专利名称：全自动瓶装药液检查机的制作方法
技术领域：
本发明属于药品质量检测和控制领域，特别涉及一种应用机器视 觉技术对瓶装药液内可见异物、药液容量和瓶体裂纹进行检查的全自 动瓶装药液检査机。
技术背景目前，多种规格的瓶装药液内可见异物、药液容量和瓶体裂纹的 检査都是通过人眼来进行。由于人眼容易发生视觉疲劳，所以，会造 成漏检或者误检，进而造成严重后果。而且，工人的肢体总是在长时 间重复一个动作，极易肢体疲劳，从而造成效率降低。随着人工成本 的提高，这种检测方式越来越不适应药品制造企业向现代化和信息化 发展，成为产品质量控制的瓶颈。为了缓解工人的肢体疲劳，多家企业推出了半自动可见异物检查 机。不过是在使用人眼检测的基础上添加了放大镜，传送带，集瓶器， 手动分拣器等辅助设备。这类机器只是缓解了工人的肢体疲劳问题， 没有根本解决因工人的视觉疲劳对药瓶检验造成误检的问题，而且还 增加了该生产环节的噪音和能耗。
发明内容
本发明的目的是为了根本解决背景技术中半自动可见异物检查机瓶装药液检测中工人的视觉和肢体疲劳问题，提供一种全自动瓶装 药液检查机，其特征在于，所述全自动瓶装药液检查机包括进瓶系统、
检测系统、出瓶分拣系统和传动系统；检测系统的检测台架4的进口 和进瓶系统的进瓶星轮2连接，检测系统的检测台架4的出口和出瓶 分拣系统的出瓶星轮12连接，检测系统的检测台架4安装在传动系 统变速箱的检测台架驱动轴39上。传动系统为进瓶系统、检测系统 和出瓶分拣系统提供动力，检测系统中有药瓶夹具和机器视觉成像与 图像处理系统，被检药瓶被进瓶系统逐一送入检测系统中的药瓶夹 具，夹具带动药瓶进行高速旋转，然后急停，药瓶停止运动而药液仍 在继续高速旋转，机器视觉成像与图像处理装置摄取旋转药液的图 像，并进行处理。每个药瓶要经过两次检测。检测结束后，出瓶分拣 系统将药瓶从夹具中取出并根据检测结果对不合格药瓶进行剔除。
所述进瓶系统包括传送带1和进瓶星轮2，进瓶星轮2在传送带 1的出口和检测台架4的进口之间，进瓶星轮2安装在变速箱的进瓶 星轮驱动轴38上，传送带1能将从生产线上产出的药瓶平稳的传送 到进瓶星轮2，在传送过程中不出现倒瓶，碎瓶现象。圆形进瓶星轮 2通过转动将传送带上的药瓶逐一按固定间隔沿其外圆送入检测系统 中的药瓶夹具5。
所述检测系统主要由检测台架(4)、夹具(5)和夹具解闭锁机 构(3)、机器视觉成像与图像处理装置、药瓶离心运动发生和急停装 置组成；检测台架4下部的外圈有N个(N: 20 50)圆孔，在每个圆孔中心对应的检测台架4侧壁上有一个狭长的摄像窗口 18，每个圆孔的位置安装一套夹具5，N个夹具5环布于检测台架4的外圈上， 检测台架4安装在变速箱的检测台架驱动轴39上。在检测台架4的 进口和出口之间检测台架4外圈的外侧，夹具解闭锁机构3安装在高 精度齿轮变速箱35的壳体上，解闭锁机构3使夹具5处于解锁或闭 锁状态；所述药瓶离心运动发生和急停装置中，药瓶离心运动发生装 置9在圆形的检测台架4外侧安装在高精度齿轮变速箱35的外壳上， 药瓶离心运动发生装置9的皮带23在两个导向轮22之间的一段和 5 10个夹具5的夹具底座19摩擦接触，带动它们高速旋转。急停 装置10紧挨离心运动发生装置9安装在高精度齿轮变速箱35的壳体 上，刹车片安装在急停装置10的端面，刹车片和夹具底座19摩擦接 触，当夹具5随检测台架4运动到急停装置10的位置时，通过急停 装置10上的刹车片与夹具底座19发生摩擦，确保高速转动的夹具底 座19离开离心运动发生装置9后立即在急停装置10作用下迅速停止 转动。所述机器视觉成像与图像处理装置中，机械臂7有两个分臂， 各装一套光源11和摄像机8，光源11和摄像机8分别置于夹具5两 侧，光源11在检测台架4侧壁的外侧，其相对于被检药瓶25的位置 可调，摄像机8在检测台架4侧壁的内侧，其相对于被检药瓶25的 距离可调，摄像机8和光源11通过摄像窗口 18互相对准，两个摄像 机8都和图像采集与处理系统26信号连接。在检测台架驱动轴39上 同心安装一个轴承，机械臂7的转轴安装在轴承外圈上，机械臂7相对于检测台架驱动轴39可自由转动。精密凸轮6安装在变速箱的精 密凸轮驱动轴42上，精密凸轮6和机械臂7构成凸轮传动机构，精 密凸轮6的转动驱动机械臂7摆动。当进瓶星轮2将被检药瓶25送 入夹具5后，夹具解闭锁机构3使夹具5闭锁，夹具5将被检药瓶 25夹持，并脱离进瓶星轮2。随着检测台架的转动，夹具5进入药瓶 离心运动发生装置9作用区，夹具5的夹具底座19在药瓶离心运动 发生装置9的带动下开始高速旋转，带动所夹持的被检药瓶25共同 旋转。高速旋转的夹具底座19随检测台架4转动离开药瓶离心运动 发生装置9作用区后，和急停装置10的刹车片摩擦接触，使夹具底 座19以及所夹持的被检药瓶25立即停止旋转，但被检药瓶25内的 液体仍在旋转。夹具5和被检药瓶25在检测台架4的带动下离开急 停装置10后进入光源11和摄像机8的图像采集区域，精密凸轮6驱 动的机械臂7开始与夹具5同步转动，摄像机8在图像采集与处理系 统26控制下透过检测台架4上摄像窗口 18开始摄取药瓶中仍在旋转 着的药液的图像，经图像采集与处理系统26进行分析后，得出对药 液中可见异物的检测结果。摄取和处理药液图像结束后，机械臂7在 精密凸轮6驱动下回摆，准备对下一瓶药液进行检查。每个被检药瓶 25经过两次旋转——急停——检查后，夹具解闭锁机构3对夹具5 解锁，被检药瓶25进入出瓶分拣系统。
所述出瓶系统包括出瓶星轮12、出瓶螺杆13和分拣机构14，出 瓶星轮12在检测台架4的出口和出瓶螺杆13的进口端之间，出瓶星轮12安装在变速箱的出瓶星轮驱动轴40上。出瓶螺杆13通过一对 锥齿轮组合与变速箱的出瓶螺杆驱动轴41连接，出瓶螺杆13的出口 端和分拣机构14的入口相接。出瓶星轮12从解锁的夹具5中取出药 瓶25，并送入出瓶螺杆13。期间不发生漏取，挤碎药瓶现象。出瓶 螺杆13将出瓶星轮12传送来的被检药瓶25按一定间隔排成一列， 并随着出瓶螺杆13的转动，逐个送入分拣机构14。单位时间内经过 出瓶螺杆13的药瓶数量等于单位时间内经过出瓶星轮12的数量。位 于出瓶螺杆13出口端的分拣机构14根据图像采集与处理系统26对 药液图像的处理结果剔除残次品。分拣机构主要由电磁铁28、操纵 杆29、双通道分拣摆杆30组成。电磁铁28和图像采集与处理系统 26信号连接，电磁铁28的工作状态由图像采集与处理系统26控制。 操纵杆29的一端在电磁铁28的磁力工作区内，和电磁铁(28)的衔 铁相接，另一端和复位弹簧33相接。双通道分拣摆杆30—端和操纵 杆29相连，另一端通过转轴和已检药瓶容器27连接，双通道分拣 摆杆30置于药瓶出口通道的合格品瓶通道31和残次品通道32之间， 把药瓶出口通道分隔成合格品瓶通道31和残次品通道32，也把己检 药瓶容器27分隔成合格品区和残次品区。正常情况，合格品瓶通道 31对准出瓶螺杆13的出口端，当残次品药瓶从出瓶螺杆13的出口 端出来时，电磁铁28受图像采集与处理系统26给出的信号控制，吸 起操纵杆29拉动双通道分拣摆杆30向合格品瓶通道31摆动，使残 次品通道32对准出瓶螺杆13的出口端。所述传动系统包括高精度齿轮变速箱35和交流变频调速电机
34。变速箱的主传动轴36和交流变频调速电机34的转轴连接。交流 变频调速电机34固定在高精度齿轮变速箱35的外壳上。交流变频调 速电机34为高精度齿轮变速箱35提供动力。手动传动轴37用于调 试时替代主传动轴36进行手动操作，高精度齿轮变速箱35固定在检 査机的基座上。高精度齿轮变速箱35内的各齿轮轴按照不同的变速 比将动力分配到进瓶星轮2，检测台架4，机械臂7，出瓶星轮12， 出瓶螺杆13。
所述夹具5由解闭锁轴承15、复进弹簧16、下压杆17、夹具底 座19组成。夹具底座19在检测台架4下部外圈圆孔内通过轴承安装 检测台架4底部，其上端平面比检测台架4下部外圈平面略高但不超 过2 mm。下压杆17上端和解闭锁轴承15的轴固接，解闭锁轴承15 在检测台架4的上部向外侧安装，并可在夹具解闭锁机构3驱动下带 动下压杆17上下移动，复进弹簧16套在下压杆17上，上端和解闭 锁轴承15的轴接触，下端和下压杆17的下端平台接触，下压杆17 下端平台下有一个能轴向转动的转动平头，夹具底座19托住被检药 瓶25的瓶底，下压杆17的转动平头压住被检药瓶25的顶部，被检 药瓶25在夹具底座19和下压杆17的转动平头之间在复进弹簧16作 用下被夹持在夹具5中，可随夹具底座19高速旋转。解闭锁轴承3 带动下压杆16压紧或放开被检药瓶25的顶部。
所述药瓶离心运动发生装置9由皮带驱动轮20、两个压带轮21、两个导向轮22和皮带23构成的皮带传动机构及高速交流变频调速电 机24组成，皮带驱动轮20安装在高速交流变频调速电机24的轴上， 皮带23在两个导向轮22之间的一段和5 10个夹具底座19摩擦接 触，带动它们高速旋转，高速交流变频调速电机24转速可由变频器 进行调节；两套药瓶离心运动发生和急停装置分别在检测台架4外侧 从检测台架4的进口逆时针方向安装，两套装置的间隔为5 10个夹 具间距。所述精密凸轮7为精密槽轮或者精密凸轮，实现其精密控制功能。所述摄像机8为工业摄像机。 所述光源11可以是面光源或点光源。所述图像采集与处理系统26为计算机或嵌入式图像处理系统。 本发明的有益效果为，1)通过更换不同尺寸的进瓶星轮，检测 台架，夹具，出瓶星轮，出瓶螺杆和分拣机构，可以实现对多种类型 的安瓿瓶，西林瓶，口服液瓶，有色瓶内药液的可见异物、药液容量 和瓶体裂纹进行检查；2)通过调节为齿轮减速箱提供动力的交流变 频电机的速度，可以调整设备在单位时间内能检查的药瓶的数量；3) 本设备对每个药瓶进行两次检査，可以有效检测药液内可见异物、药 液容量和瓶体裂纹。
图1是本发明所述设备的俯视简图；图2是本发明所述检测台架，夹具和夹具解闭锁机构的主视简图；图3A是药瓶离心运动发生装置简图；图3B是药瓶离心运动发生装置的皮带传动机构示意图； 图4是摄像机检査药液时摄像机，被检瓶和光源位置； 图5是分拣机构简图；图6是精密减速箱各驱动轴分布示意图。图中1——传送带，2——进瓶星轮，3——夹具解闭锁机构，4 ——检测台架，5——夹具，6——精密凸轮，7——机械臂，8——摄 像机，9——药瓶离心运动发生装置，10——急停装置，11——光源， 12——出瓶星轮，13——出瓶螺杆，14^~分拣机构，15——解闭锁 轴承，16——复进弹簧，17~~~下压杆，18——摄像窗口， 19——夹 具底座，20——皮带驱动轮，21——压带轮，22——导向轮，23—— 皮带，24——高速交流变频调速电机，25——被检药瓶，26——图像 采集与处理系统，27——已检药瓶容器，28——电磁铁，29——操纵 杆，30——双通道分拣摆杆，31——合格品瓶通道，32——残次品通 道，33——复位弹簧，34——交流变频调速电机，35——高精度齿轮 变速箱，36——主传动轴，37——手动传动轴，38——进瓶星轮驱动 轴，39——检测台架驱动轴，40——出瓶星轮驱动轴，41——出瓶螺 杆驱动轴，42——精密凸轮驱动轴。
具体实施例方式
如图1所示，被检药瓶25从生产线平稳送到传送带1，在传送 带1靠近进瓶星轮2处设置一个锥形理瓶斜面，使进瓶星轮2每次只 能从传送带1取走一个药瓶。随着进瓶星轮2转动，将取来的药瓶送 到如图2所示夹具5的夹具底座19上，随着检测台架4的转动，夹 具5的解闭锁轴承15从夹具解闭锁机构3上滑下。在复进弹簧16的 作用下，下压杆17的底端的转动平头压紧被检药瓶25，使被检药瓶 25被竖直夹住。同时，被检药瓶25脱离进瓶星轮2。
检测台架4带着已经夹住的被检药瓶25向药瓶离心运动发生装 置9转动。如图3A所示，药瓶离心运动发生装置9的高速交流变频 调速电机24通过与其相连的皮带驱动轮20驱动皮带23。通过调整 压带轮21的位置可以调整皮带23的张紧度。调整导向轮22，使其 中间的皮带23与数个夹具底座19的下端紧密接触，如图3B所示。 通过皮带23与夹具底座19的摩擦，皮带23带动夹具底座19高速转 动，由此带动被检药瓶25的高速旋转。随着检测台架4的转动，被 检药瓶25被高速旋转后到达急停装置10的位置时，夹具底座19在 急停装置10作用下停止转动，被检药瓶25的瓶身也停止转动，但是 被检药瓶25内的药液仍在旋转。紧接着，检测台架4带着被检药瓶 25进入摄像检测阶段。
如图l，图2和图4所示，机械臂7在精密凸轮6的驱动下，使 安装在机械臂上7的摄像机8跟踪被检药瓶25同步转动，期间，摄像机8与被检药瓶25之间在各个方向上都不发生相对运动。通过检 测台架4上的摄像窗口 18，摄像机8在图像采集与处理系统26的控 制下拍摄被检药瓶25内的药液图像，光源11为拍摄提供背景或其他 角度的照明。摄像机8跟踪拍摄结束后，图像采集与处理系统26开 始处理采集到的药液图像。同时，机械臂7在精密凸轮6的驱动下回 摆，准备对下一瓶进行检查。为了检査药瓶及药液的不同项目，光源 11相对于被检药瓶25可作各个方位的调整。再经过一次检査后，被 检药瓶25随检测台架4转到出瓶工作区，夹具5的解闭锁轴承15被 夹具解闭锁机构3解锁，下压杆17抬起，同时出瓶星轮12拾取被检 药瓶25，通过转动，将其带离检测台架4。当被检药瓶25随出瓶星 轮12转到与出瓶螺杆13啮合处时，释放被检药瓶25，出瓶螺杆13 将出瓶星轮12送来的药瓶排成一列，并推动被检药瓶25进入分拣机 构14。如图5所示，通常情况下，认为被检药瓶25是合格品，双通道 分拣摆杆30上的合格品通道31对准出瓶螺杆13的出口。使被检药 瓶25顺利进入合格品区。如果经过图像采集与处理系统26的运算， 认为被检药瓶25不合格，则图像采集与处理系统26给电磁铁28上 电，通过磁力吸引铁质操纵杆29，使残次品通道32对准出瓶螺杆13 的出口。残次的药瓶就进入了残次品区。然后，图像采集与处理系统 26使电磁铁28掉电，双通道分拣摆杆30在复位弹簧33的作用下仍 然使合格品通道31对准出瓶螺杆13的出口。如图6所示，交流变频调速电机34带动主驱动轴36转动。主驱 动轴36带动进瓶星轮驱动轴38、检测台架驱动轴39、出瓶星轮驱动 轴40、出瓶螺杆驱动轴41和精密凸轮驱动轴42转动。交流变频调 速电机34掉电时，用手或者辅助机械转动手动传动轴37，也能驱动 瓶星轮驱动轴38、检测台架驱动轴39、出瓶星轮驱动轴40、出瓶螺 杆驱动轴转动41和精密凸轮驱动轴42转动。手动传动轴37可用于 调试，或作为备用的驱动轴。出瓶螺杆驱动轴41通过一对锥齿轮组 合驱动出瓶螺杆转动。高精度齿轮变速箱35的箱体内充满齿轮润滑 油。
本发明可用于替代人工对各种规格的瓶装药液内可见异物，瓶内 药液容量，瓶体裂纹进行全自动的检査，并根据检查结果对合格品和 残次品进行自动分拣。本发明也可用于酒类，饮料类产品的液体内可 见异物，瓶内液位和瓶体裂纹进行全自动检査并对合格品和残次品进 行自动分拣。
权利要求
1.一种全自动瓶装药液检查机，其特征在于，所述全自动瓶装药液检查机包括进瓶系统、检测系统、出瓶分拣系统和传动系统；检测系统的检测台架(4)的进口和进瓶系统的进瓶星轮(2)连接，检测系统的检测台架(4)的出口和出瓶分拣系统的出瓶星轮(12)连接，检测系统的检测台架(4)安装在传动系统变速箱的检测台架驱动轴(39)上。
2. 根据权利要求l所述的全自动瓶装药液检査机，其特征在于， 所述进瓶系统中，进瓶星轮(2)在传送带(1)的出口和检测台架(4) 的进口连接，进瓶星轮(2)安装在传动系统变速箱的进瓶星轮驱动 轴(38)上。
3. 根据权利要求l所述的全自动瓶装药液检查机，其特征在于， 所述检测系统主要由检测台架(4)、夹具(5)和夹具解闭锁机构(3)、 机器视觉成像与图像处理装置、药瓶离心运动发生和急停装置组成； 检测台架(4)下部的外圈有20 50圆孔，在每个圆孔中心对应的检 测台架(4)侧壁上有一个狭长的摄像窗口 (18)，每个圆孔的位置安 装一套夹具(5)，夹具(5)环布于检测台架(4)的外圈上，在检测 台架(4)的进口和出口之间检测台架(4)外圈的外侧，夹具解闭锁 机构(3)安装在高精度齿轮变速箱(35)的壳体上，解闭锁机构(3) 使在其之下的夹具(5)处于解锁状态；所述药瓶离心运动发生和急停装置中，药瓶离心运动发生装置(9)在圆形的检测台架(4)外侧，安装在高精度齿轮变速箱(35) 的壳体上，药瓶离心运动发生装置(9)的皮带(23)在两个导向轮(22)之间的一段和5 10个夹具(5)的夹具底座(19)摩擦接触， 急停装置(10)紧挨离心运动发生装置(9)安装在高精度齿轮变速 箱(35)的壳体上，刹车片安装在急停装置(10)的端面，刹车片和 夹具底座(19)摩擦接触；所述机器视觉成像与图像处理装置中，机械臂(7)有两个分臂， 各装一套光源(11)和摄像机(8)，光源(11)和摄像机(8)分置 于夹具(5)两侧，光源(11)在检测台架(4)侧壁的外侧，其相对 于被检药瓶(25)的位置可调，摄像机(8)在检测台架(4)侧壁的 内侧，其相对于被检药瓶(25)的距离可调，摄像机(8)和光源(11) 通过摄像窗口 (18)互相对准，两个摄像机(8)都和图像采集与处 理系统(26)信号连接，检测台架驱动轴(39)上同心安装一个轴承， 机械臂(7)的转轴安装在轴承外圈上，机械臂(7)相对于检测台架 驱动轴(39)可自由转动，精密凸轮(6)安装在变速箱的精密凸轮 驱动轴(42)上，精密凸轮(6)和机械臂(7)构成凸轮传动机构， 精密凸轮(6)的转动驱动机械臂(7)摆动。
4.根据权利要求l所述的全自动瓶装药液检查机，其特征在于， 所述出瓶系统中，出瓶星轮(12)在检测台架(4)的出口和出瓶螺 杆(13)的进口端之间，出瓶星轮(12)安装在变速箱的出瓶星轮驱动轴(40)上，出瓶螺杆(13)的出口端和分拣机构(14)的入口 相接，出瓶螺杆(13)通过一对锥齿轮组合与变速箱的出瓶螺杆驱动 轴(41)连接，分拣机构主要由电磁铁(28)、操纵杆(29)、双通道 分拣摆杆(30)组成，电磁铁(28)和图像采集与处理系统(26)信 号连接，操纵杆(29)的一端和电磁铁(28)的衔铁相接，另一端和 复位弹簧(33)相接，双通道分拣摆杆(30) —端和操纵杆(29)相 连，另一端通过转轴和已检药瓶容器(27)连接，双通道分拣摆杆(30) 置于药瓶出口通道的合格品瓶通道(31)和残次品通道(32)之间。
5. 根据权利要求l所述的全自动瓶装药液检查机，其特征在于， 所述传动系统中，变速箱的主传动轴(36)和交流变频调速电机(34) 的转轴连接，交流变频调速电机(34)固定在高精度齿轮变速箱(35) 的壳体上。
6. 根据权利要求3所述的全自动瓶装药液检查机，其特征在于， 所述夹具(5)由解闭锁轴承(15)、复进弹簧(16)、下压杆(17)、 夹具底座(19)组成，夹具底座(19)在检测台架(4)下部外圈圆 孔内通过轴承安装检测台架(4)底部，其上端平面比检测台架(4) 下部外圈平面略高但不超过2 mm，下压杆(17)上端和解闭锁轴承(15)的轴周接，解闭锁轴承(15)在检测台架(4)的上部向外侧 安装，在夹具解闭锁机构(3)驱动下上下移动，复进弹簧(16)套 在下压杆(17)上，上端和解闭锁轴承(15)的轴接触，下端和下压 杆(17)的下端平台接触，下压杆(17)下端平台下有一个能轴向转动的转动平头，夹具底座(19)托住被检药瓶(25)的瓶底，下压杆 (17)的转动平头压住被检药瓶(25)的顶部。
7. 根据权利要求3所述的全自动瓶装药液检查机，其特征在于， 所述药瓶离心运动发生装置(9)由皮带驱动轮(20)、两个压带轮(21)、 两个导向轮(22)和皮带(23)构成的皮带传动机构及高速交流变频 调速电机(24)组成。皮带驱动轮(20)安装在高速交流变频调速电 机(24)的轴上，两套药瓶离心运动发生装置(9)和急停装置(10) 分别在检测台架(4)外侧从检测台架(4)的进口逆时针方向安装， 两套装置的间隔为5 10个夹具间距。
8. 根据权利要求3所述的全自动瓶装药液检査机，其特征在于， 所述精密凸轮(7)为精密槽轮或者精密凸轮。
9. 根据权利要求3所述的全自动瓶装药液检査机，其特征在于， 所述摄像机(8)为工业摄像机。
10. 根据权利要求3所述的全自动瓶装药液检査机，其特征在于， 所述光源(11)可以是面光源或点光源。
11. 根据权利要求3所述的全自动瓶装药液检査机，其特征在于， 所述图像采集与处理系统(26)为计算机或嵌入式图像处理系统。
全文摘要
本发明属于药品质量检测和控制领域，特别涉及一种全自动瓶装药液检查机。整个结构由包括进瓶系统、检测系统、出瓶分拣系统和传动系统组成，被检药瓶被进瓶系统逐一送入检测系统中的药瓶夹具，夹具带动药瓶进行高速旋转，然后急停，药瓶停止运动而药液仍在继续高速旋转，采用机器视觉成像与图像处理系统摄取旋转药液的图像和处理，由出瓶分拣系统把不合格的药瓶剔除。本发明可取代人工对多种规格的瓶装药液内的各种可见异物、药液容量和瓶体裂纹进行检查及归类分拣，不但可以广泛应用于药品生产企业的瓶装药液检查环节，还可用于各种营养口服液，饮料和酒类内异物的检查。
文档编号G01N21/90GK101403706SQ20081022609
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月6日 优先权日2008年11月6日
发明者温江涛, 王伯雄 申请人:清华大学