特别用于医疗应用的检查包含乳状产品的透明圆柱形容器的设备及方法与流程

1.本发明涉及一种特别是用于医疗应用的检查含乳状产品的透明圆柱形容器的设备及方法。


背景技术：

2.众所周知，在医疗领域，分析医疗物质的透明容器以检测所述容器内是否存在任何杂质必不可少。在阳性结果的情况下，显然必须丢弃容器，因为医疗物质可能包含任何类型的污染均不可接受。
3.本领域采用的系统为光学系统，利用摄像机扫描每个容器以检测任何污染物。然而，公知系统存在一些缺陷。
4.实际上，公知光学系统虽然能够检测到存在污染物/杂质，但无法可靠地区分所述污染物的位置是在容器内部还是容器外部。就此而言，显然仅当污染物处于内部，即与含于其中的医疗物质相接触时，才须丢弃容器。
5.出于安全原因，公知系统的校准显然更为“保守”，从而导致阳性废品率较高。为了至少部分地弥补这种缺陷，延长容器的检查时间，但采取这种方式，若一方面要减少错误废品，另一方面则会以不可接受的方式延长检查时间，增加成本。
6.应当铭记，检查时间是一种不可忽视的成本因素，因为要检查的批次可能包含数万个容器。
7.因此，公知的解决方案不允许同时获得较低的阳性废品率和较短的检查时间。


技术实现要素：

8.有鉴于此，需要解决上述现有技术中存在的缺陷和局限性。
9.为了达成上述目的，本发明涉及一种特别是用于医疗应用的检查含有乳状产品的透明圆柱形容器的设备，包括：用于圆柱形容器的支持和/或夹持装置，适配为支持该圆柱形容器并设置有用于使其绕竖直旋转轴线旋转的机构，该竖直旋转轴线与圆柱形容器的圆柱轴对称轴线重合；摄像机，引导为构图并捕捉圆柱形容器的侧壁的窗口的像素式图像；准直的第一照明装置，引导为照亮窗口；第二照明装置，准直定向为在关于窗口的对称位置上与第一照明装置对置地照亮窗口；控制单元，可操作性连接到支持和/或夹持装置、摄像机以及第一照明装置和第二照明装置并编程为：以恒定角间距捕捉窗口的第一局部图像和第二局部图像，对于各个角间距交替启动第一照明装置和第二照明装置，直到圆柱形容器完全旋转360
°
；不间断地关联通过交替启动第一照明装置以获得圆柱形容器的第一聚合图像以及启动第二照明装置以获得圆柱形容器的第二聚合图像而获得的第一局部图像和第二局部图像；在每个聚合图像内识别可能不规则像素的存在性，该不规则像素具有对应于污染物的色差；在识别出至少一个不规则像素的情况下，实现根据第一聚合图像与第二聚合图像之间的差值导出控制图像，并根据该控制图像编录污染物相对于圆柱形容器的侧壁的
位置。
10.本发明还涉及一种特别是用于医疗应用的检查含有乳状产品的透明圆柱形容器的方法，包括如下步骤：提供包含乳状产品的透明圆柱形容器，支持为绕竖直旋转轴线旋转，该竖直旋转轴线与容器本身的轴对称轴线重合；提供摄像机，引导为构图并捕捉圆柱形容器的侧壁的窗口的像素式图像；提供准直的第一照明装置，引导为照亮窗口；提供第二照明装置，准直定向为在关于窗口的对称位置上与第一照明装置对置地照亮窗口；以恒定角间距捕捉窗口的第一局部图像和第二局部图像，对于各个角间距交替启动第一照明装置和第二照明装置直到圆柱形容器完全旋转360
°
；不间断地关联通过交替启动第一照明装置以获得圆柱形容器的第一聚合图像以及启动第二照明装置以获得圆柱形容器的第二聚合图像而获得的各个局部图像；在每个聚合图像内识别可能不规则像素的存在性，该不规则像素具有对应于污染物的色差；在识别出至少一个不规则像素的情况下，实现根据第一聚合图像与第二聚合图像之间的差值导出控制图像，并根据该控制图像编录污染物相对于圆柱形容器的侧壁的位置。
附图说明
11.参阅下文关于优选非限制性实施例的描述，本发明的更多特征和优势将更加清楚，图中：
12.图1a至图1b及图2a至图2b描绘出根据本发明一实施例的检查含有乳状产品的透明圆柱形容器的设备的俯视示意图；
13.图3a描绘出根据本发明的检查设备在连续检查阶段的俯视示意图；
14.图3b描绘出继图3a中对应检查阶段之后所获得的容器的侧表面图像的展开图；
15.图4a至图4d描绘出根据本发明的检测设备所捕捉的图像的处理示意图；
16.图5描绘出关于根据本发明的设备和检查方法所分析的容器的外部污染物的识别详图；
17.图6描绘出关于根据本发明的设备和检查方法所分析的容器的内部污染物的识别详图。
18.下文描述的实施例共同的元件或元件部分将标有相同的附图标记。
具体实施方式
19.参照附图，附图标记4用于总体上表示特别是用于医疗应用的检查包含乳状产品的透明圆柱形容器8的设备。
20.应当指出，圆柱形容器8呈透明，以允许从外面看到含于其中的物质，优选为乳状物质。应该指出，“乳状液体”是一种高浊度溶液。浊度是溶液在入射光束垂直方向上漫射的光强与所述光束的光强之比(用浊度计测量)。浊度也可定义为与光学透明度相关，即在入射光同方向上透射的光强与入射光强之比(用浊度计测量)。
21.因此，所述圆柱形容器8优选由玻璃或塑料制成，诸如有机玻璃(plexiglass)。
22.此外，圆柱形容器8具有轴对称轴线xx；换言之，它们是围绕所述轴对称轴线xx的旋转实体。
23.所述检查设备4包括用于圆柱形容器8的支持和/或夹持装置(未示出)，其适配为
支持该圆柱形容器并设置有用于使其围绕竖直旋转轴线yy旋转的马达机构，该竖直旋转轴线yy与所述圆柱形容器8的圆柱轴对称轴线xx重合。
24.出于本发明目的，针对圆柱形容器8可以使用多个支持和/或夹持装置；必须注意确保所述支持和/或夹持装置不会妨碍观察以及核查圆柱形容器8上的任何杂质。为此，优选通过容器的支撑座夹持或以其他方式牵引容器旋转的支持和/或夹持装置。存在多种适合上述目的的夹持装置/方法。例如，可以夹持瓶底封头或在瓶颈处使用夹具等。重点是这些装置使瓶绕其主轴旋转。
25.设备4还包括摄像机12，其引导为构图并捕捉圆柱形容器8的侧壁20的窗口16的像素式图像。显然，由于圆柱形容器8呈透明，摄像机12不仅能够捕捉圆柱形容器8的侧壁20的图像，而且能够捕捉其内含物(优选为乳状液体)的图像。实际上，本发明目的是检测杂质的存在性，然后区分这些可能杂质是在外侧(即在侧壁20的外表面22上)还是在内侧(即在圆柱形容器8的侧壁20的内表面23上)。如果杂质是在内表面23上，则杂质将与圆柱形容器8中所含的液体直接接触，需要将其丢弃。
26.设备4还包括准直定向为照亮所述窗口16的第一照明装置24以及准直定向为照亮所述窗口16的第二照明装置28。
27.第二照明装置28在关于窗口16对称的位置上与第一照明装置24对置。
28.设备4还包括控制单元32，其可操作性连接到支持和/或夹持装置、摄像机12以及所述第一照明装置24和第二照明装置28并编程为：以恒定角间距捕捉所述窗口16的第一局部图像36'和第二局部图像36”，对于每个角间距交替启动第一照明装置24和第二照明装置28，直到圆柱形容器完全旋转360
°
(图3a至图3b)。特别地，摄像机12在第一照明装置24的启动期间捕捉第一局部图像36'并在第二照明装置28的启动期间捕捉第二局部图像36”。
29.因此，控制单元32编程为不间断地关联通过交替启动第一照明装置24以获得圆柱形容器8的第一聚合图像40'以及启动第二照明装置28以获得圆柱形容器8的第二聚合图像40”而获得的各个局部图像36'、36”(图4c至图4d)。
30.因此，控制单元进行如下步骤：在每个聚合图像内识别任何不规则像素48的存在性，不规则像素48具有对应于污染物的色差。
31.在识别出至少一个所述不规则像素48的情况下，根据第一聚合图像40'与第二聚合图像40”之间的差值导出控制图像52，并根据所述控制图像52编录污染物相对于圆柱形容器8的侧壁20的位置。
32.特别地，为了识别所述位置，根据一可行实施例，控制单元32编程为：如果所述控制图像52包括至少一个不规则像素48(图5)，则将污染物归类为在圆柱形容器8的侧壁20外部，如果所述控制图像52不包括至少一个不规则像素48(图6)，则将污染物归类为在圆柱形容器8的侧壁20内部。
33.显然，在污染物归类为在圆柱形容器8内部的情况下，所述容器会被丢弃。
34.可以理解，为了正确检测归类污染物，必须通过交替启动第一照明装置24和第二照明装置28来精确拍摄窗口16。
35.为此，根据一可行实施例，支持和/或夹持装置设置有旋转编码器以测量圆柱形容器8的旋转；优选地，所述旋转编码器可操作性连接到控制单元32以交替启动所述第一照明装置24和第二照明装置28。
36.线性摄像机扫描容器8延展的角间距取决于期望在所述容器的延展方向上应用的分辨率。这些角范围的取值可以例如为0.044度，这是通过将容器的360
°
转角除以8192次编码器脉冲(360
°
/8192)而获得。
37.规则角间距即例如为0.05度(六十进制)的角间距。
38.根据一可行实施例，为了不引发分辨率损失，双倍(2倍)过采样圆柱形容器8的侧壁20、特别是其窗口16的图像采集，使得侧面延展方向上的分辨率加倍，这样将获得两张正确分辨率的最终图像。
39.下面将阐述根据本发明的检查设备的操作。
40.特别地，本发明的基本原理是始于如下假设：附着到侧壁20的外表面22上的污染物被准直的非正交入射光照射时，将在乳状液体上投下阴影，其中假定该光到所述液体的距离等于容器8的(透明)侧壁的厚度(图1a至图1b)。另一方面，附着到圆柱形容器8的内表面23上的物体或污染物将与所述液体相接触，因此在结构上无法在与之直接接触的液体上投下任何阴影(图2a至图2b)。
41.检测污染物的投射阴影能够确定污染物是在圆柱形容器8的内部还是外部。因此，问题从辨别轻薄覆盖的污染物变成了辨别物体阴影。为此，在方法过程中引入了立体照明。
42.圆柱形容器8的外表面22上产生的物体被两个准直照明器(即，第一照明装置24和第二照明装置28)照亮时，其光以对称角度切入外表面22，将投射位置对称的两个反向阴影。
43.在圆柱形容器8旋转期间(图3a至图3b)，摄像机12例如通过使用旋转编码器以恒定角间距δθ捕捉多行，该旋转编码器连接到使圆柱形容器8置身于旋转的马达。这样，摄像机12将产生对圆柱形容器8的侧表面20的连续延展。
44.在获取行时，对称的第一照明装置24和第二照明装置28将以交替模式启动。然后发生的是，在偶数行的获取期间仅第一照明装置24启动而第二照明装置28保持关闭。所述偶数行的总和，即在第一照明装置24启动期间捕捉到的第一局部图像36'的总和，构成第一聚合图像40'(图4a至图4d)。
45.所述第一聚合图像40'就将是通过仅启动第一照明装置24而获得的圆柱形容器8的整个侧壁20的延展。
46.对称地，在奇数行的获取期间仅第二照明装置28启动而第一照明装置24保持关闭。
47.所述奇数行的总和，即在第二照明装置28的启动期间捕捉到的第二局部图像36”的总和，构成第二聚合图像40”(图4a至图4d)。
48.所述第一聚合图像40”就将是通过仅启动第一照明装置28而获得的圆柱形容器8的整个侧壁20的延展。
49.第一聚合图像40'和第二聚合图像40”的行数将为整体捕捉图像的行数的二分之一。
50.如图所示，为了不受分辨率损失的影响，捕捉的图像将被双倍过采样，使得侧壁20延展方向上的分辨率加倍。这样将获得两张正确分辨率的最终图像。
51.此时，所谓的控制图像52计算为第一聚合图像40'与第二聚合图像40”之间的差值，仅突出显示不规则像素48，即灰度发生变化的像素。这仅仅是由于第一聚合图像40'中
相对于第二聚合图像40”的不同点处出现阴影。污染物(若存在)不会显现在不同的位置，只有其阴影会有所变化。因此应当了解，在存在所述差值的情况下，生成该差值的物体将处于外部并属于两个阴影之间(图5)。物体也会与这两个阴影相距精确的距离，这与圆柱形容器8的侧壁20的厚度和入射光角度成正比。该物体最终将被排除在瓶内部的污染物之外。
52.从上述内容可知，根据本发明的设备及检查方法能够克服现有技术中存在的缺陷。
53.特别地，本发明能够检测容器内部存在的污染物(对于测试目的不可接受)，将它们与容器外部存在的污染物区分开来(相反视为可接受)。
54.这隐含着因检测到容器外部发现不与药品接触的污垢、纤维和其他物体而导致的误报废品率大幅降低。
[0055]“旋转与停止(spin&stop)”方法是透明水状产品颗粒分析的典型方法，该方法不适用的原因在于不允许离心并要将污染物保持在外壁上，如果污染物从壁移离，即使仅十分之几毫米，也将不可见。外观方法(即通过连续旋转和旋转图像采集)可检测到所含的污染物。
[0056]
这个过程能够区分污染物的外部或内部位置，允许使用外观方法分析含有乳状液体的容器，从而大幅降低因外部污垢造成的误报废品率。
[0057]
本领域技术人员为了满足偶然的特定需求，可以对上述设备及检查方法进行若干修改和更改，但所有这些皆涵属于所附权利要求所定义的本发明范围内。