一種用於移液吸頭埠的檢測方法和系統與流程

2023-10-25 12:00:54

本發明涉及檢測技術領域，尤其涉及一種用於移液吸頭埠的檢測方法和系統。

背景技術：

在生物、化學、食品、醫療等各行業的實驗研究中，移液吸頭做為移液器(移液槍)的配套耗材，一直是實驗室內使用頻率最高和消耗最大的實驗耗材之一。作為一種廣泛用於實驗室內各類精確測量場合的實驗器材，合格的移液吸頭要求埠無毛刺，吸嘴表面光潔平滑，沾溼性小，以避免液體留外壁引起的誤差，同時移液吸頭的埠規格尺寸都需嚴格按設計要求，使得移液吸頭和移液器能精確連接，保證吸液的精密度和準確性，避免各細微計量誤差的存在，確保檢測結果準確和可靠。

但是目前，實驗研究中大多使用移液吸頭為聚乙烯或聚四氟乙烯等材料，其生產成型需要經歷多道生產步驟。在移液吸頭管材擠出及後續的產品生產加工過程中，需要將加工成型的管材按照一定長度進行切割，切割以後還需對管材進行倒角、吸屑以及毛刺處理。但由於以聚乙烯或聚四氟乙烯等為原材料擠出的管材硬脆，同時由於生產過程中需要通過各類機械和各道工序進行加工，目前的刀切或鋸切機械設備無法完全實現和達到準確平直、埠平整、無碎屑、無毛刺、管壁均勻等嚴苛技術要求，從而難以保證生產出來的所有移液吸頭都符合產品設計規格。因此對通過各道生產工序最終完成的移液吸頭產品進行質量檢驗成了一項繁瑣又必不可少的步驟。而由於移液吸頭本身的透明特性已經其尺寸的短小，對移液吸頭中的埠倒角等這類微小的結構組成部分的尺寸和毛刺等指標則一直沒有什麼有效的檢測方法，只能被動的通過前端生產模具上進行控制，使得目前移液吸頭生產企業都不能形成一個有效統一的檢驗標準。

技術實現要素：

本發明針對現有移液吸頭埠檢驗工藝中無法對移液吸頭埠倒角的尺寸和毛刺等指標進行有效的檢測的問題，提供了一種用於移液吸頭埠的檢測方法，具體如下：

一種移液吸頭的檢驗方法，用於對放置於檢驗平臺上的移液吸頭進行檢驗，具體包括：

獲取包含移液吸頭安裝端面的二值化目標圖像；

對所述目標圖像進行旋轉並獲取旋轉圖像；

對多幅圖像中的安裝端面執行疊加處理來獲取包含完整倒角外沿的疊加圖像；

獲取所述疊加圖像中倒角外沿直徑數據；

通過判斷所述直徑數據是否在預定允許範圍內來檢測移液吸頭安裝端倒角是否合格。

優選的，其中對所述目標圖像進行旋轉並獲取旋轉圖像的步驟包括：

對所述目標圖像中倒角內沿執行邊緣檢測；對所述邊緣檢測結果執行圓擬合獲取圓心；對所述目標圖像繞所述圓心執行至少一次旋轉獲取相對應的旋轉圖像。

優選的，其中對多幅圖像中的安裝端面執行疊加處理來獲取包含完整倒角外沿的疊加圖像的步驟包括：以所述圓心為疊加重合點，對多幅目標圖像和/或旋轉圖像內的安裝端面執行疊加處理來獲取包含完整倒角外沿的疊加圖像。

優選的，其中獲取所述疊加圖像中倒角外沿直徑數據的步驟包括：對所述疊加圖像中的倒角外沿執行邊緣檢測；對所述邊緣檢測結果執行圓擬合獲取外沿直徑數據。

優選的，所示檢測方法還包括對目標圖像中倒角內沿執行邊緣檢測並通過圓擬合獲取內沿直徑數據。

優選的，所示檢測方法還包括：通過判斷所述內沿和/或外沿邊緣各像素點到所述圓心的距離是否在預定允許範圍內來檢測倒角內沿和/或外沿毛刺是否合格。

本發明還公開了一種用於移液吸頭埠的檢測系統，所述移液吸頭安裝端內側設置有倒角，包括：用於獲取包含移液吸頭安裝端面的二值化目標圖像的圖像獲取模塊；用於對所述目標圖像進行旋轉並獲取旋轉圖像的圖像旋轉模塊；用於對多幅圖像中的安裝端面執行疊加處理來獲取包含完整倒角外沿的疊加圖像的圖像疊加模塊；用於獲取所述疊加圖像中倒角外沿直徑數據的數據檢測模塊；用於通過判斷所述直徑數據是否在預定允許範圍內來檢測移液吸頭安裝端倒角是否合格的判斷模塊。

優選的，所述圖像旋轉模塊包括：用於對所述目標圖像中倒角內沿執行邊緣檢測的邊緣檢測模塊；用於對所述邊緣檢測結果執行圓擬合獲取圓心的圓擬合模塊；用於對所述目標圖像繞所述圓心執行至少一次旋轉獲取相對應的旋轉圖像的旋轉模塊。

優選的，所述圖像疊加模塊還用於以所述圓心為疊加重合點，對多幅目標圖像和/或旋轉圖像內的安裝端面執行疊加處理來獲取包含完整倒角外沿的疊加圖像。

優選的，所述檢測系統還包括用於通過判斷所述倒角內沿和/或外沿邊緣各像素點到所述圓心距離是否在預定允許範圍內來檢測倒角內沿和/或外沿毛刺是否合格的毛刺檢測模塊。

本發明取得如下的有益效果：

本發明通過通過對目標圖像進行旋轉疊加等操作，很好的獲取了安裝端倒角外沿的完整圖像，解決了由於移液頭透明材質造成的已獲取的安裝端面圖像中倒角外沿與安裝端外側卡條根部圖像重合，而無法識別獲取完整的倒角外沿圖像的問題。進而可通過後續對疊加圖像中完整倒角外沿的識別檢測等步驟來完成對倒角內沿和外沿的直徑和毛刺等特徵的檢測，量化了檢測標準，大大提高了對數量龐大的移液吸頭的檢測效率和檢測精度。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例的檢測對象移液吸頭的結構圖。

圖2為本發明實施例檢測對象述移液吸頭的安裝端剖面圖。

圖3為本發明一實施例公開的檢測方法流程圖。

圖4為本發明一實施例公開的檢測方法中獲取旋轉圖像的流程圖。

圖5A～5F為本發明一實施例公開的檢測過程中的部分處理圖像。

圖6為本發明一實施例公開的檢測系統原理圖。

圖7為本發明一實施例公開的圖像旋轉模塊原理圖。

圖8為本發明另一實施例公開的檢測系統原理圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

附圖1為本發明針對的一種檢測對象移液吸頭的結構圖，附圖2為所述移液吸頭1的安裝端剖面圖，所述移液吸頭1的與外部移液器進行連接的安裝端的內側設置有倒角2，其中倒角內沿21在倒角下部，倒角外沿22在倒角上部，所述安裝端外側設置有多個卡條3，其中移液吸頭1多採用接近透明的材質製作。

如附圖3所示，本實施例公開了一種檢測方法，用於對與附圖1和2中類似的移液吸頭埠進行檢測，具體包括如下步驟：

步驟S1，獲取包含移液吸頭安裝端面的二值化目標圖像。

在一實施例中，將待測移液吸頭安裝端向上垂直放置於檢驗平臺上，圖像採集裝置垂直於檢驗平臺以獲取待測移液吸頭的安裝端面圖像。然後對獲取的安裝端面圖像進行灰度轉換處理，將灰度轉換處理後的圖像再進行二值化處理，以獲取所需的安裝端面的二值化目標圖像。在本檢驗過程中，由於埠圖像簡單，圖像與背景之間對比度較大，且具有較均勻的灰度分布，故可採用基於圖像灰度特性的方法進行圖像分割。本實施例使用閾值規則進行圖像分割時，所有灰度直大於或等於閾值T的像素都被判斷為屬於背景，賦值為0，而小於閾值T的像素屬於目標，賦值為1，其中閾值T可根據樣品圖像調試進行選取設定。圖像閾值分割不僅可以大量壓縮數據，減少存儲容量，而且能大大簡化後續的分析和處理步驟。

步驟S2，對所述目標圖像進行旋轉並獲取旋轉圖像。

由於移液吸頭採用透明材料，移液吸頭的安裝端面和卡條根部的圖像將一起出現在圖像採集裝置獲取的安裝端面原圖像中，進而使得安裝端面原圖像中倒角外沿的部分區段將被移液吸頭安裝端外部的卡條根部截斷。因此在後續獲取的二值化的目標圖像中倒角外沿將被分割成一段一段的弧線，直接導致後續無法識別外沿的邊緣和直徑等圓參數。本實施例中需對前述二值化目標圖像中倒角外沿的間隔弧線進行補充和連接完整。

在一些實施例中，可包括下述步驟：

步驟S21，對所述目標圖像中倒角內沿執行邊緣檢測。

其中，可先對二值化的目標圖像進行雜點識別和刪除，以獲取清晰的安裝端內孔二值化圖像。具體可通過對連通區域面積小於設定值的區域識別，並對進行刪除；也可通過搜索所述二值化圖像中的輪廓並從輪廓樹中刪除面積小於某個閾值的輪廓以完成對雜點的刪除，其中所示閾值可根據需要進行試驗選取。所述對二值化圖像的雜點的刪除工作可減少後續圖像毛刺識別和邊緣擬合的誤差。接下來本實施例中採用Canny算子對倒角內沿進行邊緣提取，對得到的不連續邊緣進行閉運算，再進行輪廓跟蹤得到內沿邊緣。當然也可採用其它RobertS算子、Sobel算子、Prewitt算子和Laplaciaft算子等其它算法進行內沿邊緣提取。

步驟S22，對所述邊緣檢測結果執行圓擬合獲取圓心。

在本實施中，通過最小二乘法來擬合出倒角內沿的參數，即內沿圓心坐標和內孔半徑/直徑。在另外一些實施例中，也可選用最大內接圓法或Hough變換圓檢測法來獲取內沿的圓心和/或半徑等數據。

步驟S23，對所述目標圖像繞所述圓心執行至少一次旋轉獲取相對應的旋轉圖像。

複製原目標圖像，對複製的原目標圖像按照步驟S22中獲取的圓心進行旋轉，完成預設角度的旋轉後存儲獲取的旋轉圖像。在另一些實施例中，也可能需進行多次相同或不同的預設角度的旋轉後存儲多幅相對應的旋轉圖像。所述旋轉次數和對應的每次旋轉角度可通過測試來進行選取並進行預設，以通過旋轉後獲得的多副旋轉圖疊加後能完整的呈現連續的倒角外沿為標準；在另一些實施例中，也可以通過旋轉後獲得的一幅或多副旋轉圖與原目標圖像疊加後能完整的呈現連續的倒角外沿為標準。當然旋轉次數可更多以獲取更多的旋轉圖像，使得疊加圖像中的倒角外沿可以出現重合冗餘，使得外沿邊緣能更加清晰完整。

步驟S3，對多幅圖像中的安裝端面執行疊加處理來獲取包含完整倒角外沿的疊加圖像。

對步驟S2中獲取的多幅旋轉圖像內的安裝端面進行疊加處理，疊加的參照以各被疊加的圖像中的安裝端面內孔能重合在一起為準。在一些實施例中，可直接以前述步驟中獲取的倒角內沿圓心為疊加重合點，各被疊加圖像以圓心為疊加重合參考點進行疊加，可快速精確完成安裝端面的疊加處理，以獲取包含完整倒角外沿的疊加圖像。在另一些實施例中，也可選取將目標圖像與旋轉圖像進行疊加，以獲取包含完整倒角外沿的疊加圖像。

步驟S4，獲取所述疊加圖像中倒角外沿直徑數據。

對步驟S3中獲取的疊加圖像的聯繫完整的倒角外沿進行圖像執行邊緣檢測，對執行邊緣檢測後獲得的結果進行圓擬合以獲取倒角外沿的直徑數據，在其他一些實施例中，也可一併獲取倒角外沿的圓心位置。但一般倒角設計時其上下沿各部分距離是相同的，故其圓心理論上是同一個，故在本實施例中可只獲取倒角上沿圓心。步驟中具體的倒角上沿邊緣檢測和圓擬合方法跟步驟S21和S22類似，就不重複論述了。

步驟S5，通過判斷所述直徑數據是否在預定允許範圍內來檢測移液吸頭安裝端倒角是否合格。

將獲取的外沿直徑數據與預設的直徑允許範圍進行比較，若外沿直徑在允許範圍之外，則可判斷為該移液吸頭安裝端倒角外沿不符合標準，即不合格。在其它一些實施例中，也可增加對安裝端倒角內沿直徑的判斷，通過前面一些實施例中對倒角內沿的邊緣檢測和圓擬合後獲取的內沿直徑數據，對獲取的內沿直徑數據與預設的內沿直徑允許範圍進行比較，若內沿直徑在允許範圍之外，則可判斷為該移液吸頭安裝端倒角內沿不符合標準。上述的外沿和內沿的直徑允許範圍是根據檢測標準在檢測前進行預先設定的。

在其它一些實施例中，所述檢測方法還包括步驟：通過判斷所述內沿和/或外沿邊緣各像素點到所述圓心的距離是否在預定允許範圍內來檢測倒角內沿和/或外沿毛刺是否合格，具體包括：

S51，獲取內沿和/或外沿邊緣像素點實際坐標；

依次對邊緣像素點實際坐標進行採集，獲取邊緣像素點實際坐標。

S52，計算邊緣毛刺的實際大小D，D＝|L-R|*P，其中L為所述邊緣像素點實際坐標到圓心坐標的距離，P為本圖像中像素點的實際大小，R為所述邊緣進行非線性擬合後獲取的圓半徑。

本實施例中為計算內沿和/或外沿邊緣的各像素點實際坐標位置到其中內孔邊緣對應圓心坐標的距離，其中R為所述內沿和/或外沿邊緣進行非線性擬合後獲取的內沿和/或外沿邊緣對應圓半徑。本圖像中像素點的實際大小P為測試前通過測量標準件比對等方法對圖像採集裝置進行檢測後記錄的實際大小值。

S53，判定實際大小D是否大於設定的閾值一，若大於則判定所述移液吸頭毛刺不達標。其中設定的閾值一為移液吸頭毛刺達標情況下允許的毛刺最大尺寸。

本實施例所公開的方法通過對目標圖像進行旋轉疊加等操作，很好的獲取了安裝端倒角外沿的完整圖像，解決了由於移液頭透明材質造成的已獲取的安裝端面圖像中倒角外沿與安裝端外側卡條根部圖像重合，而無法識別獲取完整的倒角外沿圖像的問題。進而可通過後續對疊加圖像中完整倒角外沿的識別檢測等步驟來完成對倒角內沿和外沿的直徑和毛刺等特徵的檢測，量化了檢測標準，大大提高了移液吸頭檢測的精度和檢測效率。

附圖5A～5F為一優選實施例中的檢測過程中的部分圖像，具體對各圖像的處理方法在前述實施例中以表達，這裡即不再進行具體描述。附圖5A為獲取的已被灰度和二值化等處理後的待測移液吸頭安裝端面二值化圖像。附圖5B對附圖5A進行取反操作後獲得的二值化圖像。附圖5C為對二值化圖像進行倒角內沿識別後獲取的內沿圓心為對稱點進行方形裁剪後獲得的二值化圖像，可見此時外沿是一段段圓弧，裁剪處理只是為了後續圖像疊加的方便，也可進行其它處理或不處理。對該圖像以分別進行15度、50度旋轉後獲得對應的旋轉圖像圖5D和圖5E。附圖5F為對圖5C、5D和5E進行疊加後獲取的疊加圖像，其中可見倒角外沿以變成了一個完整連續的圓。後續對該外沿進行雜點刪除、填充、外邊緣識別擬合等處理後即可獲取外沿直徑和毛刺大小等參數，具體步驟可參考前述方法實施例。

附圖6為本發明公開的一用於對前述實施例中描述的移液吸頭埠進行檢測的的檢測系統，包括：用於獲取包含移液吸頭安裝端面的二值化目標圖像的圖像獲取模塊401；用於對所述目標圖像進行旋轉並獲取旋轉圖像對圖像旋轉模塊402；用於對多幅圖像中的安裝端面執行疊加處理來獲取包含完整倒角外沿的疊加圖像的圖像疊加模塊403；用於獲取所述疊加圖像中倒角外沿直徑數據的數據檢測模塊404；用於通過判斷所述直徑數據是否在預定允許範圍內來檢測移液吸頭安裝端倒角是否合格的判斷模塊405。

如附圖7所示，在一些實施例中，所述圖像旋轉模塊402包括：用於對所述目標圖像中倒角內沿執行邊緣檢測的邊緣檢測模塊4021；用於對所述邊緣檢測結果執行圓擬合獲取圓心的圓擬合模塊4022；用於對所述目標圖像繞所述圓心執行至少一次旋轉獲取相對應的旋轉圖像的旋轉模塊4023。

在一些實施例中，所述圖像疊加模塊403還用於以所述圓心為疊加重合點，對多幅目標圖像和/或旋轉圖像內的安裝端面執行疊加處理來獲取包含完整倒角外沿的疊加圖像。

如附圖8所示，在另一些實施例中，所述數據檢測模塊404，還用於獲取對所述圖像獲取模塊401中獲取的目標圖像進行倒角上沿邊緣識別和圓擬合等操作以獲取倒角上沿的直徑數據和/或圓心等數據。所述判斷模塊405也還用於通過對所述數據檢測模塊404獲取的倒角上沿直徑數據進行判斷是否在預定允許範圍內來檢測移液吸頭安裝端倒角是否合格。

在另一些實施例中，所述檢測系統還包括毛刺檢測模塊，用於通過判斷所述倒角內沿和/或外沿邊緣各像素點到所述圓心距離是否在預定允許範圍內來檢測倒角內沿和/或外沿毛刺是否合格。

為了描述的方便，描述以上裝置和系統時以功能分為各種單元模塊分別描述。當然，在實施本發明時可以把各單元的功能在同一個或多個軟體和/或硬體中實現。

本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。對於裝置實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的系統實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解並實施。

本說明書中的各實施例可採取全硬體實施例、全軟體實施例(包括固件、常駐軟體、微代碼等)、或組合了軟體與硬體方面的實施例的形式，其在本文可全部被統稱為「電路」、「模塊」或「系統」。此外，本發明中主題內容的實施例可採取實施在任何有形表達介質中的電腦程式產品的形式，該有形表達介質中實施有計算機可使用程序代碼。所描述實施例可作為可包括其上存儲有指令的計算機可讀存儲設備的電腦程式產品、或軟體來提供，這些指令可用來對計算機系統(或其他電子設備)進行編程以根據實施例來執行過程一一無論本文中是否有所描述，因為木文中未枚舉每種可構想到的變體。計算機可讀存儲設備包括用於存儲計算設備(例如，計算機、處理器等)可讀的指令(例如，軟體、處理應用)的任何機構。計算機可讀介質可包括但不限於磁存儲介質(例如，軟盤)；光存儲介質(例如，CD-ROM)；磁光存儲介質；只讀存儲器(ROM)；隨機存取存儲器(RAM)；可擦除可編程存儲器(例如，EPROM和EEPROM)；快閃記憶體；或適於存儲電子指令的其他類型的介質。而且，各實施例可用電、光、聲或其他形式的傳播信號(例如，載波、紅外信號、數位訊號等)或有線、無線或其他通信介質來實現。

用於執行方法實施例的操作的電腦程式代碼可以用一種或多種程式語言的任何組合來編寫，包括面向對象程式語言(諸如Java，Smalltalk，C++或類似語言)、以及常規過程程式語言(諸如「C」程式語言或類似程式語言)。該程序代碼可完全地在用戶的計算機上、部分地在用戶的計算機上、作為自立軟體包、部分地在用戶的計算機上並且部分地在遠程計算機上、或者完全地在遠程計算機或伺服器上執行。在後一場景中，遠程計算機可通過任何類型的網絡一一包括區域網(LAN)、個域網(PAN)、或廣域網(WAN)一一來連接到用戶的計算機，或者可(例如，使用網際網路服務供應商通過網際網路)作出到外部計算機的連接。

儘管各實施例是參考各種實現和利用來描述的，但是將理解，這些實施例是解說性的且本發明主題內容的範圍並不限於這些實施例。一般而言，如本文所描述的用於閘機的主控板的技術可以用符合任何一個或多個硬體系統的設施來實現。許多變體、修改、添加、和改進都是可能的。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。