专利名称：具有自动检测功能的中药巴布剂成型设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种中药外用贴膏剂自动化生产设备，尤其涉及一种具有涂布自动检测功能的中药巴布剂的生产机械装置。
背景技术：
中药巴布剂是指中药材提取物与适宜的亲水性基质混勻后涂布于衬布上制成的外用制剂。属于新型的缓释皮下给药制剂。中药巴布剂以其载药量大、皮透吸收效果好、可反复揭贴等优越性能使其在外用贴剂的品种中占有重要的位置。上个世纪90年代初，中药巴布剂由国内研制上市，至今已逐步得到较为广泛的应用。但在其加工设备方面，因未设置自动检测功能，药贴的技术参数问题得不到及时反馈， 这种不完善之处成为制约中药巴布剂投入规模化高效率生产的原因之一。以现有的中药巴布剂成型机为例，在其加工过程中药贴的厚度、药膜的均勻度和药贴尺寸一致性等会随着药料供给量的变化而受到影响，这时就要停机调整，使得中药巴布剂的生产效率和产品质量难以得到提高。因此，开发出新型的具有自动检测功能的中药巴布剂成型设备，是提高产品质量， 满足制药企业需求并促进中药巴布剂生产现代化的当务之急。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种具有自动检测功能的中药巴布剂成型设备， 本发明是从中药巴布剂成型原理和计算机在线检测两个方面着手，其中成型中药巴布剂药膜采用具有横向供料方式的螺旋叶片泵的成型中药巴布剂药膜技术，可以实现覆膜底衬和药膜一次性同步地覆合成型；裁切采用纵切刀具库及静电吸附式定量送料横向裁切技术。利用计算机在线检测技术，通过对中药巴布剂成型过程中的参数进行采集和数据对比， 用计算机进行后台图像处理和分析，从而对物料的温湿度和辅料、贴剂的均勻度、尺寸、去湿和重量等指标进行监测，最终确保产品质量和生产效率。为了解决上述技术问题，本发明具有自动检测功能的中药巴布剂成型设备予以实现的技术方案是该中药巴布剂成型设备，包括储料仓、横向供料药膜成型泵、贴剂复合成型装置、贴剂纵向切边装置、贴剂横向切断装置、贴剂去湿装置和称重装置和基于FPGA 模糊模式识别的自动在线检测装置；所述贴剂纵向切边装置由一组合刀具库构成，所述组合刀具库包括设置在一旋转轴上的旋转刀盘，在所述旋转刀盘的周向上均布有四组纵向切边部件，每组纵向切边部件包括整型轧辊和一对刀具轴，刀具轴的两端均设有切刀，两个刀具轴的同侧轴端上的上切刀和下切刀在轴向上位置对正、且刃部是相接触的；每组纵向切边部件中的刀具轴两端上的切刀刀距不同，将旋转刀盘旋转90°即可获得不同宽度的贴剂；所述贴剂横向切断装置采用静电吸附式定量送料结构，所述静电吸附式定量送料结构由带基和附在其上的弹性材料组成；
还包括一基于FPGA的自动在线检测装置，其包括多个分别用于料位检测、覆膜检测和布基检测的摄像头；用于均勻度检测的摄像头和背光灯；用于横切供料检测的光电检测仪；视频A/D变换器ADV7181B ； 16M容量的SDRAM缓存器；可编程逻辑器件FPGA ；
上述所有摄像头和光电检测仪均与所述视频A/D变换器ADV718IB连接，所述摄像头和所述光电检测器将获得的图像送入视频A/D变换器ADV7181B中进行模数转化，输出 ITU-R BT. 601-A标准的4:2:2数字视频图像信号Y、Cr和Cb,其中，亮度信号Y用于检测巴布剂药膜的均勻度，两个色度信号Cr和Cb的比例可用于检测药膜配方的准确性；所述16M容量的SDRAM缓存器作为外部缓存用于存储数字视频图像信号；可编程逻辑器件FPGA内部设置有SDRAM控制器模块和模式识别模块，所述SDRAM 控制器用于控制将采集到的视频图像信号Y、Cr和Cb暂存于16M容量的缓存器SDRAM中， 待整帧数据全部缓存完毕后，FPGA内部设置的模式识别模块再从该SDRAM控制器中逐行读取数字图像进行数据处理；在模式识别模块中，运用模糊模式识别原理对Y、Cr和Cb信号进行判断识别，得出被检测药膜的均勻度是否正常等结论，并将由此而产生的控制反馈信号输出给巴布剂涂布机；另外，FPGA内部还设置有配置初始化模块，用于对视频A/D变换器 ADV718IB进行初始化配置。与现有技术相比，本发明的有益效果是(1)由于本发明中药巴布剂成型设备采用了横向供料的方式，利用药膜成型泵中横向安装的内圆锥形螺旋轴在运行过程中逐级增压，克服了现有技术中药膜成型装置所成型的药膜有时厚度不均勻的问题，采用横向供料的方式降低了设备的高度，拆装简易便捷， 换料前的清洗更加方便、彻底。(2)本发明中药巴布剂成型设备中的纵向切边装置采用可旋转的组合刀具库结构，根据贴剂的宽度尺寸自动选用合适的切刀组，无需停机调整，极大程度上提高了中药巴布剂的生产效率和产品质量。(3)由于本发明中药巴布剂成型设备的巴布剂涂布过程采用了一种基于模糊模式识别理论的数字图像处理的方法的自动检测系统，将目标问题转化为信号处理问题，通过对中药巴布剂成型过程中的参数进行采集和数据对比，并以计算机后台图像进行处理和分析，对物料的温湿度多项指标进行监测，使巴布剂涂布均勻度和厚度的控制检测过程完全自动化，确保了产品质量和生产效率，提高了中药巴布剂成型设备的实用性和可靠性，降低成产过程的盲目性。另外，本发明中的涂布自动检测系统一方面为实现经皮给药系统 (transdermal drug delivery systems, TDDS)制剂成型生产的自动化作了有益的探索性尝试，另一方面拓展了模糊模式识别理论在数字图像处理领域的应用，对今后TDDS成型生产设备走向工业化有着积极地借鉴意义。
图1是本发明中药巴布剂成型设备的整机结构示意图；图2是图1所示中药巴布剂成型设备的横向供料药膜成型装置示意图；图3-1是图1所示中药巴布剂成型设备的的组合刀具图的一侧面示意图；图3-2是图3-1所示组合刀具图的另一侧面示意图；图4是本发明中药巴布剂成型设备自动检测中药巴布剂涂布的控制框图5是对图4中所示可编程逻辑器件FPGA的进一步控制框图。
图中
1——-料位检测2——一储料仓3——一均勻度检测
4——-冷却装置5——一复合成型轧辊6——料泵
7——-膜检测8——一布基检测9——一薄膜
10—一布基11—一背光灯12-一纵刀库
13——一贴剂纵切成型14-一供料检测1 δ-一横切供料
16——一横切装置17—一传送带18-一贴剂去湿前测重
19——一贴剂去湿20—一贴剂去湿后测重21—一成型机架
22一一纵切机架
31——一主轴32—泵体外壳33—一螺旋泵轴
34———进料口35—一出料口36—一电机
41——一旋转轴42—一传动齿轮43—一轴承座滑块
44——一组合刀具压块45—一整型轧辊46—一整型轧辊传动齿轮
47——一上切刀48—一下切刀49—一支撑杆
50——一旋转刀盘51—一整型轧辊同步齿轮52—一纵切传动齿轮
53——一纵切刀齿轮54—隔板
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步详细地描述。如图1所示本发明一种具有自动检测功能的中药巴布剂成型设备，包括成型机架21、纵切机架22和去湿机架23、储料仓2、横向供料药膜成型泵、贴剂复合成型装置、贴剂纵向切边装置、贴剂横向切断装置、贴剂去湿装置、称重装置和基于FPGA模糊模式识别的自动在线检测装置。所述储料仓2设置在成型机架21 —端的上方，储料仓2的下方和横向供料药膜成型泵6相连，所述贴剂复合成型装置包括设置在成型机架21下方的基布轴10，薄膜轴9和一对复合成型轧辊5，所述贴剂纵向切边装置也设置在成型机架21的下方，在纵切机架22 的下方设置有冷却装置4，药贴纵切成型后经纵切机架22上方的光电检测装置14进行供料检测，之后经过横切供料15被输送到贴剂横向切断装置16进行横切。切好的产品经传送带17，被输送到去湿机架23上面的去湿前测重装置18测重，再经过去湿装置19，到去湿后测重装置20处测重。如图2所示，所述横向供料药膜成型泵包括泵体外壳32、主轴31和与所述主轴31 连接的螺旋泵轴33，所述螺旋泵轴33呈圆锥形螺旋式，所述泵体外壳32上设有进料口 34 和出料口 35，进料口 34与储料仓2相通，所述进料口 34位于所述螺旋泵轴33轴芯小直径一侧的泵体外壳32的顶部，所述出料口 35位于所述螺旋泵轴33轴芯大直径一侧的泵体外壳32的底部，所述出料口 35为细长型的窄缝，所述窄缝的宽度为可调的，主轴31的一端与控制电机36相连，控制电机36提供动力，储料仓2中黏稠的膏状原料药从进料口 4进入药膜成型泵，经由运行中的螺旋泵轴33的压力带动从出料口 5排出，形成均勻的药膜，进入下一道工序。本发明的药膜成型是以侧给料的横向圆锥形螺旋式泵轴为主，这种结构利用运行中的螺旋式泵轴的压力，药膜成型泵中原料药所含气体在运行中受泵内压力作用自下而上集中在泵腔上部并从进料口的缝隙中排出。由于作为出料口的细长窄缝的宽度为可调的，药膜厚度可通过调节装置来调整修正，可以满足不同厚度规格药膜的要求。不仅解决了现有技术中经常会出现的药膜厚度有时不均勻和原料药中气泡排除困难的技术问题，另外，还使得成型泵的清洗也更加简便易行。如图1和图3所示，本发明中所述贴剂纵向切边装置由一组合刀具库12构成，所述组合刀具库12包括设置在一旋转轴41上的旋转刀盘50，所述旋转轴41安装在组合刀具库的中心，旋转轴41的两侧分别设有隔板M，通常旋转刀盘50有两个，利用多个支撑杆49 支撑并连接着两个左右旋转刀盘50。在所述旋转刀盘50的周向上均布有四组纵向切边部件，每组纵向切边部件包括整型轧辊45和一对刀具轴，刀具轴的两端均设有切刀，两个刀具轴的同侧轴端上的上切刀47和下切刀48在轴向上位置对正、且刃部是相接触的；每组纵向切边部件中的刀具轴两端上的切刀刀距不同，将旋转刀盘50旋转90°即可获得不同宽度的贴剂；本发明中的纵向切边刀具克服了现有中所安装的纵向切边刀具基本上是一种规格的单一形式，采用组合式的纵切刀具库的结构，通过将刀具库中的每组切刀分别设定药贴所需的不同宽度尺寸，旋转刀盘带动其上的各组切刀旋转90°即可更换一组刀具，所述旋转刀盘50上设有纵向切边部件安装部，所述整型轧辊45和刀具轴通过轴承座滑块43和压块44被装配在安装部中，其拆卸也很方便。其中，所述上切刀47和所述下切刀48均采用金属陶瓷硬质合金，在其表面还设有氮化钛涂层，与现有技术的中药巴布剂成型机中大多采用高速钢的刀具相比，本发明材质的刀具在药贴加工过程中更加耐腐蚀，有效的减少粘连，提高了刀具的使用寿命，避免了对药贴的污染。如图3所示，所述纵向切边部件中的一对整型轧辊和下切刀通过齿轮传动机构带动，所述齿轮转动机构在传动轴带动下，由下列依次联接的传动件构成传动齿轮42、整型轧辊传动齿轮46、整型轧辊45、该整型轧辊45另一端的整型同步轧辊51、中间过齿轮52和下切刀齿轮53，工作时，在传动轴的带动下，传动齿轮42带动整形轧辊传动齿轮46，从而联动整形轧辊45 (下)，整形轧辊45 (下)的另一端为整形同步轧辊51 (下)，其运行带动了侧面的中间过齿轮52，联动下切刀齿轮13，带动与之同轴的下切刀48转动，由于上切刀47 与下切刀48接触，因此，成型的巴布剂被上、下切到切为等宽的半成品，进入后续的称重和横切。若需要对不同宽度的贴剂进行切边，将刀具库旋转90°即可方便地更换另一组不同刀距的刀具组，改变药贴的宽度规格变得简便易行。所述贴剂横向切断装置采用静电吸附式定量送料结构，所述静电吸附式定量送料结构由带基和附在其上的弹性材料组成；该静电吸附式定量送料结构增大了传送带与物料(物料即成型后的半成品药贴底部为无纺布，中间为巴布剂，表层为PE膜)的摩擦力， 物料在被输送中产生与上下的传送带产生正负电荷相吸附，在传送的起步和停步时不会打滑。本发明中采用基于FPGA模糊模式识别的自动在线检测装置进行巴布剂涂布过程中的自动检测，如图1和图4所示，该装置包括多个分别用于料位检测、覆膜检测和布基检测的摄像头和背光灯，如图1中所示，作为料位检测的摄像头1、作为覆膜检测的摄像头7、作为布基检测的摄像头8，用于均勻度检测的摄像头3和背光灯11 ；用于横切供料检测的光电检测仪14 ；视频A/D变换器ADV7181B ； 16M容量的缓存器SDRAM和可编程逻辑器件FPGA。上述所有摄像头和光电检测仪均与所述视频A/D变换器ADV7181B连接，摄像头和光电检测器将获得的图像送入视频A/D变换器ADV7181B中进行模数转化，输出 ITU-RBT. 601-A标准的4:2:2数字视频图像信号Y、Cr和Cb(其中，ITU是国际电信联盟的缩写)。亮度信号Y用于检测巴布剂药膜的均勻度，两个色度信号Cr和Cb的比例可用于检测药膜配方的准确性。16M大容量的缓存器SDRAM作为外部缓存，用于存储数字视频图像信号；可编程逻辑器件FPGA内部设置有SDRAM控制器模块和模式识别模块。SDRAM控制器用于控制将采集到的视频图像信号Y、Cr和Cb暂存于16M大容量缓存器SDRAM中，待整帧数据全部缓存完毕后，FPGA内部设置的模式识别模块再从该SDRAM控制器中逐行读取数字图像进行数据处理。在模式识别模块中，可运用模糊模式识别原理对Y、Cr和Cb信号进行判断识别，得出被检测药膜的均勻度是否正常等结论，并将由此而产生的控制反馈信号输出给巴布剂涂布机。另外，FPGA内部还设置有配置初始化模块，用于对视频A/D变换器 ADV718IB进行初始化配置。该自动在线检测装置为整个系统的实现提供了可靠的分析输入数据，根据图像信号像素点之间的空间和时间相关性及其特征界限的模糊性，将模糊模式识别理论嵌入系统设计，通过在线检测，对由视频A/D变换器ADV7181B转换的数字视频流进行分析、处理和识别，最终成功反馈输出自动控制信号。本系统采用基于Cyclone II系列的EP2C35FPGA芯片，运用Verilog HDL硬件描述语言，实现巴布剂在线检测、涂布自动控制闭环系统。本发明不仅适用于单一品种的中药巴布剂制备，也适用于其他各种高粘性胶状物质的涂布成型，更适用于需更换多品种、多规格尺寸的中药巴布剂的制备。尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种具有自动检测功能的中药巴布剂成型设备，包括储料仓、横向供料药膜成型泵、贴剂复合成型装置、贴剂纵向切边装置、贴剂横向切断装置、贴剂去湿装置和称重装置， 其特征在于所述贴剂纵向切边装置由一组合刀具库构成，所述组合刀具库包括设置在一旋转轴上的旋转刀盘，在所述旋转刀盘的周向上均布有四组纵向切边部件，每组纵向切边部件包括整型轧辊和一对刀具轴，刀具轴的两端均设有切刀，两个刀具轴的同侧轴端上的上切刀和下切刀在轴向上位置对正、且刃部是相接触的；每组纵向切边部件中的刀具轴两端上的切刀刀距不同，将旋转刀盘旋转90°即可获得不同宽度的贴剂；所述贴剂横向切断装置采用静电吸附式定量送料结构，所述静电吸附式定量送料结构由带基和附在其上的弹性材料组成；还包括一基于FPGA的自动在线检测装置，其包括多个分别用于料位检测、覆膜检测和布基检测的摄像头；用于均勻度检测的摄像头和背光灯；用于横切供料检测的光电检测仪；视频A/D变换器ADV7181B ；16M容量的SDRAM缓存器；可编程逻辑器件FPGA ；上述所有摄像头和光电检测仪均与所述视频A/D变换器ADV7181B连接，所述摄像头和所述光电检测器将获得的图像送入视频A/D变换器ADV7181B中进行模数转化，输出ITU-R BT. 601-A标准的4:2:2数字视频图像信号Y、Cr和Cb，其中，亮度信号Y用于检测巴布剂药膜的均勻度，两个色度信号Cr和Cb的比例可用于检测药膜配方的准确性； 所述16M容量的SDRAM缓存器作为外部缓存用于存储数字视频图像信号； 可编程逻辑器件FPGA内部设置有SDRAM控制器模块和模式识别模块，所述SDRAM控制器用于控制将采集到的视频图像信号Y、Cr和Cb暂存于16M容量的缓存器SDRAM中，待整帧数据全部缓存完毕后，FPGA内部设置的模式识别模块再从该SDRAM控制器中逐行读取数字图像进行数据处理；在模式识别模块中，运用模糊模式识别原理对Y、Cr和Cb信号进行判断识别，得出被检测药膜的均勻度是否正常等结论，并将由此而产生的控制反馈信号输出给巴布剂涂布机；另外，FPGA内部还设置有配置初始化模块，用于对视频A/D变换器ADV7181B 进行初始化配置。
2.根据权利要求1所述的中药巴布剂成型设备，其特征在于所述横向供料药膜成型泵包括泵体外壳、主轴和与所述主轴连接的螺旋泵轴，所述螺旋泵轴呈圆锥形螺旋式，所述泵体外壳上设有进料口和出料口，所述进料口位于所述螺旋泵轴轴芯小直径一侧的泵体外壳顶部，所述出料口位于所述螺旋泵轴轴芯大直径一侧的泵体外壳的底部，所述出料口为细长型的窄缝，所述窄缝的宽度为可调的，药料从所述出料口排出后即可形成均勻的药膜。
3.根据权利要求1所述的中药巴布剂成型设备，其特征在于所述旋转刀盘上设有纵向切边部件安装部，所述整型轧辊和刀具轴通过轴承座滑块和压块装配在安装部中。
4.根据权利要求1所述的中药巴布剂成型设备，其特征在于所述纵向切边部件中的一对整型轧辊和下切刀通过齿轮传动机构带动，所述齿轮转动机构在传动轴带动下，由下列依次联接的传动件构成传动齿轮(42)、整型轧辊传动齿轮(46)、整型轧辊(45)、该整型轧辊(45)另一端的整型同步轧辊(51)、中间过齿轮(52)和下切刀齿轮(53)。
5.根据权利要求1所述的中药巴布剂成型设备，其特征在于所述上切刀(47)和所述下切刀W8)均采用金属陶瓷硬质合金，其表面设有氮化钛涂层。
全文摘要
本发明公开了一种具有自动检测功能的中药巴布剂成型设备，包括储料仓、横向供料药膜成型泵、贴剂复合成型装置、贴剂纵向切边装置、贴剂横向切断装置、贴剂去湿装置和称重装置和基于FPGA模糊模式识别的自动在线检测装置；所述贴剂纵向切边装置由一组合刀具库构成，所述贴剂横向切断装置采用静电吸附式定量送料结构；基于FPGA的自动在线检测装置包括多个分别用于料位检测、覆膜检测和布基检测的摄像头；用于均匀度检测的摄像头和背光灯；用于横切供料检测的光电检测仪；视频A/D变换器ADV7181B；16M容量的SDRAM缓存器；可编程逻辑器件FPGA。本发明可以对物料的温湿度和辅料、贴剂的均匀度、尺寸、去湿和重量等指标进行监测。
文档编号B05C11/02GK102178605SQ20111005676
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者孙永俊, 孟昭鹏 申请人:天津大学