徐 鍵

（費森尤斯卡比華瑞制藥有限公司，江蘇無錫 214092）

貼簽機視覺識別剔除系統(tǒng)升級改造

徐 鍵

（費森尤斯卡比華瑞制藥有限公司，江蘇無錫 214092）

現(xiàn)有貼簽機設備配置的德國LAETUS影像控制模塊出現(xiàn)無法修復的故障且無新備件可購的情況下，利用美國COGNEX相機對原影像模塊的硬件和功能軟件實行整體替換升級。改造后實際運行測試表明，新系統(tǒng)能夠超預期實現(xiàn)原有系統(tǒng)的所有功能，運行良好。

智能相機；OCR；條碼識別；檢測速度能力

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.49

0 引言

藥品安全關乎人民大眾的生命健康，藥品包裝上的外用標簽作為在市場流通的唯一“身份證明”，標簽不正確或不清晰的文字信息有可能導致醫(yī)院用藥錯誤，嚴重者會導致患者永久損害或造成患者死亡。為此，針對現(xiàn)有影像識別剔除系統(tǒng)故障停機的狀況，恢復和確保其應有的功能能夠可靠穩(wěn)定運行就顯得十分緊迫和必要。

1 現(xiàn)有設備狀況

改造前的包裝生產線自動貼簽機為意大利IMA公司產品，設備型號SENSITIVE 350S，設備影像系統(tǒng)功能模塊選用德國LAETUS品牌。影像系統(tǒng)模塊分為條形碼檢測和打印字符檢測兩部分，LAETUS視覺檢測系統(tǒng)如圖1所示。在正常生產過程中，如果出現(xiàn)條形碼錯誤或打印字符錯誤、不清晰等異常情況，影像系統(tǒng)應能及時準確識別判斷，并將判斷結果通過數(shù)字信號傳至PLC，由PLC控制剔除氣缸將貼有錯誤信息標簽的產品踢出。近期由于識別打印字符的相機控制器出現(xiàn)了無法修復的主板燒毀故障，被迫關閉貼簽機打印字符檢測功能，改由人工逐瓶目檢，增加了生產成本。由于該故障控制器已經(jīng)停產，使用僅存的庫存?zhèn)浼糜诨謴蜕a，但半年左右就出現(xiàn)經(jīng)常死機無法通信的故障，導致生產再次受到影響?；谠摽刂破鳛榈聡M口、替代產品價格昂貴且該廠家在國內的技術支持較少等多方面因素，決定采用在國內技術支持和售后較好的美國COGNEX（康耐視）智能相機系統(tǒng)進行整體升級替換。

2 視覺系統(tǒng)硬件改造

貼簽機設備涵蓋噴碼打印、貼簽和視覺檢測三大主要功能，本次改造僅涉及視覺檢測部分，具體包括條碼檢測系統(tǒng)、批號/日期檢測系統(tǒng)及其相關控制電腦。

圖1 原LAETUS視覺檢測系統(tǒng)

2.1 改造方案

（1）拆除原有紅外條碼讀頭和批號/日期檢測相機，借用原有固定支架對條碼檢測新相機與批號/日期檢測新相機進行安裝（圖 2）。

圖2 安裝條碼/字符檢測相機現(xiàn)場

（2）拆除原有條碼控制器、相機控制器與貼簽機系統(tǒng)PLC之間的信號交互端子，將新條碼檢測相機系統(tǒng)與批號/日期檢測相機系統(tǒng)按照原有電氣功能定義進行接線與配置，不改變現(xiàn)有貼簽機PLC與HMI屏中的任何代碼程序。

（3）移除現(xiàn)有條碼和批號/日期檢測作業(yè)配置電腦，更換成與新條碼和批號/日期檢測系統(tǒng)相匹配的作業(yè)配置主機（圖3）。

2.2 實施措施

（1）條碼檢測。將原LAETUS紅外原理條碼檢測改為視覺原理檢測，LAETUS條碼檢測控制器iBox替換為COGNEX IS7400型號智能相機，相機安裝方式為傾斜照射方式，并采用6 mm鏡頭，擴大后的視野可以完全覆蓋條碼，并且新相機除了具備LAETUS紅外探頭判斷條碼是否正確的功能外，還能對條碼的缺損進行檢測判斷。

（2）批號/日期字符檢測。將原ARGUS WT28C相機系統(tǒng)改為COGNEX IS7402智能相機型號，安裝并采用12 mm鏡頭。實現(xiàn)原有相機的所有功能:檢測字符印刷有無，不清楚及錯誤等。

圖3 作業(yè)配置主機

（3）作業(yè)配置主機。選用研華6120系列平板主機作為配置主機，安裝WIN7系統(tǒng)，主機支持COGNEX In-Sight Software 5.2.1和現(xiàn)場作業(yè)配置運行軟件安裝，In-Sight用于IS7400/7402智能相機編程。

（4）相機I/O接線。利用拆除原有視覺系統(tǒng)后空余的以太網(wǎng)交換機，分別將2臺智能相機（圖4）和作業(yè)配置主機接入至以太網(wǎng)絡中，實現(xiàn)主機與2臺智能相機的通信；同時由于貼簽機設備西門子S7-300 PLC程序有密碼保護無法讀取修改，改造過程中，新相機嚴格參照原有相機所有端子功能進行對應配置，并完成與貼簽機PLC控制器之間的信號連接。在相機OK/Fault判斷輸出信號脈沖保持時間設定上：LAETUS相機結果輸出設定為“Gate After Next”即輸出信號在下次相機觸發(fā)信號到達時復位，而COGNEX相機沒有該選項功能，只能設定持續(xù)輸出脈沖時間。經(jīng)過多次上機測試得出的參數(shù)結果見（表1）。

3 視覺系統(tǒng)軟件改造

根據(jù)LAETUS操作軟件現(xiàn)有功能結合日常生產的要求，在In-Sight Explorer軟件 EXCEL視圖中分別對2臺不同相機通過編程實現(xiàn)條碼和打印字符檢測的功能，再通過C#高級語言編程實現(xiàn)將2臺相機顯示與操作集中于一個軟件界面，同時利用設定的密碼權限限制操作，操作人員僅能調用In-Sight explorer所編寫的功能。軟件主要實現(xiàn)以下3個功能：

（1）條碼檢測系統(tǒng)。通過軟件工具箱中“ReadIDMax”工具檢測編碼是否正確；通過“FindPatMaxPatterns”工具檢測條碼是否完整；檢測完畢將結果通過I/O端子傳至貼簽機PLC，由PLC控制剔除氣缸是否動作。經(jīng)過現(xiàn)場生產測試，檢測系統(tǒng)總體誤判率≤0.05%，檢測速度≥200瓶/min，符合生產工藝要求。通過軟件操作界面可以實時查看標簽檢測總張數(shù)、合格張數(shù)、不合格張數(shù)等3項數(shù)值。條碼檢測界面見圖5。

圖4 智能相機

表1 I/O PLC點接線表

圖5 條碼檢測界面

（2）批號/日期打印檢測系統(tǒng)。采用In-Sight Explorer軟件中自帶的“OCRMax”字符工具檢測字符是否有缺陷、模糊、錯誤、或者未打印情況，檢測結果通過相應I/O端子傳至貼簽機PLC中，由PLC控制剔除氣缸是否動作。同時可以根據(jù)實際需要增減字符庫中的樣本字符和調整閾值來調整檢測字符通過的嚴謹度。經(jīng)過現(xiàn)場流水線生產測試，檢測系統(tǒng)總體誤判率≤0.05%，檢測速度能力:≥180瓶/min，符合我們生產質量和速度要求。同時通過軟件操作界面可以實時查看標簽檢測總張數(shù)、合格張數(shù)、不合格張數(shù)3項數(shù)值。批號/日期打印檢測界面見圖6。

圖6 打印檢測界面

（3）圖片儲存顯示功能。系統(tǒng)自動以圖片存儲日期的先存先出原則保存5張最新不合格條碼圖片，操作人員可在軟件界面對這5張圖片進行查看；任何權限人員不能對這5張圖片進行刪除與備份操作。

4 結語

IMA貼簽機自帶影像系統(tǒng)出現(xiàn)故障之前，已穩(wěn)定運行十年，在無法獲知設備控制源程序代碼的情況下，對影像檢測系統(tǒng)進行升級改造并取得成功。改造完畢投入運行后，貼簽機運行穩(wěn)定、可靠。對改造前系統(tǒng)難以識別的相似字符（如1和L）、字符倒置等印刷字體標簽，新系統(tǒng)均能準確的檢測出來。此次優(yōu)化改進項目的成功實施、為國內其他具有類似貼簽機藥廠的升級改造工作提供了很好的借鑒。

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〔編輯 李 波〕