項(xiàng)目背景
醫(yī)用橡膠手套在外科手術(shù)中的使用具有劃時(shí)代的意義,它已經(jīng)成為減少病原體傳播的主要手段,可以避免與任何可能引起感染的物質(zhì)直接接觸的危險(xiǎn)。這類醫(yī)用手套分左右手配為一副供醫(yī)療手術(shù)使用,以優(yōu)質(zhì)天然膠乳為主要原材料,通過采用凝固劑浸漬法進(jìn)行模具加工成型,干燥后制成的橡膠薄膜制品。一雙質(zhì)量合格的醫(yī)用手套不僅直接關(guān)系到一場(chǎng)手術(shù)是否能順利進(jìn)行,而且也關(guān)系到病患手術(shù)者的人身安全。醫(yī)用手套包裝是保證醫(yī)用手套質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。醫(yī)用手套包裝機(jī)也稱醫(yī)用手套包裝生產(chǎn)線,是一種可將醫(yī)用乳膠手套自動(dòng)包裝的機(jī)械設(shè)備。目前,國(guó)內(nèi)的醫(yī)用手套包裝普遍由人工放置手套,存在由放置的位置過前、過后引起的包裝紙破裂、切指、包裝不美觀等質(zhì)量缺陷。臺(tái)達(dá)DMV視覺系統(tǒng)的引入能夠很好地解決此類缺陷的發(fā)生,在該領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的行業(yè)推廣意義。
工藝分析
在橡膠手套的包裝過程中,手套放置的位置直接影響包裝的質(zhì)量。主要分為以下兩種情況:手套放置過前:因?yàn)檎奂埐课浑x基準(zhǔn)線只有0.5mm,手套手腕部分放置超過印刷基準(zhǔn)線很有可能會(huì)導(dǎo)致包裝紙折紙時(shí)破裂,從而影響包裝質(zhì)量;手套放置過后:手套手指部分放置超過后段折紙區(qū)域且接近切紙線就會(huì)導(dǎo)致包裝不美觀,如果手指部分過于接近切紙線,很有可能發(fā)生切指。如果手套手指部分放置超過后段切紙線,那勢(shì)必導(dǎo)致手套手指部分切指。因?yàn)槭痔追胖檬橇魉€在線放置,速度在每分鐘50-60雙左右,放置位置過于苛刻勢(shì)必造成操作工放置手套的難度,直接影響包裝產(chǎn)量。
鑒于以上兩種情況,我們將切紙線與距切紙線往前100mm處區(qū)域劃為切指危險(xiǎn)區(qū),將切紙線與后基準(zhǔn)線之間設(shè)為放置禁止區(qū)。在這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)都不得有手套存在,如果存在手套,通過視覺檢測(cè)發(fā)出報(bào)警。針對(duì)用戶手套產(chǎn)品的多樣性與需要的調(diào)整,切指危險(xiǎn)區(qū)的范圍可以由用戶自定義。
檢測(cè)方案
根據(jù)用戶的需求,本方案采用DMV1000視覺系統(tǒng)“一拖一”的模式來進(jìn)行檢測(cè)求,系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。
■ 檢測(cè)分析
手套與包裝紙顏色相近,如果光源直射手套,手套與包裝紙的特征對(duì)比度很差,無法穩(wěn)定的檢測(cè)出手套的存在。而當(dāng)條形光源與水平面成60度時(shí)(參考圖2),手套手腕部分與手指部分會(huì)呈現(xiàn)不同的圖像特征。
1.手腕部分檢測(cè)
手腕部分比較平整,手套表面具有較強(qiáng)的反光性,在手套手腕部分存在與不存在的情況下,該區(qū)域的亮度對(duì)比是比較明顯的;利用這個(gè)特性,可以使用【影像亮度】工具來判斷手套手腕部分有無超過基準(zhǔn)線進(jìn)入放置禁止區(qū)域;另外,可以利用【邊緣位置】尋找基準(zhǔn)線邊緣;當(dāng)手套手腕部分遮蓋基準(zhǔn)線時(shí),【邊緣位置】工具檢測(cè)就會(huì)出錯(cuò),系統(tǒng)會(huì)輸出NG信號(hào)。
2.手指部分檢測(cè)
當(dāng)條形光源與水平面成60度時(shí),手指部分會(huì)在包裝紙上呈現(xiàn)黑色陰影,我們可以通過檢測(cè)手指陰影的位置來判斷手指在包裝紙上的相對(duì)位置,雖然實(shí)際檢測(cè)的并非手指的實(shí)際位置,但是,在檢測(cè)精度要求不是很高的情況下,利用手指部分的陰影在切指危險(xiǎn)區(qū)的位置相對(duì)比較確定的特性滿足檢測(cè)的需求;在放置禁止區(qū)和切指危險(xiǎn)區(qū)分別用【面積】工具來檢測(cè)手指陰影的黑像數(shù)值,當(dāng)檢測(cè)到的黑像數(shù)值大于設(shè)定值,系統(tǒng)會(huì)輸出NG信號(hào)。
■ 檢測(cè)方案
1.手腕部分檢測(cè)
檢測(cè)工具定位:左右手套包裝紙放置區(qū)域各有一條黑色基準(zhǔn)線,分別用【邊緣位置】來定位黑色基準(zhǔn)線的邊緣。以左基準(zhǔn)線定位為例,如圖3所示。
為了產(chǎn)品換產(chǎn)的需要,統(tǒng)一基準(zhǔn)線的位置,利用【標(biāo)記】工具,對(duì)該位置進(jìn)行標(biāo)識(shí),如圖4所示。
影像強(qiáng)度檢測(cè):
當(dāng)手套手腕部分傾斜放置時(shí),【邊緣位置】工具沒有出錯(cuò)的情況下,需要用【影像強(qiáng)度】工具來檢測(cè)越界的手套。以左邊為例,如圖5所示。
手腕部分判定NG的條件:基準(zhǔn)線定位出錯(cuò);手腕部分覆蓋基準(zhǔn)線或者基準(zhǔn)線不清晰、不存在的情況下,基準(zhǔn)線定位工具【邊緣位置】出錯(cuò);實(shí)際影像強(qiáng)度亮度平均值大于設(shè)定值。
2、手指部分檢測(cè)
因?yàn)槭痔子卸喾N規(guī)格,大小尺寸有所差異,所以其相對(duì)包裝紙的位置,會(huì)有所調(diào)整,即需要調(diào)整放置禁止區(qū)和切指危險(xiǎn)區(qū)的相對(duì)位置;針對(duì)此項(xiàng)要求,為了便于調(diào)整,我們將手指切指檢測(cè)左右兩邊分為4個(gè)區(qū)域,利用【面積】工具進(jìn)行檢測(cè)。
放置禁止區(qū)檢測(cè):
規(guī)劃【面積】工具的檢測(cè)區(qū)域,并對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理,以左邊為例,如圖6所示。當(dāng)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的黑像數(shù)值大于設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)輸出NG信號(hào)。
切指危險(xiǎn)區(qū)檢測(cè):
規(guī)劃【面積】工具的檢測(cè)區(qū)域,并對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理,檢測(cè)區(qū)域設(shè)置方法同上(省略)。當(dāng)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的黑像數(shù)值大于設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)輸出NG信號(hào)。
■ 檢測(cè)效果
方案最終輸出結(jié)果需要綜合判斷2個(gè)【影像亮度】和4個(gè)【面積】工具檢測(cè)的結(jié)果,只要出現(xiàn)一個(gè)NG(即手腕部分過基準(zhǔn)線或手套手指部分處于禁止區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)的情況),此包裝機(jī)便會(huì)報(bào)警停機(jī)。所以還需通過【判斷器】將此六個(gè)檢測(cè)工具的檢測(cè)結(jié)果做一個(gè)“and”關(guān)系。
系統(tǒng)配置
驗(yàn)收測(cè)試
驗(yàn)收測(cè)試分12組,每組分10次進(jìn)行測(cè)試,表2為測(cè)試報(bào)表,其中“露指”代表手套處于放置禁止區(qū)或者切指危險(xiǎn)區(qū),“過線”為手套手腕部分過基準(zhǔn)線的情況。
應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)
項(xiàng)目總結(jié)
本文基于臺(tái)達(dá)DMV1000機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速醫(yī)用橡膠手套自動(dòng)包裝機(jī)手套質(zhì)量的自動(dòng)化檢測(cè),不僅大大降低了產(chǎn)品線次品的輸出,提升了品牌形象,而且為企業(yè)節(jié)約了資源。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低廉、操作簡(jiǎn)便、精確度高、穩(wěn)定性高。其檢測(cè)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于人工檢測(cè)效果,規(guī)范了操作工的放置手套的操作習(xí)慣。本檢測(cè)系統(tǒng)已成功應(yīng)用于該項(xiàng)目,取得了滿意的運(yùn)行效果,準(zhǔn)確率完全達(dá)到了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。隨著醫(yī)療行業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高,人工費(fèi)用的增長(zhǎng),該系統(tǒng)具備良好地推廣應(yīng)用價(jià)值。