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利用机器视觉技术提升药瓶检测效率及准确性

发布时间: 2019-09-19发布者: 浏览量: 60

药品和保健食品在人们的身体健康中扮演着举足轻重的角色,如果药品质量有问题,则很有可能对生命造成威胁,因此不管是政府、医疗单位或一般大众对药品质量都有严格要求。各国在药品检测方面均有明确的法律规章条款,在生产过程中及生产结束后对药品进行检测,层层把关,以达到高标准及符合法律规章。
    许多制药厂商采用自动化方式进行前期生产、后段包装,以及包装之后的检测过程,以减少因人工检验而导致的低效率和巨额的人事和管理成本。为了达到质量要求,许多厂商结合机器视觉系统及自动化机(生产线机器),通过图形分析、颜色辨识、条形码辨识以及字符检测,以实现最高质量及最高效益的生产线流程。
    近年来,各地制药厂商渐渐转型,部署全自动化生产线。其中,液态药瓶生产制造及检测过程历经层层关卡,借助机器视觉技术,总体检测效率及检测准确性都较以往的人力大幅提高。映美精相机的USB 3.1彩色工业相机,能够在高速运转的生产线上捕捉到每个经过药瓶的图像,然后经过后端图像软件分析,进行良品/不良品筛选,同时也可以记录图像数据,以便后序可以快速且精准地查询、追溯和检索品项。
瓶装药品检测

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图1:在机器视觉系统的帮助下,药瓶检测效率及检测准确性都较以往大幅提升

    液态药品装瓶后,通常需要经过个检测环节,来判断药液装瓶是否够量、瓶口是否有破损、瓶盖是否压装到位,以确保药量正确、药瓶封装完好,以及瓶内的真空度正常。因此,在对瓶装药液进行检测前,制药商通常会先利用图像传感器纪录正常瓶口的特征和药液的标准位置。当每瓶药液经过检测镜头前时,相机会捕捉当前被检测物体的特征,然后将捕获的图像与先前拍摄的样本图像进行比对。检测标准采用的是相对位置标准,因此并不会因瓶子在传送带上受到微弱跳动的影响而做出错误判断。
USB 工业相机在药瓶检测中的应用
    USB工业相机现今已被广泛安装在机器输送带上,代替人眼进行判断和测量,因为它能够在高速移动过程中捕获清晰的图像,并能快速且准确地进行图像数据的传输和处理。USB 3.1工业相机能在较为恶劣的环境下长时间连续运行,并能保证稳定、可靠的性能和准确的拍摄效率,较先前USB 2.0传输更为快速。将USB 3.1工业相机用在制药过程中时,可以用来监控、分析和优化制药流程,确保药品质量,提高生产率。
(1)瓶口瑕疵或缺损检测
    空药瓶在运送过程中难免会碰撞缺损,为避免瓶内有碎玻璃混进以及之后瓶盖无法密合,在填装药液之前,可以使用工业相机垂直进行瓶口检测,筛选过滤有缺损或破碎瓶口的空药瓶。
    映美精相机的USB 3.1相机采用Sony Pregius图像传感器,能够提供高画速及低噪声图像品质,可以清楚地呈现出所拍摄的瓶口,帧率达593fps,可捕捉快速通过产线的每一个药瓶(见图2)。
    拍摄后的图像则可即时传送至小电脑,透过电脑自动比对正常样本图像(可使用直径测量或图形辨识软件)。之后,小电脑便可下指令至自动化机器,将不符合标准的药瓶送入废品区淘汰掉。

图2:使用相机垂直进行瓶口瑕疵检测,图中为使用映美精相机拍摄的瓶口图像

(2)瓶口封盖及液体位置检测
    当药瓶经过自动化机器填充完液体药品后,便直接封口。一般医疗用药剂瓶会有内塞先封住瓶口,然后再使用机器将铝质外盖内压密合,以确保瓶内的药液不受污染或变质。
    在该检测过程种,先使用映美精相机的彩色工业相机垂直拍摄瓶盖的彩色图像,获取瓶盖颜色。随后,将拍摄的瓶盖图像传输至电脑,将瓶盖的颜色与事先储存设定的颜色进行比对,以此来辨识所经过的药瓶是否正确(见图3)。
    接下来,在下一个检测位架设侧拍相机,在该处捕获的图像,经过测量软件或程序来辨别液位高度,同时上下比对瓶盖位置,确认是否每个瓶盖都已密封(见图4)。
    在这两项检测中不合格的药瓶,由小计算机自动下指令至自动化机器,送至废品区。

图3:映美精相机的USB 3.1彩色相机,分辨率最高可达1200万像素,能提供完整的色彩重现,能在瓶盖检测时呈现清晰、零失真的颜色比对。

图4:瓶盖位置以及瓶内液体高度位置比对

(3)贴标/标码检测及字符辨识
    除了药瓶检测,许多制药商会在药瓶瓶身或瓶盖上贴上或嵌入卷标号码、日期或相关的药品名称。映美精相机提供高效稳健的条形码辨识算法,能迅速地侦测并辨识任何方位的一维与二维条形码;也可以设定只扫描特定的条形码图形及方位;或设定感兴趣区域(ROI),以加速侦测及解码效率。
    制药厂商只需要利用工业相机读取标签上或喷涂在包装上的一维或二维条形码,就可以实时获得药品的详细成分、生产日期、批号和有效日期等相关信息。
整体效益
    上述条列机器视觉在药瓶检测的部分应用,然而机器视觉用以提高制药工作的效率和准确度仍需仰赖与自动化制药生产系统紧密结合,才能达到提高质量,提高效率和降低成本的目标。也由于药瓶检测常与自动化机配合使用,端看不同药厂的需求以及不同厂家自动化机所提供不同的功能,对于机器视觉相关的应用也有不一样的变化。然而,对于要求高质量和高可靠性的制药厂商而言,USB 3.1工业相机的设计,在制药过程中满足了高速、高分辨率、高画质影像、完整色彩重现及高稳定性等需求。

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