醫(yī)藥大輸液瓶質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究論文
大輸液制品是我國(guó)五大類(lèi)藥品中重要藥劑之一，通常是指容量大于等于50mL并直接由靜脈滴 注輸入體內(nèi)的液體滅菌制劑，在臨床上的應(yīng)用非常廣泛。由于生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)環(huán)境的制約，少許大輸液藥品中難免混入玻璃屑、橡膠屑、發(fā)絲、纖維和不溶藥物等微小異物�！吨袊�(guó)藥典》規(guī)定，生產(chǎn)和灌裝輸液瓶時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行可見(jiàn)異物檢測(cè)。目前，許多醫(yī)藥廠(chǎng)家都采用人工燈檢方式，人工燈檢是在強(qiáng)光下對(duì)藥瓶進(jìn)行人工翻轉(zhuǎn)后靠肉眼對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，該方式勞動(dòng)強(qiáng)度高，容易受到視覺(jué)疲和情緒影響而造成檢測(cè)質(zhì)量波動(dòng)。傳統(tǒng)的燈檢需要大量的人力，不僅增加生產(chǎn)與管理成本，同時(shí)也是自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上亟需解決的問(wèn)題。國(guó)外一些醫(yī)療器械公司已經(jīng)做過(guò)一些研制，國(guó)內(nèi)少數(shù)醫(yī)療機(jī)械廠(chǎng)家引進(jìn)這些設(shè)備，但檢測(cè)結(jié)果不理想且價(jià)格昂貴。國(guó)內(nèi)，張家訪(fǎng)、王耀南等人對(duì)自動(dòng)燈檢機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)燈檢機(jī)的研發(fā)進(jìn)程。但是，其還存在著工作效率低及性能不穩(wěn)定等缺陷。因此，研發(fā)出與我國(guó)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)環(huán)境相匹配的檢測(cè)設(shè)備迫在眉睫。依據(jù)醫(yī)藥生產(chǎn)線(xiàn)的要求，針對(duì)醫(yī)藥輸液瓶的外觀特點(diǎn)，本文進(jìn)行了大輸液可見(jiàn)異物檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。仿照人工檢測(cè)的方法，設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)—急�！恼諜z測(cè)的方法。分別對(duì)進(jìn)瓶、壓瓶、搓瓶、剎車(chē)、剔除等機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并設(shè)置了調(diào)整機(jī)構(gòu)以適應(yīng)不同型號(hào)輸液瓶。
1 燈檢工作原理
醫(yī)藥大液瓶智能燈檢是全自動(dòng)在線(xiàn)異物檢測(cè)的機(jī)器，其目的是對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)上透明藥劑等液體產(chǎn)品 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。一般是通過(guò)工業(yè)相機(jī)采集生產(chǎn)線(xiàn)上每瓶輸液瓶的圖像，再由處理算法對(duì)采集的圖片進(jìn) 行識(shí)別判斷，最后通過(guò)主控PC機(jī)發(fā)出剔除信號(hào)實(shí)現(xiàn)不良品剔除。整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)包括報(bào)警燈、檢測(cè)部分、控制面板、傳動(dòng)部分及整體機(jī)架。其中檢測(cè)區(qū)域由進(jìn)瓶星輪、搓瓶機(jī)構(gòu)、急停裝置、拍照相機(jī)、出瓶星輪等機(jī)構(gòu)構(gòu)成。其工作過(guò)程是待檢測(cè)的藥瓶通過(guò)輸入行星輪導(dǎo)入到檢測(cè)平臺(tái)。輸入行星輪和檢測(cè)的轉(zhuǎn)盤(pán)采用切線(xiàn)方式連接，使得產(chǎn)品可以順利地進(jìn)入主輪盤(pán)的旋轉(zhuǎn)托盤(pán)上。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)由搓瓶機(jī)構(gòu)帶動(dòng)各自的壓瓶機(jī)構(gòu)及其藥瓶獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)。達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速后，通過(guò)急停機(jī)構(gòu)使得玻璃瓶快速急停，而此時(shí)瓶中的雜質(zhì)由于慣性隨著液體繼續(xù)做旋轉(zhuǎn)離心運(yùn)動(dòng)。通過(guò)急停裝置時(shí)，由接近開(kāi)關(guān)觸發(fā)工業(yè)相機(jī)對(duì)藥瓶進(jìn)行拍照并采集圖像。工控機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析處理，然后輸液瓶通過(guò)輸出行星輪，由工控機(jī)控制剔除裝置將不合格藥瓶進(jìn)行剔除。
2 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)
燈檢機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的重要工作部件設(shè)計(jì)的依據(jù)是待檢大輸液瓶的尺寸。由現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研可知該公司輸液瓶都為A型瓶，其主要有50mL、100mL、250mL規(guī)格。雖然，瓶身高度和瓶身外徑不同，但是輸液口瓶口外徑相同。因此，可以考慮通過(guò)改變壓瓶轉(zhuǎn)動(dòng)裝置高度以適應(yīng)對(duì)不同型號(hào)輸液瓶檢測(cè)的要求，提高檢測(cè)系統(tǒng)的通用性。
2.1 調(diào)整裝置
為適應(yīng)不同型號(hào)的輸液瓶檢測(cè)需要，設(shè)計(jì)了可以調(diào)整夾瓶裝置高度的裝置。壓瓶桿所在的壓瓶盤(pán)1通過(guò)中間螺母鎖緊螺釘和其自身的自鎖固定在中間的絲桿上，絲桿與絲桿固定座通過(guò)對(duì)背對(duì)背安裝的圓錐滾子軸承與絲桿固定座連接，絲桿可繞自身軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)需要檢測(cè)不同型號(hào)的瓶子時(shí)可以通過(guò)扳手旋轉(zhuǎn)絲桿使螺母沿絲桿上升或下降，導(dǎo)向桿和壓瓶盤(pán)上的導(dǎo)向套則起到導(dǎo)向作用，調(diào)節(jié)到所需高度后擰緊鎖緊螺釘，即可使壓桿對(duì)輸液瓶進(jìn)行加持。為保證內(nèi)外螺紋在工作過(guò)程中不松動(dòng)，并且有較好的自鎖性能，螺桿螺紋選用牙型角為α=30°的單線(xiàn)等腰梯形螺紋。當(dāng)螺紋升角小于當(dāng)量摩擦角時(shí)螺紋才能自鎖，即φv =arctan fcosβ其中：f 為摩擦系數(shù)，查表知鋼和青銅間摩擦系數(shù)取f=0.15，牙側(cè)角β=α/2=15°，則φv =arctan 0.15
cos 15° =8.82°
φ =arctannpπd2=arctan 1×73.14×38.5=3.32°
φ <φv ，所以符合自鎖條件。
2.2 壓瓶機(jī)構(gòu)
由于輸液瓶在隨中心轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，自身需要經(jīng)過(guò)“加速旋轉(zhuǎn)—急�！鄼C(jī)拍攝”這一系列工序。因此，當(dāng)輸液瓶從進(jìn)瓶輪導(dǎo)入中心轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)，需要設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的定心固定機(jī)構(gòu)使其在中心轉(zhuǎn)盤(pán)上準(zhǔn)確定位，同時(shí)不影響其本身的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)輸液瓶不被甩出。因此，采用了彈簧式的壓瓶機(jī)構(gòu)。彈簧式壓瓶機(jī)構(gòu)中，其組成結(jié)構(gòu)主要包含兩部分：上部分主要由壓桿、彈簧、壓頭及其之間的連接部分組成;下部分由托盤(pán)與搓瓶輪及其之間的連接部分構(gòu)成。單個(gè)壓瓶機(jī)構(gòu)工作原理是壓桿在彈簧的作用力下通過(guò)壓頭緊壓住輸液瓶頸部，且搓瓶機(jī)構(gòu)可以通過(guò)托盤(pán)帶動(dòng)待檢藥瓶旋轉(zhuǎn)。彈簧的壓力和壓頭的錐度保證了輸液瓶準(zhǔn)確定位，迫使藥瓶沿中軸線(xiàn)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。其中，整體壓瓶機(jī)構(gòu)由諸多單個(gè)的彈簧壓瓶機(jī)構(gòu)與帶有端面凸輪的`壓盤(pán)組成，其工作過(guò)程為當(dāng)輸液瓶由進(jìn)瓶輪逐步傳送至中心轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)，壓桿上的滾珠軸承隨著固定的端面凸輪的下降曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。如此時(shí)安裝于壓桿上的可旋轉(zhuǎn)壓頭在彈簧彈力作用下向下移動(dòng)，正好壓住導(dǎo)入中心轉(zhuǎn)盤(pán)的輸液瓶;當(dāng)輸液瓶檢測(cè)后離開(kāi)中心轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)，壓桿滾珠軸承沿著凸輪上升曲線(xiàn)邊緣運(yùn)動(dòng)，壓桿克服彈簧力而被抬升，可旋轉(zhuǎn)壓頭脫離輸液瓶頂部，便于輸液瓶從出瓶星輪處導(dǎo)出。
2.3 搓瓶機(jī)構(gòu)
輸液瓶隨著中心轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)，會(huì)經(jīng)過(guò)搓瓶機(jī)構(gòu)，使輸液瓶沿其中軸線(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)起來(lái)，由此攪動(dòng)藥液中的可見(jiàn)異物，故設(shè)計(jì)如圖7所示的搓瓶機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)將纏繞在各個(gè)導(dǎo)向輪和張緊輪間的皮帶驅(qū)動(dòng)起來(lái)，同時(shí)皮帶一側(cè)緊壓于經(jīng)過(guò)的彈簧式壓瓶機(jī)構(gòu)的搓瓶輪24，為輸液瓶的轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力。
3 實(shí)驗(yàn)研究與結(jié)論
由中國(guó)藥典相關(guān)規(guī)定可知，需要對(duì)直徑大于50μm的可見(jiàn)微粒進(jìn)行識(shí)別檢測(cè)。為驗(yàn)證機(jī)械系統(tǒng)的可行性，將文中設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)做成樣機(jī)，并匹配VisualC++環(huán)境下開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)軟件程序。在樣機(jī)上進(jìn)行了檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，并和熟練燈檢工的檢測(cè)速度與結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。上述的檢測(cè)系統(tǒng)包括暗場(chǎng)檢測(cè)、亮場(chǎng)檢測(cè)、色差檢測(cè)及裝量檢測(cè)。暗場(chǎng)檢測(cè)是利用散射方式檢測(cè)玻璃屑等透明異物，亮場(chǎng)檢測(cè)是在白色背景下，識(shí)別出毛發(fā)、碳化顆粒等不透明異物。而色差檢測(cè)目的主要是檢測(cè)滅菌時(shí)間不合格液劑，裝量檢測(cè)可保證瓶?jī)?nèi)液劑在可容許范圍內(nèi)。分別取某藥液公司生產(chǎn)的注射液合格與有各種缺陷的藥瓶各200支作為測(cè)試對(duì)象。，基于文中匹配算法的檢測(cè)平均準(zhǔn)確率為96.5%。其誤差原因主要與采集到圖像的質(zhì)量以及圖形處理算法選中的參數(shù)有關(guān)。熟練的燈檢工平均誤檢率為2.42%，漏檢率為1.5%。與人工相比，基于機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)方法比較穩(wěn)定，且具有較高的準(zhǔn)確率。
4 結(jié)論
大輸液智能燈檢機(jī)自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的機(jī)械部分，是為滿(mǎn)足大液瓶在線(xiàn)檢測(cè)過(guò)程中獲得清晰圖像的數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的。為了滿(mǎn)足注射液雜質(zhì)圖像采集的需求，設(shè)計(jì)了燈檢機(jī)圖像采集的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并對(duì)其主要部件進(jìn)行了分析。運(yùn)用CAD與SolidWorks軟件對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，完成了整機(jī)的建模與裝配工作。最后，經(jīng)過(guò)驗(yàn)算證明了各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，確保燈檢機(jī)采集到準(zhǔn)確清晰的圖像。
【醫(yī)藥大輸液瓶質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究論文】相關(guān)文章：
質(zhì)量檢測(cè)專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)生的自我評(píng)價(jià)03-25
《路史》的寫(xiě)作特征探究論文07-29
小學(xué)語(yǔ)文寫(xiě)作教學(xué)探究論文04-03
關(guān)于教師備課探究開(kāi)題報(bào)告的論文07-24
縣物價(jià)局價(jià)格檢測(cè)質(zhì)量的自查報(bào)告08-05
高中英語(yǔ)寫(xiě)作教學(xué)探究的論文06-19
中國(guó)十大醫(yī)藥類(lèi)大學(xué)排名06-28
決定學(xué)位論文答辯質(zhì)量的重要元素論文09-19
工傷保險(xiǎn)先行支付制度探究論文08-10