机器视觉在医疗器械行业的应用
摘要一次性注射针的外观缺陷是影响产品质量的主要因素。为了实现对注射针的外观缺陷检测自动化，本文研究了用西门子机器视觉[1]技术结合西门子自动化[2]设备在线检测注射针的外观缺陷并自动剔除不合格产品的方法。在实际生产过程的运用中，注射针检测系统得到了多家医疗器械厂商的好评。
关键词一次性注射针缺陷检测西门子机器视觉自动化
Abstract The defect on the appearance of the one-off injector pin is the main influencing factor to it’s quality. To realize defect inspection automatically for the defect on the appearance of the one-off injector pin, some defect inspecting methods for the one-off injector pin by SIMATIC machine vision combine with SIMATIC automatic equipment are studied in this article. In actual project, the equipment of Hang zhou Huafeng automatic company that inspects the appearance of the one-off injector pin obtained good effect from many medical instrument manufacturers.
Key Words one-off injector pin, defect inspection, SIMATIC machine vision, automation
1 引言
随着医疗水平和医疗器械的不断提高和更新，一次性注射针以其方便、卫生的特点深受用户的喜爱，其需求量也迅速增大，而针头外观的好坏直接影响到一次性注射针的质量。所以为了减少不合格品的数量，需要增加检测工序。手工外观检验和产品标记昂贵和不可靠。同时又意味着不近人情的单调工作。这里，自动化机器视觉系统提供了解决这些问题的方案。
2 一次性注射针的缺陷
一次性注射针可以分为针座和针头两个部分。针座的缺陷对产品的质量影响可以不计。而针头就存在着两种缺陷情况：首先针头在制作过程中针尖部位可能会产生毛刺；其次针头在自动装配过程中可能会产生倒插现象（针尖部位被插入针座）。影响针头的几个缺陷为：针尖毛刺、倒插。其中倒插不仅会对产品的质量产生直接的影响，而且严重的会危害到人的
生命。如图1：
正插倒插
图1
3 利用机器视觉实现PET饮料瓶的外观缺陷的自动化检测
随着市场一次性注射针需求的不断增大，以及客户对产品质量的要求，越来越多的医疗器械生产厂商采用自动化注射针检测系统，对一次性注射针的外观缺陷进行综合检测。这种方法代替了传统的人工方法以提高生产效率和产品质量，解决了人工方法效率低、速度慢，以及受检测人员主观性制约等不确定因素带来的误检及漏检，实现更好的100%产品在线检测。
3.1机器视觉系统概述
机器视觉系统是指通过图像摄取装置（分CMOS相机和CCD相机两种）把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单元，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
3.2机器视觉实现一次性注射针的外观缺陷的自动化检测方案
本文采用了注射针检测系统用于一次性注射针的外观缺陷检测。该系统以西门子图像处理器[3]为核心，并结合西门子自动化设备，形成了既有简单的数字信号接口又有复杂的工业网络接口的系统，让用户能选择适合自己工况的系统，既方便又节省投资。
其基本检测处理流程如图2，简易系统框架如图3：
图2 基本检测流程图图3为系统简易图
工作原理：首先光纤传感器感应到注射针，然后触发图像处理器拍摄图片，并进行图像分析处理，最后驱动剔除装置。考虑到现在的自动化生产需要，目前的剔除方法则采用整排剔除，如果需要更高的自动化水平，可以为每个针座加装吸盘。
3.3注射针视觉检测系统功能简介
①、能在线完成对象的存在性检测、模型比较、形状检验、位置和方向识别、工件的测量。
②、该系统目前的实际检测速度达到600—1500根/分钟，并装由调节器可以根据现场生产需要来调节检测传送带的速度。
③、能通过剔除装置准确剔除检测出的次品。
④、能实现以下统计功能并在现场触摸屏上显示（安装打印机可打印）：单位产品通过时的不合格品数量和比例，单位时间内通过产品的不合格品数量和比例，各班次生产的产品总量及检测出的次品数量、每月累计生产产品的总量及检测出的次品数量。
⑤、能存储生产线上各种产品的检测程序并能方便地通过现场触摸屏加以选择。
⑥、能通过以太网接口和计算机通讯，实现在线监控、在线修改检测程序、在线记录生产数据、在线保存用户所需的实时图像（合格产品的图像和不合格产品的图像）。
⑦、能根据生产线上所需检测的不同产品方便地调节视觉检测装置的高度。
⑧、机器视觉检测系统为独立系统，可方便地接入或退出使用，所需各种硬件、软件由厂家提供。
⑨、机器视觉检测系统安装、维护、拆卸方便。
4 结论
该系统现已成功运用于国内某知名医疗器械公司的生产线上，效果非常好。不仅满足用户的现有需求，而且还为用户预留很多的功能和升级空间，这些功能在今后的检测任务中将会发挥更多的作用，为用户解决更多的问题，节省很多的升级费用。如：打印接口、上位机通讯接口、报警接口、针尖毛刺检测功能、提速功能等。更重要的是该系统能严格的控制用户产品的质量，减少了很多的人工成本。随着工业自动化水平的不断提高，人工费用的增长，该系统的应用前景将会更加广阔。
参考文献（Reference）
[1] SIMATIC machine vision introduce 2004,10
[2] SIMATIC TIA 2004,10
[3] The manual of Spectation V2.5.7 2003,11