積黏連現象，則減少水分的添加量，并增加藥粉的添加量；若判斷藥丸直徑合格率不達標，則延長藥品在包衣機中的翻轉時間，并對藥粉添加量進行調整，直至藥丸直徑合格率達標。

本發明還公開了一種包衣機視覺檢測裝置，包括工業相機和圖像處理及控制器；所述工業相機用于采集高速運轉的藥丸顆粒表層圖像，并發送至圖像處理及控制器，圖像處理及控制器采用上述的步驟s2～s5對工業相機采集的圖像進行分析和決策。

進一步地，所述圖像處理及控制器包括圖像預處理、圖像算法處理單元和決策控制單元；

所述圖像預處理單元，用于對工業相機采集的圖像進行預處理，主要包括圖像去噪聲和圖像均衡化處理；

所述圖像算法處理單元，主要對經過預處理后的藥丸圖像進行分割，尤其是出現重疊的藥丸顆粒區域的區分，然后對分割后的單個藥丸顆粒圖像統計其區域面積si(i＝1、2、3、4.........)和最小外切圓直徑di(i＝1、2、3、4..........)，最后將統計的信息發送到決策控制單元；

所述決策控制單元接收圖像算法處理單元發送的藥丸顆粒圖像的面積和直徑統計信息，分析檢測判斷藥丸是否存在大面積黏連以及顆粒粒徑是否滿足生產實際要求。

進一步地，所述包衣機視覺檢測裝置，其特征在于，還包括光源和光源調節器，光源用于增強包衣機內藥丸顆粒表面亮度，光源調節器用于調節光源亮度大小。

有益效果：

本發明提供的包衣機視覺檢測裝置和方法，采用了非接觸式的機器視覺檢測方法，在不直接接觸藥丸的情況下對高速運動的藥丸顆粒進行測量，具有檢測精度高、檢測速度快的優點。該發明可以普遍應用于各大藥廠的包衣機的制丸生產現場，用來取代目前人工目測的檢測方式和人工篩分的檢測方式，能夠實時快速反饋包衣機內藥丸顆粒粒徑分布情況，并對包衣機的轉速、傾斜角參數以及藥粉和蜜水的添加量進行調整，確保生產的藥丸粒徑符合生產要求。

附圖說明

圖1為本發明實施例中的包衣機視覺檢測裝置的側視原理示意圖；

圖2本發明提供的一種包衣機視覺檢測方法的流程圖。

附圖標記說明：

圖中，1為光源、2為工業相機、3為圖像處理及控制器、4為光源調節器、5為包衣機。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的保護范圍不限于下述具體實施例。

:參見圖1，本發明提供的一種包衣機視覺檢測裝置，包括光源1、工業相機2、圖像處理及控制器3、光源調節器4和包衣機5。所述圖像處理及控制器包括圖像預處理、圖像算法處理單元和決策控制單元。工業相機2對包衣機5內運動的藥丸顆粒進行圖像采集，采集的圖像經過圖像預處理單元、圖像算法處理單元處理后將藥丸顆粒的檢測信息傳輸到決策控制單元3，決策控制單元3接收圖像算法處理單元的信息，并對信息進行判斷最后得到藥丸顆粒面積和粒徑的分布信息并根據面積和粒徑分布信息對包衣機參數進行調整。

參見圖2，圖2為本發明提供的包衣機視覺檢測方法流程圖，包括以下步驟：

s1、首先對光學采集系統參數進行調整，包括工業相機參數(拍照角度等)和光源亮度大小調整；然后通過工業相機采集清晰的藥丸顆粒圖像；

s2、圖像預處理單元對采集的藥丸顆粒圖像進行預處理；預處理包括圖像的去噪聲和圖像增強處理兩個過程，圖像去噪聲采用gaussian濾波的方法，圖像增強采用直方圖均衡化；

s3、圖像算法處理單元對經過預處理后的圖像進行處理，包括圖像分割和圖像顆粒去重疊兩個過程，圖像分割將藥丸顆粒跟背景圖像區分，圖像顆粒去重疊是將重疊在一起的藥丸顆粒進行區分辨別，圖像算法處理單元統計分割后的單個藥丸顆粒的區域面積si(i＝1、2、3、4.........)和最小外切圓直徑di(i＝1、2、3、4..........)，最后將統計的信息發送到決策控制單元。

s4、決策控制單元接收圖像算法處理單元發送的藥丸顆粒面積和直徑統計信息，決定是否需要對包衣機的轉速、傾斜角參數以及藥粉和水分的添加量進行調整，確保生產的藥丸粒徑符合生產要求。具體地，1)設定標準藥丸顆粒區域面積為s，如存在si(i＝1、2、3、4.........)>ks(k為正整數，根據不同藥品的生產情況選用不同的數值)則判斷藥丸出現大面積黏連現象；2)設定標準藥丸的直徑范圍為d1到d2之間，統計檢測出的藥丸顆粒直徑di(i＝1、2、3、4..........)在d1<di<d2之間的占比p1，并設定閾值k1，若p1<k1則判斷所生產藥丸合格率不達標，反之則說明藥丸合格率達標。若判斷藥丸出現大面積黏連現象，則減少水分的添加量，并增加藥粉的添加量；若判斷藥丸直徑合格率不達標，則延長藥品在包衣機中的翻轉時間，并對藥粉添加量進行調整，直至藥丸直徑合格率達標。藥丸直徑合格率達標且制丸過程完成，成品藥丸可以包衣機中取出，準備下一批次的藥丸制作。

上述實施方式是一種非接觸式的視覺檢測方法對包衣機內藥丸顆粒粒徑分布進行檢測，可以取代現有人工檢測的方式，適用于目前各大藥廠的包衣機的自動檢測，該檢測方法具有檢測精度高、檢測速度快等特點，

上述實施方式是一種非接觸式的機器視覺檢測方法，可以快速獲取包衣機內藥丸顆粒的粒徑分布狀態，根據粒徑的分布信息可以決定是否需要對包衣機的轉速、傾斜角參數以及藥粉和水分的添加量進行調整，確保生產的藥丸粒徑符合生產要求。本發明可以取代現有人工檢測方式，普遍適用于各大藥廠的包衣機制丸過程中的自動檢測，及時對制丸過程進行合理的控制，具有檢測精度高、檢測速度較快的特點。非接觸式的檢測方法也避免了給制藥過程中帶來了其他外源污染物。