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专利名称：一种基于机器视觉的药瓶测量系统及其测量方法
技术领域：
本发明涉及药品测量技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的药瓶测量系统及其測量方法。
背景技术：
尺寸测量是数字图像测量的ー项重要应用。在エ业生产上用基于图像的非接触测量方法代替传统的接触式測量，不仅大大提高了工作效率，而且使加工、检测和控制过程的统一成为可能。对于基于图像的尺寸測量，其測量精度受到以下三方面的影响一、摄像系统的物面分辨率；ニ、摄像系统的标定及误差修正精度；三、图像中被测目标边缘的定位精度。目前，国内对药瓶的各种规格尺寸及外观缺陷几乎全部通过人工检测，工作强度大，检测的效果不稳定。国外一些发达国家的玻璃制品行业已经开始使用计算机视觉的检测装备。但是，国外的一整套非接触检测设备价格极其昂贵。有鉴于此，现有技术有待改进和提闻。

发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于机器视觉的药瓶测量系统及其測量方法。g在解决现有技术中药瓶尺寸由人工进行检測，从而带来的效率低、检测效果不佳等问题。本发明的技术方案如下
一种基于机器视觉的药瓶 测量系统，其中，包括
图像采集装置，用于采集药瓶的图像信息，并将所述图像信息发送至下述的控制装置
中；
控制装置，用于对所述图像信息进行处理，判断出药瓶的形状特征參数，然后发送相关的指令给配药机器人进行相应的动作；
载物转盘，用于传送药瓶；
激光扫描仪，用于扫描药瓶的药品条码，确定所述药瓶的类型及位置；
LED背光源，用于增强药瓶的背景的对比度，减小外界光的影响；
所述图像采集装置固定在载物转盘的正上方，控制装置连接图像采集装置，LED背光源设置在载物转盘的外侧，激光扫描仪固定在LED背光源的旁边。优选地，所述的基于机器视觉的药瓶测量系统，其中，所述图像采集装置为エ业摄像机；所述控制装置为エ业控制计算机。优选地，所述的基于机器视觉的药瓶测量系统，其中，所述控制装置对所述图像信息进行处理具体包括图象ニ值化、滤波、边缘检测和尺寸測量。优选地，所述的基于机器视觉的药瓶测量系统，其中，所述LED背光源为用于发出平行光的红色LED背光源，其连接ー用于调节LED背光源光強度的光源控制器；所述光源控制器固定在底座上。优选地，所述的基于机器视觉的药瓶测量系统，其中，所述控制装置上依次设置有
图像处理�？椋�用于对所述图像信息进行处理，其包括ニ值化处理、中值滤波、边缘检测和图像标记；
尺寸測量�？椋�用于根据图像处理�？榈谋昙牵�确定药瓶的尺寸。ー种上述的基于机器视觉的药瓶测量系统的测量方法，其中，包括以下步骤
51、载物转盘在电机的驱动下开始转动，将药瓶传送至扫描エ位；
52、激光扫描仪对扫描エ位的药瓶上的药品条码进行扫描，确定药瓶类型，并精确其位置，将相应数据发送至控制装置；
53、载物转盘将药瓶传送至采集エ位，图像采集装置采集药瓶的图像信息，并将所述图像信息发送至下述的控制装置；
54、控制装置对所述图像信息进行处理，判断出药瓶的形状特征參数，然后发送相关的指令给配药机器人进行相应的动作。优选地，所述的基于机器视觉的药瓶测量系统的测量方法，其中，所述步骤S4中还包括通过图像采集装置采集标准件数据信息，对所述药瓶测量系统进行标定。

优选地，所述的基于机器视觉的药瓶测量系统的测量方法，其中，所述步骤S3中还包括LED背光源发出平行光，增强药瓶在采集エ位上背景的对比度。优选地，所述的基于机器视觉的药瓶测量系统的测量方法，其中，所述步骤S4中控制装置对所述图像信息进行处理，判断出药瓶的形状特征參数具体包括
541、对所述图像信息进行ニ值化处理；
542、对ニ值化处理后的图像进行滤波处理，去除图像上的干扰；
543、滤波完成后，对图像进行边缘检测，获取药瓶的边缘轮廓；
544、对药瓶的左、右边缘线进行标记，计算出左、右边缘线之间的像素个数，然后计算出药瓶左右方向上的尺寸；
545、对药瓶的上、下边缘线进行标记，计算出上、下边缘线之间的像素个数，然后计算出药瓶的高度。优选地，所述的基于机器视觉的药瓶测量系统的测量方法，其中，所述步骤S2中还包括当激光扫描仪扫描出的物品不是药瓶时，停止測量。有益效果
本申请的基于机器视觉的药瓶测量系统及其測量方法，能准确地测量药瓶的特征參数，以便机械手精确地抓取、开启药瓶以及配制药液，进而可以减少配药人员的工作量，具有很好的经济效益和社会效益，市场推广前景较佳。


图1为本申请的基于机器视觉的药瓶测量系统的实施例的示意图。图2为本申请的基于机器视觉的药瓶测量系统的测量方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种基于机器视觉的药瓶测量系统及其測量方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进ー步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请參阅图1，其为本申请的基于机器视觉的药瓶测量系统的实施例的示意图。如图所示，所述基于机器视觉的药瓶测量系统包括图像采集装置100、控制装置200、载物转盘300、激光扫描仪(图中未示出)和LED背光源500。其中，所述图像采集装置100固定在载物转盘300的正上方，控制装置200连接图像采集装置100 (图中用示意线表示连接，其也可以采用无线连接方式)，LED背光源500设置在载物转盘300的外侧，激光扫描仪400固定在LED背光源500的旁边。具体来说，所述图像采集装置100用于采集药瓶10的图像信息，并将所述图像信息发送至控制装置200中，在本实施例中，所述图像采集装置100为エ业摄像机；所述控制装置200为エ业控制计算机，エ业摄像机通过USB线和エ业控制计算机相连。所述控制装置200用于对所述图像信息进行处理，判断出药瓶的形状特征參数，然后发送相关的指令给配药机器人进行相应的动作，具体图像处理过程会在后续进行详细介绍。所述载物转盘300用于传送药瓶(通过电机310带动转动)，其还包括一药品夹具，所述药品夹具主要用来夹持放置好的药品，该药品夹具单元具有自适应调节功能，能够自动调节大小来夹持不同大小的药瓶，所述载物转盘300主要用来传送药具或者药瓶到指定的位置，以便进行下一步的操作。所述激光扫描仪400用于扫描药瓶的药品条码，确定所述药瓶的类型及位置，具体来说，激光扫描仪固定在LED背光源500的旁边，主要用于扫描载物转盘300传送的药瓶的药品条码，以便确定该物品为药具还是药瓶，假如是药瓶，还可以辨别它是安瓿瓶还是西林瓶，然后还可以精确其位置，为后续操作提供数据。所述LED背光源500用于增强药瓶的背景的对比度，减小外界光的影响，其设置在固定支架600上，在本实施例中，所述LED背光源500采用的是红色LED背光源(当然，其他顔色也可以)，其穿透能力非常强，而且它发出的光是平行光，成像效果非�：茫�获取的图像也更清晰。在本实施例中，所述LED背光源500连接一光源控制器，光源控制器固定在底座上，主要用来调节LED背光源的光強度，使其在不同的场合、不同的环境下发出不同亮度的平行光。
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其中，控制装置200对图像信息的处理是本发明的关键。在本实施例中，所述控制装置上依次设置有图像处理�？楹统叽鐪y量�？椋�所述图像处理�？橛糜诙运�述图像信息进行处理，其包括ニ值化处理、中值滤波、边缘检测和图像标记；所述尺寸測量�？橛糜诟�据图像处理�？榈谋昙牵�确定药瓶的尺寸。在本实施例中，当激光扫描仪扫描到的药瓶是安瓿瓶，则通过载物转盘将其放置在エ业摄像机和LED背光源之间的特定位置，然后触发エ业摄像机进行捕获图像，进ー步进行图像匹配，确认其是否是安瓿瓶，然后再进行图像ニ值化、滤波、边缘提取和尺寸測量，然后确定其直径、瓶颈位置等，其中在尺寸测量的时候先用黄色的线将其左边缘标记出来，然后用緑色的线将其右边缘标记出来，再通过计算得出药瓶的直径。对于瓶颈位置的測量，先通过一系列算法得出按左边缘来测的瓶颈位置，再得出按右边缘来测的瓶颈位置，最后再根据左右瓶颈的测量结果，来确定该药瓶的最終瓶颈位置。当扫描到的药瓶是西林瓶，则通过载物转盘将其放置在エ业摄像机和LED背光源之间的特定位置，然后触发エ业摄像机进行捕获图像，进ー步进行图像匹配，确认其是否是西林瓶，然后再进行图像ニ值化、滤波、边缘提取和尺寸測量，然后确定其瓶颈位置，其中在尺寸测量的时候先用黄色的线将其左边缘标记出来，然后用緑色的线将其右边缘标记出来，再通过计算得出药瓶的直径。对于瓶颈位置的測量，先通过一系列算法得出按左边缘来测的瓶颈位置，再得出按右边缘来测的瓶颈位置，最后再根据左右瓶颈的测量结果，来确定该药瓶的最終瓶颈位置。本发明还提供了ー种上述的基于机器视觉的药瓶测量系统的测量方法，如图2所示，包括以下步骤
51、载物转盘在电机的驱动下开始转动，将药瓶传送至扫描エ位；
52、激光扫描仪对扫描エ位的药瓶上的药品条码进行扫描，确定药瓶类型，并精确其位置，将相应数据发送至控制装置；
53、载物转盘将药瓶传送至采集エ位，图像采集装置采集药瓶的图像信息，并将所述图像信息发送至下述的控制装置；
54、控制装置对所述图像信息进行处理，判断出药瓶的形状特征參数，然后发送相关的指令给配药机器人进行相应的动作。进ー步地，所述步骤S3中还包括LED背光源发出平行光，增强药瓶在采集エ位上背景的对比度。另外，所述步骤S4中还包括通过图像采集装置采集标准件数据信息，对所述药瓶測量系统进行标定。在本实施例中，定标过程如下取标准标定药瓶，比如高H=30毫米，直径W=30毫米，放于载物转盘上；转盘旋转一周，激光扫描仪对转盘上的药瓶进行条码扫描，计算机将其扫描的数据进行识别，确认为标准药瓶，并启动系统标定程序，其中标定程序与步骤S4中图像信息处理程序一致，下面会进行详细描述。更进一歩地，所述步骤S4中控制装置对所述图像信息进行处理，判断出药瓶的形状特征參数具体包括
541、对所述图像信息进行ニ值化处理；
542、对ニ值化处理后的图像进行滤波处理，去除图像上的干扰；
543、滤波完成后，对图像进行边缘检测，获取药瓶的边缘轮廓；
544、对药瓶的左、右边缘线进行标记，计算出左、右边缘线之间的像素个数，然后计算出药瓶左右方向上的尺寸；
545、对药瓶的上、下边缘线进行标记，计算出上、下边缘线之间的像素个数，然后计算出药瓶的高度。下面分别针对上述步骤进行具体描述
首先，计算机对捕获的图像进行ニ值化处理，ニ值化的方法很多，本系统中采用灰度阈值分割法，算法简单，运算速度快，效率高；其表示式为
权利要求
1.一种基于机器视觉的药瓶测量系统，其特征在于，包括 图像采集装置，用于采集药瓶的图像信息，并将所述图像信息发送至下述的控制装置中； 控制装置，用于对所述图像信息进行处理，判断出药瓶的形状特征參数，然后发送相关的指令给配药机器人进行相应的动作； 载物转盘，用于传送药瓶； 激光扫描仪，用于扫描药瓶的药品条码，确定所述药瓶的类型及位置； LED背光源，用于增强药瓶的背景的对比度，减小外界光的影响； 所述图像采集装置固定在载物转盘的正上方，控制装置连接图像采集装置，LED背光源设置在载物转盘的外侧，激光扫描仪固定在LED背光源的旁边。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的药瓶测量系统，其特征在于，所述图像采集装置为エ业摄像机；所述控制装置为エ业控制计算机。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的药瓶测量系统，其特征在于，所述控制装置对所述图像信息进行处理具体包括图象ニ值化、滤波、边缘检测和尺寸測量。
4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的药瓶测量系统，其特征在于，所述LED背光源为用于发出平行光的红色LED背光源，其连接ー用于调节LED背光源光強度的光源控制器；所述光源控制器固定在底座上。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的药瓶测量系统，其特征在于，所述控制装置上依次设置有 图像处理�？椋�用于对所述图像信息进行处理，其包括ニ值化处理、中值滤波、边缘检测和图像标记； 尺寸測量�？椋�用于根据图像处理�？榈谋昙牵�确定药瓶的尺寸。
6.一种权利要求1所述的基于机器视觉的药瓶测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤 51、载物转盘在电机的驱动下开始转动，将药瓶传送至扫描エ位； 52、激光扫描仪对扫描エ位的药瓶上的药品条码进行扫描，确定药瓶类型，并精确其位置，将相应数据发送至控制装置； 53、载物转盘将药瓶传送至采集エ位，图像采集装置采集药瓶的图像信息，并将所述图像信息发送至下述的控制装置； 54、控制装置对所述图像信息进行处理，判断出药瓶的形状特征參数，然后发送相关的指令给配药机器人进行相应的动作。
7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的药瓶测量系统的测量方法，其特征在于，所述步骤S4中还包括通过图像采集装置采集标准件数据信息，对所述药瓶测量系统进行标定。
8.根据权利要求6所述的基于机器视觉的药瓶测量系统的测量方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括LED背光源发出平行光，增强药瓶在采集エ位上背景的对比度。
9.根据权利要求6所述的基于机器视觉的药瓶测量系统的测量方法，其特征在于，所述步骤S4中控制装置对所述图像信息进行处理，判断出药瓶的形状特征參数具体包括 S41、对所述图像信息进行ニ值化处理；S42、对ニ值化处理后的图像进行滤波处理，去除图像上的干扰； s43、滤波完成后，对图像进行边缘检测，获取药瓶的边缘轮廓； s44、对药瓶的左、右边缘线进行标记，计算出左、右边缘线之间的像素个数，然后计算出药瓶左右方向上的尺寸； s45、对药瓶的上、下边缘线进行标记，计算出上、下边缘线之间的像素个数，然后计算出药瓶的高度。
10.根据权利要求6所述的基于机器视觉的药瓶测量系统的测量方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括当激光扫描仪扫描出的物品不是药瓶时，停止測量。
全文摘要
本发明公开了一种基于机器视觉的药瓶测量系统及其测量方法，其中，所述基于机器视觉的药瓶测量系统包括图像采集装置、控制装置、载物转盘、激光扫描仪和LED背光源。其中，所述图像采集装置固定在载物转盘的正上方，控制装置连接图像采集装置，LED背光源设置在载物转盘的外侧，激光扫描仪固定在LED背光源的旁边。所述测量方法能准确地测量药瓶的特征参数，以便机械手精确地抓取、开启药瓶以及配制药液，进而可以减少配药人员的工作量，具有很好的经济效益和社会效益，市场推广前景较佳。
文档编号G01B11/00GK103063137SQ201210582058
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者肖德明, 何玉成, 胡颖, 张宏, 曾晖, 李伟, 雷鸣, 丁小容, 段丽芳, 操静, 宋晨, 王丽 申请人:北京大学深圳医院