《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于DSP與線陣CCD傳感器的電子數(shù)粒機控制系統(tǒng)
來源：電子技術(shù)應(yīng)用2012年第6期
齊曉光， 隋修武， 李大鵬
天津工業(yè)大學(xué) 機械工程學(xué)院 天津市現(xiàn)代機電裝備技術(shù)重點實驗室，天津300387
摘要： 設(shè)計了基于DSP與線陣CCD傳感器的電子數(shù)粒機，包括以DSP為核心的主控模塊、以雙線陣CCD傳感器構(gòu)成的成像模塊及以CPLD為核心的數(shù)據(jù)采集模塊。該系統(tǒng)具有計數(shù)、剔殘功能及人性化的人機界面。實驗證明，該系統(tǒng)數(shù)粒速度快、運行穩(wěn)定可靠。
中圖分類號： TP271+.5
文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2012)06-0135-03
The control system of electronic counting-machine based on DSP and CCD sensor
Qi Xiaoguang， Sui Xiuwu， Li Dapeng
Tianjin Key Laboratory of Advanced Mechatronics Equipment Technology, School of Mechanical Engineering, Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300387, China
Abstract： In order to meet the requirements of speed and precision for pharmaceutical packaging machinery, the control system of electronic counting-machine was designed based on DSP and linear CCD sensor. The system consists of the master control module based on digital signal processor(DSP), the imaging module based on double CCD sensors, the data acquisition module based on complex programmable logic device(CPLD).The interface of man-machine communication based on the modbus protocol and the program of picking and counting are designed. Practice shows that the system is high in counting speed, stable and reliable in performance.
Key words : electronic counting-machine; TMS320VC5509；TCD1209D；EMP30464A

　在新版藥品GMP（Good Manufacturing Practices）總則出臺后，國內(nèi)制藥企業(yè)為了適應(yīng)新版GMP對醫(yī)藥包裝機械的可說明性、可追蹤性，及在線檢測、在線清洗及全線監(jiān)控等方面的要求，紛紛改進技術(shù)，以提高包裝自動化和包裝質(zhì)量水平[1]。

    目前，全球電子數(shù)粒機市場90%的份額被外資企業(yè)占據(jù)，國內(nèi)的光電數(shù)粒設(shè)備主要采用光電管作為檢測前端，且運行速度、精確度、穩(wěn)定性等方面與進口設(shè)備仍有相當(dāng)大的差距，尤其是在高速、高精確度生產(chǎn)條件下使用的技術(shù)還有待進一步提高[1]。為了滿足高速、高精確度的生產(chǎn)需要，本文設(shè)計開發(fā)了基于DSP和高速線陣CCD圖像傳感器的電子數(shù)粒機。該數(shù)粒機與傳統(tǒng)光電管式數(shù)粒機相比，分辨率更高、計數(shù)更快、灌裝精度更準。同時還可以檢測出藥片尺寸和粘連，以便剔除裝入不合格藥片的藥瓶,從而大大提高了設(shè)備的數(shù)粒效率和灌裝質(zhì)量。
1 系統(tǒng)原理及組成
　數(shù)粒機采用模塊化設(shè)計方法，包括振動落料模塊、成像模塊、主控模塊、外圍控制模塊和人機模塊。振動落料模塊，根據(jù)人機模塊上輸入的參數(shù)，使藥片按照一定的速度從進料板上落下。當(dāng)藥片經(jīng)過成像模塊的檢測通道時，引起成像模塊中CCD光敏面上的光強發(fā)生變化。CCD傳感器的輸出信號，通過數(shù)據(jù)采集模塊進入主控模塊；主控模塊對信號進行處理，得到藥片x和y方向的尺寸，并與人機模塊輸入的藥片規(guī)格比較得出藥片是否為合格產(chǎn)品。如果合格，則進行計數(shù)；否則做好標志，待該瓶進入傳送帶時，對該藥瓶進行剔除。外圍控制模塊完成對灌裝工藝的驅(qū)動。
2 成像模塊
    成像模塊主要為系統(tǒng)提供完整清晰的圖像，以EMP3064A為核心的CCD驅(qū)動電路為兩路CCD提供同步驅(qū)動信號。
2.1 光路設(shè)計
    選用典型的兩相單溝道線性CCD芯片TCD1209D，其光敏單元數(shù)為2 048個，每個光敏單元尺寸為14 μm×14 μm[2]，成像長度為：

 


　數(shù)據(jù)采集模塊是在EPM7128的控制下，由TLC5510把成像模塊輸入的模擬電壓的變化轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的變化；數(shù)字信號經(jīng)AL422B緩存后，送到以TSM320VC5509為核心的DSP主控模塊，完成數(shù)據(jù)的采集。
   數(shù)據(jù)采集模塊的讀寫操作都是由DSP給出的基準時鐘經(jīng)過EPM7128完成TLC5510和AL422B的時序配合。
4 主控模塊
   主控模塊以TMS320VC5509為核心，通過檢測藥片x向和y方向的尺寸，來判斷藥片的大小，從而判斷藥片是否合格，并對合格藥片進行計數(shù)。
   TMS320VC5509是TI公司生產(chǎn)的高性能、低功耗的數(shù)字信號處理器，主控模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。

  
5 人機模塊
　通過EB500編寫MT506TV界面如圖5所示。用戶登錄時可以在用戶登錄窗口完成身份認證和工作班組的設(shè)置，并在完成一個班次之后導(dǎo)出本班組生產(chǎn)數(shù)據(jù)；參數(shù)設(shè)置界面可以設(shè)置本次開機工作灌裝藥片的尺寸參數(shù)；在對不同透明度藥片進行灌裝時，可以通過閾值設(shè)置窗口設(shè)定不同的閾值參數(shù)；手動控制界面是在調(diào)試設(shè)備時，通過手動控制各個環(huán)節(jié)完成灌裝工藝；動畫演示顯示灌裝工藝流程；當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障不能完成灌裝時，會發(fā)出警報,設(shè)備調(diào)整之后通過警報解除界面解除警報。

6 實驗及結(jié)論
    用φ=9 mm的片劑對該系統(tǒng)進行48 h連續(xù)工作驗證，計數(shù)速度達到10 000粒/min~12 000粒/min，裝瓶誤差在5~10瓶以內(nèi),且能準確對裝入殘片的藥瓶進行處理。
    該系統(tǒng)計數(shù)速度高，運行穩(wěn)定，具有對殘片/連片的剔除功能，受粉塵影響小，提高了電子數(shù)粒機的速度和性能，由此該系統(tǒng)必將有良好的市場前景。
參考文獻
[1] 廉魯.美國醫(yī)藥包裝工業(yè)現(xiàn)狀及我國的差距[J]．中國包裝工程，2005，26(3)：15-16.
[2] 王慶友. 圖像傳感器應(yīng)用技術(shù)[M]. 電子工業(yè)出版社，北京：電子工業(yè)出版社，2003.
[3] TOSHIBA Corp. TCD1209D datasheet[S]. 1999.
[4] 項大鵬，楊江，楊建.基于CPLD的線陣CCD驅(qū)動時序電路設(shè)計[J].大地測量與地球動力學(xué),2010,30（2）：123-125.

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