针座及针柄组装机的结构设计

冯小正，周群阳，周 雄，张 平

（1.三一汽车制造有限公司，湖南 长沙 410100；2.湖南孝文电子科技有限公司，湖南 浏阳 410300）

随着国家经济技术的发展，人们对医疗卫生的水平期望越来越高，采血针作为常用的医用一次性耗材，每年的消耗量巨大。但是现有蝶翼式采血针组装的整体技术水平不高，有些工序仍然采用半自动化形式。为减少污染风险，提高组装工艺水平，本文介绍了蝶翼式采血针的针座及针柄组装机的组装工艺、视觉检测站的结构设计。

1 针座组装机

（1）针座结构及组装工艺。针座组件由针座、UV胶、穿刺针、阻血套、医用硅油、阻血套护套等组成，在检验医学中医用硅油的功能主要是为了穿刺针较为顺滑的刺入采血管中。针座组装机的组装工艺为：上针座→检查针座是否到位→上穿刺针→点胶→UV预加热→UV加热→检测拉力→涂硅油→上阻血套→阻血套压紧→装阻血套护套→剔废→良品暂存站→针座转移站→检查夹具。

（2）针座组装机主要技术参数。针座组装机采用圆盘式的结构设计，即从圆盘圆周方向实现添加物料，相比于其它功能类似的组装设备占地空间小，设备更加紧凑，具体参数如表1所示。

表1 针座组装机参数表

电源 AC 220～240 V/50Hz功率 200W(最大900W)工作温度 15～25℃工作湿度 10%～70%

（3）采血针转移装置。根据国家标准[1]和市场需求，实际组装静脉穿刺针常用两种规格，第一种采用0.7(22G)，直径为0.698～0.73mm；第二种采用0.8(21G)，直径为 0.8～0.83mm，直径越小，用户使用时疼痛感相对较小。为了保证如此细小的针准确地插入每个针柄中。

该装置包括夹持穿刺针的夹持机构，夹持机构经承载杆连接用于驱动承载杆带动夹持机构沿往复的圆弧形轨迹转动的第一驱动机构；还包括用于驱动夹持部沿上下方向运动以将采血针安装至采血针针座上的第二驱动机构。通过设置夹持机构，且夹持机构在第一驱动机构的作用下沿往复的圆弧形轨迹转动以拾取穿刺针，夹持机构在第二驱动机构的作用下沿上下运动以将穿刺针安装至针座上，从而实现采血针转移的功能。

2 针柄结构及组装工艺

针柄组件由针柄、静脉穿刺针、穿刺针护套、UV胶、医用硅油等组成，医用硅油涂抹层很薄，主要功能是为了减轻穿刺针刺入皮肤的疼痛感，其组装工艺为：上针柄→上穿刺针→检查穿刺针是否到位→检查针角度并调整→检查另一组针角度并调整→点胶→UV预加热→UV加热→检测拉力→涂硅油→上静脉穿刺针护套→剔废→良品暂存站→针柄转移站→检查夹具，每个组装工序都是依次排布的。

3 针柄组装机重点结构

（1）视觉检测站硬件结构。为满足GB18671-2009[2]中6.7、6.10要求，设计的视觉检测工作站由两组工业相机和两组点阵光源及机械结构组成，且两组相机沿圆周约120°布置，动力来源于电机，安装在机械结构上方，机械结构可上下调节相机位置。

设备运行时将进行两次拍摄矫正，第一次拍摄为检测是否有缺陷，第二次拍照实现其角度调整。对单个相机进行测试时图像精度：0.0025mm/pix；检测物品离光源表面距离：70mm，拍摄结果良好。

通过检测针管的直径以及确定针尖的位置，可以实现对针管角度的计算。该方法仅在针管完整无误的情况下才能完成准确的角度检测，若针管头部自身存在缺陷如缺角或弯曲等情况，需要增加额外的计算来进行排除。除机械机构外，其余视觉硬件见表2，本视觉方案对于针管角度的检测误差不高于 5°。

表2 方案的硬件明细表

（2）软件界面。针对本次项目，设计的视觉软件界面如图1所示。

图1 软件界面图

其中，图1为软件主要界面，软件核心功能如下：

（3）相机控制：对两个工业相机进行控制，并且能够设定其内部参数，在使用过程中，一旦相机参数设定完成，生产时一般不需要改动。

（4）夹具控制：能够对转针的夹具进行顺/逆时针方向、步长、夹具张合的控制。生产时，不需要专门进行设定。

（5）电机紧急制动：对控制夹具的电机进行强制停止，以防生产事故。

（6）测试模式：为方便操作者使用，软件附带了测试模式，操作者可根据测试模式中的图像更改检测参数。

（7）检测参数设置：对产品检测参数进行设置，不同产品的检测参数需要根据现场情况设定。设定好之后，若生产环境不发生变化，则无需再改动。

（8）系统参数设置：设置系统内部参数，该功能一般由产品维护人员操作。

（9）位置记录：将针管的最终位置状态放入设备，点击位置记录功能之后，系统将自动保存该数据。后续生产的针管都将定位到该位置，一键记录针管标准位置。

对视觉系统进行了离线测试及在线测试，通过离线环境下的测试，验证了视觉方案的可行性，并且在不考虑产线其他因素的影响仅测试视觉工位的情况下，机台精度为5°～10°，符合产品的生产要求。随后进行了软件在线测试，在生产现场进行了批量测试。通过批量试验，生产合格率满足要求。

4 结语

通过对针柄组装机、针座组装机相关组装工艺介绍，并重点介绍了设备的视觉检测站。作为一种自动化程度高的设备，很好的适应了未来医疗装备领域发展的方向，极大地减轻了由于人为参与导致潜在的风险。