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NanolineLaser NLTM 系列结构光源应用案例之

—— 三维药品检测

 

    每个生产中出现的失误,都可能导致用户使用后出现问题对厂家起诉。现在的制药公司正在发展日益成熟的机器视觉系统,以避免这种潜在的问题。这种系统不仅能够检测药品的细节特征,比如大小、形状、表面特征,还可以用于药品的体积计算或是药品流水线运输装置的瞄准。

    “现在,许多口服的片剂都采用特殊设计的糖衣以延缓药物在人体内被人身体吸收的时间”, John Nagle ,Nagle Research (Cedar Park, TX, USA; www.nagleresearch.com)的董事长说 。采用机器视觉体统,可以检测药片是否包裹着糖衣以及糖衣的大小是否标准,这样,糖衣包装过程就可以被精准、定量的控制,否则,药物在人体内的释放量就无法准确的控制。

    除了上述的药品在流水线运输装置上的检测,药品表面的特征检测也是很重要的,比如它们是否破裂、损坏,药片在挤压成型后是否留有残余物质。“因为我们生产许多不同的颜色的药片,包括一些颜色很深的,所以普通的基于二维相机的检测系统很难探测出药品的缺陷”, Nagle 说,“而且,这些系统不能检测出每片药的厚度,所以对于这些二维相机检测系统的开发者来说,研发系统使其完成计算药品的体积的功能,是一项相当难以实现的任务”。

    为了克服这些困难, Nagle 和他的同事们最近为美国一个大的药品供应商研发了一套三维视觉系统,用于药品检测。这套基于计算机的系统,每小时最多能检测 250,000 个药片。它使用NanolineLaser 公司 (Montreal, QC, Canada; www.nanolinelaser.com ) 的结构光源激光器,发出一条线宽只有 0.005mm 的激光光束,照射在流水线上被传送的药片上,反射光线再经 SICK 公司 (Minneapolis, MN, USA; www.sick.com ). 的 Ranger E50 高速多线扫描相机扫描,最终相机将数据传送到计算机中进行分析。

口服片剂

对药片的三维检测分析图

三维药品检测系统可以通过药品表面的三维伪色彩检测图示揭示药品表面的特征,比如是否破碎。如左图所示,渐进的色彩变化代表的是高度的数据,明显地表示出了表面的破碎情况。如右图所示,三维边缘检测分析图可以显示出药片不规则部分的位置。

    相机从一个特定的角度来接收激光,将信号传送到计算机中进行分析,最终有效地反应出药片的高度等信息。通过将照射在物体上弯曲的激光光线和直的激光光线进行对比,对其弯曲程度进行计算就可以得出物体的高度。当流水线上的药片通过激光光束照射的时候,它的三维轮廓信息就以最高 30000 幅 / 秒的速率被采集并传输到超过千兆以太网的主机上。

    “如果有的药片只需要测量其表面的信息”, Nagle 说,“那么一个照相机就完全可以满足了。”然而,有的情况下,需要测量出完整的药品三维信息,这时,就需要用两个相机从不同角度投射向物体来采集信息。

    三维轮廓数据被传送到计算机中后,通过 Nagle 研究中心研发的软件,以三维立体的形式表现出来,人们通过不同的图像处理模块来完成不同特定的缺陷分析。比起为了这个项目去专门购买机器视觉的软件, Nagle 和他的同事选择自己开发这些特定的、用微软 C++ 编制的图像处理模块,然后根据不同的功能和目的将它们集成,开发成软件。“研发一系列特定的图像处理模块,可以根据生产商的不同要求很容易地组合出相应功能的检测系统的软件,并且系统软件的运作水准会维持在一个较高的水平”, Nagle 说。

    一些模块包含着软件包,包括检测药片的形状、表面以及其他特性的功能,无论药品表面是否有异物存在,模块都可以对药片的体积进行计算。“这些药片的三维形状是已知的,所以我们用三维的方法测量药品,这比普通的二维测量技术要精确的多,” Nagle 说。

    在药片的一些标准特征被电脑计算存储后,任何不符合特定标准的药片都会被检测系统中电脑的定制软件识别出来,视为不合格产品,然后经美国国家仪器公司 (Austin, TX, USA; www.ni.com ) 的一块数字 I/O 板触发流水线上的气动执行器,任何被视作不合格产品的药片就会被气流吹进废料箱。

 

 

 


概述
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