沈陽星邁科技有限公司表示道：比色皿是一種管狀容器，具有直邊和圓形或方形橫截面，一端密封，由透明材料如塑料制成。這種容器用于容納血液等樣品進行光譜分析。這種容器使用模塑工藝生產(chǎn)，生產(chǎn)速度可達每秒兩個零件。

在產(chǎn)品成型過程中，可能出現(xiàn)瑕疵或著色等缺陷；為了避免這些缺陷，在將產(chǎn)品運送給最終用戶之前，必須對其進行檢查。為實現(xiàn)這一目的，英國Envisage Systems公司開發(fā)了兩套自動化系統(tǒng)，每套系統(tǒng)使用五個成像站來檢測比色皿及其蓋子的尺寸、顏色以及可能出現(xiàn)的任何瑕疵。

檢測比色皿

“我們生產(chǎn)的比色皿具有不同的尺寸和形狀，所用材料也涉及塑料、玻璃或熔融石英等多個品種?！盓nvisage Systems公司首席執(zhí)行官Mike Phillips介紹說，“在這種情況下，需要對雙腔塑料比色皿進行檢查?！边@些類型的比色皿允許將測試樣品和試劑放入容器中，然后通過自動化儀器分析反應混合物，從而改善實驗室程序的效率。

比色皿由Carclo Technical Plastics公司在注塑機中制造，由外腔和內(nèi)腔構(gòu)成，內(nèi)腔約低1mm（見圖1）。

圖1：塑料比色皿是一種管狀容器，由外腔和內(nèi)腔構(gòu)成，內(nèi)腔約低1 mm。

“為了精確地檢測這些零件，必須完成幾項任務。”Phillips指出。首先，必須檢測在比色皿的圓頂或下部可能出現(xiàn)的任何污染。通常，這類污染是由于在生產(chǎn)過程中使用的塑料顆粒中的污染或是在模塑過程中的污垢引起的，污染呈現(xiàn)為黑色斑點，這些污染將影響任何測試的準確性。如果這些斑點的直徑大于0.2mm，或者如果檢測到大量的小斑點，則該比色皿必須棄用。還必須檢測零件外部的類似污染。

其次，必須測量比色皿的上腔室和下腔室之間的距離，因為如果該高度不準確，則試劑可能不能與樣品正確反應。顏色也會影響使用這些比色皿進行的任何測量。

Phillips說：“如果比色皿在過高的溫度下注塑成型，那么它就會變黃?！边@樣的比色皿也必須作廢。如果注塑機被其他聚合物污染，也可能出現(xiàn)其他污染。這將導致比色皿呈現(xiàn)混濁或乳狀而非透明。

圖2：首先使用帶有定制真空吸盤的機器人一次取出八個比色皿，并將它們放在傳送帶上。比色皿成對地沿著傳送帶行進，因此必須首先將它們分開，然后才能由五個檢查站分別檢查。

最后，還要檢測比色皿的密封蓋上的閃光。在Adept Automation Limited公司設計的輸送系統(tǒng)中，帶有定制真空吸盤的機器人，首先一次取出八個比色皿，并將它們放置在傳送帶上（見圖2）。由于它們成對地沿著傳送帶行進，因此必須首先將它們分開，然后才能由五個檢查站分別檢查。為此，將星形輪放置在傳送帶線上。此星形輪將零件分開，然后它們以相等的間隔移動到600mm的旋轉(zhuǎn)板上。該旋轉(zhuǎn)板以每秒兩個比色皿的速度，在5個成像站下傳送它們（見圖3）。

圖3：星形輪將比色皿分開后，以相等的間隔將它們移動到600mm的旋轉(zhuǎn)板上。該旋轉(zhuǎn)板以每秒兩個比色皿的速度，在5個成像站下傳送它們。

當比色皿接近第一個成像站時，通過光電傳感器觸發(fā)一臺Basler 1920×1200 ace相機，該相機配備Moritex的MML固定放大鏡頭。為了對比色皿的圓頂進行成像，將相機放置在旋轉(zhuǎn)的玻璃壓板下，并使用70mm×70mm的白光MDEL-CW70 LED平板燈（同樣來自Moritex公司）從上方提供照明。然后，相機捕獲的圖像通過GigE接口傳輸?shù)絇CI Express多端口千兆以太網(wǎng)適配器，其安裝在基于Intel i7的PC中。

為了處理這些圖像以檢測缺陷，Envisage Systems選擇使用Teledyne DALSA公司的Sherlock機器視覺軟件。通過該軟件的圖形用戶界面（GUI），首先在被檢查零件的圖像上創(chuàng)建一個感興趣區(qū)域（ROI）。創(chuàng)建感興趣區(qū)域后，將圖像閾值化，并使用預編程的圖像分析工具分割和分析在圖像內(nèi)呈現(xiàn)為斑點的任何缺陷。如果這些缺陷的直徑大于0.2mm，或者存在很多小斑點、并且它們的累計總面積超過某個閾值，那么這個比色皿就是不合格的產(chǎn)品。

檢測完比色皿的圓頂之后，將其移動到第二個成像站。在這里，使用70mm×70mm的Moritex白光LED平板燈進行背光照明，并使用Basler ace相機進行垂直成像。接下來將捕獲到的圖像傳輸?shù)絇C，然后使用Sherlock blob分析工具，來檢測比色皿是否有缺陷。

“對透明塑料或玻璃成像的一大困難是，”Envisage公司的Phillips表示，“一旦背光照射，零件的邊緣在拍攝的圖像中會顯得很暗。因此很難看出這些區(qū)域是否存在缺陷?！?/p>

為了克服這個問題，接下來要將比色皿送到第三個成像站，在這里，一個70mm×70mm Moritex白光LED平板燈放置在零件后面偏離軸約20°的角度，使用另一臺ace相機成像，相機同樣離軸放置。“通過這種方式，”Phillips說，“第二和第三個成像站從兩個不同角度捕獲比色皿的圖像，從而最大限度地減少了漏檢可能存在的任何缺陷的可能性?！?/p>

感興趣區(qū)域

在第二個和第三個成像站，還對捕獲的圖像進行了分析，查找是否有在注射成型工藝中引入的、導致比色皿呈現(xiàn)混濁或乳狀而非透明的其他污染物。為了完成這項任務，在比色皿圖像的頂部和中間創(chuàng)建了四個不同的感興趣區(qū)域，并使用Sherlock中的顏色分析工具測量每個區(qū)域的色調(diào)。

然后比較每次測量的結(jié)果，如果它們之間存在明顯差異，則該比色皿為不合格產(chǎn)品。完成這項檢查之后，該比色皿再次在玻璃臺上被轉(zhuǎn)位到第四個成像站。在第四個成像站，需要測量出比色皿的內(nèi)腔和外腔之間的高度差。

為了完成這項任務，再次使用70mm×70mm的白光LED平板燈，從旋轉(zhuǎn)玻璃板下方提供照明。Phillips介紹說：“照明光從比色皿的內(nèi)部和外部腔室中衍射出來，在生成的圖像中會顯示出代表內(nèi)腔和外腔高度的兩條不同的線條?！?/p>

通過另一臺Basler ace相機捕獲生成的圖像，并通過GigE接口將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)的主機PC。在這里，在零件的圖像上創(chuàng)建一個感興趣區(qū)域（ROI），并使用Teledyne DALSA的Sherlock軟件中的測量工具，測量兩個腔室之間的高度差。如果測量值不在給定的公差范圍內(nèi)，則該比色皿為不合格產(chǎn)品。完成這項檢查后，比色皿被旋轉(zhuǎn)到第五個成像站，也是最后一個檢查站。

Phillips說：“如果比色皿由于在過高的溫度下注塑成型而非透明，將呈現(xiàn)出黃色調(diào)。這樣的產(chǎn)品是無法接受的，因為當液體樣品放置在兩個腔室內(nèi)時，它們會影響分光光度計的測量?！睘榱颂蕹尸F(xiàn)黃色調(diào)的比色皿，再次使用70mm×70mm白光LED平板背光，從背面照射比色皿。在這里使用配備Kowa LM35SC35mm鏡頭的Basler ace彩色相機來捕獲圖像，然后通過GigE接口將圖像傳輸?shù)街鳈CPC。

在PC中使用Sherlock中的顏色分析工具，確定比色皿的色調(diào)以及該色調(diào)是否落在給定的公差范圍內(nèi)。如果不滿足給定條件，則該比色皿為不合格產(chǎn)品。

接下來，將用Sherlock計算的每個測量站的結(jié)果進行累積。如果比色皿通過任何一項檢查，則該比色皿為不合格產(chǎn)品。為了完成這項任務，通過PC觸發(fā)可編程邏輯控制器（PLC），PLC啟動氣動剔除機構(gòu)，將不合格的比色皿吹入廢品箱。類似地，合格的比色皿也通過一個氣動執(zhí)行器收集到合格品容器中。

密封蓋的檢測

除了檢測比色皿本身的缺陷外，還需要利用光譜分析來檢測比色皿密封蓋的缺陷。為實現(xiàn)這一目標，Envisage Systems構(gòu)建了一套單獨的檢測機器，其使用了四個機器視覺系統(tǒng)。然而，不同于檢測比色皿的系統(tǒng)，蓋子檢測系統(tǒng)使用碗狀進料器，將蓋子輸送到星形輪分離器上（見圖4）。

圖4：使用碗式進料器將蓋子輸送到星形輪分離器上。然后借助四個成像站檢查蓋子是否有污染物，并檢查尺寸公差、顏色和任何閃光情況。

同樣，使用四個檢查站檢查蓋子是否有污染物，并檢查尺寸公差、顏色和任何閃光情況。因為蓋子包含同心環(huán)以部分隔離比色皿的腔室，所以它們必須處于特定的公差范圍內(nèi)。

將蓋子分離后，它們經(jīng)過一個檢查站，使用70mm×70mm白光LED平板燈進行背光照明。在這里，使用配備遠心鏡頭的GigE Basler ace相機對蓋子進行成像，并使用Sherlock機器視覺軟件工具查找可能存在的任何污染。完成這個步驟后，蓋子被旋轉(zhuǎn)到第二個檢查站，測量蓋子的兩個同心環(huán)的內(nèi)徑和外徑。

完成這項檢測后，在測量色調(diào)的第三檢查站中確定蓋子的顏色，并查看是否存在黃色污點。最后，使用背光照明和側(cè)面安裝的Basler ace相機，檢查蓋子的完整性以及是否存在任何閃光的情況。

圖5：為了確?？蛻艨梢钥吹奖壬蠛蜕w子的檢查過程，Envisage Systems公司設計了一個定制的前端，以便操作員可以看到檢查過程的結(jié)果。通過圖形疊置提供有關被檢零件的區(qū)域信息。

為了確?？蛻裟軌蚩吹奖壬蠛蜕w子的檢查過程，Envisage Systems公司使用C＃為兩套機器視覺系統(tǒng)設計了一個獨特的定制前端（見圖5）。通過這種方式，操作員可以看到檢查過程的結(jié)果，同時通過圖形疊置在顯示器上實時提供關于被檢零件的區(qū)域信息。在開發(fā)了這個圖形用戶界面之后，該公司正在努力擴展此GUI，以便可以將其部署到其構(gòu)建的其他眾多機器視覺系統(tǒng)中。