一种药液灌装不合格产品剔除方法
【专利摘要】本发明属于数字图像处理【技术领域】，提供一种药液灌装不合格产品剔除方法，包括下列步骤：(1)采集一幅包含灌装后的瓶身的图像；(2)选择定位区域；(3)确定瓶头位置；(4)确定基准搜索区域和基准点；(5)确定液位搜索区域；(6)判断液位是否符合灌装要求；(7)剔除灌装不合格产品。本发明能快速、客观、准确地检测出灌装后的药品液位是否符合灌装要求，对不合格产品予以剔除，提高药品质量的检测精度和效率。
【专利说明】一种药液灌装不合格产品剔除方法
所属【技术领域】
[0001]本发明属于数字图像处理，涉及一种药液灌装不合格产品剔除方法。
【背景技术】
[0002]液体药品在灌装过程中，灌装不足或过量直接影响药品的质量。目前，液体药品灌装质量是否合格，例如，灌装后的液位是否符合灌装要求主要靠人工目测。人工检测虽然方便、直观，但是受主观因素影响大，工人长时间工作容易造成视觉疲劳，会出现判断错误，进而影响药品质量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种能够快速准确地检测出瓶身液位是否符合灌装要求，进而对不合格产品进行剔除的方法。本发明的技术方案如下:
[0004]一种药液灌装不合格产品剔除方法，包括下列步骤:
[0005](I)在灌装生产线上的灌装后的工位，采集一幅包含灌装后的瓶身的图像；
[0006](2)选择定位区域
[0007]该定位区域为一个矩形框，矩形框水平方向的长度为瓶头宽度的2倍左右，矩形区域水平方向的中心尽量和瓶头宽度的中心位置重合，并将瓶头顶部以上的部分空白区域包含在矩形框内，以保证能准确地确定瓶头顶部的位置，每次只对该区域内相应的瓶身进行检测；
[0008](3)确定瓶头位置
[0009]对采集的图像进行阈值分割后，得到第一二值图，背景为白色，目标为黑色，所述的阈值按照下面的标准选取:使得瓶头区域全部为黑色，其周围区域为白色；根据第一二值图，对(2)中定位区域内的目标分别进行水平方向和垂直方向投影，找出垂直方向投影中点数最少的点即为瓶头顶部的垂直方向的位置Y1，从定位区域水平方向的中心分别向两侧进行搜索，找出水平方向投影中点数最少的点，分别为瓶头两侧水平方向的位置Xl和X2 ；
[0010](4)确定基准搜索区域和基准点
[0011]根据(3)中瓶头的位置，以瓶头顶部垂直方向的位置Yl为基准，分别向下偏移不同的距离，得到基准搜索区域的矩形框垂直方向的两条边的位置，基准搜索框水平方向的中心与瓶头位置的中线在同一垂直线上；
[0012]分别以瓶头两侧水平方向的位置Xl和X2为基准，向内，即基准搜索区域水平方向的中心，偏移一定的距离，得到基准搜索框水平方向的两条边的位置；
[0013]基准搜索区域的大小根据基准区域的大小确定，能将基准区域包含在基准搜索框内，并且四周有一定的空隙即可；
[0014]对采集的图像进行阈值分割后，得到第二二值图，所述的阈值按照下面的标准选取:使得基准区域全部为白色，周围区域为黑色。根据第二二值图，对基准搜索区域内的目标进行垂直方向投影，找出垂直方向投影中点数最多的点即为基准点垂直方向的位置Y2;
[0015](5)确定液位搜索区域
[0016]根据(3)中瓶头的位置，以瓶头顶部垂直方向的位置Yl为基准，分别向下偏移不同的距离，得到液位搜索区域的垂直方向的两条边的位置，液位搜索框水平方向的中心与瓶头位置的中线在同一垂直线上；
[0017]分别以瓶头两侧水平方向的位置Xl和X2为基准，向内，即液位搜索区域水平方向的中心，偏移一定的距离，得到液位搜索区域水平方向的两条边的位置；
[0018]对采集的图像进行阈值分割后，得到第三二值图，所述的阈值按照下面的标准选取:液位区域全部为黑色，周围区域为白色。根据所述的第三二值图，对液位搜索区域内的目标和背景分别进行垂直方向投影，从上向下搜索，找出目标垂直方向投影中第一个最大值点即为液位垂直方向中心的位置Y3 ；
[0019]然后，以Y3为起点，向下搜索，从背景垂直方向投影中找出点数占搜索区域宽度70%的点数的位置即为液位最低点垂直方向的位置Y4 ;
[0020](6)判断液位是否符合灌装要求
[0021]计算基准点垂直方向的位置Y2和液位最低点垂直方向的位置Y4之间的差值D，只有当D的值在预设范围内，液体药品才符合灌装要求；
[0022](7)剔除灌装不合格产品
[0023]对于不符合灌装要求的药液瓶体，在所述工位的下游工位，执行剔除操作。
[0024]本发明能代替人工进行检测，并克服了人工检测过程中主观因素的干扰，能快速、客观、准确地检测出灌装后的药品液位是否符合灌装要求，对不合格产品予以剔除，提高药品质量的检测精度和效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1原图；
[0026]图2定位区域和用来确定瓶头位置的二值化图；
[0027]图3用来确定基准的二值化图；
[0028]图4用来确定液位的二值化图；
[0029]图5检测结果图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例对本发明进行说明，参见图1-5。
[0031](I)采集一幅图像
[0032]该图像大小为1280*960像素，图像中可能包含一个或一个以上的检测目标(瓶身)，但是每次只对图像中某个固定位置的瓶身进行检测，其它位置的瓶身不进行检测，相机实时采集的图像被送入工控机中。
[0033]在本实例中，采集的图像如图1所示，图像大小为1280*960像素，将要对中间位置的瓶身进行检测。
[0034](2)选择定位区域
[0035]该定位区域为一个矩形框。由于自动检测时，瓶身每次在图像中的位置可能不同，为了保证矩形框中至少存在一个完整的瓶身，矩形框水平方向的长度为瓶头宽度的2倍左右，矩形区域水平方向的中心尽量和瓶头宽度的中心位置重合。矩形框的垂直方向的长度为160个像素左右，必须保证矩形区域能将瓶头顶部以上30个像素的空白区域包含在内(保证能准确地确定瓶头顶部的位置)，但不能超出图像范围。每次只对该区域内相应的瓶身进行检测。
[0036]在本实例中，在中间位置的瓶身处，选择定位区域，如图2中所示的矩形区域。搜索定位区域的水平方向长度为800个像素，垂直方向长度为140个像素。在图中，由于瓶头顶部距离图像边缘比较近，所以这里只要保证搜索区域的上边缘不超出图像即可。同时，保证搜索区域水平方向的中心尽量和瓶头宽度的中心位置重合，即左右尽量关于瓶身中心轴对称。(3)确定瓶头位置
[0037]对采集的图像进行阈值分割后，得到第一二值图，背景为白色，目标为黑色，所述的阈值按照下面的标准选取:使得瓶头区域全部为黑色，其周围区域为白色。根据第一二值图，对步骤(2)中定位区域内的目标分别进行水平方向和垂直方向投影。找出垂直方向投影中点数最少的点即为瓶头顶部的垂直方向的位置Y1。从定位区域水平方向的中心分别向两侧进行搜索，找出水平方向投影中点数最少的点，分别为瓶头两侧水平方向的位置Xl和X2o
[0038]在本实例中，对图1中的图像进行阈值分割，得到如图2所示的二值图，并对步骤(2中)定位区域内的黑点分别进行水平方向和垂直方向投影。找出垂直方向投影中点数最少的点即为瓶头顶部的垂直方向的位置YI ο从定位区域水平方向的中心分别向两侧进行搜索，找出垂直方向投影中点数最少的点，分别为瓶头两侧水平方向的位置Xl和X2。由此可以确定瓶头顶部和两侧的位置，如图5所示。
[0039](4)确定基准点
[0040]根据步骤(3)中瓶头的位置，确定基准的搜索区域。以瓶头顶部垂直方向的位置Yl为基准，分别向下偏移不同的距离，得到基准搜索区域的矩形框垂直方向的两条边的位置，基准搜索框水平方向的中心与瓶头位置的中线在同一垂直线上。
[0041]分别以瓶头两侧水平方向的位置Xl和X2为基准，向内(即基准搜索区域水平方向的中心)偏移一定的距离(100个像素左右)，得到基准搜索框水平方向的两条边的位置。
[0042]基准搜索区域的大小根据基准区域的大小确定，能将基准区域包含在基准搜索框内，并且四周有一定的空隙(5到20个像素)即可。
[0043]对采集的图像进行阈值分割后，得到第二二值图，所述的阈值按照下面的标准选取:使得基准区域全部为白色，周围区域为黑色。根据第二二值图，对基准搜索区域内的目标进行垂直方向投影。找出垂直方向投影中点数最多的点即为基准点垂直方向的位置Y2。
[0044]在本实例中，根据步骤(3)中Yl、Xl和X2的值，确定基准搜索区域，如图5中所示的中间矩形区域。基准搜索区域的垂直方向的两条边的位置，分别为Yl向下偏移190和230个像素；基准搜索区域水平方向的两条边的位置，为Xl和X2分别向内(即基准搜索区域水平方向的中心)偏移100个像素。
[0045]对基准区域内的白点进行垂直方向投影，找出垂直方向投影中点数最多的点即为基准点垂直方向的位置Y2，如图5中基准搜索区域内的划线位置。
[0046](5)确定液位
[0047]根据步骤(3)中瓶头的位置，确定液位的搜索区域。以瓶头顶部垂直方向的位置Yl为基准，分别向下偏移不同的距离，得到液位搜索区域的垂直方向的两条边的位置，液位搜索框水平方向的中心与瓶头位置的中线在同一垂直线上。
[0048]分别以瓶头两侧水平方向的位置Xl和X2为基准，向内(即液位搜索区域水平方向的中心)偏移一定的距离(50个像素左右)，得到液位搜索区域水平方向的两条边的位置。
[0049]对采集的图像进行阈值分割后，得到第三二值图，所述的阈值按照下面的标准选取:液位区域全部为黑色，周围区域为白色。根据所述的第三二值图，对液位搜索区域内的目标和背景分别进行垂直方向投影。从上向下搜索，找出目标垂直方向投影中第一个最大值点即为液位垂直方向中心的位置Y3。
[0050]然后，以Y3为起点，向下搜索，从背景垂直方向投影中找出点数占搜索区域宽度70%的点数的位置即为液位最低点垂直方向的位置Y4。这里，理论上应该是从背景垂直方向的投影中找到第一个最大值即认为是液位最低点垂直方向的位置，但是由于液位处有时会有气泡，会对液位的判断造成干扰，所以选择占搜索区域宽度70%的点数的位置，从而保证不会因为气泡而造成误判。
[0051]在本实例中。，根据步骤⑶中Yl、Xl和X2的值，确定液位搜索区域，如图5中所示的底部矩形区域。液位搜索区域的垂直方向的两条边的位置，分别为Yl向下偏移700和940个像素；基准搜索区域水平方向的两条边的位置，为Xl和X2分别向内(即基准搜索区域水平方向的中心)偏移50个像素。
[0052]对液位区域内的黑点和白点分别进行垂直方向投影，从上向下搜索，找出黑点垂直方向投影中第一个最大值点即为液位垂直方向中心的位置Y3 ;以Y3为起点，向下搜索，从背景垂直方向投影中找出点数占搜索区域宽度70%的点数的位置即为液位最低点垂直方向的位置Y4。如图5中液位搜索区域内的划线位置。
[0053](6)判断液位是否符合灌装要求
[0054]得到基准点垂直方向的位置Y2和液位垂直方向的位置Y4的差值D，只有当Y5的值在设定范围Dmin和Dmax之间时，液体药品才符合灌装要求。如果Y5的值大于设定范围中的最大值Dmax，那么说明液体药品灌装不足；如果Y5的值小于设定范围中的最小值Dmin, ο那么说明液体药品灌装过量。
[0055]在本实例中，通过检测得到步骤(4)中的Y2和步骤(5)中的Y4的差值D为527 (单位:像素)，根据检测现场需求，Dmin设置为509，Dmax设置为590。Y5在509和590之间。所以该药品符合灌装要求。
[0056]对于不符合灌装要求的药液瓶体，在下游工位执行剔除操作，执行剔除操作的方法如下:
[0057]灌装后的瓶体在传送带上顺序经过光电传感器、工业相机和剔除电磁阀。光电传感器与工业相机之间的距离dl为50cm左右，剔除电磁阀与工业相机之间的距离d2为400cm左右，光源距离瓶体1cm，相机距离瓶体1m左右，相机的倾斜角度为30°左右。
[0058]当有灌装后的瓶体经过光电传感器时，光电传感器发送信号给PLC并记录当前时间t，以t为起点，延时一段时间tl后，PLC通知相机拍照并进行检测。以t为起点，延时一段时间t2后，到达剔除位置时，PLC通知电磁阀将不良瓶体剔除。其中，tl = dl/s，t2 = d2/s，s为传送带的运动速度。
【权利要求】
1.一种药液灌装不合格产品剔除方法，包括下列步骤: (1)采集一幅包含灌装后的瓶身的图像； (2)选择定位区域 该定位区域为一个矩形框，矩形框水平方向的长度为瓶头宽度的2倍左右，矩形区域水平方向的中心尽量和瓶头宽度的中心位置重合，并将瓶头顶部以上的部分空白区域包含在矩形框内，以保证能准确地确定瓶头顶部的位置，每次只对该区域内相应的瓶身进行检测； (3)确定瓶头位置 对采集的图像进行阈值分割后，得到第一二值图，背景为白色，目标为黑色，所述的阈值按照下面的标准选取:使得瓶头区域全部为黑色，其周围区域为白色；根据第一二值图，对(2)中定位区域内的目标分别进行水平方向和垂直方向投影，找出垂直方向投影中点数最少的点即为瓶头顶部的垂直方向的位置YI，从定位区域水平方向的中心分别向两侧进行搜索，找出水平方向投影中点数最少的点，分别为瓶头两侧水平方向的位置Xl和X2 ； (4)确定基准搜索区域和基准点 根据(3)中瓶头的位置，以瓶头顶部垂直方向的位置Yl为基准，分别向下偏移不同的距离，得到基准搜索区域的矩形框垂直方向的两条边的位置，基准搜索框水平方向的中心与瓶头位置的中线在同一垂直线上； 分别以瓶头两侧水平方向的位置Xl和X2为基准，向内，即基准搜索区域水平方向的中心，偏移一定的距离，得到基准搜索框水平方向的两条边的位置； 基准搜索区域的大小根据基准区域的大小确定，能将基准区域包含在基准搜索框内，并且四周有一定的空隙即可； 对采集的图像进行阈值分割后，得到第二二值图，所述的阈值按照下面的标准选取:使得基准区域全部为白色，周围区域为黑色。根据第二二值图，对基准搜索区域内的目标进行垂直方向投影，找出垂直方向投影中点数最多的点即为基准点垂直方向的位置Y2; (5)确定液位搜索区域 根据(3)中瓶头的位置，以瓶头顶部垂直方向的位置Yl为基准，分别向下偏移不同的距离，得到液位搜索区域的垂直方向的两条边的位置，液位搜索框水平方向的中心与瓶头位置的中线在同一垂直线上； 分别以瓶头两侧水平方向的位置Xl和X2为基准，向内，即液位搜索区域水平方向的中心，偏移一定的距离，得到液位搜索区域水平方向的两条边的位置； 对采集的图像进行阈值分割后，得到第三二值图，所述的阈值按照下面的标准选取:液位区域全部为黑色，周围区域为白色。根据所述的第三二值图，对液位搜索区域内的目标和背景分别进行垂直方向投影，从上向下搜索，找出目标垂直方向投影中第一个最大值点即为液位垂直方向中心的位置Y3 ； 然后，以Y3为起点，向下搜索，从背景垂直方向投影中找出点数占搜索区域宽度70%的点数的位置即为液位最低点垂直方向的位置Y4 ; (6)判断液位是否符合灌装要求 计算基准点垂直方向的位置Y2和液位最低点垂直方向的位置Y4之间的差值D，只有当D的值在预设范围内，液体药品才符合灌装要求；(7)剔除灌装不合格产品对于不符合灌装要求的药液瓶体，在所述工位的下游工位，执行剔除操作。
【文档编号】B65B57/04GK104477461SQ201410765298
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】南兆龙, 李凤婷, 余天洪, 任海燕 申请人:天津普达软件技术有限公司