中药贴剂厚度在线检测的设计与实现

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传统中药贴剂产品生产中设备自动化、工业化程度低,常采用人工检测的方法对贴剂的厚度进行采样测量,劳动强度大,生产效率低。基于图像传感器的厚度检测具有非接触、在线检测以及精度高的优点,适应贴剂的现代化在线生产的需求。本文的内容是在线检测贴剂的厚度是否均匀以及厚度值。其中,厚度是否均匀包括:由于滚轴抖动等引起的厚度倾斜不均以及由于布基不平和膜基不平等引起的厚度起伏不均。本文首先根据摄像机数学模型设计了厚度在线检测的方案,并设计了贴剂厚度在线检测系统。然后,对系统的各个模块进行了分析和设计。系统实现的关键是获得图像中贴剂的边缘以及对边缘上的特征点的处理。图像处理模块实现图像中单像素的定位精度较高的连续的贴剂边缘的提取。图像处理分为图像预处理、阈值分割和轮廓提取三个部分。在图像的预处理过程中,实现部分图像的提取、图像的灰度化以及图像中孤立点的去除。在阈值分割上,实验比较了三种传统的方法:简单阈值法,迭代法,最大类间方差法;在轮廓提取上,实验比较了经典的边缘检测方法。最后,选择了最大类间方差法作为阈值分割的方法和基于Roberts算子的边缘检测算法。在获得图像中贴剂边缘的基础上,利用测量方案的特点与Hough变换的原理设计厚度检测的方法。通过对边缘特征点在Y轴方向上的平均值计算边缘直线的截距;通过尽量缩小Hough检测的范围,然后以较小的解析度进行分析,得到精度在0.1度直线斜率。通过贴剂边缘直线的截距和系统标定过程中获得的贴剂底面参照直线的截距以及厚度尺寸与像素的比例因子计算获得贴剂的厚度值;通过边缘直线的斜率判断贴剂厚度倾斜不均的情况;通过统计边缘直线外的特征点,再与经验值的比较判断贴剂厚度起伏不均的情况。最后,设计了系统的整个流程,在VC++环境下设计并实现了检测系统的软件。实验结果表明,对贴剂的厚度检测满足生产的设计需求。
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