CN103512894B - 一种用于水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于全自动水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置，其特征在于：包括图像同步跟随采集装置、机械式夹爪夹瓶装置和主驱动***；所述的图像同步跟随采集装置包括中空直驱伺服电机，中空直驱伺服电机固定连接中空直驱伺服电机输出法兰，中空直驱伺服电机输出法兰固定连接至少两个转臂的一端，至少一个转臂上设有背光源安装座和相机安装座，其余转臂上设有底光源安装座和相机安装座，背光源安装座上设有背光源，底光源安装座上设有底光源，相机安装座上设有相机。本发明相机、光源、待检瓶三者同步性高，保证了相机图像采集质量，大大提高了灯检机的检测精度。

Description

一种用于水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置

技术领域

本发明主要涉及制药机械设备领域，特指一种用于全自动水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置，其专为灯检机***配套使用从而实现对水针安瓿瓶内药液中所含异物的检测功能，主要检测的异物有：玻璃碎屑、金属铝屑、橡皮屑、毛发、纤维等。

背景技术

在制药机械设备领域中，全自动药液瓶智能视觉检查***是针对医药生产线上安瓿瓶、西林瓶及大输液瓶等产品质量检测的全自动在线检测装置，可以在线检测玻璃碎屑、金属铝屑、橡皮屑、毛发、纤维等异物，还可以检测瓶体本身的破损、裂纹及瓶口的封装质量等，自动剔除不合格品。与人工检测相比，极大的提高了检测速度和质量，避免了人工检测的不稳定性，实现对产品进行100％的检测，而且检测方法和标准均匀统一，彻底杜绝不合格的产品进入市场。它运用机器视觉技术与自动控制原理相结合，通过机械方法使被检测产品高速运转、制动，采用高速工业相机获取被检测物的一系列图像，运用高性能工控***及软件对图像进行计算、分析，完成对产品的检测。检测出的不合格品，通过自动控制的执行装置予以自动剔除，实现药液瓶质量无接触式的检测。

根据对药企大量不合格品的收集和分类，安瓿瓶水针出现的异物类型主要有玻璃碎屑、金属铝屑、橡皮屑、毛发、纤维等，然而根据在不同光源照射下异物呈现的颜色，简化的将其分为两大类：在背部光源照明方式下，异物呈现的颜色较暗，则划分为黑色，主要是橡皮屑、毛发、纤维等异物；在底部光源照射下，异物呈现的颜色较浅，则划分为白色，主要是玻璃碎屑、金属铝屑等异物。因此，要全面检测出安瓿瓶水针液体内所含异物，至少需要两个工位，分别采用背部、底部给光方式来检测黑色异物和白色异物。

现有全自动水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置存在下列缺陷：

1、灯检机进行图像采集需要相机、光源、待检瓶三者保持同步运转，相对静止。目前国内大部分灯检机采用相机与光源分别安装于不同的机械结构上，通过机械传动方式实现同步，由于零件加工精度受限及结构安装存在误差，相机、光源、待检瓶三者同步性难以保证，直接影响异物检测的准确性。

2、目前国内大部分灯检机采用底座和压杆式结构，机械结构复杂，对瓶子的要求较高。一方面如果瓶子头部有缺陷，例如毛刺、焦头等情况，很容易造成瓶子的破碎。如检测过程中出现瓶子破碎的情况，很难清洁。另一方面待检瓶放置于底部光源之上，相互接触摩擦，也会造成接触面有划痕。这样底光源发出的光会被遮挡，强度减弱，对产品的异物检测造成重大的影响。

3、大颗粒异物由于体积和重量较大，通常在瓶子旋转过程中很难让其完全离开瓶底。目前国内大部分灯检机采用底座和压杆式结构，会对视觉***检测存在一定的盲区，尤其是对瓶子底部大颗粒异物的检测。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于全自动水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置，采用图像同步跟随采集装置配合机械式夹爪夹瓶装置，同时利用背部、底部给光方式来检测水针安瓿瓶内药液中的异物，从而大大提高异物检测的精度及准确率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种用于全自动水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置，其特征在于：包括图像同步跟随采集装置、机械式夹爪夹瓶装置和主驱动***；所述的图像同步跟随采集装置包括中空直驱伺服电机，中空直驱伺服电机固定连接中空直驱伺服电机输出法兰，中空直驱伺服电机输出法兰固定连接至少两个转臂的一端，至少一个转臂上固定连接背光源安装座和相机安装座，其余转臂上固定连接底光源安装座和相机安装座，背光源安装座上设有背光源，底光源安装座上设有底光源，相机安装座上设有相机；所述的主驱动***包括主轴，主轴可转动地设于中空直驱伺服电机的中心孔中，主轴连接减速机，减速机连接主电机，主轴外侧设有滑套，滑套固定连接灯检盘；所述的机械式夹爪夹瓶装置包括可转动地设于灯检盘外周的夹爪，夹爪的上部设有同步带轮，步进电机的输出轴上也设有同步带轮，夹爪上部的同步带轮和步进电机输出轴上的同步带轮通过同步带相连，步进电机设于步进电机固定块上，步进电机固定块固定于灯检盘上，夹爪的上端连接驱动夹爪开合的气缸的活动轴，所述的夹爪的下端设有安瓿瓶夹头。

优选地，所述的中空直驱伺服电机与主轴保持同心。

优选地，所述的背光源安装座和相机安装座分别位于转臂的两端，待检安瓿瓶固定于安瓿瓶夹头上，待检安瓿瓶位于背光源和相机之间。

优选地，所述的底光源安装座和相机安装座分别位于转臂的两端，待检安瓿瓶固定于安瓿瓶夹头上，待检安瓿瓶位于底光源上方。

优选地，所述的主轴可转动地设于主平台上，中空直驱伺服电机固定于主平台上。

更优选地，所述的主平台的底面连接电机安装架，主电机与减速机固定于电机安装架上。

优选地，所述的气缸固定于气缸固定座上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：1)通过直驱伺服电机直接驱动，相机、光源固定于同一转臂上，转臂与直驱伺服电机相连。结构简单，降低机械零件加工要求；相机、光源安装位置灵活，调试方便，有利于两组检测工位的合理布局；相机、光源、待检瓶三者同步性高，保证了相机图像采集质量，大大提高了灯检机的检测精度。2)采用无底座机械式夹爪夹瓶装置，药液瓶完全悬空，瓶底没有任何物体遮挡，更在利于底部大颗粒异物的检出。3)相机、光源完全不与待检瓶接触，有利于相机、光源的清洁，减少外界对光源的干扰，有效降低了灯检机的误检率。

附图说明

图1是水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置主视图(背光源工位)；

图2是水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置主视图(底光源工位)；

图3是水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置俯视图；

图4是水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置俯视图(移去夹爪及主驱动)。

图例说明：

背光源101、背光源安装座102、底光源103、底光源安装座104、相机105、相机安装座106、转臂107、中空直驱伺服电机108、中空直驱伺服电机输出法兰109、步进电机201、步进电机固定块202、同步带203、气缸204、气缸固定座205、同步带轮206、夹爪207、夹头208、主轴301、滑套302、灯检盘303、主平台304、电机安装架305、减速机306、主电机307。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

如图1所示，本发明的用于全自动水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置包括图像同步跟随采集装置、机械式夹爪夹瓶装置和主驱动***。

所述的图像同步跟随采集装置包括背光源101、背光源安装座102、底光源103、底光源安装座104、相机105、相机安装座106、转臂107、中空直驱伺服电机108、中空直驱伺服电机输出法兰109。中空直驱伺服电机输出法兰10直接安装在中空直驱伺服电机9上，中空直驱伺服电机108固定连接中空直驱伺服电机输出法兰109，中空直驱伺服电机输出法兰109直接固定连接两个转臂107的一端，一个转臂107上固定连接背光源安装座102和相机安装座106，另一个转臂107固定连接底光源安装座104和相机安装座106，背光源101安装于背光源安装座102上，底光源103安装于底光源安装座104上，相机105安装于相机安装板106上；如图1所示，所述的背光源安装座102和相机安装座106分别位于转臂107的两端，待检安瓿瓶209固定于安瓿瓶夹头208上，待检安瓿瓶209位于背光源101和相机105之间。如图2所示，所述的底光源安装座104和相机安装座106分别位于转臂107的两端，待检安瓿瓶209固定于安瓿瓶夹头208上，待检安瓿瓶209位于底光源103上方。中空直驱伺服电机108连接电机驱动器，通过电机驱动器控制中空直驱伺服电机108的运转来调整相机105、背光源101、底光源103和待检安瓿瓶209的相对运动，实现同步跟随采集图像。

所述的主驱动***包括主轴301、滑套302、灯检盘303、主平台304、电机安装架305、减速机306、主电机307。主轴301可转动地设于主平台304上，中空直驱伺服电机108固定于主平台304上，主轴301可转动地设于中空直驱伺服电机108的中心孔中，减速机306的输出轴通过联轴器与主轴301相连，减速机306连接主电机307，主轴301外侧安装有滑套302，滑套302固定连接灯检盘303；所述的主平台304的底面连接电机安装架305，主电机307与减速机306固定于电机安装架305上。通过控制主电机307的运转来带动主轴301及灯检盘303一起旋转运行。

所述的机械式夹爪夹瓶装置包括步进电机201、步进电机固定块202、同步带203、气缸204、气缸固定座205、同步带轮206、夹爪207和安瓿瓶夹头208。夹爪207可转动地设于灯检盘303外周，夹爪207的上部安装有同步带轮，步进电机201的输出轴上也安装有同步带轮206，如图3所示，夹爪207上部的同步带轮206和步进电机201输出轴上的同步带轮206通过同步带203相连，步进电机201安装于步进电机固定块202上，步进电机固定块202固定于灯检盘303上，夹爪207的上端连接驱动夹爪207开合的气缸204的活动轴，所述的夹爪207的下端安装有安瓿瓶夹头208气缸204固定于气缸固定座205上。待检安瓿瓶209被安瓿瓶夹头208夹住头部悬于空中。步进电机201通过同步带203带动夹爪207、安瓿瓶夹头208及待检安瓿瓶209一起旋转；气缸204连接电磁阀，通过电磁阀控制气缸204活动轴伸缩来调整夹爪207的开合。

中空直驱伺服电机108套在主轴301上，与主轴301保持同心。多组夹爪207均匀分布安装在灯检盘303圆周上。安装过程中通过调整相机安装座106、背光源安装座102、底光源安装座104的位置，如图4所示，保持相机105、背光源101或底光源103、夹爪207三者中心在同一平面上即可。

具体动作过程如下：首先主电机307带动主轴301始终以均速旋转。当待检安瓿瓶209通过进料装置进入持续旋转的主轴301时，气缸204推动夹爪207闭合并将待检安瓿瓶209夹起。当主轴301自身旋转到指定工位时，步进电机201驱动夹爪207高速旋转，并在到达检测工位前刹车并停止。在此过程中，瓶内的液体也被高速旋转起来，当夹爪207停止后瓶内的液体仍在旋转，此时图像同步跟随采集装置中的中空直驱伺服电机108同时带动背光源101、底光源103、相机105做相对主轴301旋转方向上的同步跟随转动，并保持角速度相同。在此同步跟随过程中，两组相机分别拍下若干照片，并通过控制***对照片进行分析处理，最终检测出药液中所含异物粒子的大小及种类，并判断是否符合要求。完成这些检测动作后，当该产品随主轴301旋转至出料位置时，气缸204推动夹爪207打开并将产品放下，然后由出料装置根据产品检测结果进行分类，完成整过异物检测过程。

Claims (6)

1.一种用于全自动水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置，其特征在于：包括图像同步跟随采集装置、机械式夹爪夹瓶装置和主驱动***；所述的图像同步跟随采集装置包括中空直驱伺服电机（108），中空直驱伺服电机（108）固定于主平台（304）上，中空直驱伺服电机固定连接中空直驱伺服电机输出法兰（109），中空直驱伺服电机输出法兰（109）固定连接至少两个转臂（107）的一端，至少一个转臂（107）上固定连接背光源安装座（102）和相机安装座（106），其余转臂（107）上固定连接底光源安装座（104）和相机安装座（106），背光源安装座（102）上设有背光源（101），底光源安装座（104）上设有底光源（103），相机安装座（106）上设有相机（105）；所述的主驱动***包括主轴（301），所述的主轴（301）可转动地设于主平台（304）上，主轴（301）可转动地设于中空直驱伺服电机（108）的中心孔中，主轴（301）连接减速机（306），减速机（306）连接主电机（307），主轴（301）外侧设有滑套（302），滑套（302）固定连接灯检盘（303）；所述的机械式夹爪夹瓶装置包括可转动地设于灯检盘（303）外周的夹爪（207），夹爪（207）的上部设有同步带轮，步进电机（201）的输出轴上也设有同步带轮（206），夹爪（207）上部的同步带轮（206）和步进电机（201）输出轴上的同步带轮（206）通过同步带（203）相连，步进电机（201）设于步进电机固定块（202）上，步进电机固定块（202）固定于灯检盘（303）上，夹爪（207）的上端连接驱动夹爪（207）开合的气缸（204）的活动轴，所述的夹爪（207）的下端设有安瓿瓶夹头（208）。

2.如权利要求1所述的用于全自动水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置，其特征在于：所述的中空直驱伺服电机（108）与主轴（301）保持同心。

3.如权利要求1所述的用于全自动水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置，其特征在于：所述的背光源安装座（102）和相机安装座（106）分别位于转臂（107）的两端，待检安瓿瓶（209）固定于安瓿瓶夹头（208）上，待检安瓿瓶（209）位于背光源（101）和相机（105）之间。

4.如权利要求1所述的用于全自动水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置，其特征在于：所述的底光源安装座（104）和相机安装座（106）分别位于转臂（107）的两端，待检安瓿瓶（209）固定于安瓿瓶夹头（208）上，待检安瓿瓶（209）位于底光源（103）上方。

5.如权利要求1所述的用于全自动水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置，其特征在于：所述的主平台（304）的底面连接电机安装架（305），主电机（307）与减速机（306）固定于电机安装架（305）上。

6.如权利要求1所述的用于全自动水针安瓿瓶灯检机的异物检测装置，其特征在于：所述的气缸（204）固定于气缸固定座（205）上。