本發(fā)明涉及一種制備高分子微粒過程中的微粒尺寸檢測及加工參數(shù)自動調(diào)整技術(shù)，尤其涉及一種基于機器視覺自調(diào)整制備高分子微粒的裝置，屬于機器視覺檢測技術(shù)領(lǐng)域和微納加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

微粒化制備技術(shù)除了在粉末燃燒、噴射干燥、氣體霧化、噴射沉積、噴墨打印和快速成形生產(chǎn)等生產(chǎn)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用，在基礎(chǔ)科學(xué)研究中有極其重要的意義，如流體力學(xué)、紊流機制。該技術(shù)在航空、冶金、電子封裝、化工、醫(yī)藥等行業(yè)有廣泛應(yīng)用。特別是生物細胞培養(yǎng)領(lǐng)域，因為動物細胞貼壁生長的特性需要載體有表面光滑、尺寸均勻的特性。

在制備高分子的微粒時，對微粒的尺寸要求非常高，精確在微米級。微粒尺寸受加工工藝、參數(shù)以及環(huán)境因素等影響，在制備過程中需要精確控制加工參數(shù)。在目前的實際生產(chǎn)過程中，采用如圖1的過程人工檢測微粒尺寸進而調(diào)整參數(shù)。

采用機器視覺做為檢測產(chǎn)品的方法在工業(yè)中已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用。例如下述介紹了相關(guān)內(nèi)容：[1]李前坤.基于fpga的微型零件尺寸檢測系統(tǒng)研究.重慶:重慶大學(xué),2014.5；[2]葉青松，肖軍.基于機器視覺的實時丸藥檢測系統(tǒng)[j].電腦知識與技術(shù)，2008，(34)：1842-1844；[3]張興華.基于機器視覺的目標識別與測量算法的研究.濟南:山東大學(xué),2012.3。

李前坤等^[1]設(shè)計了基于fpga的微型零件尺寸檢測系統(tǒng)，他的機器視覺系統(tǒng)分為了機械部分、光學(xué)部分以及基于fpga的圖像采集和處理部分。采用面陣ccd圖像傳感器組合其他的電路和電源作為圖像采集裝置，利用fpga所具有的計算速度快、可重編程的靈活性特點作為系統(tǒng)控制和圖像處理的處理芯片，進行微型零件尺寸檢測。

葉青松等^[2]基于機器視覺設(shè)計了藥丸的實時檢測系統(tǒng)，運用數(shù)字圖像處理及機器視覺技術(shù)，首先獲取圖像,然后依次進行預(yù)處理、目標識別、形狀檢測、尺寸檢測和顏色檢測,全部合格后判定為合格品,否則為不合格品。系統(tǒng)在windows操作系統(tǒng)平臺上利用matlab和visualstudio開發(fā)出了實時檢測的原型軟件,實現(xiàn)了全部檢測功能,并具有良好的人機界面和系統(tǒng)擴展性能。

滲透泵控釋(opcr)藥片是一種可以定速釋放藥物的新型藥品，藥物只能從釋藥孔中釋放，藥物的釋放速度取決于藥片表面釋藥孔的大小，藥物的釋放速度直接影響藥品的效果，所以釋藥孔的尺寸大小必須嚴格控制在一定范圍。目前一般都采用激光打孔技術(shù)來在藥片表面打孔，釋藥孔的尺寸一般都是毫米級別甚至微米級別的。實際中，激光強度經(jīng)常變化，導(dǎo)致釋藥孔的尺寸經(jīng)常波動甚至偏離標準。為了保證藥品的質(zhì)量，必須測量釋藥孔的尺寸大小，剔除打孔不合格的藥片。張興華等^[3]將機器視覺技術(shù)引入滲透泵控釋藥片生產(chǎn)領(lǐng)域，利用由cmos數(shù)字攝像機，工業(yè)鏡頭，光源等組成視覺模塊獲取目標藥片及其釋藥孔的信息，經(jīng)過圖像處理，實現(xiàn)滲透泵控釋藥片及釋藥孔的識別和定位，同時自動計算釋藥孔尺寸大小，根據(jù)尺寸大小判斷藥片是否合格。最后根據(jù)批量釋藥孔尺寸的分析自適應(yīng)的調(diào)節(jié)激光打孔機的激光強度，以使釋藥孔的大小盡可能的保持在一定誤差范圍內(nèi)。

目前的微粒制備的檢測及調(diào)整過程均為人工手動調(diào)整，人工檢測方法不僅生產(chǎn)效率很低,而且由于勞動強度大,很容易產(chǎn)生視覺疲勞,造成漏檢或錯檢，產(chǎn)品質(zhì)量不能從根本上得到保證。無法做到實時檢測，生產(chǎn)過程中隨著環(huán)境條件變化，同樣的加工參數(shù)也會導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生改變，造成質(zhì)量不達標。使用機器視覺技術(shù),是一個簡便高效的自動檢測方案,滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的各項要求,符合現(xiàn)代工業(yè)的需求。

機器視覺在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，主要有產(chǎn)品質(zhì)量檢測、產(chǎn)品分類、產(chǎn)品包裝和機器人定位等，但是目前未有應(yīng)用于高分子微粒制備過程中的實時檢測及自調(diào)整裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種基于機器視覺自調(diào)整制備高分子微粒的裝置，該發(fā)明用機器視覺檢測替代人工檢測，實現(xiàn)準確高效調(diào)整制備高分子微粒。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：一種基于機器視覺自調(diào)整制備高分子微粒的裝置，包括計算機，所述計算機通過串口控制脈沖激光器，所述脈沖激光器的前方設(shè)置有衰減器，所述衰減器前方設(shè)置有反射鏡，所述反射鏡下方設(shè)置有凸透鏡，所述凸透鏡下方設(shè)置有承載件，所述承載體的下表面鍍有犧牲層，所述犧牲層下表面設(shè)置有高分子材料，所述承載體下方設(shè)置有移動裝置，所述移動裝置包括三維精密移動平臺和設(shè)置于所述三維精密移動平臺上的夾具，所述夾具一端的下方設(shè)置有光源，所述夾具一端的上方設(shè)置有工業(yè)相機，所述工業(yè)相機所采集的信息通過串口傳輸至計算機。

優(yōu)選的，所述承載件為透明玻璃。

優(yōu)選的，所述工業(yè)相機為ccd工業(yè)相機。

優(yōu)選的，所述光源為led光源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明在制備高分子的微粒時，為了方便后期篩選，對微粒尺寸的均勻度要求非常高，因此在制備過程中需要檢測微粒，調(diào)整加工參數(shù)，采用機器視覺作為高分子微粒制備過程中的檢測手段，高效準確；(2)本發(fā)明將機器視覺采集到的結(jié)果通過計算機進行圖像處理，與標準樣品進行對比分析；(3)本發(fā)明計算機通過運算出結(jié)果后，計算機通過串口控制加工系統(tǒng)，自動調(diào)整加工參數(shù)；(4)本發(fā)明作為激光制備高分子微粒的檢測及調(diào)整裝置，實現(xiàn)微粒的實時檢測，自動調(diào)整加工參數(shù)，極大的調(diào)高了整個過程的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量；(5)本發(fā)明用機器視覺檢測替代人工檢測，準確高效；(6)本發(fā)明的裝置可以持續(xù)大量檢測；(7)本發(fā)明在檢測時能實現(xiàn)對高分子微粒加工參數(shù)的自動調(diào)整。

附圖說明

圖1是背景技術(shù)介紹的傳統(tǒng)模式的微粒檢測調(diào)整制備流程圖。

圖2為本發(fā)明一種基于機器視覺自調(diào)整制備高分子微粒的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明一種基于機器視覺自調(diào)整制備高分子微粒的裝置的工作流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖2所示，一種基于機器視覺自調(diào)整制備高分子微粒的裝置，包括計算機(13)，所述計算機(13)通過串口控制脈沖激光器(1)，所述脈沖激光器(1)的前方設(shè)置有衰減器(3)，所述衰減器(3)前方設(shè)置有反射鏡(4)，所述反射鏡(4)下方設(shè)置有凸透鏡(12)，所述凸透鏡(12)下方設(shè)置有承載件(11)，所述承載體的下表面鍍有犧牲層，所述犧牲層下表面設(shè)置有高分子材料(10)，所述承載體下方設(shè)置有移動裝置，所述移動裝置包括三維精密移動平臺(8)和設(shè)置于所述三維精密移動平臺(8)上的夾具(9)，所述夾具(9)一端的下方設(shè)置有光源，所述夾具(9)一端的上方設(shè)置有工業(yè)相機，所述工業(yè)相機所采集的信息通過串口傳輸至計算機(13)。

在本發(fā)明的具體技術(shù)方案中，所述承載件(11)為透明玻璃，所述工業(yè)相機為ccd工業(yè)相機，所述光源為led光源。

本發(fā)明的基于機器視覺自調(diào)整制備高分子微粒的裝置的方法為：

本發(fā)明的脈沖激光器(1)，其能量和頻率等可調(diào)。所述脈沖激光器(1)發(fā)射出高能脈沖激光(2)經(jīng)過衰減器(3)做進一步的能量調(diào)節(jié)，接著高能脈沖激光(2)通過反射鏡(4)的反射作用至凸透鏡(12)，凸透鏡(12)把高能脈沖激光平行光聚集為點光源，起到集中能量的作用。承載件(11)為透明玻璃，其光通過率達70％以上，下表面通過技術(shù)手段鍍上犧牲層材料(例如鈦層)，犧牲層下表面設(shè)置有均勻旋涂的液相的高分子材料(10)。高能脈沖激光(1)聚焦在犧牲層上，犧牲層吸收激光的能量后分解為氣體，氣體膨脹會對下面的高分子材料(10)產(chǎn)生一個機械推動力促使高分子材料(10)形成微粒(6)并向下轉(zhuǎn)移。在具體使用時，通過控制激光的能量、離焦距離，形成需要的高分子微粒(6)。led光源(7)提供所需照明條件，ccd工業(yè)相機(5)采集高分子微粒圖像，通過串口傳輸給計算機(13)，對圖像進行濾波、平滑、增強對比度等圖像預(yù)處理，通過邊緣檢測目標識別算法及尺寸測量算法計算出微粒形貌、尺寸，與目標樣品進行對比分析，再通過與計算機(13)串口控制的脈沖激光器(1)調(diào)節(jié)能量、脈沖頻率，通過夾具(9)及三維精密移動平臺(8)調(diào)節(jié)離焦距離、接收距離，從而控制高分子微粒的尺寸，實現(xiàn)高分子微粒制備過程的實時檢測及自調(diào)整。

圖3基于機器視覺自調(diào)整制備高分子微粒裝置工作流程圖。

啟動加工系統(tǒng)，設(shè)定初始加工參數(shù)后制備微粒，通過ccd相機獲取微粒圖像，接著計算機對圖像進行預(yù)處理后進行邊緣檢測尺寸測量，分析計算微粒形貌、大小后對比標準樣品是否合格，若合格則維持參數(shù)，進行下一次檢測；若不合格，則判斷微粒是否偏大，若微粒偏大則控制激光器降低能量，控制夾具(9)和三維平臺減少離焦距離，增大接收距離；若微粒不是偏大則控制激光器提高能量，控制夾具(9)和三維平臺增加離焦距離，減少接收距離。

本發(fā)明具有明顯的如下有益效果：1、機器視覺檢測的特點是提高生產(chǎn)的柔性化和自動化程度，相對于人力來說，優(yōu)勢體現(xiàn)在效率、速度，以及能做到普通人工無法做到的精確檢測，替代了傳統(tǒng)人工檢測手段，這是對高分子微?？梢曎|(zhì)量檢測自動化、智能化發(fā)展的一個創(chuàng)新，提高了產(chǎn)品質(zhì)量檢測水平，提高了產(chǎn)品質(zhì)量檢測的效率，是智能化工業(yè)制造的一個有益補充，不僅解放了勞動力，而且推動了利用信息技術(shù)改造提升傳統(tǒng)生產(chǎn)流程。更精確、高效率、智能化；2、人類難以長時間對同一類型對象進行準確統(tǒng)一檢測，而機器視覺則可以長時間地測量、分析與識別。機器視覺技術(shù)獲取信息量大、速度非常快、檢測精度和檢測效率很高并且容易通過計算機實現(xiàn)信息集成。3、通過計算機對采集的圖像進行計算分析后，計算機通過串口控制自動調(diào)節(jié)高分子微粒的加工參數(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)結(jié)果的實時反饋及調(diào)整，保證微粒尺寸的均勻性，且快速、大量地制備出高分子微粒。

本發(fā)明的還具有如下的創(chuàng)造性：1、生產(chǎn)制備高分子微粒時，用機器視覺替代人工作為微粒的檢測手段。2、實現(xiàn)高分子微粒制備過程的實時檢測，保證了每個微粒達到尺寸要求。3、實現(xiàn)制備高分子微粒過程中加工參數(shù)自動調(diào)整，顯著提高生產(chǎn)效率，節(jié)省人力。4、激光器、精密三維移動平臺、ccd工業(yè)相機都通過串口與計算機相連，整個加工裝置簡便高效。

與現(xiàn)有的人工檢測高分子微粒，人工調(diào)節(jié)加工參數(shù)相比，本裝置顯著了提高檢測和加工的效率與準確率，保證了微粒尺寸的均勻性，且快速、大量地制備出高分子微粒。

機器視覺在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，與目前存在的機器視覺應(yīng)用相比，首次把機器視覺用于制備高分子微粒的實時檢測，拓展了機器視覺的應(yīng)用范圍。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。