每年有數(shù)千名的低視力患者受惠于角膜移植。由于可用的捐贈角膜相對較少，人工角膜因此在醫(yī)療上變得十分重要。 一家提供生物工程產(chǎn)品和解決方案的公司─ Oxford MEStar開始生產(chǎn)這類人工角膜。LG Motion總經(jīng)理─ Gary Livingstone 對此在他的最新文章（Vision checks optical characteristics of artificial corneas）解釋他公司研發(fā)的半自動(dòng)化檢測系統(tǒng)如何用做這些精細(xì)、透明假體的檢測，滿足MEStar的高質(zhì)量要求。文中也指出 LG motion的機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)使用 The Imaging Source 的USB 3.0工業(yè)相機(jī) ─ DMK 23UP031（USB 3.0 Mono, 5MP, 15 FPS）進(jìn)行質(zhì)量檢測。

圖1：LG Motion機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)建DMK 23UP031 黑白工業(yè)相機(jī)。

半透性成了高效檢測的最大挑戰(zhàn)

因?yàn)槿斯そ悄な轻t(yī)用植入體，所以他們當(dāng)然需要受到嚴(yán)格地控管和檢測，而檢測最重要的部分是如何透過雷射分析檢測每個(gè)角膜的透明度。但也就是角膜這個(gè)重要特征─透明度─讓檢測過程更加困難。人工角膜和狀似培養(yǎng)皿的支撐支架在制造完成后會被浸泡在透明凝膠中，并存放在真空無菌的塑料薄膜包裝內(nèi)（如下圖 2），但將透明的角膜放置在袋內(nèi)的正確位置是很困難，因?yàn)樾枋苓^專業(yè)訓(xùn)練的操作員將它放置在正確位置，以便在雷射范圍內(nèi)進(jìn)行光學(xué)分析。因此，MEStar 聯(lián)系LG Motion，討論如何將這檢測任務(wù)變成半自動(dòng)化。

圖2：人工角膜被浸泡在透明凝膠中，并存放在真空無菌的塑料薄膜包裝內(nèi)。

解決方案：光線定位和黑白工業(yè)相機(jī)

LG Motion 生產(chǎn)機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部分稱為Scorpion Vision Compact Vision System。檢測過程中，紅色的LED光線將會通過往將通過0.25mm 方格網(wǎng)組成的鋼絲網(wǎng)，投射方格陰影在檢測樣品上，以便清楚辨識塑料薄膜包裝內(nèi)的透明物質(zhì)（如圖3），而內(nèi)建USB 3.0 黑白相機(jī)就會采集投射在樣品上的方格陰影影像，并將影像數(shù)據(jù)傳送到Scorpion Vision Compact Vision System 進(jìn)行分析。這套軟件可藉由光影圖案變形的位置辨別培養(yǎng)品的邊緣，進(jìn)而在這關(guān)注區(qū)域發(fā)現(xiàn)角膜的位置。而邊緣位置的偵測和幾何工具的使用更可進(jìn)一步確認(rèn)角膜的正確位置。一旦偵測到角膜，系統(tǒng)就會確它的中心坐標(biāo)，并調(diào)整整個(gè)包裝以便光學(xué)檢測。

圖3：紅色的LED光線將會通過往將通過0.25mm 方格網(wǎng)組成的鋼絲網(wǎng)，投射方格陰影在檢測樣品上，以便清楚辨識塑料薄膜包裝內(nèi)的透明物質(zhì)。

不間斷的半自動(dòng)化產(chǎn)品檢測

光學(xué)檢測是由內(nèi)建在Arduino單板計(jì)算機(jī)的Arduino步進(jìn)電機(jī)控制器進(jìn)行分析。假如視覺系統(tǒng)無法偵測到角膜的存在，或系統(tǒng)顯示角膜不符相關(guān)檢測規(guī)定，Arduino處理器就會收到「未符合檢測標(biāo)準(zhǔn)（fail）」的訊息，并指示Arduino控制器讓夾鉗將不合檢測標(biāo)準(zhǔn)的角膜放置在未符合檢測標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品槽內(nèi)。如果系統(tǒng)顯示人工角膜符合所有檢測標(biāo)準(zhǔn)，Arduino處理器就會收到「通過檢測標(biāo)準(zhǔn)（pass）」的訊息，并指示控制器讓夾鉗將通過檢測標(biāo)準(zhǔn)的角膜放置在通過檢測標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品槽內(nèi)。整個(gè)檢測過程就按照這個(gè)程序不斷重復(fù)，而處理器也會指引控制器回到原始檢驗(yàn)位置，以便放置新的檢驗(yàn)樣本進(jìn)行新的檢驗(yàn)。

了解更多適用于質(zhì)量檢測系統(tǒng)的相機(jī)信息：USB 3.0 黑白工業(yè)相機(jī)、USB 3.0 彩色工業(yè)相機(jī)、GigE 黑白工業(yè)相機(jī)和GigE 彩色工業(yè)相機(jī)，或與相機(jī)制造商─The Imaging Source聯(lián)系。

參考來源：

Gary Livingstone (2016). Vision checks optical characteristics of artificial corneas in Vision Systems, Vol. 21, pages 27 to 30.