西門子機器視覺系統在醫療器械行業的應用
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摘要 一次性注射針的外觀缺陷是影響產品質量的主要因素。為了實現對注射針的外觀缺陷檢測自動化，本文研究了用西門子機器視覺[1]技術結合西門子自動化[2]設備在線檢測注射針的外觀缺陷并自動剔除不合格產品的方法。在實際生產過程的運用中，杭州華峰自動化系統公司的注射針檢測系統得到了多家醫療器械廠商的好評。
關鍵詞 一次性注射針 缺陷檢測 西門子機器視覺 自動化
1 引言
隨著醫療水平和醫療器械的不斷提高和更新，一次性注射針以其方便、衛生的特點深受用戶的喜愛，其需求量也迅速增大，而針頭外觀的好壞直接影響到一次性注射針的質量。所以為了減少不合格品的數量，需要增加檢測工序。手工外觀檢驗和產品標記昂貴和不可靠。同時又意味著不近人情的單調工作。這里，自動化機器視覺系統提供了解決這些問題的方案。
2 一次性注射針的缺陷
一次性注射針可以分為針座和針頭兩個部分。針座的缺陷對產品的質量影響可以不計。而針頭就存在著兩種缺陷情況：首先針頭在制作過程中針尖部位可能會產生毛刺；其次針頭在自動裝配過程中可能會產生倒插現象（針尖部位被插入針座）。影響針頭的幾個缺陷為：針尖毛刺、倒插。其中倒插不僅會對產品的質量產生直接的影響，而且嚴重的會危害到人的生命。如圖1：
圖1
3 利用機器視覺實現PET飲料瓶的外觀缺陷的自動化檢測
隨著市場一次性注射針需求的不斷增大，以及客戶對產品質量的要求，越來越多的醫療器械生產廠商采用自動化注射針檢測系統，對一次性注射針的外觀缺陷進行綜合檢測。這種方法代替了傳統的人工方法以提高生產效率和產品質量，解決了人工方法效率低、速度慢，以及受檢測人員主觀性制約等不確定因素帶來的誤檢及漏檢，實現更好的100%產品在線檢測。
3.1機器視覺實現一次性注射針的外觀缺陷的自動化檢測方案
本文采用了杭州華峰自動化系統有限公司開發的注射針檢測系統用于一次性注射針的外觀缺陷檢測。該系統以西門子圖像處理器[3]為核心，并結合西門子自動化設備，形成了既有簡單的數字信號接口又有復雜的工業網絡接口的系統，讓用戶能選擇適合自己工況的系統，既方便又節省投資。
其基本檢測處理流程如圖2，簡易系統框架如圖3：
圖2 基本檢測流程圖
圖3為系統簡易圖
工作原理：首先通過光纖傳感器感應到注射針，然后觸發圖像處理器拍攝圖片，圖像采集來后，對圖像進行二值化、目標定位、測量、特征匹配等圖像分析處理，處理的結果傳至PLC進行邏輯控制，并根據傳送帶當前的速度來驅動剔除裝置，準確地剔除不合格產品?？紤]到現在的自動化生產需要，目前的剔除方法則采用整排剔除，如果需要更高的自動化水平，可以為每個針座加裝吸盤。
系統設計特點：本系統采用了西門子嵌入式圖像處理器，其集成化的模塊，很容易根據客戶現場的環境和客戶的要求來設計系統配置和外觀。該系統外觀使用全不銹鋼材料，符合了醫療器械行業的規范；獨立式的機械結構，容易安裝于流水線的任何位置；通過西門子觸摸屏和PLC的連接，使得操作工容易在線切換不同產品的程序，并可以從觸摸屏查看實時檢測數據；根據單條流水線產品的多樣化，系統采用了X-Y-Z都可以調節的機械機構，讓用戶操作更靈活。
4 結論
該系統現已成功運用于國內某知名醫療器械公司的生產線上，效果非常好，漏剔率為0，誤剔率為99.99%。不僅滿足用戶的現有需求，而且還為用戶預留很多的功能和升級空間，這些功能在今后的檢測任務中將會發揮更多的作用，為用戶解決更多的問題，節省很多的升級費用。如：打印接口、上位機通訊接口、報警接口、針尖毛刺檢測功能、提速功能等。更重要的是該系統能嚴格的控制用戶產品的質量，減少了很多的人工成本。隨著工業自動化水平的不斷提高，人工費用的增長，該系統的應用前景將會更加廣闊。
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