針座及針柄組裝機的結(jié)構(gòu)設(shè)計

馮小正，周群陽，周 雄，張 平

（1.三一汽車制造有限公司，湖南 長沙 410100；2.湖南孝文電子科技有限公司，湖南 瀏陽 410300）

隨著國家經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展，人們對醫(yī)療衛(wèi)生的水平期望越來越高，采血針作為常用的醫(yī)用一次性耗材，每年的消耗量巨大。但是現(xiàn)有蝶翼式采血針組裝的整體技術(shù)水平不高，有些工序仍然采用半自動化形式。為減少污染風(fēng)險，提高組裝工藝水平，本文介紹了蝶翼式采血針的針座及針柄組裝機的組裝工藝、視覺檢測站的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1 針座組裝機

（1）針座結(jié)構(gòu)及組裝工藝。針座組件由針座、UV膠、穿刺針、阻血套、醫(yī)用硅油、阻血套護套等組成，在檢驗醫(yī)學(xué)中醫(yī)用硅油的功能主要是為了穿刺針較為順滑的刺入采血管中。針座組裝機的組裝工藝為：上針座→檢查針座是否到位→上穿刺針→點膠→UV預(yù)加熱→UV加熱→檢測拉力→涂硅油→上阻血套→阻血套壓緊→裝阻血套護套→剔廢→良品暫存站→針座轉(zhuǎn)移站→檢查夾具。

（2）針座組裝機主要技術(shù)參數(shù)。針座組裝機采用圓盤式的結(jié)構(gòu)設(shè)計，即從圓盤圓周方向?qū)崿F(xiàn)添加物料，相比于其它功能類似的組裝設(shè)備占地空間小，設(shè)備更加緊湊，具體參數(shù)如表1所示。

表1 針座組裝機參數(shù)表

電源 AC 220～240 V/50Hz功率 200W(最大900W)工作溫度 15～25℃工作濕度 10%～70%

（3）采血針轉(zhuǎn)移裝置。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)[1]和市場需求，實際組裝靜脈穿刺針常用兩種規(guī)格，第一種采用0.7(22G)，直徑為0.698～0.73mm；第二種采用0.8(21G)，直徑為 0.8～0.83mm，直徑越小，用戶使用時疼痛感相對較小。為了保證如此細小的針準(zhǔn)確地插入每個針柄中。

該裝置包括夾持穿刺針的夾持機構(gòu)，夾持機構(gòu)經(jīng)承載桿連接用于驅(qū)動承載桿帶動夾持機構(gòu)沿往復(fù)的圓弧形軌跡轉(zhuǎn)動的第一驅(qū)動機構(gòu)；還包括用于驅(qū)動夾持部沿上下方向運動以將采血針安裝至采血針針座上的第二驅(qū)動機構(gòu)。通過設(shè)置夾持機構(gòu)，且夾持機構(gòu)在第一驅(qū)動機構(gòu)的作用下沿往復(fù)的圓弧形軌跡轉(zhuǎn)動以拾取穿刺針，夾持機構(gòu)在第二驅(qū)動機構(gòu)的作用下沿上下運動以將穿刺針安裝至針座上，從而實現(xiàn)采血針轉(zhuǎn)移的功能。

2 針柄結(jié)構(gòu)及組裝工藝

針柄組件由針柄、靜脈穿刺針、穿刺針護套、UV膠、醫(yī)用硅油等組成，醫(yī)用硅油涂抹層很薄，主要功能是為了減輕穿刺針刺入皮膚的疼痛感，其組裝工藝為：上針柄→上穿刺針→檢查穿刺針是否到位→檢查針角度并調(diào)整→檢查另一組針角度并調(diào)整→點膠→UV預(yù)加熱→UV加熱→檢測拉力→涂硅油→上靜脈穿刺針護套→剔廢→良品暫存站→針柄轉(zhuǎn)移站→檢查夾具，每個組裝工序都是依次排布的。

3 針柄組裝機重點結(jié)構(gòu)

（1）視覺檢測站硬件結(jié)構(gòu)。為滿足GB18671-2009[2]中6.7、6.10要求，設(shè)計的視覺檢測工作站由兩組工業(yè)相機和兩組點陣光源及機械結(jié)構(gòu)組成，且兩組相機沿圓周約120°布置，動力來源于電機，安裝在機械結(jié)構(gòu)上方，機械結(jié)構(gòu)可上下調(diào)節(jié)相機位置。

設(shè)備運行時將進行兩次拍攝矯正，第一次拍攝為檢測是否有缺陷，第二次拍照實現(xiàn)其角度調(diào)整。對單個相機進行測試時圖像精度：0.0025mm/pix；檢測物品離光源表面距離：70mm，拍攝結(jié)果良好。

通過檢測針管的直徑以及確定針尖的位置，可以實現(xiàn)對針管角度的計算。該方法僅在針管完整無誤的情況下才能完成準(zhǔn)確的角度檢測，若針管頭部自身存在缺陷如缺角或彎曲等情況，需要增加額外的計算來進行排除。除機械機構(gòu)外，其余視覺硬件見表2，本視覺方案對于針管角度的檢測誤差不高于 5°。

表2 方案的硬件明細表

（2）軟件界面。針對本次項目，設(shè)計的視覺軟件界面如圖1所示。

圖1 軟件界面圖

其中，圖1為軟件主要界面，軟件核心功能如下：

（3）相機控制：對兩個工業(yè)相機進行控制，并且能夠設(shè)定其內(nèi)部參數(shù)，在使用過程中，一旦相機參數(shù)設(shè)定完成，生產(chǎn)時一般不需要改動。

（4）夾具控制：能夠?qū)D(zhuǎn)針的夾具進行順/逆時針方向、步長、夾具張合的控制。生產(chǎn)時，不需要專門進行設(shè)定。

（5）電機緊急制動：對控制夾具的電機進行強制停止，以防生產(chǎn)事故。

（6）測試模式：為方便操作者使用，軟件附帶了測試模式，操作者可根據(jù)測試模式中的圖像更改檢測參數(shù)。

（7）檢測參數(shù)設(shè)置：對產(chǎn)品檢測參數(shù)進行設(shè)置，不同產(chǎn)品的檢測參數(shù)需要根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)定。設(shè)定好之后，若生產(chǎn)環(huán)境不發(fā)生變化，則無需再改動。

（8）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)，該功能一般由產(chǎn)品維護人員操作。

（9）位置記錄：將針管的最終位置狀態(tài)放入設(shè)備，點擊位置記錄功能之后，系統(tǒng)將自動保存該數(shù)據(jù)。后續(xù)生產(chǎn)的針管都將定位到該位置，一鍵記錄針管標(biāo)準(zhǔn)位置。

對視覺系統(tǒng)進行了離線測試及在線測試，通過離線環(huán)境下的測試，驗證了視覺方案的可行性，并且在不考慮產(chǎn)線其他因素的影響僅測試視覺工位的情況下，機臺精度為5°～10°，符合產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。隨后進行了軟件在線測試，在生產(chǎn)現(xiàn)場進行了批量測試。通過批量試驗，生產(chǎn)合格率滿足要求。

4 結(jié)語

通過對針柄組裝機、針座組裝機相關(guān)組裝工藝介紹，并重點介紹了設(shè)備的視覺檢測站。作為一種自動化程度高的設(shè)備，很好的適應(yīng)了未來醫(yī)療裝備領(lǐng)域發(fā)展的方向，極大地減輕了由于人為參與導(dǎo)致潛在的風(fēng)險。