کنترل کیفیت با بینایی ماشین در دستگاه بلیستر

تصویر بالا پیاده سازی سیستم بينايی ماشين را در یکی کارخانه های دارو سازی نشان می دهد. این پروژه توسط تیم ویژن سیستم جهت شناسایی قرصهای معیوب، شکسته و خالی طراحی شده است. در این مقاله جزئیات پیاده سازی این سیستم را تشریح خواهیم کرد. اما قبل از هر چیز، مختصری در مورد دستگاه بلیستر و نقش بینایی ماشین در صنایع دارویی صحبت خواهیم کرد.

کاربردی ترین دستگاه بسته بندی دارو؛ دستگاه بلیستر

بلیستر در لغت به معنای حباب می باشد. در اغلب این دستگاه ها:

• یک فیلم پلیمری از جنس PS ، PET  يا PVC به ميزاني که قابلیت فرم پذیری پیدا کند گرم می شود.
•  تحت فشار هوای مثبت و کشش مکانیکی به شکل ظرف قرص ها در می آید.
• این حباب های ساخته شده به محل پر کردن قرص ها هدایت می گردند.
•  در نهایت ظرف های پر شده از قرص تحت فشار و حرارت با فویل آلومینیومی دربندی می شوند.

کنترل کیفیت قرص ها در دستگاه بلیستر توسط بینایی ماشین انجام می گیرد. در ادامه مقاله کاربردهایی از سیستم بینایی ماشین در دستگاه بلیستر را توضیح می دهیم.‌

كنترل کیفیت بسته قرص با پردازش تصویر در صنایع دارویی

در مراحل مختلف تولید یک جعبه قرص، سیستم های ویژن می توانند وظیفه بازرسی اتوماتيک را مرحله به مرحله بر عهده بگیرند.‌ در تصویر زیر می بینید که از مراحل پر شدن و دربندی ورقه ها، کنترل چاپ روی جعبه، کنترل OCR و… تا آخرین مرحله مهر و موم جعبه قرص ها اين چشمان قدرتمند سیستم های ویژن است که وظیفه بازرسی را بر عهده دارد.

در کنترل کیفیت دانه های قرص در دستگاه بلیستر روند کار سیستم بینایی ماشین به صورت زیر است:
۱. دوربین با عبور ورقه برش نخورده و پر شده از قرص ها عکس می گیرد.
۲.عکس به کامپیوتر و نرم افزار پردازش تصویر منتقل می شود.
۳. برنامه پردازش تصویر در کسری از ثانیه جزئی ترین نقص در قرص ها را شناسایی و به PLC ارسال می کند.
۴.پی ال سی بخش ريجکت شیت معیوب را (البته بعد از برش خوردن ورقه) فعال می کند.‌

ما قبل از نصب این سیستم روی دستگاه بلیستر آن را در آزمایشگاه شبیه سازی  کرده ایم. در ادامه درباره شبیه سازی این سیستم ویژن توضیح خواهیم داد‌‌.‌

طراحی و شبیه سازی سیستم ویژن برای تشخیص عیوب قرص در دستگاه بلیستر

در اینجا هدف ما این است که سیستم ویژن را قبل از نصب روی دستگاه بلیستر، در محیط آزمایشگاهی شبیه سازی کنیم. با استفاده از این شبیه سازی می توانیم برنامه بلیستر را تست کرده و از عملکرد صحیح آن اطمینان یابیم. همانطور که در تصویر می بینید تجهیزات مورد استفاده در این تست:

• دوربین صنعتی باسلر
• لایت مناسب برای نورپردازی
• PLC
• ۶ لامپ سیگنال
• شستی و ورقه های شفاف پر از قرص

مغز فعال این سیستم برنامه پردازش تصویر قرص ها در نرم افزار هالکن است که عیوب را شناسایی می کند. جزئیات بيشتر تجهیزات و نحوه عملکرد سیستم را در ادامه بیان می کنیم.

انتخاب لایت و کاربرد لامپ سیگنال در شبیه سازی پروژه بازرسی قرص در ماشین بلیستر

نور پردازی BackLight یا همان نور از پشت برای این پروژه مناسب است زیرا در این نوع از نورپردازی وجود و ساختار قرص در تصاویر با دایره های تاریک مشخص می شود و بقیه تصویر به دلیل شفاف بودن ورقه PVC در اثر عبور نور کاملا روشن است.‌ در تصویر زیر عکس یک ورقه بزرگ قرص را تحت نور از پشت در نرم افزار هالکن مشاهده می کنید.

همانطور که می بینید در تصویر ارسالی از دوربین شش بسته قرص وجود دارد. به همین دلیل ما از 6 لامپ سیگنال استفاده کرده ایم که به ترتیب با شماره یک تا شش روی تصویر زیر نشان داده شده اند. مطابق تصویر هر یک از لامپ های سیگنال برای یک بسته قرص در نظر گرفته شده است.

اتصالات دوربین به لایت و شستی در پروژه شناسایی نقص قرص

در مرحله تست آزمایشگاهی، دوربین از یک طرف به شستی متصل شده است و سیگنال عکس برداری را از شستی دریافت می کند و از طرف دیگر به لایت اتصال دارد. با هر بار فشردن شستی، دوربین سیگنال روشن شدن را به لایت می فرستد و همزمان عکس می گیرد و عکس ها را به برنامه پردازش تصویر قرص ارسال می کند. در شکل زیر اتصال دوربین به لایت و شستی با فلش قرمز مشخص شده است.

اتصال نرم افزار بلیستر به PLC و دوربين در برنامه پردازش تصویر قرص

نرم افزار بلیستر در هالکن از یک طرف از طریق کابل شبکه به دوربین متصل است تا به محض گرفتن عکس آن را پردازش کند و از طرف دیگر با کابل اترنت به PLC متصل شده است تا با شناسایی قرص های معیوب سیگنال ریجکت را به پی ال سی ارسال کند. PLC با دریافت سیگنال خطا از برنامه پردازش تصویر لامپ سیگنال را روشن و آژیر را برای یک لحظه کوتاه به صدا می آورد.‌ در تصویر زیر اتصال نرم افزار به PLC و دوربین با فلش مشخص شده است .‌

نحوه تنظیم دوربین برای عکس برداری و اتصال نرم افزار به PLC در دوره آموزش بينايي ماشين تشریح شده است.

نحوه عملکرد برنامه شناسایی شکستگی و ترک قرص ها در دستگاه بلیستر

ما در مرحله تست برنامه، فرمان عکس برداری را از طریق یک شستی به دوربین ارسال می کنیم. نرم افزار بلستر، شکستگی، لب پر بودن قرص ها یا خالی بودن حباب ها را  شناسایی می کند و از طریق PLC لامپ سیگنال مربوط را روشن می نماید و برای مدت خیلی کوتاهی آژیر را به صدا در می آورد.  4 نمونه از تست های انجام شده برنامه را در زیر مشاهده می کنید:

تست 1: تشخیص حباب خالی

به عنوان نمونه در تصویر زیر خالی بودن یکی از قرص های بسته شماره 2 توسط برنامه تشخیص داده شده است. قرص خالی با یک دایره قرمز رنگ و بسته قرص معیوب با مستطیل قرمز مشخص شده است. با شناسایی بسته ی قرص معیوب برنامه از طریق PLC لامپ سیگنال شماره 2 را روشن می کند.

تست 2 : تشخیص شکستگی در قرص ها 

برنامه بلیستر در هالکن، قادر است انواع نقص را شناسایی و قرص معیوب و بسته مربوط به آن را با دایره و مستطیل قرمز روی مانیتور نمایش دهد. در تصویر زیر یکی از قرص ها در بسته شماره 1 معیوب است بنابراین لامپ سیگنال مربوط به آن روشن شده است.

تست ٣: تشخیص ترک و لب پر بودن قرص ها 

در این تست مشاهده می کنید در بسته شماره 2 و 3 دو تا از قرص ها دارای ترک و شکستی هستند بنابراین لامپ سیگنال شماره 2 و 3 روشن شده است و قرص ها و بسته های معیوب روی شکل مشخص شده اند.

تست 4 : تشخیص زدگی کوچک

همانطور که در شکل زیر می بینید برنامه قادر است حتی کوچکترین عیب ها را تشخیص و نمایش دهد. در بسته شماره 4 یکی از قرص ها زدگی خیلی کوچکی دارد که برنامه آن را تشخیص داده است. در ادامه سایر قابلیت های برنامه را بررسی می کنیم.

قابلیت های نرم افزار پردازش تصویر قرص در ماشین بلیستر

برنامه بلیستر نوشته شده در این پروژه قابلیت هایی دارد که آن را برای استفاده در سایر موارد مشابه انعطاف پذیر می کند از جمله اين قابليت ها مي توان به :

• تشخیص انواع شکستگی و لب پریدگی های جزئی یا ترک در قرص های گرد و بیضی شکل.
• امكان آموزش برنامه با مدل های جدید قرص: برای هر الگو جدید قرص، برنامه یک بار آموزش می بیند و در دفعات بعد آن الگو فراخوانی می شود و نیازی به آموزش مجدد ندارد.
• امکان تنظیم میزان حساسیت برنامه برای تشخیص انواع نقص های کوچک یا چشم پوشی از آنها ؛ این امکان وجود دارد که با تنظیم برنامه نقص های جزئی اعلام شود یا اینکه برعکس از عیوب کوچک صرف نظر گردد.

پیاده سازی عملی پروژه در کارخانه تولید قرص روی دستگاه بلیستر

پس از تست های انجام شده آزمایشگاهی ما این پروژه را در یکی از کارخانه های تولید قرص اجرا کرده ايم. در کارخانه با عبور قرص ها سیگنال عکس برداری از طریق encoder دستگاه بلیستر به دوربین داده می شود. دوربین تصویر قرص ها را گرفته و به برنامه بلیستر ارسال می کند. برنامه با شناسایی قرص های معیوب، به PLC سیگنال می فرستد. سپس PLC قرص های معیوب را پس از اینکه توسط دستگاه بلیستر برش خوردند ریجکت خواهد کرد. در هر ثانیه ۱۲ بسته قرص بازرسی می شوند یعنی به طور میانگین ٧٢٠ بسته قرص در دقیقه. در ویدیو زیر تست پروژه در کارخانه تولید قرص روی دستگاه بلیستر نمایش داده شده است.

در تصاویر زیر نصب دوربین را روی دستگاه بلیستر و نمایش تصویر ۶ بسته قرص را روی مانیتور مشاهده می کنید. جزئیات لازم برای تنظیمات دوربین و لایت و دریافت سیگنال ریجکت از PLC به صورت کامل در دوره ی آموزش بینایی ماشین تشریح شده است.

کنترل کیفیت اتوماتیک با پردازش تصویر صنعتی و PLC

کنترل کیفیت چاپ با بینایی ماشین صنعتی

پردازش تصویر نبض پرقدرت هوش مصنوعی