图1  疫苗管在校准工位上装入疫苗，并打印标记

机床生产厂Harro Höfliger与图像处理专家Stemmer Imaging合作，完成了医药产品生产领域中大功率灌装设备的杰作。

医药产品生产企业对于超净室中所使用的设备的设计、制造过程有着非常高的要求。位于德国的国际知名包装机械厂Harro Höfliger已经成立25年，是设计、生产特殊专用机床并提供成套解决方案的专业生产厂。Harro Höfliger公司控制技术部门的领导人Manfred Hild先生在谈到他们生产的医药灌装设备时说道：“这种设备要满足很高的要求。因为在超净室中常常要用腐蚀性的清洁剂进行卫生清洁，这就大大减少了机床设备制造中可以选用的材料品种。这样的设备应是易于清洁的，也应该很少维修；因为一般只有少数几个零部件是允许触摸的。例如检测系统、照明系统等都必须封闭起来，这都使得更换和维修更加麻烦。”

就是这样的一台设备不久前刚刚运输到用户那里：两台完全一样的、灌装液体或者糊状口服疫苗的灌装设备。这些液态的或者糊状的口服疫苗是灌装在类似牙膏皮那样的管形容器中的，患者可以方便地像挤牙膏那样挤出来服用。据Manfred Hild先生介绍，这对设备中图像处理仪器的选择提出了很高的要求。在药物灌装到疫苗管之前，疫苗管应放置到前一旋转工位上。疫苗管在刚放入的时候是随意的，没有方向性；也就是说：有的疫苗管“头”朝上，有的朝下或者朝左、朝右，经整理后都排成“头”朝下的样子。

在一个工位中，专用卡爪一次抓取10个疫苗管，送到校准旋转工位；在400ms的时间内，这10个疫苗管的轴线都旋转到位。由加拿大Teledyne DALSA公司生产的5台Dalsa Genie型CMOS摄像机对10个疫苗管的准确位置进行检查：每台摄像机同时检查两个疫苗管，看它们打印标记是否都在正确的位置（图1）。检查数据经千兆以太网接口传输到计算机中，由计算机中安装的Cognex公司的Vision Pro软件系统完成检查数据的最终评判；检查结果反馈给校准旋转工位。按照这种方法，图像处理系统保证了10个疫苗管的方位偏差都在规定的2˚允许范围之内。

图2  通过测试，确定了LED的蓝光是检查疫苗管和压印标记以及疫苗管与背景色差别的最佳解决方案

每分钟检测220个疫苗管

在设定的图像分辨率为1024×768像素时，Genie型摄像机每秒钟可以处理110张照片。“由于只需局部图像就能够调整疫苗管的方位，因此我们的摄像机是在部分扫描模式下工作的，因此帧速率还可以进一步提高。”Manfred Hild先生说道。因此，实际做到了每分钟检查220个疫苗管（图2）。

在选择了合适的摄像机之后，还有许多问题需要解决。由于是在超净室中使用，因此整个IBV硬件都应封装在Harro Höfliger公司制作的封闭壳体中。这一封闭壳体是按照GMP（药品生产质量管理规范）的要求设计制作的，具有易于卫生清洁的特殊涂层表面。由于是在超净室中使用，摄像机、镜头和照明灯等都应封装在有玻璃的壳体内，因此摄像机安装的位置和角度应能够保证不受反射的照明灯光的干扰。在封闭壳体中没有给摄像机留下多余的空间。

Hild先生说：“我们的合作伙伴Stemmer Imaging公司用90˚拐角镜头就将这个难题解决了。”

还有一些类似的问题，例如整套摄像设备的角度无法根据外部光线进行调整，超净室内运动部件的运动轨迹在图片中非常明显。“这种镀铬光亮的运动部件能够产生干扰性的反射光。我们利用软件技术解决了这一难题：在软件中用轮廓识别和帧率图程序解决了。”Manfred Hild先生在谈到应用时说道。

标准工位是整台设备的关键

Hild先生认为，与Stemmer Imaging公司合作完成的校准工位是整台设备的关键：“疫苗管准确的旋转方位和产量的提高对用户来讲都是非常重要的事情。在图像处理专家的帮助下，我们成功地满足了用户提出的要求。”从他下面的话中也可以证实这些功能的重要性，“医药产品生产的各个领域，从膏药到胶囊，都要进行100%的检验。因此，在这一领域中的设备都有复杂的视频监控系统。”对机械产品这种特殊的要求，也许是Harro Höfliger公司不同于其他机械设备生产厂、成为这一领域中既有机械设计制造也有图像处理能力的专业企业的原因。“我们认为这一技术也是我们生产工作中的一个核心技术。在我们掌握了这一技术之后，能够为用户提供更好的、更全面的售后服务。”Hild先生说道。他坚信：在公司每年生产的许多机床设备中，掌握了这一技术不失为一种提高生产效率的捷径。

由于，或者说恰恰因为企业掌握了图像处理技术，因此Hild先生找到了技术实力非常雄厚的专业供应商提供所需的图像处理元器件：“多年以来Stemmer Imaging公司都是Harro Höfliger公司图像处理技术的供应商。他们能够根据不同的具体应用情况选择最合适的元器件，这为我们节约了大量的时间。”另外，最重要的是Stemmer Imaging公司能够为其用户提供售后技术服务。