基于Halcon機器視覺藥品分揀系統設計

何靜 吳翠楊

摘要：設計得當的藥品分揀系統可以明顯加快出藥、售藥的速度，有效提升醫療服務質量。本文利用Halcon機器視覺軟件展開對藥品分揀系統的設計，從主要功能單元設計、軟件部分設計、圖像處理部分設計這三方面入手，詳細闡述了基于Halcon機器視覺藥品分揀系統的具體設計方案內容，旨在提升藥品自動分揀的效率與精準程度。

關鍵詞：Halcon機器視覺軟件 藥品分揀 系統設計 單片機

Abstract： A properly designed drug sorting system can significantly accelerate the speed of drug delivery and sales， and effectively improve the quality of medical service. In this article， Halcon machine vision software is used to design the drug sorting system. It started from the three aspects of main functional unit design， software part design， and image processing part design， and elaborated on the specific design content of the Halcon machine vision drug sorting system，? in order to improve the efficiency and accuracy of automatic drug sorting.

Key Words： Halcon machine vision software; Drug sorting; System design; Singlechip

Halcon機器視覺軟件有著較為廣泛的應用場景以及良好的應用優勢，因此將其投放于對藥品自動分揀軟件系統的開發與構建中有著極高的可行性與現實價值，相應系統設計方案值得重點探究。

1 Halcon機器視覺軟件的概述

在Halcon機器視覺軟件內，包含著機器視覺算法包，為機器視覺的構建提供更為方便的條件與集成開發環境，促使對應功能軟件系統的開發周期有所縮減[1]。在當前的實踐中，只要能夠應用圖像處理，就可以利用Halcon機器視覺軟件更為強大的計算分析能力完成對應工作，促使檢測工作更加自動化、智能化。

2基于Halcon機器視覺藥品分揀系統的總體性設計分析

本次研究中，所設計的基于Halcon機器視覺藥品分揀系統主要由蓄電池單元、攝像頭單元、計算機處理器單元等結構所構成。在實際的系統運行過程中，蓄電池單元為轉接板單元提供動能支持;計算機處理器單元同步展開運作，匯總并分析處理攝像頭單元傳遞的信息;聯合紅外傳感器獲取到的信息，結合串口單元的使用進行信息傳輸，將綜合信息傳遞至單片機單元;由單片機單元將轉入步進電機單元，以此實現對主傳送帶以及次傳送帶實際動作的合理控制。

計算機系統為該基于Halcon機器視覺藥品分揀系統中的核心處理器結構，攝像頭單元主要承擔著全面采集現場圖像信息的任務，同時需要在Halcon庫內進行算法的調取，以此完成對圖像信息的全面解析，并結合HDevelop變量控制界面完成對所有分析數據結果的輸出顯示;實現對圖像的處理后，相應數據可以通過串口單元直接轉入單片機單元內;此后，依托I/O口實現對驅動步進電機運行的控制，促使步進電機迅速轉入驅動狀態。在此過程中，若是檢測分析到的藥品位置、數量等參數與前期預設值保持在一致水平，那么在藥品傳送至傳動帶的末端位置后，并在紅外感應器檢測到藥品包裝后，即可自動將次傳送帶的步進電機轉入正轉運行狀態;若不一致，則自動將次傳送帶的步進電機轉入反轉運行狀態。

3基于Halcon機器視覺藥品分揀系統的具體設計方案

3.1藥品分揀系統的主要功能單元設計

3.1.1攝像頭單元的設計

攝像頭單元在本研究設計的藥品分揀系統運行中主要承擔著采集圖像信息的任務，本系統設計與構建的主要目的為對藥品缺失問題進行檢測。基于準確性要求，要在系統內引入具備更高靈敏程度、分辨率以及傳輸速度的攝像機硬件設備，且要同時保證具有良好的抗干擾能力。在本次系統設計中選用CCD相機，在感光設備的支持下完成光信號的捕捉，并將其迅速轉換為數字信號，以此提升圖像數據處理速度，帶動檢測速度上升。

3.1.2單片機單元的設計

本系統設定輔助芯片為AT89S52芯片，同時利用+5V電源為單片機的運行供應電源。該單片機單元能夠對標準MCS-51指令系統的運行進行兼容，且具備全雙工UART串行I/O接口[2]。在實際的系統設計中，單片機單元主要承擔著對串口數據進行接收的任務，同時使電機轉入轉動運行的狀態，從而達到對藥品展開精準分類與傳送的效果。

3.1.3步進電機驅動單元的設計

對于步進電機驅動單元來說，在紅外傳感器檢測到藥品的存在后，依托電信號的形式將相應信息傳遞至單片機單元進行處理，促使單片機輸出PWM波，由此落實對電機驅動實際運行方式的有效控制，從而驅動步進電機轉入轉動運行狀態。

3.1.4紅外傳感器單元的設計

本單元主要承擔著定位的任務，對藥品是否達到傳送帶的末端位置進行判斷，核心定位模塊設定為LM393比較器。在實際的運行過程中，本單元一旦檢測到藥品達到傳送帶末端，那么其中的定位模塊輸出端口會與單片機P12形成連接關系;利用在輸出端口反饋回來的電信號，配合Halcon軟件的應用，促使單片機對進步電機的正轉與反轉狀態展開控制，最終完成對藥品的精準分類。

3.2藥品分揀系統的軟件部分設計

在本藥品分揀系統的設計運行過程中，主要對藥品缺失的實際情況作出判斷，即結合圖像信息完成綜合判斷;在此基礎上，對Halcon庫中所保存著的算法進行合理選擇與提取，對圖像信息進行運算，以此確定出藥片的坐標位置，同時明確相應位置的藥片是否處于缺失狀態;使用HDevelop變量控制界面完成對所有分析數據結果的輸出與直觀顯示;實現對圖像的處理后，在上位機的支持下，相應數據可以通過串口單元直接轉入單片機單元內[3];隨后，單片機單元會向電機發出驅動信號，以此促使步進電機迅速轉入驅動狀態，由此實現對藥片的迅速、精準、自動化分揀。

3.3藥品分揀系統的圖像處理部分設計

3.3.1圖像預處理的方案設計

在攝像頭單元展開圖像信息采集的過程中，可以使用Halcon編輯的視覺測量軟件工具支持完成，此時，受到多樣性雜質、光線等多種復雜因素的影響，圖像清晰度有差異，容易造成信息缺失;同時，也會對系統分析圖像信息、執行命令造成影響，從而導致檢測結果不準確。因此，必須要落實圖像信息的預處理操作，從而促使檢測結果錯誤問題的發生概率大幅下降。

3.3.2圖像灰度化以及圖像噪聲處理的方案設計

在本研究中設計所采集到的圖像信息呈現出彩色狀態，要求在實施圖像信息處理的過程中落實RGB三原色處理。對于RGB的3個通道來說，取值均維持在8bit，因此，單一像素點的顏色變化范圍需要穩定在24bit，依托彩色圖像轉變為灰度圖進行處理與存儲的操作，可以在大幅降低系統內存承擔的負擔的基礎上，推動計算速度以及采集速度表現出明顯提升的狀態[4]。

在本研究設計方案中，選用的圖像噪音處理方法為中值濾波法，該方法的噪音處理原理主要如下：針對圖像信息或者是數字序列中的某一點數值，使用相應點的一個鄰域中各個點值的中值進行替代，依托這樣的處理方式，能夠讓周邊像素點的數值與像素點現實數值之間更貼近，以此達到消除噪音的效果。

3.3.3圖像分割與邊緣檢測的方案設計

在圖像分割處理過程中，主要對所有采集到的圖像信息進行匯總，并細化為多個感興趣的區域分別處理，將存在差異性的像素點分開并分類處理[5]。在本研究設計方案中，選用的圖像分割處理方法為對包含在Halcon內的圖像灰度閾值算法進行調用。結合圖像灰度級之間的差異性，確定像素之間的差別，并以此為基礎劃分處理圖像，由此可以獲取到具備相同屬性的多個像素區域。此時，可以通過對灰度級的簡單利用，迅速完成對單個或是多個閾值的取得。

此外，邊緣檢測發揮著重要性作用，需要著重落實優化設計。對于邊緣檢測而言，相應操作展開的主要目的在于對圖像中強度保持在相對較高水平的部分實施精準識別與標識，以此促使圖像所具備的形狀特征、紋理特征得到更為清晰、顯著性的顯現[6]。在攝像頭單元的支持下，系統中包含著的視覺測量軟件工具可以完成對實際藥品圖像信息的精準、全面、迅速獲取。

4結語

綜上所述，基于Halcon機器視覺藥品分揀系統主要由攝像頭單元、計算機處理器單元、串口單元、紅外傳感器單元、單片機單元、步進電機驅動功能單元等結構所構成，在實際運行中主要對殘缺藥品與完整藥品進行迅速檢測與精準分類，從而實現藥品分揀的自動化與智能化。

參考文獻

[1]鐘小清，易施光.基于Halcon機器視覺藥品分揀系統設計[J].電子技術與軟件工程，2020（6）：96-98.

[2]韓銳.基于機器視覺的工業機器人電路板分揀系統設計[J].現代工業經濟和信息化，2021，11（6）：56-58.

[3]包光旋，黃家才，李耀，等.基于視覺的并聯機器人智能分揀系統設計與實現[J].南京工程學院學報：自然科學版，2021，19（1）：7-11.

[4]耿青玲.基于運動控制卡和視覺系統的桁架機械手分揀系統的應用[J].機械工程師，2021（2）：80-82.

[5]鄭龍，袁俊.基于機器視覺的藥品鋁塑包裝檢測及應用[J].科技通報，2018，34（7）：174-177，182.

[6]張輝，易俊飛，王耀南，等.醫藥質量檢測關鍵技術及其應用綜述[J].儀器儀表學報，2020，41（3）：1-17.

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