機(jī)器視覺(jué)助力殘損膠囊圖像檢測(cè)

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)與科學(xué)的快速發(fā)展，人們生活水平不斷的提高。與此同時(shí)，人們對(duì)與自身健康息息相關(guān)的藥品質(zhì)量有了越來(lái)越高的質(zhì)檢要求。

在日常生活中，我們?cè)谫?gòu)買常見(jiàn)的膠囊藥品時(shí)，可以憑借肉眼獲取藥品的劑量與外形輪廓、色澤等物理量來(lái)判別膠囊藥品質(zhì)量的好壞。但在許多制藥廠藥品的批量生產(chǎn)過(guò)程中，單純地靠員工的眼睛來(lái)逐個(gè)判斷藥品的外形輪廓與色澤，從而不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。易疲勞等缺點(diǎn)無(wú)法保障高質(zhì)量需求，這不僅增加了生產(chǎn)與管理成本，同時(shí)也存在由于人眼的不穩(wěn)定性檢測(cè)而產(chǎn)生的合格率。

機(jī)器視覺(jué)的出現(xiàn)解決了這一難題，極大地解放了人類的勞動(dòng)力，提高了現(xiàn)代生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，改善設(shè)備的完整性具有重大意義，而且有著極廣的市場(chǎng)前景。

膠囊外觀瑕疵檢測(cè)

膠囊生產(chǎn)過(guò)程中難免出有漏粉、 磨損、外觀變形的殘損膠囊存在，因此這就需要對(duì)在線的膠囊進(jìn)行圖像處理與識(shí)別。在整個(gè)圖像處理過(guò)程中，首先要通過(guò)圖像傳感器CCD圖像傳感器獲取圖像，并將圖像轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)或微處理器能夠識(shí)別且運(yùn)行的數(shù)字信號(hào)，以此通過(guò) A／D轉(zhuǎn)換器將膠囊圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像。獲取到圖像后對(duì)膠囊進(jìn)行預(yù)處理(濾波、圖像增強(qiáng)等)、膠囊圖像的特征提取、分類識(shí)別。對(duì)于檢測(cè)到的不合格膠囊，此時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)向PLC發(fā)送信號(hào)，表示檢測(cè)到殘損膠囊，需要剔除將不合格產(chǎn)品放入到廢品槽。

膠囊檢測(cè)的算法分析

膠囊經(jīng)充填機(jī)填充好后，膠囊體與膠囊帽進(jìn)行了較好的吻合，在檢測(cè)過(guò)程中可能由于人為因素、機(jī)器故障、堆壓等因素致使膠囊出現(xiàn)了破損和表面磨損。按照破損和磨損程度的不同，系統(tǒng)必須把那些破損或磨損較大的膠囊剔除出來(lái)，對(duì)那些破損或磨損程度較小而人眼看不出來(lái)的破損或磨損膠囊可以當(dāng)合格膠囊，以減小生產(chǎn)過(guò)程中的損失。

膠囊的破損檢測(cè)

膠囊磨損檢測(cè)

鋁箔包裝膠囊檢測(cè)

機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備通過(guò)模式匹配與顏色識(shí)別，確定一個(gè)包裝是否有正確的數(shù)量和類型的藥片。檢查包裝中藥丸的數(shù)量和每顆藥丸的顏色，對(duì)不合格包裝發(fā)出報(bào)警或剔除。

機(jī)器視覺(jué)膠囊檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)

替代人工檢測(cè)：機(jī)器視覺(jué)能夠在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域替代人工檢測(cè)，其非接觸與高精密度的優(yōu)勢(shì)是人工無(wú)法比擬的；

提高效率：在流水線重復(fù)且機(jī)械化的檢測(cè)過(guò)程中，人工檢測(cè)容易出現(xiàn)疲勞而導(dǎo)致檢測(cè)效率降低，而機(jī)器視覺(jué)不知疲倦，無(wú)需休息，能夠大幅提高檢測(cè)效率，甚至能夠達(dá)到人工10倍以上；

降低成本：機(jī)器視覺(jué)屬于一次性投入，可以減少工業(yè)生產(chǎn)中人工及管理成本的長(zhǎng)期投入。同時(shí)檢測(cè)速度更快，單位產(chǎn)品檢測(cè)成本更低；

提升品質(zhì)：機(jī)器視覺(jué)對(duì)比人工，檢測(cè)精度更高，同時(shí)也能夠避免人工的情緒化而導(dǎo)致的誤差，提升檢測(cè)的準(zhǔn)確性，而進(jìn)一步的提高產(chǎn)品品質(zhì)。

在當(dāng)前，醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展，各種藥用或裝飲料用的玻璃瓶的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，隨著競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，客戶勢(shì)必對(duì)玻璃瓶質(zhì)量的要求越來(lái)越高，這對(duì)玻璃瓶企業(yè)產(chǎn)品品質(zhì)的要求也越來(lái)越高，企業(yè)通常采用不斷加大人工監(jiān)測(cè)力度，或者尋找更好的檢測(cè)方法，以便全面解決這個(gè)日益尖銳的矛盾。

機(jī)器視覺(jué)之玻璃瓶檢測(cè)應(yīng)用

在玻璃瓶生產(chǎn)過(guò)程中，由于加工工藝的復(fù)雜性，無(wú)法避免產(chǎn)生各種的缺陷產(chǎn)品，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)重隱患。為了提高產(chǎn)品出廠的品質(zhì)，廠家通常依靠大量的人工檢查來(lái)挑除廢品。但人工檢查速度慢，需要占用大量的人力、物力資源和場(chǎng)地資源，而且人眼長(zhǎng)時(shí)間工作后，極易出現(xiàn)疲勞和疏忽的情況，無(wú)法高效保證產(chǎn)品質(zhì)量。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)已經(jīng)逐步使用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)來(lái)代替人工進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，這樣檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)可以通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，不受主觀因素的影響，可以連續(xù)、準(zhǔn)確、可靠地完成檢測(cè)工作，提高工業(yè)產(chǎn)品自動(dòng)化和智能化的發(fā)展。

主要檢測(cè)指標(biāo)

1、尺寸檢測(cè)（包括瓶高、瓶身外徑、瓶口外徑、瓶口高度等）；

2、瓶身外觀缺陷（包括氣泡、雜質(zhì)、褶皺、粘連、裂紋、刻痕、手印等）；

3、瓶底缺陷從側(cè)面可以拍攝到（包括瓶底凹凸不平、底刺、偏底等）；

4、瓶肩部缺陷（包括斜肩、歪瓶、與瓶身類似的外觀缺陷等）；

5、瓶口檢測(cè)內(nèi)容是除了檢測(cè)瓶身外觀上述缺陷類型外，還需要檢測(cè)缺口、破口、圓口不齊等缺陷。

機(jī)器視覺(jué)工作原理

機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)是指通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品（CMOS和CCD）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)。圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作，進(jìn)行視覺(jué)檢測(cè)、尺寸測(cè)量、缺陷檢測(cè)及系統(tǒng)定位等。

玻璃瓶質(zhì)量在視覺(jué)檢測(cè)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1、提高檢測(cè)精度，統(tǒng)一檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，消除人工檢測(cè)的個(gè)體差異；

2、提高檢測(cè)速度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全方位實(shí)時(shí)檢測(cè)；

3、一次投入，平均成本遠(yuǎn)小于人工成本；

4、可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，便于前端工序查找問(wèn)題，為后續(xù)工序提供建議。

針對(duì)玻璃瓶檢測(cè)這種帶有高度重復(fù)性的工作，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)具有速度快、精度高、自動(dòng)化程度高等突出的優(yōu)點(diǎn)，能很好的滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求。而且視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)可以適應(yīng)不同產(chǎn)品規(guī)格，對(duì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線質(zhì)量檢測(cè)，可以擴(kuò)展到對(duì)于啤酒瓶等別的種類的玻璃瓶檢測(cè)，讓最終客戶方便靈活的使用于各類檢測(cè)中。

機(jī)器視覺(jué)助力制鞋行業(yè)高精度檢測(cè)

如今，隨著生活水平的不斷提升，人們對(duì)于衣食住行的定義及要求相較與幾年前已經(jīng)有了很大的改變，我們將這種變化稱之為“消費(fèi)升級(jí)”，它最主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的消費(fèi)需求變得多元化、專業(yè)化。

拿“行”這塊舉個(gè)例子，現(xiàn)在人們?cè)谶x購(gòu)鞋子時(shí)除了對(duì)鞋的外觀有要求之外，還對(duì)鞋的功能有了具體的要求，如跑步時(shí)需要專業(yè)的“跑步鞋”，打球時(shí)需要不同類型的“球鞋”，戶外徒步時(shí)需要專業(yè)的“徒步鞋”等等。

目前制鞋產(chǎn)品的生產(chǎn)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但美中不足的是成品和半成品檢測(cè)依然是由人工一個(gè)一個(gè)檢查排除不合格品，特別是在半成品檢查的時(shí)，由于半成品是剛經(jīng)過(guò)噴膠工序膠水還處于未凝固狀態(tài)，人手檢查時(shí)偶爾會(huì)沾到膠水導(dǎo)致鞋體表面膠量變化引起成品不合格，同時(shí)人工檢測(cè)的效率并不高，每當(dāng)生產(chǎn)旺季時(shí)就會(huì)影響到整條產(chǎn)線的產(chǎn)能。

盡管與人工相比，自動(dòng)化設(shè)備在效率和準(zhǔn)確性上來(lái)說(shuō)已經(jīng)更勝一籌，但不同款式的鞋子在大小、厚度、顏色方面都各不一樣，所以對(duì)設(shè)備來(lái)說(shuō)仍然存在著不小的挑戰(zhàn)。

采用工業(yè)機(jī)器人+雙相機(jī)方案，以相機(jī)引導(dǎo)機(jī)器人到達(dá)對(duì)應(yīng)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)定位及細(xì)節(jié)檢測(cè)的應(yīng)用。

系統(tǒng)中的雙相機(jī)，一個(gè)固定在機(jī)器人上方用于整個(gè)鞋子輪廓特征的捕捉，另外一個(gè)相機(jī)位于機(jī)器手臂末端法蘭處用于鞋子內(nèi)側(cè)膠量的檢測(cè)，如下圖。

在面向裝配、搬運(yùn)行業(yè)時(shí)，慧眼科技視覺(jué)系統(tǒng)特有的輪廓圖像處理、目標(biāo)定位等一系列技術(shù)特性，都確保了其強(qiáng)大的位置識(shí)別能力。

通過(guò)相機(jī)1從上方拍出鞋子的輪廓，同時(shí)將鞋底輪廓細(xì)分成若干個(gè)點(diǎn)，處理完畢后將生成的坐標(biāo)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)口發(fā)送給機(jī)器人，機(jī)器人收到后可直接利用點(diǎn)位進(jìn)行軌跡運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)同時(shí)打開相機(jī)2進(jìn)行實(shí)時(shí)的多光源拍照，如圖2，左側(cè)為相機(jī)1，右側(cè)為相機(jī)2。

事實(shí)上，這一項(xiàng)應(yīng)用并非視覺(jué)系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人的唯一合作案例。隨著工業(yè)機(jī)器人集成視覺(jué)引導(dǎo)功能的技術(shù)趨勢(shì)在當(dāng)前逐漸興起，兩者的合作機(jī)遇不斷涌現(xiàn)，針對(duì)制鞋產(chǎn)業(yè)可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位和產(chǎn)品缺陷判斷。