收藏本站
《湖南大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

安瓿药液可见异物视觉检测机器人技术研究

葛继  
【摘要】:安瓿注射剂具有药效迅速、作用可靠、可静脉注射等优点,已成为临床重症急救用药的首选,在临床医学中占据着十分重要的地位。在生产过程中,由于安瓿瓶清洗不彻底、过滤材质破损、灌封时的药液碳化、车间净化度等级不达标等多方面原因,使药液中易混入玻璃屑、铝屑、纤维、毛发等微小不溶性异物。若这些难以被人体代谢的异物注射至静脉,将造成血管栓塞、静脉炎、肉芽肿等,给人体带来严重持久的危害,甚至危及生命。目前,国内99%以上的制药企业对注射剂中的可见异物检测仍采用暗室中的人工检测方法。该方法简单,但检测精度低、可重复性差、标准不统一,易受思想情绪影响而导致误检、漏检率高。基于机器视觉技术的安瓿药液可见异物检测机器人的研究并不多见,只有欧洲少数几家公司研制了相关检测设备,但由于国内制药环节中过滤、包材(如瓶体表面存在凹痕、刻度)等和国外存在很大差异,致使引进的设备检测效果并不理想。因此,研究一种适合国内制药标准和生产环境的具有自主知识产权的全自动安瓿注射剂可见异物检测系统具有重要的理论意义和应用价值。鉴于此,本论文对安瓿药液可见异物视觉检测机器人进行了深入、系统的研究。 本文在将机器视觉检测、光源照明、液体中异物检测技术融汇的基础上,从机器人机械结构、电气控制系统、光路以及成像方案设计,到单工位检测平台的试制,再到可见异物检测、识别、分类算法的反复论证,最终研制出安瓿药液可见异物视觉检测机器人。归纳起来,本文主要工作和取得的创新成果有: 1.阐述了安瓿注射剂生产、使用以及药液中可见异物检测的研究现状,指出研制全自动安瓿药液可见异物检测机器人的重要性、必要性以及视觉检测方案的可行性。重点介绍了与视觉检测机器人密切相关的重要技术,给出机器视觉检测技术在行业中的应用案例并分析了国内外同类装备的研制现状等。 2.在进行系统总体设计之前,对安瓿注射剂中可见异物的来源、分类进行了分析,并从力学、运动学角度出发讨论了高速旋转并急停后液体中运动目标在水平、竖直方向的受力分析,为区分可见异物与随机噪声提供了重要的参考标准。 3.结合光散射法检测原理和人工检测方法,提出了视觉检测机器人整体方案,对安瓿瓶传送方式,机器人机械结构、关键零部件(如压杆、搓瓶、次品分拣机构)、光学成像系统、光源照明方案进行了详细的设计。鉴于生产现场长时间、实时性、稳定性工作的需求,提出了IPC与PLC相结合的分布式控制方案并设计出基于PC机的视觉检测机器人软件架构。 4.机械零部件加工、装配精度、受力偏载等因素引起的系统振动,给药液中 可见异物的识别带来巨大的挑战,为简化算法、缩短异物检测时间,论文首先对获取的安瓿药液序列图像进行亚像素级匹配。为减小运算量,降低算法处理难度,提高执行效率和检测准确率,对感兴趣区域(ROI)进行了限定。为尽量避免背景噪声的干扰,根据其特性,提出了基于像素概率统计的背景建模方法,通过背景减除,可有效提取出可见异物目标且耗时很短。对于背景减除后残差图像中的残留噪声,提出了一种保边性能很好的基于差分曲率D的自适应全变分去噪模型,它能有效保存图像边缘细节,同时又避免全变分模型易产生的阶梯效应。 5.由于脉冲耦合神经网络(PCNN)模型对含噪且对比度很差的图像能取得很好的分割效果,甚至当灰度值很接近的相邻区域相互交叠时,PCNN也能将它们有效的分割开来,因此被用来进行可见异物目标的分割。但是PCNN算法存在事先需人为设定大量参数并通过人眼进行主观判断分割效果的缺陷,为此本文提出了基于二维Tsallis熵和水域面积法的两种改进型PCNN可见异物分割算法,避免了太多参数的人为设定,实现了异物目标的自动分割。 6.相对于传统人工神经网络、支持向量机等计算智能方法,极限学习机(ELM)具有输入权值可随机选取、隐层节点无需调整、学习速度快、人工干预少、泛化能力强等特点,将其应用于可见异物的分类具有显著的优势。但是在实际应用中,样本时常是一个接一个或一组接一组的到来,为此提出了在线序列极限学习机算法(OS-ELM)以应对序列数据的快速学习。由于安瓿药液图像信噪比低、对比度差,仅仅依靠单帧图像中可见异物的大小、形状、纹理等信息,易导致检测虚警率很高,为此,论文提出了一种基于OS-ELM的异物分类识别算法,即将序列图像中目标的特征向量输入至OS-ELM模型,被其划分在同一组的,可认为是同一个目标,将它们按照帧序号关联成轨迹,并利用序列图像中可见异物在液体中运动轨迹的连续平滑性、噪声的无序性等特性,将可见异物目标与残留背景区块分辨开来。 7.为节约成本、降低研发风险、提高成功率,首先研制出单工位检测实验平台,通过模拟生产线上安瓿瓶的机械传送、装夹、光源照明以及可见异物检测分类算法的论证,逐步完善系统设计方案,最终集成并研制出可见异物视觉检测机器人。通过Knapp-Kushner效能比测试、人机对比实验、稳定性测试等,证明了检测机器人的确实有效性、可靠性,完全能够满足安瓿生产线的检测精度及速度。 在安瓿药液可见异物视觉检测机器人研制过程中,发现并解决了大量的实际问题,为进一步的升级改造积累了宝贵的经验,开发的软件平台也为后续理论研究和潜能挖掘奠定了坚实的基础。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP242.62

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱小飞,卓丽霞;一种基于量化容差关系的不完备数据分析方法[J];重庆工学院学报;2005年05期
2 杨福刚;杨福刚;孙同景;;大输液中可见微小异物实时检测系统设计[J];电气自动化;2008年01期
3 徐涛;高玉成;武星;;基于光阻法原理的微粒检测中光电脉冲特性的研究[J];电子测量与仪器学报;2004年03期
4 李维雅,董能力,金钢,李正周;弱小目标检测算法性能评价的回归分析方法[J];光电工程;2005年02期
5 张红英;彭启琮;;全变分自适应图像去噪模型[J];光电工程;2006年03期
6 李杨果;王耀南;王威;;基于机器视觉的大输液智能灯检机研究[J];光电工程;2006年11期
7 周进;吴钦章;;弱小目标跟踪算法性能评估的研究[J];光电工程;2007年01期
8 向守兵;苏光大;陈健生;刘京;谭孝辉;;基于机器视觉的码坯异常检测与识别[J];光学学报;2011年07期
9 过润秋,李大鹏,林晓春;红外点目标检测的小波变换方法研究[J];光子学报;2004年04期
10 李红艳,吴成柯;遗传算法在低信噪比图象点目标检测中的应用[J];航空学报;2000年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 段峰;啤酒瓶视觉检测机器人研究[D];湖南大学;2007年
2 杨福刚;输液中微小异物目标视觉检测技术研究[D];山东大学;2008年
3 万琴;智能视觉监控中多运动目标检测与跟踪方法研究[D];湖南大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐文婷;李承鹏;;基于自适应遗传算法的离散化方法[J];合肥师范学院学报;2011年03期
2 蔡莉;胡学钢;;一种基于粗集的决策表求核算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2007年06期
3 周玉华;李景杰;;不完备决策表的一种属性约简方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年04期
4 陈兴杰;柴晓冬;;一种基于简化PCNN的红外图像分割方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年01期
5 杨萍,万上海,陈耿;一种基于可变支持度的缺省规则挖掘算法[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年02期
6 江效尧,胡林生;基于粗糙集的RDT决策树生成算法的研究及应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年03期
7 孙全玲;基于粗集和神经网络的建模方法研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年02期
8 孙虹;方敏;;基于Rough集和RBF网络的车牌字符识别方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年04期
9 孙虹;;粗糙集神经网络系统在车牌字符识别中的研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年04期
10 孙虹;龚雪;;一种基于Rough集和RBF网络的模拟电路故障诊断方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2012年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邵陆寿;葛婧;丁克坚;;基于图像处理技术的水稻稻瘟病及水稻纹枯病的危害程度检测[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
2 危前进;董荣胜;孟瑜;崔更申;;基于粗糙集的机械装配知识发现方法[A];广西计算机学会25周年纪念会暨2011年学术年会论文集[C];2011年
3 ;Image Target Recognition Using Pulse Coupled Neural Networks Time Matrix[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 ;Fuzziness in Covering Generalized Rough Sets[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 李雄;党生;;基于Rough集理论的战场侦察情报处理[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 王印松;冯康;;主汽温调节系统性能评价的粗糙集实现方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 方炜炜;杨炳儒;彭珍;;一种基于粗糙集的启发式属性归约的新算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 陈楚湘;沈建京;陈冰;尚长兴;王运成;;运用粗糙集理论建立中老年肺炎中医症候诊断标准[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 龚锦红;杨辉;衷路生;;稀土萃取分离过程的Rough集案例推理方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 ;Influence Diagram Based on Rough Set Theory[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴萍;气膜孔几何结构对涡轮叶片气膜冷却的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王革;有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 姜延吉;多传感器数据融合关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 顾璇;近地/海运动过程中的空气动力学分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王忠义;船用燃气轮机排气引射装置性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 朱登亮;槽形竖壁冷凝强化规律研究与结构优化[D];华东理工大学;2011年
8 任家福;服务商选择与备件备品库存管理研究[D];电子科技大学;2010年
9 张目;高技术企业信用风险影响因素及评价方法研究[D];电子科技大学;2010年
10 苏煜;基于SCF范式的在线P300脑机接口研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒲锰;非侵入式矿井提升机PLC电控系统实时故障诊断方法的研究[D];山东科技大学;2010年
2 杨新忠;基于案例的地理时空过程表达模型研究[D];山东科技大学;2010年
3 岳海亮;信息论在粗糙集连续属性离散化中的应用[D];辽宁师范大学;2010年
4 张晓冬;基于全矢谱的智能诊断技术研究[D];郑州大学;2010年
5 李昕哲;关系邻域系统的属性约简[D];郑州大学;2010年
6 刘琪;正态云模型模糊推理系统及其应用研究[D];郑州大学;2010年
7 王晓换;基于粗糙集和神经网络的故障诊断虚拟系统的研究[D];郑州大学;2010年
8 刘莎;气象传真图像格式转换研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 周霞;基于粗糙集的电子商务交易知识获取研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 刘奎凤;基于图论的图像谱分割技术[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李利荣,张桂林;基于小波变换的小目标检测[J];兵工自动化;2004年06期
2 段晓君,王正明;小子样下的Bootstrap方法[J];弹道学报;2003年03期
3 方瑞明;马宏忠;;基于最小二乘支持矢量机的异步电机转子故障诊断研究[J];电工技术学报;2006年05期
4 张文攀;吴军辉;朱震;李华;王强;;基于准十字窗口的中值滤波法在红外图像处理中的应用[J];电光与控制;2006年01期
5 周党群,程宪平,李刚健;PCB视觉检测系统中目标图像提取的研究[J];电子测量与仪器学报;2001年03期
6 徐涛;高玉成;武星;;基于光阻法原理的微粒检测中光电脉冲特性的研究[J];电子测量与仪器学报;2004年03期
7 杨福刚;孙同景;宋松林;;基于人工免疫算法的药液颗粒异物检测方法[J];电子测量与仪器学报;2008年01期
8 杨福刚;孙同景;;基于最小二乘支持向量机的输液异物检测系统设计[J];电子测量与仪器学报;2008年04期
9 熊辉,沈振康,魏急波,李吉成;低信噪比运动红外点目标的检测[J];电子学报;1999年12期
10 彭嘉雄,周文琳;红外背景抑制与小目标分割检测[J];电子学报;1999年12期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 杨福刚;孙同景;宋松林;;人工免疫算法在药液颗粒异物检测中的应用[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 李红艳;图像低信噪比小目标检测与跟踪算法研究[D];西安电子科技大学;2000年
2 陈颖;序列图像中微弱点状运动目标检测及跟踪技术研究[D];电子科技大学;2003年
3 徐军;红外图像中弱小目标检测技术研究[D];西安电子科技大学;2003年
4 聂洪山;强起伏条件下红外小目标检测算法研究[D];国防科学技术大学;2004年
5 艾矫燕;基于计算机视觉的墙地砖颜色分类和缺陷检测研究[D];华南理工大学;2003年
6 刘若辰;免疫克隆策略算法及其应用研究[D];西安电子科技大学;2005年
7 杨磊;复杂背景条件下的红外小目标检测与跟踪算法研究[D];上海交通大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 成玉娟;液体中小目标检测算法研究及应用[D];浙江大学;2002年
2 李政;模式识别在溶液不溶性微粒检测中的应用研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 刘晓翔;卫星多源遥感图像融合技术的研究[D];西北工业大学;2004年
4 廖红华;基于高分辨率面阵CCD的图像采集系统研究[D];重庆大学;2006年
5 王威;视觉检测系统及其在葡萄糖药液检测中的应用研究[D];湖南大学;2007年
6 崔波亮;网络化视频监控系统中流媒体技术研究[D];湖南大学;2008年
7 王磊;网络视频监控系统的关键设备研究[D];湖南大学;2008年
8 罗楠;中国烧结砖制造过程环境负荷研究[D];北京工业大学;2009年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨俊,张玲霞,陈明;微文字识别系统关键技术研究[J];航空计测技术;2003年05期
2 王向军,王风华,周鑫玲;物像远心成像光路在高精度视觉检测中的应用[J];测试技术学报;1998年03期
3 包世龙,杨学友,刘常杰,叶声华;CAN总线技术在汽车视觉检测系统中的应用[J];工业控制计算机;2001年02期
4 边绍辉,蔡晋辉,周泽魁,张光新;基于DSP和USB接口的视觉检测系统的设计[J];计算机工程;2004年20期
5 杨俊,陈明,张晓平;基于视觉检测技术的微文字识别系统设计[J];测控技术;2003年09期
6 周党群,程宪平,李刚健;PCB视觉检测系统中目标图像提取的研究[J];电子测量与仪器学报;2001年03期
7 周富强,张广军;视觉检测中高速图像采集技术的研究[J];北京航空航天大学学报;2002年02期
8 胡跃明;黄恢乐;袁鹏;刘海明;;IC芯片的高速高精度视觉检测定位算法及实现[J];半导体技术;2006年01期
9 朱铮涛;郑国盾;;颗粒粮食中异物的视觉检测算法与实现(英文)[J];Agricultural Science & Technology;2009年05期
10 鄂龙慧;杨忠;方挺;;基于单目视觉的双机距离检测[J];仪器仪表用户;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘常杰;邾继贵;杨学友;叶声华;;汽车白车身在线激光视觉检测站[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
2 雷歆;孙志刚;肖力;;基于FPGA的图像采集处理卡的设计[A];企业应用集成系统与技术学术研究会论文集[C];2006年
3 李铁军;刘今越;宋瑞志;;QUAD类芯片的视觉检测与定位技术研究[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
4 王仲;柏年福;周权;林建;肖静岚;叶声华;;一种新型活塞环参数自动检测仪[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
5 丁克勤;王洪柱;李娜;张旭;黄冬林;;微焊道表面计算机视觉在线检测系统开发[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 钟瑞华;;介绍一种集消毒、割安瓿、消毒折安瓿为一次动作的“安瓿钳”[A];首届《中华护理杂志》论文写作知识专题讲座暨研讨会论文汇编[C];2001年
7 吴文荣;黄燕华;吴倩;;精密靶装配在线显微视觉检测技术研究[A];第九届中国核靶技术学术交流会摘要集[C];2007年
8 刘珉甬;;易折型安瓿消毒与不消毒对比实验研究[A];全国医院感染护理新进展研讨会、全国传染病护理新进展研讨会、全国自然灾害护理研讨会论文汇编[C];2011年
9 陈静;顾万江;张学煃;周倩如;;一起不明组分农药中毒样的检测[A];重庆市预防医学会2010年论文集[C];2011年
10 夏治强;王曼琳;梁赤勇;;化生放核事件的危害与机器人在化生放核事件中的应用[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 何腾江 实习生 陈施雅;机器人技术如何与地方产业有机结合[N];中山日报;2008年
2 记者 杨文利;中国首次举办大规模机器人技术研讨会[N];中国高新技术产业导报;2009年
3 见习记者 王音 记者 张雯婧;青少年机器人竞赛活动研究培训中心在津落户[N];天津日报;2011年
4 本报首席记者 姜澎;给机器人做规矩,要赶紧了?[N];文汇报;2011年
5 本报记者 李响;机器人的“儿童期”[N];计算机世界;2011年
6 本报驻美国记者 管克江;机器人技术日新月异[N];人民日报;2009年
7 特派记者 尤志卉;机器人技术成合作要点[N];苏州日报;2010年
8 张红 黄京一;“做我们自己的机器人”[N];人民日报海外版;2010年
9 本报记者 程宇婕;我国将建全球最大基地[N];中国能源报;2010年
10 深圳商报记者 吴素红;美女机器人“秀外慧中”[N];深圳商报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 葛继;安瓿药液可见异物视觉检测机器人技术研究[D];湖南大学;2012年
2 张辉;医药大输液可见异物的视觉检测机器人技术研究[D];湖南大学;2012年
3 周博文;保健酒智能视觉检测机器人技术研究[D];湖南大学;2012年
4 何敏;回转窑视觉检测方法与优化控制技术研究[D];湖南大学;2011年
5 王富治;视觉检测的几个关键问题研究[D];电子科技大学;2011年
6 丁兴号;基于小波分析的视觉检测技术研究[D];合肥工业大学;2003年
7 孙慧贤;基于纹理分析的视觉检测方法与应用研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 孙慧贤;基于纹理分析的视觉检测方法与应用研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 艾矫燕;基于计算机视觉的墙地砖颜色分类和缺陷检测研究[D];华南理工大学;2003年
10 石玗;铝合金脉冲MIG机器人焊接智能控制系统研究[D];兰州理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 熊路;液体瓶装生产线视觉检测机器人的控制系统研究[D];湖南大学;2011年
2 马波;安瓿可见异物视觉检测机器人研究[D];湖南大学;2011年
3 郑建飞;基于嵌入式的视觉检测系统设计与实现[D];南京理工大学;2012年
4 杨双;安瓿溶液中可见异物的视觉检测方法研究[D];湖南大学;2011年
5 何大鹏;某轿车仪表板骨架视觉检测实验台及检测方法研究[D];吉林大学;2011年
6 刘斌;LAMOST焦面板视觉检测中透视误差的研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 何冬;纸尿裤标识视觉检测的方法与系统[D];天津大学;2010年
8 边绍辉;用于啤酒瓶视觉检测的实时图像处理器的设计与开发[D];浙江大学;2004年
9 杨波;可穿戴抑震机器人抑震控制策略的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 矫德余;基于嵌入式系统的智能巡检机器人研制[D];中国石油大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026