制药行业每天都有大量的药物需要混合、成型、打标和包装，而药品的需求还在呈几何级数增长。无论产量是多少，都不能有任何错误。如果药品装到了错误的包装之中，结果将是致命的。
        随着需求的增长，对于在快速加工药材的过程中实施严格控制以避免错误的要求也越来越高。通过高速视觉检测系统，可以减少人为错误。严格的检测需要使用实时软件，尤其是视觉检测功能与自动化生产线控制相结合的时候。
        视觉检测系统可以检测到每一个药片及其包装。美国药监局强制要求100%的药品包装都需要进行检测，以确保标签使用和粘贴正确，打印的剂量正确，以及过期时间无误。最近，还需要保证正确的序列号，以使进行药品跟踪和追溯。
        这些要求适用于药瓶和泡罩包装。对于疫苗药瓶来说，必须确保所有的药瓶都用铝制瓶口压紧。而对于注射器，制造商同样也会检测所有的产品，保证每一件产品装配合理。时间就是金钱，制药厂商希望尽可能实现检测的自动化CONTROL ENGINEERING China版权所有，当然质量和安全更是重中之重。制药行业需要高速处理高解析度的图像，同时快速进行决策、实现控制。一些系统每小时可以执行20万次检测，决策的时间低于30毫秒。
        加拿大魁北克的OptelVision Systems公司为制药行业提供检测和生产线控制系统。该公司最近受雇于一家药品包装商，开发一款新型检测和质量控制系统，升级片剂加工生产线，用以支持新药品的上市。
        对于这种特殊药品，剂量错误可能会引起严重的健康风险。因此，清楚准确的识别出单位剂量对于质量管理来说非常重要。最安全的解决方案就是进行100%的电子检测，另外一种方法就是使用大量的人工检测，这样成本巨大而且并不可靠。
        设置运行药片印字机并不是一个简单的任务，因为调整非常复杂，机器生产速度的差异也非常大。监控系统可以帮助操作员进行适当的调整，获得打印质量的实时反馈，进而大大减少安装时间。
        Optel公司开发了一套使用英特尔处理器主板的集成计算机系统。该公司在各种应用中都使用英特尔处理器，根据应用的要求采用单核或者四核的CPU。照相机为每一个药片拍照，药片的通过速度是每分钟2000片。Optel公司自己设计的实时输入/输出板上的电路可以开关照相机，并计算照相机的曝光周期，通过以太网与英特尔处理器主板连接。输入输出板还可以与一个旋转编码器通讯，该编码器安装在生产线的药片传送带上。计算机根据特定算法处理图像，确定药片印字是否有错误。如果有错误存在，就会对有缺陷的药片进行跟踪直到其被丢弃（丢弃站同样由Optel公司设计）。
        图像处理工作由主处理器的专用CPU使用Optel软件完成。图像接收之后，计算机使用特定算法将其与正确产品的数学模型进行比较，确定照相机获取的图像是否吻合。数据库包括大约50种视觉算法，能够以每分钟一万件的速度处理药瓶、泡罩包装和药片图片。为此应用开发的药片检测系统使用了两台照相机和一台电脑。事实上，Optel公司还开发了拥有20台照相机和四台图像处理系统的制造检测系统。
        为了控制实时处理过程，系统采用了实施操作系统（RTOS）软件。Optel视觉的工程师尝试过微软Windows NT的嵌入式版本，但是发现会出现同步问题，可能会漏掉生产线上的产品。这是因为微软Windows主要是面向人的操作系统，设计的目标是支持服务器和人类用户，而不是高速运行的机器或者视觉系统。如果使用微软Windows控制工程网版权所有，在它执行一项不相关任务的时候，可能就会错过来自联网I/O设备的关键信息。
        工程师们对一些微软Windows I/O软件驱动进行了评估，并亲自开发了驱动软件，最终还是在RTOS上进行实施。这些解决方案可靠性不高或是过于复杂，他们希望设计出独立的RTOS和微软Windows可以一同工作的方案，这样能处理所有的高速I/O，保证操作员界面和数据管理软件具有微软Windows的功能。Optel视觉公司总裁兼首席执行官Louis Roy亲自寻找专家将实时系统与微软Windows的功能合二为一。
        RTOS软件控制系统中对于反馈时间有重要影响的I/O设备，并允许微软Windows控制实时性能要求不是那么高的I/O。独立的软件环境以及独立的任务规划器提升了英特尔处理器内置的硬件性能，保证处理对于时间高度敏感的任务时非常精确。（如图1所示）该软件得到了一系列监控和除错工具的支持，它们可以与微软Windows Visual Studio开发环境高度集成控制工程网版权所有，保证系统的实时性，同时也保证使用相同的工具开发Windows的应用软件和对于环境高度敏感的功能。实时微软Visual Studio向导保证了实时系统的快速原型开发和部署。

图1 TenAsys 公司INtime实时操作系统允许实时功能和微软Windows处理应用元件能够在他们的CPU上独立运行，保证了对于实时事件的确定相应。图片来源：Control Engineering和TenAsys公司。

        “我们在实时主板上集成了很多软件。原来这种主板是一个闭合系统，维修非常困难，”Optel视觉公司电子部门负责人Mathieu Gallant说道。
        “现在，具备了强大的实时功能，软件更加容易开发和维护了，”Gallant说。过去，Optel视觉需要修改自家的软件才能支持每一个微软Windows的新版本。
        由于效率提高、停机时间减少，制药包装检测系统在不到六个月的时间了就收回了投资。
        随着系统升级，现在可以使用微软Windows人机界面，易于对操作员进行培训，还可以将新的功能加入到HMI当中，支持机器诊断。开发的便捷也保证测试、安装和启动可以在三个月之内完成。系统经过成功验收之后，为包装承包商带来了即时的收益，并保证了最终消费者可以得到高质量的商品。

图2  Optel视觉检测系统，左侧是照相机，右侧是操作员界面。图片来源：TenAsys公司。

        重新配置也非常容易。公司当前正在开发用于跟踪和追溯的新型扫描设备，改进这些需要深度计算和精确产品跟踪的工艺，保证包装过程中药品与容器之间序列化关系的完整性。
        新的设计可以在系统软件中保留既有的投资，因为它可以实现程序之间的迁移。
        通过自动化检测和废品剔除流程，制药行业的客户提升了药片印字工艺的效率控制工程网版权所有，终止了之前时常发生的机器停机www.cechina.cn，提高了操作员的工效，从而在升级之后不到六个月的时间里就收回了当初的投资。