一种用于移液吸头端口的检测方法和系统与流程

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种用于移液吸头端口的检测方法和系统。

背景技术：

在生物、化学、食品、医疗等各行业的实验研究中，移液吸头做为移液器(移液枪)的配套耗材，一直是实验室内使用频率最高和消耗最大的实验耗材之一。作为一种广泛用于实验室内各类精确测量场合的实验器材，合格的移液吸头要求端口无毛刺，吸嘴表面光洁平滑，沾湿性小，以避免液体留外壁引起的误差，同时移液吸头的端口规格尺寸都需严格按设计要求，使得移液吸头和移液器能精确连接，保证吸液的精密度和准确性，避免各细微计量误差的存在，确保检测结果准确和可靠。

但是目前，实验研究中大多使用移液吸头为聚乙烯或聚四氟乙烯等材料，其生产成型需要经历多道生产步骤。在移液吸头管材挤出及后续的产品生产加工过程中，需要将加工成型的管材按照一定长度进行切割，切割以后还需对管材进行倒角、吸屑以及毛刺处理。但由于以聚乙烯或聚四氟乙烯等为原材料挤出的管材硬脆，同时由于生产过程中需要通过各类机械和各道工序进行加工，目前的刀切或锯切机械设备无法完全实现和达到准确平直、端口平整、无碎屑、无毛刺、管壁均匀等严苛技术要求，从而难以保证生产出来的所有移液吸头都符合产品设计规格。因此对通过各道生产工序最终完成的移液吸头产品进行质量检验成了一项繁琐又必不可少的步骤。而由于移液吸头本身的透明特性已经其尺寸的短小，对移液吸头中的端口倒角等这类微小的结构组成部分的尺寸和毛刺等指标则一直没有什么有效的检测方法，只能被动的通过前端生产模具上进行控制，使得目前移液吸头生产企业都不能形成一个有效统一的检验标准。

技术实现要素：

本发明针对现有移液吸头端口检验工艺中无法对移液吸头端口倒角的尺寸和毛刺等指标进行有效的检测的问题，提供了一种用于移液吸头端口的检测方法，具体如下：

一种移液吸头的检验方法，用于对放置于检验平台上的移液吸头进行检验，具体包括：

获取包含移液吸头安装端面的二值化目标图像；

对所述目标图像进行旋转并获取旋转图像；

对多幅图像中的安装端面执行叠加处理来获取包含完整倒角外沿的叠加图像；

获取所述叠加图像中倒角外沿直径数据；

通过判断所述直径数据是否在预定允许范围内来检测移液吸头安装端倒角是否合格。

优选的，其中对所述目标图像进行旋转并获取旋转图像的步骤包括：

对所述目标图像中倒角内沿执行边缘检测；对所述边缘检测结果执行圆拟合获取圆心；对所述目标图像绕所述圆心执行至少一次旋转获取相对应的旋转图像。

优选的，其中对多幅图像中的安装端面执行叠加处理来获取包含完整倒角外沿的叠加图像的步骤包括：以所述圆心为叠加重合点，对多幅目标图像和/或旋转图像内的安装端面执行叠加处理来获取包含完整倒角外沿的叠加图像。

优选的，其中获取所述叠加图像中倒角外沿直径数据的步骤包括：对所述叠加图像中的倒角外沿执行边缘检测；对所述边缘检测结果执行圆拟合获取外沿直径数据。

优选的，所示检测方法还包括对目标图像中倒角内沿执行边缘检测并通过圆拟合获取内沿直径数据。

优选的，所示检测方法还包括：通过判断所述内沿和/或外沿边缘各像素点到所述圆心的距离是否在预定允许范围内来检测倒角内沿和/或外沿毛刺是否合格。

本发明还公开了一种用于移液吸头端口的检测系统，所述移液吸头安装端内侧设置有倒角，包括：用于获取包含移液吸头安装端面的二值化目标图像的图像获取模块；用于对所述目标图像进行旋转并获取旋转图像的图像旋转模块；用于对多幅图像中的安装端面执行叠加处理来获取包含完整倒角外沿的叠加图像的图像叠加模块；用于获取所述叠加图像中倒角外沿直径数据的数据检测模块；用于通过判断所述直径数据是否在预定允许范围内来检测移液吸头安装端倒角是否合格的判断模块。

优选的，所述图像旋转模块包括：用于对所述目标图像中倒角内沿执行边缘检测的边缘检测模块；用于对所述边缘检测结果执行圆拟合获取圆心的圆拟合模块；用于对所述目标图像绕所述圆心执行至少一次旋转获取相对应的旋转图像的旋转模块。

优选的，所述图像叠加模块还用于以所述圆心为叠加重合点，对多幅目标图像和/或旋转图像内的安装端面执行叠加处理来获取包含完整倒角外沿的叠加图像。

优选的，所述检测系统还包括用于通过判断所述倒角内沿和/或外沿边缘各像素点到所述圆心距离是否在预定允许范围内来检测倒角内沿和/或外沿毛刺是否合格的毛刺检测模块。

本发明取得如下的有益效果：

本发明通过通过对目标图像进行旋转叠加等操作，很好的获取了安装端倒角外沿的完整图像，解决了由于移液头透明材质造成的已获取的安装端面图像中倒角外沿与安装端外侧卡条根部图像重合，而无法识别获取完整的倒角外沿图像的问题。进而可通过后续对叠加图像中完整倒角外沿的识别检测等步骤来完成对倒角内沿和外沿的直径和毛刺等特征的检测，量化了检测标准，大大提高了对数量庞大的移液吸头的检测效率和检测精度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的检测对象移液吸头的结构图。

图2为本发明实施例检测对象述移液吸头的安装端剖面图。

图3为本发明一实施例公开的检测方法流程图。

图4为本发明一实施例公开的检测方法中获取旋转图像的流程图。

图5A～5F为本发明一实施例公开的检测过程中的部分处理图像。

图6为本发明一实施例公开的检测系统原理图。

图7为本发明一实施例公开的图像旋转模块原理图。

图8为本发明另一实施例公开的检测系统原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

附图1为本发明针对的一种检测对象移液吸头的结构图，附图2为所述移液吸头1的安装端剖面图，所述移液吸头1的与外部移液器进行连接的安装端的内侧设置有倒角2，其中倒角内沿21在倒角下部，倒角外沿22在倒角上部，所述安装端外侧设置有多个卡条3，其中移液吸头1多采用接近透明的材质制作。

如附图3所示，本实施例公开了一种检测方法，用于对与附图1和2中类似的移液吸头端口进行检测，具体包括如下步骤：

步骤S1，获取包含移液吸头安装端面的二值化目标图像。

在一实施例中，将待测移液吸头安装端向上垂直放置于检验平台上，图像采集装置垂直于检验平台以获取待测移液吸头的安装端面图像。然后对获取的安装端面图像进行灰度转换处理，将灰度转换处理后的图像再进行二值化处理，以获取所需的安装端面的二值化目标图像。在本检验过程中，由于端口图像简单，图像与背景之间对比度较大，且具有较均匀的灰度分布，故可采用基于图像灰度特性的方法进行图像分割。本实施例使用阈值规则进行图像分割时，所有灰度直大于或等于阈值T的像素都被判断为属于背景，赋值为0，而小于阈值T的像素属于目标，赋值为1，其中阈值T可根据样品图像调试进行选取设定。图像阈值分割不仅可以大量压缩数据，减少存储容量，而且能大大简化后续的分析和处理步骤。

步骤S2，对所述目标图像进行旋转并获取旋转图像。

由于移液吸头采用透明材料，移液吸头的安装端面和卡条根部的图像将一起出现在图像采集装置获取的安装端面原图像中，进而使得安装端面原图像中倒角外沿的部分区段将被移液吸头安装端外部的卡条根部截断。因此在后续获取的二值化的目标图像中倒角外沿将被分割成一段一段的弧线，直接导致后续无法识别外沿的边缘和直径等圆参数。本实施例中需对前述二值化目标图像中倒角外沿的间隔弧线进行补充和连接完整。

在一些实施例中，可包括下述步骤：

步骤S21，对所述目标图像中倒角内沿执行边缘检测。

其中，可先对二值化的目标图像进行杂点识别和删除，以获取清晰的安装端内孔二值化图像。具体可通过对连通区域面积小于设定值的区域识别，并对进行删除；也可通过搜索所述二值化图像中的轮廓并从轮廓树中删除面积小于某个阈值的轮廓以完成对杂点的删除，其中所示阈值可根据需要进行试验选取。所述对二值化图像的杂点的删除工作可减少后续图像毛刺识别和边缘拟合的误差。接下来本实施例中采用Canny算子对倒角内沿进行边缘提取，对得到的不连续边缘进行闭运算，再进行轮廓跟踪得到内沿边缘。当然也可采用其它RobertS算子、Sobel算子、Prewitt算子和Laplaciaft算子等其它算法进行内沿边缘提取。

步骤S22，对所述边缘检测结果执行圆拟合获取圆心。

在本实施中，通过最小二乘法来拟合出倒角内沿的参数，即内沿圆心坐标和内孔半径/直径。在另外一些实施例中，也可选用最大内接圆法或Hough变换圆检测法来获取内沿的圆心和/或半径等数据。

步骤S23，对所述目标图像绕所述圆心执行至少一次旋转获取相对应的旋转图像。

复制原目标图像，对复制的原目标图像按照步骤S22中获取的圆心进行旋转，完成预设角度的旋转后存储获取的旋转图像。在另一些实施例中，也可能需进行多次相同或不同的预设角度的旋转后存储多幅相对应的旋转图像。所述旋转次数和对应的每次旋转角度可通过测试来进行选取并进行预设，以通过旋转后获得的多副旋转图叠加后能完整的呈现连续的倒角外沿为标准；在另一些实施例中，也可以通过旋转后获得的一幅或多副旋转图与原目标图像叠加后能完整的呈现连续的倒角外沿为标准。当然旋转次数可更多以获取更多的旋转图像，使得叠加图像中的倒角外沿可以出现重合冗余，使得外沿边缘能更加清晰完整。

步骤S3，对多幅图像中的安装端面执行叠加处理来获取包含完整倒角外沿的叠加图像。

对步骤S2中获取的多幅旋转图像内的安装端面进行叠加处理，叠加的参照以各被叠加的图像中的安装端面内孔能重合在一起为准。在一些实施例中，可直接以前述步骤中获取的倒角内沿圆心为叠加重合点，各被叠加图像以圆心为叠加重合参考点进行叠加，可快速精确完成安装端面的叠加处理，以获取包含完整倒角外沿的叠加图像。在另一些实施例中，也可选取将目标图像与旋转图像进行叠加，以获取包含完整倒角外沿的叠加图像。

步骤S4，获取所述叠加图像中倒角外沿直径数据。

对步骤S3中获取的叠加图像的联系完整的倒角外沿进行图像执行边缘检测，对执行边缘检测后获得的结果进行圆拟合以获取倒角外沿的直径数据，在其他一些实施例中，也可一并获取倒角外沿的圆心位置。但一般倒角设计时其上下沿各部分距离是相同的，故其圆心理论上是同一个，故在本实施例中可只获取倒角上沿圆心。步骤中具体的倒角上沿边缘检测和圆拟合方法跟步骤S21和S22类似，就不重复论述了。

步骤S5，通过判断所述直径数据是否在预定允许范围内来检测移液吸头安装端倒角是否合格。

将获取的外沿直径数据与预设的直径允许范围进行比较，若外沿直径在允许范围之外，则可判断为该移液吸头安装端倒角外沿不符合标准，即不合格。在其它一些实施例中，也可增加对安装端倒角内沿直径的判断，通过前面一些实施例中对倒角内沿的边缘检测和圆拟合后获取的内沿直径数据，对获取的内沿直径数据与预设的内沿直径允许范围进行比较，若内沿直径在允许范围之外，则可判断为该移液吸头安装端倒角内沿不符合标准。上述的外沿和内沿的直径允许范围是根据检测标准在检测前进行预先设定的。

在其它一些实施例中，所述检测方法还包括步骤：通过判断所述内沿和/或外沿边缘各像素点到所述圆心的距离是否在预定允许范围内来检测倒角内沿和/或外沿毛刺是否合格，具体包括：

S51，获取内沿和/或外沿边缘像素点实际坐标；

依次对边缘像素点实际坐标进行采集，获取边缘像素点实际坐标。

S52，计算边缘毛刺的实际大小D，D＝|L-R|*P，其中L为所述边缘像素点实际坐标到圆心坐标的距离，P为本图像中像素点的实际大小，R为所述边缘进行非线性拟合后获取的圆半径。

本实施例中为计算内沿和/或外沿边缘的各像素点实际坐标位置到其中内孔边缘对应圆心坐标的距离，其中R为所述内沿和/或外沿边缘进行非线性拟合后获取的内沿和/或外沿边缘对应圆半径。本图像中像素点的实际大小P为测试前通过测量标准件比对等方法对图像采集装置进行检测后记录的实际大小值。

S53，判定实际大小D是否大于设定的阈值一，若大于则判定所述移液吸头毛刺不达标。其中设定的阈值一为移液吸头毛刺达标情况下允许的毛刺最大尺寸。

本实施例所公开的方法通过对目标图像进行旋转叠加等操作，很好的获取了安装端倒角外沿的完整图像，解决了由于移液头透明材质造成的已获取的安装端面图像中倒角外沿与安装端外侧卡条根部图像重合，而无法识别获取完整的倒角外沿图像的问题。进而可通过后续对叠加图像中完整倒角外沿的识别检测等步骤来完成对倒角内沿和外沿的直径和毛刺等特征的检测，量化了检测标准，大大提高了移液吸头检测的精度和检测效率。

附图5A～5F为一优选实施例中的检测过程中的部分图像，具体对各图像的处理方法在前述实施例中以表达，这里即不再进行具体描述。附图5A为获取的已被灰度和二值化等处理后的待测移液吸头安装端面二值化图像。附图5B对附图5A进行取反操作后获得的二值化图像。附图5C为对二值化图像进行倒角内沿识别后获取的内沿圆心为对称点进行方形裁剪后获得的二值化图像，可见此时外沿是一段段圆弧，裁剪处理只是为了后续图像叠加的方便，也可进行其它处理或不处理。对该图像以分别进行15度、50度旋转后获得对应的旋转图像图5D和图5E。附图5F为对图5C、5D和5E进行叠加后获取的叠加图像，其中可见倒角外沿以变成了一个完整连续的圆。后续对该外沿进行杂点删除、填充、外边缘识别拟合等处理后即可获取外沿直径和毛刺大小等参数，具体步骤可参考前述方法实施例。

附图6为本发明公开的一用于对前述实施例中描述的移液吸头端口进行检测的的检测系统，包括：用于获取包含移液吸头安装端面的二值化目标图像的图像获取模块401；用于对所述目标图像进行旋转并获取旋转图像对图像旋转模块402；用于对多幅图像中的安装端面执行叠加处理来获取包含完整倒角外沿的叠加图像的图像叠加模块403；用于获取所述叠加图像中倒角外沿直径数据的数据检测模块404；用于通过判断所述直径数据是否在预定允许范围内来检测移液吸头安装端倒角是否合格的判断模块405。

如附图7所示，在一些实施例中，所述图像旋转模块402包括：用于对所述目标图像中倒角内沿执行边缘检测的边缘检测模块4021；用于对所述边缘检测结果执行圆拟合获取圆心的圆拟合模块4022；用于对所述目标图像绕所述圆心执行至少一次旋转获取相对应的旋转图像的旋转模块4023。

在一些实施例中，所述图像叠加模块403还用于以所述圆心为叠加重合点，对多幅目标图像和/或旋转图像内的安装端面执行叠加处理来获取包含完整倒角外沿的叠加图像。

如附图8所示，在另一些实施例中，所述数据检测模块404，还用于获取对所述图像获取模块401中获取的目标图像进行倒角上沿边缘识别和圆拟合等操作以获取倒角上沿的直径数据和/或圆心等数据。所述判断模块405也还用于通过对所述数据检测模块404获取的倒角上沿直径数据进行判断是否在预定允许范围内来检测移液吸头安装端倒角是否合格。

在另一些实施例中，所述检测系统还包括毛刺检测模块，用于通过判断所述倒角内沿和/或外沿边缘各像素点到所述圆心距离是否在预定允许范围内来检测倒角内沿和/或外沿毛刺是否合格。

为了描述的方便，描述以上装置和系统时以功能分为各种单元模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本说明书中的各实施例可采取全硬件实施例、全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)、或组合了软件与硬件方面的实施例的形式，其在本文可全部被统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明中主题内容的实施例可采取实施在任何有形表达介质中的计算机程序产品的形式，该有形表达介质中实施有计算机可使用程序代码。所描述实施例可作为可包括其上存储有指令的计算机可读存储设备的计算机程序产品、或软件来提供，这些指令可用来对计算机系统(或其他电子设备)进行编程以根据实施例来执行过程一一无论本文中是否有所描述，因为木文中未枚举每种可构想到的变体。计算机可读存储设备包括用于存储计算设备(例如，计算机、处理器等)可读的指令(例如，软件、处理应用)的任何机构。计算机可读介质可包括但不限于磁存储介质(例如，软盘)；光存储介质(例如，CD-ROM)；磁光存储介质；只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；可擦除可编程存储器(例如，EPROM和EEPROM)；闪存；或适于存储电子指令的其他类型的介质。而且，各实施例可用电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)或有线、无线或其他通信介质来实现。

用于执行方法实施例的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写，包括面向对象编程语言(诸如Java，Smalltalk，C++或类似语言)、以及常规过程编程语言(诸如“C”编程语言或类似编程语言)。该程序代码可完全地在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、作为自立软件包、部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上、或者完全地在远程计算机或服务器上执行。在后一场景中，远程计算机可通过任何类型的网络一一包括局域网(LAN)、个域网(PAN)、或广域网(WAN)一一来连接到用户的计算机，或者可(例如，使用因特网服务供应商通过因特网)作出到外部计算机的连接。

尽管各实施例是参考各种实现和利用来描述的，但是将理解，这些实施例是解说性的且本发明主题内容的范围并不限于这些实施例。一般而言，如本文所描述的用于闸机的主控板的技术可以用符合任何一个或多个硬件系统的设施来实现。许多变体、修改、添加、和改进都是可能的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。