專利名稱：：藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種檢測設(shè)備，特別涉及一種藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：藥片沖壓設(shè)備在藥片的制作過程中起到關(guān)鍵作用，通過它的沖壓作用我們可以把藥粉做成藥片。它包括上沖桿、下沖桿和中模。如果沖桿的長度不精確，會使沖壓出的藥片形狀不同，重量不均，對于那些對劑量要求很苛刻的藥物而言，這種情況會直接影響治療效果，危及患者的生命健康。影響藥片制作質(zhì)量的因素主要就是沖桿的長度，沖桿過長可能會把藥片壓縮的很厲害，過短又可能使藥片的體積變得很大。本實(shí)用新型主要實(shí)現(xiàn)對藥片上沖桿和下沖桿的檢測，即檢測藥片上下沖桿的長度是否準(zhǔn)確，只有沖桿的長度符合設(shè)計(jì)參數(shù)才能壓出合格的藥片，達(dá)到藥片均勻，劑量相同的目的。目前對上下沖桿的長度還沒有有效的檢測手段，主要還依靠傳統(tǒng)的游標(biāo)卡尺，極不規(guī)范無法達(dá)到醫(yī)療器械的高精度質(zhì)量要求，因此，對藥片沖壓設(shè)備長度進(jìn)行計(jì)算機(jī)視覺檢測可實(shí)現(xiàn)非接觸式自動(dòng)檢測，能夠提高檢測精確性，避免檢測人員疲勞或精力不集中的情況下容易形成誤判，可有效提高醫(yī)療器械產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省檢測時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對現(xiàn)在藥片沖壓設(shè)備檢測精度低的問題，提出了一種藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，能夠有效地檢測出藥片沖壓桿的長度，從準(zhǔn)確性和精確性兩方面能保證了檢測的有效性。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，攝像機(jī)、鏡頭、藥片沖桿、步進(jìn)電機(jī)、光源燈、定位系統(tǒng)，攝像機(jī)由CMOS圖像傳感器和CMOS攝像頭組成，鏡頭和攝像機(jī)連接在一起，攝像機(jī)通過通訊接口與計(jì)算機(jī)連接，攝像機(jī)固定在光學(xué)定位架上，光源燈給鏡頭提供光，藥片沖桿固定在定位系統(tǒng)上，步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)定位系統(tǒng)，所述定位系統(tǒng)包括底座、鏡頭架、燕尾立柱導(dǎo)軌、升降機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)平移臺、平移臺上面的小型調(diào)節(jié)臺、玻璃片、背光光源、底座上面設(shè)有燕尾立柱導(dǎo)軌，與燕尾導(dǎo)軌相活配的燕尾槽活塊上面安裝有升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)上面設(shè)有鏡頭架，底座上面燕尾立柱導(dǎo)軌前固定步進(jìn)電機(jī)平移臺，平移臺上面的小型調(diào)節(jié)臺由固定在平移臺上的固定座、燕尾槽滑軌及滑塊組成，藥片沖桿固定在小型調(diào)節(jié)臺上，滑塊上面放置有玻璃片，下面是背光LED光源，固定在鏡頭架上的攝像機(jī)鏡頭中心、玻璃片中心、光源中心在同一垂直線上。所述所述CMOS圖像傳感器的最高分辨率2048*1536，像素尺寸為3.2ym*3.2ym，光學(xué)尺寸為1/2inch，信噪比〉42dB，動(dòng)態(tài)范圍為60dB，敏感度為1.0V船50nm/lux/s。所述CMOS攝像頭的光學(xué)鏡頭的焦距為55mm，圖像最大尺寸6.4mm*4.8mm，光圈F2.8-F32C，焦點(diǎn)范圍0.14m_無窮遠(yuǎn)，工作距離140mm，光學(xué)放大率0.5X。3[0009]所述步進(jìn)電機(jī)平移臺(13)行程為30mm，步距角1.8度，分辨率6.25y，絲桿導(dǎo)程lmm，中心負(fù)載10kg。所述光源燈(6)為低功率的紅色LED面陣背光光源。[0011]所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)輸出口接顯示器或打印機(jī)。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)是一種快速、準(zhǔn)確的檢測系統(tǒng)，可以解決大尺寸工件的檢測問題，同時(shí)由于圖像分辨率的提高使得對產(chǎn)品的檢測精度極大的提高，產(chǎn)品合格率和安全性得到保證，避免人為的誤判，提高檢測效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，具有準(zhǔn)確度高、速度快、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡潔的優(yōu)點(diǎn)，適合推廣使用。[0013]圖1為本實(shí)用新型藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)中定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)電控平移臺的示意圖；圖4為本實(shí)用新型小型調(diào)節(jié)臺示意圖；圖5為本實(shí)用新型藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)工作流程圖。[0019]具體實(shí)施方式如圖1所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)l，攝像機(jī)2、鏡頭3、藥片沖桿4、步進(jìn)電機(jī)7、光源燈6、定位系統(tǒng)5。攝像機(jī)由CMOS圖像傳感器和CMOS攝像頭組成。鏡頭3和攝像機(jī)2連接在一起，攝像機(jī)2通過通訊接口與計(jì)算機(jī)1連接，光源燈6給鏡頭3提供光，藥片沖桿4固定在定位系統(tǒng)上，步進(jìn)電機(jī)7推動(dòng)定位系統(tǒng)5。[0021]如圖2所示，系統(tǒng)的定位系統(tǒng)包括底座14、鏡頭架9、燕尾立柱導(dǎo)軌10、升降機(jī)構(gòu)8、步進(jìn)電機(jī)平移臺13、平移臺上面的小型調(diào)節(jié)臺、玻璃片16、背光光源6、底座14上面設(shè)有燕尾立柱導(dǎo)軌10，與燕尾導(dǎo)軌10相活配的燕尾槽活塊上面安裝有升降機(jī)構(gòu)8，升降機(jī)構(gòu)8上面設(shè)有鏡頭架9，底座14上面燕尾立柱導(dǎo)軌10前固定步進(jìn)電機(jī)平移臺13，平移臺上面的小型調(diào)節(jié)臺由固定在平移臺上的固定座15、燕尾槽滑軌11及滑塊12組成，藥片沖桿4固定在小型調(diào)節(jié)臺上，滑塊12上面放置有玻璃片16，下面是背光LED光源6。固定在鏡頭架9上的攝像機(jī)鏡頭中心、玻璃片16中心、光源6中心在同一垂直線上。攝像機(jī)2與計(jì)算機(jī)通過USB2.0通用接口連接；計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)為WindowsXP+SP2，所用軟件為多種數(shù)字圖像處理方法和模糊識別軟件。本系統(tǒng)采用CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)感光器件構(gòu)成的攝像機(jī)采集圖像，自行設(shè)計(jì)了統(tǒng)一、簡潔的光路和配合各類型的被測物的機(jī)械系統(tǒng)，運(yùn)用多種數(shù)字圖像處理方法，實(shí)現(xiàn)了藥片沖壓設(shè)備的精確特征點(diǎn)提取。1、CM0S圖像傳感器與周邊電路的整合性高，體積較小，電源消耗量較低，傳輸速度可以較快，它的主要參數(shù)見表1所示。采用的高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)已經(jīng)完成了ADC、采集卡、控制芯片及電路的整合，體積小，重量輕，攜帶方便，并且和計(jì)算機(jī)的接口采用USB2.0通用串行總線接口，傳輸速度高達(dá)480Mb/s，適合高速、實(shí)時(shí)的設(shè)計(jì)要求。[0024]表1所選光學(xué)元件的主要參數(shù)[0025]4CMOS圖像傳感器參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>[0026]2、檢測用的圖像拼接有其特殊性，如果在非暗室條件下獲取沖壓設(shè)備圖像，可能會受到光強(qiáng)度的影響和周圍噪聲的干擾，導(dǎo)致拼接過程中產(chǎn)生錯(cuò)誤的匹配，無法達(dá)到拼接的精度要求，故在獲取圖像時(shí)，我們采用暗室環(huán)境，用低功率紅色LED照明光源進(jìn)行背光照射，同時(shí)，為防止光線的不平行，在背光LED光源上面放置兩塊交叉的濾光片，形成平行光，均勻光線，降低光強(qiáng)，增加對比度。在保證圖像效果的前提下實(shí)現(xiàn)了光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一性、簡潔性。3、系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)是基于可以讓藥片沖壓設(shè)備精確移動(dòng)考慮的。通過步進(jìn)電機(jī)控制平移臺13可實(shí)現(xiàn)位移調(diào)整自動(dòng)化，該平移臺的關(guān)鍵零部件有滾珠螺桿，線性軸承導(dǎo)軌，線性滑塊導(dǎo)軌，彈性聯(lián)軸器等。左右極限開關(guān)設(shè)置，保護(hù)產(chǎn)品，方便使用。標(biāo)準(zhǔn)接口，方便信號傳輸。電機(jī)后部配有手輪，可進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。具體參數(shù)如表2:表2所選步進(jìn)電機(jī)平移臺的主要參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>[0031]本實(shí)用新型所采用的步進(jìn)電機(jī)通過串口線連接到電控箱上，平移臺有六種工作方式，可以手動(dòng)設(shè)置步進(jìn)電機(jī)控制箱上的具體參數(shù)實(shí)現(xiàn)位移量、速度、加速度等設(shè)置。平移臺通過四個(gè)M4的螺絲固定在底座上，平移臺上面放置一個(gè)小型調(diào)節(jié)臺。安裝步進(jìn)電機(jī)平移臺時(shí)要確保平移臺長軸與CMOS傳感器的長軸重合，這樣才能保證在步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)時(shí)采集出來的沖桿圖像中沖桿的長軸彼此平行，保障拼接的精度。4、系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的主要為攝像頭和被測元件提供一個(gè)穩(wěn)定良好的工作環(huán)境，以便準(zhǔn)確定位和圖像的采集。如圖2所示，以玻璃片16的中心為工作中心，保證鏡頭中心、被測工件中心在同一垂直線上，工作平面選擇沖壓設(shè)備最高被測點(diǎn)，利用升降機(jī)構(gòu)8實(shí)現(xiàn)了工作距離的調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)被測工件的精確移動(dòng)，本系統(tǒng)采用了步進(jìn)電機(jī)平移臺，實(shí)現(xiàn)水平方向上的精確移動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，通過設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)，使平移臺的移動(dòng)符合圖像拼接所要求的圖像重疊范圍選擇，同時(shí)采用的小型調(diào)節(jié)臺如圖4所示，可以實(shí)現(xiàn)被檢測工件的上下精確移動(dòng)，這樣使得工件在水平和垂直位置都能精確移動(dòng)，保證被測工件的中心和被測面是整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的工作中心和工作平面。在采集沖桿圖像時(shí)，將沖桿放在小型升降設(shè)備的玻璃片上，玻璃片上放置有一些特征點(diǎn)明顯的多邊形，在暗室環(huán)境中這些多邊形會為圖像提供大量的特征點(diǎn)，便于提高拼接的精度。小型調(diào)節(jié)臺的手動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕12，使視頻捕獲設(shè)備中沖桿的圖像最為清晰。拍攝圖像時(shí)，將步進(jìn)電機(jī)設(shè)置為位移量工作模式，根據(jù)工件長度以及需要移動(dòng)的距離設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)量(要求圖像重疊40%)，通過公式換算成所要移動(dòng)的位移量，實(shí)現(xiàn)工件的精確移動(dòng)。脈沖數(shù)量和位移量的轉(zhuǎn)換公式如下位移量(毫米)=(((脈沖數(shù)量/細(xì)分)*步距角)/MO)*導(dǎo)程5、整個(gè)系統(tǒng)的工作流程如圖5所示初始化設(shè)備；采集圖像至內(nèi)存(單幀采集、停止、讀取、存儲)；實(shí)時(shí)參數(shù)設(shè)置完成反饋；圖像處理和判別；檢測結(jié)果(存儲、打印)。系統(tǒng)軟件的運(yùn)行環(huán)境是1GB內(nèi)存、120GB硬盤的P43.0G戴爾計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)為WindowsXP+SP2中文版，采用VisualC++6.0編制軟件。該系統(tǒng)軟件能夠設(shè)置和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)攝像頭的多個(gè)參數(shù)(分辨率、圖像窗口、曝光、增益、白平衡、Gamma校正等)，使圖像采集質(zhì)量達(dá)到最佳；從獲得的數(shù)字圖像中提取特征，以此為判據(jù)實(shí)現(xiàn)高正確率、高精度的圖像拼接以及長度檢測任務(wù)，功能完善、運(yùn)行可靠、界面友好、使用方便。6、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)_數(shù)字圖像拼接技術(shù)本系統(tǒng)從計(jì)算機(jī)視覺的角度提出了一種基于圖像拼接技術(shù)的藥片沖壓設(shè)備自動(dòng)檢測軟件。具體的軟件工作流程如下(1)在暗室環(huán)境中采用背光光源照射沖壓設(shè)備，在設(shè)備周圍放置有邊角特征非常明顯的多邊形，便于提取特征角點(diǎn)；(2)截取出原始BMP通過程序轉(zhuǎn)換成灰度圖像，采集圖像時(shí)應(yīng)盡量使被測沖桿處于鏡頭中心，這樣可以減少攝像機(jī)邊緣失真造成的圖像失真，滿足精確拼接和測量的需要；(3)針對噪聲來源(環(huán)境噪聲等)采取中值濾波消除噪聲；(4)將預(yù)處理后的三幅圖像顯示在計(jì)算機(jī)上，通過Harris算法提取每幅圖像中的特征點(diǎn)并將特征點(diǎn)顯示在計(jì)算機(jī)上；利用RANSAC算子對檢測出的特征點(diǎn)進(jìn)行一一配對，完成圖像配準(zhǔn)及圖像的融合，使三幅圖像拼接成一幅。(5)拼接后的長度測量，通過上述步驟對圖像進(jìn)行處理后，通過軟件對沖壓設(shè)備的長度進(jìn)行測試，并與設(shè)備說明書中要求的尺寸比較，確定沖壓設(shè)備是否合格。[0044]以往的沖壓設(shè)備的檢測多采取游標(biāo)卡尺或者其他簡易方法，此類方法的檢測精度多受人為因素的影響，不但精度方面得不到保證，而且耗費(fèi)精力、浪費(fèi)時(shí)間，通過機(jī)器視覺的方法不但克服了這個(gè)缺點(diǎn)，還可實(shí)現(xiàn)非接觸式檢測，檢測速度和精度都得到了極大的提高。同時(shí)由于被檢測產(chǎn)品為長尺寸工件，其長度超過攝像機(jī)的視野范圍，股采用圖像拼接的方式對圖像進(jìn)行處理后測試其長度，這樣不但提高了圖像的分辨率，而且測試精度也有明顯提高，實(shí)驗(yàn)表明其測試精度與單幅圖像測試相比提高數(shù)十倍。根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境，圖像分辨率為2048*1536，正常采集速度，選取最佳的曝光條件和增益系數(shù)的條件下，對中號藥片沖壓設(shè)備的上沖桿和下沖桿進(jìn)行圖像拼接和長度檢測，測試結(jié)果完全在要求范圍之內(nèi)，效果良好。權(quán)利要求一種藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，攝像機(jī)、鏡頭、藥片沖桿、步進(jìn)電機(jī)、光源燈、定位系統(tǒng)，攝像機(jī)由CMOS圖像傳感器和CMOS攝像頭組成，鏡頭和攝像機(jī)連接在一起，攝像機(jī)通過通訊接口與計(jì)算機(jī)連接，攝像機(jī)固定在光學(xué)定位架上，光源燈給鏡頭提供光，藥片沖桿固定在定位系統(tǒng)上，步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述定位系統(tǒng)包括底座(14)、鏡頭架(9)、燕尾立柱導(dǎo)軌(10)、升降機(jī)構(gòu)(8)、步進(jìn)電機(jī)平移臺(13)、平移臺上面的小型調(diào)節(jié)臺、玻璃片(16)、背光光源(6)、底座(14)上面設(shè)有燕尾立柱導(dǎo)軌(10)，與燕尾導(dǎo)軌(10)相活配的燕尾槽活塊上面安裝有升降機(jī)構(gòu)(8)，升降機(jī)構(gòu)(8)上面設(shè)有鏡頭架(9)，底座(14)上面燕尾立柱導(dǎo)軌(10)前固定步進(jìn)電機(jī)平移臺(13)，平移臺上面的小型調(diào)節(jié)臺由固定在平移臺上的固定座(15)、燕尾槽滑軌(11)及滑塊(12)組成，藥片沖桿(4)固定在小型調(diào)節(jié)臺上，滑塊(12)上面放置有玻璃片(16)，下面是背光LED光源(6)，固定在鏡頭架(9)上的攝像機(jī)鏡頭中心、玻璃片(16)中心、光源(6)中心在同一垂直線上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述CMOS圖像傳感器的最高分辨率2048*1536，像素尺寸為3.2ym*3.2ym，光學(xué)尺寸為1/2inch，信噪比>42dB，動(dòng)態(tài)范圍為60dB，敏感度為1.0V船50nm/lux/s。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述CMOS攝像頭的光學(xué)鏡頭的焦距為55mm，圖像最大尺寸6.4mm*4.8mm，光圈F2.8-F32C，焦點(diǎn)范圍0.14m-無窮遠(yuǎn)，工作距離140mm，光學(xué)放大率0.5X。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)平移臺(13)行程為30mm，步距角1.8度，分辨率6.25y，絲桿導(dǎo)程lmm，中心負(fù)載10kg。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述光源燈(6)為低功率的紅色LED面陣背光光源。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)輸出口接顯示器或打印機(jī)。專利摘要本實(shí)用新型涉及一種藥片沖壓設(shè)備高精度檢測系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，攝像機(jī)、鏡頭、藥片沖桿、步進(jìn)電機(jī)平移臺、光源燈、定位系統(tǒng)，攝像機(jī)由CMOS圖像傳感器和CMOS攝像頭組成，鏡頭和攝像機(jī)連接在一起，攝像機(jī)通過通訊接口與計(jì)算機(jī)連接，攝像機(jī)固定在光學(xué)定位架上，光源燈給鏡頭提供光，藥片沖桿固定在定位系統(tǒng)上，步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)定位系統(tǒng)，系統(tǒng)通過圖像拼接方式解決大尺寸工件的檢測問題，同時(shí)由于拼接后圖像分辨率的提高使得對產(chǎn)品的檢測精度極大的提高，產(chǎn)品合格率和安全性得到保證，避免人為的誤判，提高檢測效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，具有準(zhǔn)確度高、速度快、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡潔的優(yōu)點(diǎn)，適合推廣使用。文檔編號G01B11/02GK201534392SQ200920078309公開日2010年7月28日申請日期2009年7月16日優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日發(fā)明者周穎,張敏燕,梅楊楊,王殊軼,葛斌,謝海明,郭世俊,韓露申請人:上海理工大學(xué)