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激光药物打孔机说明书

控释制剂药片自动激光高速打孔装置

LaserDrillingWithHighSpeedForOsmoticDrug

Delivery

型号：

JK150-6/4-AD

说

明

书

发明专利：

200610096734.X200610096440.7

实用新型专利：

200620073834.6200620074990.4

200820032034.9200820032033.4

南京瑞驰电子技术工程实业有限公司

第一章概况

1.1概述

控释药物是一种在表面包有渗透膜的片状制剂。

通常需在渗透膜上打出释药小孔，制剂服用后，水分子渗过渗透膜进入制剂片芯，使渗透泵吸收水分子后膨胀，产生压差，使药物通过渗透膜上已打出的释放小孔持续释放，达到稳定控释药物的目的，因此渗透膜上的释药小孔对于控释药物制剂释放质量至关重要。

结合我公司较强的产品研发能力，以及对药厂及各药研究所的合作，经过多次的反馈和修改，并得到合作单位的认可。

因此形成了一套独特的见解和特点。

并获得两项国家发明专利和四项实用新型专利的最新技术产品，从而打破国外的技术垄断的制约，拓展国内渗透泵控释技术的发展空间提供一个平台。

1.2技术性能

工作电压：

380VAC，50/60Hz（三相四线或三相五线）；

功率消耗：

最大4KW；

激光器型号：

GEM系列CO2脉冲激光器；

激光波长：

10.55μm-10.63μm；

发散量：

7.5±0.5mrad；

激光直径：

1.8±0.2mm；

谐振腔使用寿命：

＞15000小时；

环境温度：

5-40℃；

环境海拔：

＜2000米；

环境湿度：

不结露；

空压气消耗量：

0.5m3/h；

孔数：

1-2孔；

孔径、孔深可调，孔径：

0.2-1.2MM，

孔深：

0.2-1.0MM；

药片接触面为304不锈钢，非接触面为316不锈钢。

1.3打孔设备总体布局

图1-1

上图为总体布局，无外加吸尘设备，吸尘设备需与厂家协调后，按厂家要求配置。

第二章安全

2.1注意安全

本控释制剂激光打孔装置是为药物打孔而设计的，严禁用于其他目的，使用者应保持系统在完好状态下运行，而不得擅自改装或拆除器件。

应定期的对操作维修人员进行安全知识培训，在系统维护以及检修过程中，闲杂人员不得在设备周围停留。

本装置采用CO2激光器，其激光为远红外10.6μm不可见高能激光，必须有经验丰富或专门培训的人员方可从事维护工作。

光路器件中任何器件或罩、盖若被拆除，危险类别为4的激光将泄漏出来。

更换各种镜片，转向器检修，聚焦头检修等必须在关机状态下进行。

2.2危险源

2.2.1激光器

激光器产生很强的不可见光束，若直接照射工人人体器官上，将会破坏器官组织，特别是眼睛，将无法治疗。

2.2.2硒化锌光学元件

损坏或烧坏的硒化锌光学器件能释放出有毒物质，吸收或咽下这些有毒物质很危险。

第三章结构和工作原理

3.1激光器

G150W/EXTERNAL激光器是水冷型CO2激光器，激光管，射频电源，冷却水管都集成在一个模块里，结构紧凑，非常便于集成，使用时需提供48V的直流给射频电源，将冷却水管连接到循环水冷却系统中，并通激光器上的25PINS接口发送命令，就可以使激光器工作。

3.1.1激光腔，射频电源以及冷却水管集成

如图3-1所示

图3-1激光器

结构：

谐振腔是这样一个区域，在那里产生激光射线，原理上谐振腔由一根金属管组成，金属管内充满了激光介质（在这里就是二氧化碳及其混合物）。

气体被密封在谐振腔内，没有外来气体供应，使用时间长（一年）后功率会稍微下降。

能量注入：

为了产生激光射线需要激发激光介质，这是通过气体放电时的电子碰撞发生的，为高频发生器供激发能量使用。

散热：

由于激光的效率只有10-20％左右，所注入的大部分电能以热能形式散发出来，通过水循环将这种热能引到热交换器。

外部控制接口：

射频电源提供了一个25PINS接口，根据该接口各种脚的定义，制作外部控制电路，由此控制激光器运行。

3.1.2直流电源

如图3-2所示

图3-2直流电源

直流电源，用来供给高频发生器的电源，它的输出电压为48±2%伏，输出平均电流12A输出最大电流为50A。

3.1.3射束转向

射束转向如图3-3包含两个100%全反射镜片，通过调整两颗铜螺丝将激光反射到打孔位置。

图3-3光学转向装置

图3-3光学转向装置

3.1.4聚焦头

聚焦头由一100%全反射镜片和一聚集镜片组成，聚焦镜片装在一铜嘴里面，铜嘴上带有螺纹，通过螺纹拧在聚焦座内，根据需要打孔的孔径的大小旋转铜嘴，改变聚焦的距离来改变孔的大小。

图3–4聚焦头

3.1.5机械传动

利用转动盘（或震动盘）把药片送到下滑轨道，药片在重力的作用下下滑皮带上，伺服电机带动皮带运行，药片在皮带上运行过程中经过正反检测、上下打孔、上视觉检测、下视觉检测、不合格吹风剔除、合格品经出料口落入成品箱。

通过控制伺服电机的运动，控制系统的运行。

3.1.6检测系统

在药片落入双皮带之间到达正反视觉检测到位信号检测处时，由正反视觉检测系统检测药物的正反面，检测的信号传给控制系统后再控制阀门吹气，将打孔面朝下的药片吹入“U”型反转轨道，将药片翻成打孔面朝上。

打孔到位信号检测到药片到位后控制激光发射，在药片上形成一个圆孔，孔的大小可调（第四章操作说明）。

图3–5（正反检测）

药片打过孔后运动到视觉到位信号检测处，产生的到位信号控制无孔视觉检测进行拍照。

如无孔，利用空压气把药物剔除。

图3–6上视觉检测

3.1.7水冷系统

G100系列设备工作时许多组件上都有热量散发出来，散发出来的热量由一个冷却系统吸收，然后散发到空气中。

结构：

冷却水由循环泵从水箱经过过滤器，然后泵到激光器（A），最后泵到激光器（B），热水流回热交换器，热交换器将热水的热量送入自由空间。

水箱内冷却水的水位连续测量，并由控制系统监视。

一个水压传感器检查水路内的冷却水流动情况。

图3-7

注意：

激光器存放或运输时由于冷却水结冰会损坏激光器，在存放或运输时把激光器和水箱中的水排放完。

3.1.8空气系统

设备工作需要压缩空气系统，用来清洁光路和聚焦头，剔除不合格药片。

目的：

光路和聚焦头上有压缩空气，以免进入灰尘。

及剔除不合格药片。

图3-8

3.2JK150-6/4-AD装置的主要特点

体积小——易搬运、安装、拆卸；

易清洗——易拆卸、清洗方便；

寿命长——经过特殊处理，不易老化；

可靠性高——关键件进口产品，稳定性好；

调整方便快捷——对不同药片孔径参数，只需简单设定打孔时间和调节聚焦位置。

3.3JK150-6/4-AD装置的系统设置

一、送料装置：

系统采用相反运动给料器，使药片在重力的作用下滑到皮带上，到达激光聚焦处使之打孔，药片的速度可以由变频器设置；

二、光路装置：

系工控系统，利用触摸屏人机交互中文画面，便于操作，传感器采用灵敏度高的进口器件；

三、光源系统：

系统采用原装进口的激光器；

四、自动识别系统：

运用视觉检测能正确识别药片正反面；

五、自动剔除系统：

工作过程中，能实现对不打孔药片的自动剔除；

六、适时记数系统：

程序控制计数器，使产品得以量化；

七、孔径，孔深可调。

孔径：

0.2-1.2MM，

孔深：

0.2-1.0MM；

八、适应不同规格药片打孔：

药片槽的宽度，高度可调；

九、设计完全符合药监GMP规范要求。

第四章调试及操作

开机通电时必须检查各保护罩完好。

4.1安装

4.1.1药片要求

药片圆形，正反面颜色灰度相差大。

4.1.2正反检测和视觉检测传感器的安装

正反检测工作位要与“U”槽反转系统相位匹配，可以手动试验纠正安装位置，使待检测药片处于处于“U”槽口偏下一点时正反检测传感器工作，还可以使用屏幕自动参数界面里的“正反剔除延时”来调整电磁阀工作时药片与“U”槽的相对位置。

4.1.3有无孔视觉传感器设定

打过孔的药片运行到无孔视觉检测系统处时，通过对视觉传感器的参数的设定（附视觉检测教材），如无达到要求的，在剔除口剔除，从而达到监控质量的目的。

4.1.4孔的大小调整

根据需要，旋转聚焦架上的铜嘴，改变聚焦镜片距离药片的远近来调整孔的直径，满足要求时观察孔的深度是否把膜打穿，如没打穿，调大触摸屏上的打孔时间或打孔次数，反之成立。

4.1.5触摸屏的操作说明

1）启动设备后首先进入的是启动画面。

2）在此界面可根据需要选择“自动”、“手动”或是“联系我们”。

选择手动后进入如下画面：

在此画面右方，可以启动激光器、发射激光，设定打孔周期和打孔次数。

可以单独启动进料电机、出料电机和振动落料，也可以点动出料电机，方便调试设备。

在此画面左方，动画显示了设备的运行情况。

按下自动后进入如下画面：

在此画面右方的“参数显示”中，第一行显示了药片打孔的孔数，不可设定。

第二行显示合格药品数。

第三行剔除计数显示当前剔药数量，不可设定。

后两行可以设定激光器的激发时间，和激发次数，这两个参数可以改变孔径的大小及孔的深浅。

在此画面左方，动画显示了设备的运行情况。

下面一行按键从左到右的功能为启动系统，投入生产，自动测试，自动参数，复位和返回。

启动系统：

按下时启动水泵电源和激光器电源使激光器处于激发状态；

投入生产：

按下后启动皮带，转盘（或摆动槽）和激光器使能，放入药片即可生产；

自动测试：

调试时，用于测试设备内部用于打孔的相关数据，并将这些数据用于PLC内部的计算，使打孔准确；

自动参数：

（见本页下部）；

复位：

清空相关的临时寄存器；

返回：

返回上一级菜单。

按下“自动参数”按键时进入如下画面：

在此“自动运行参数”画面中可设置的功能如下：

打孔数：

调整打孔药片的孔数（1-2孔）可调；

孔距：

打双孔时调整两孔之间的距离；（单孔时没有用）

视觉剔除延时：

此数值为孔检测视觉检测无孔后信号传输给剔除电磁阀的延时时间，使剔除位置更加准确；

视觉剔除时间：

此数值等于电磁阀的开启时间，目的为了直径大的药与直径小的药都有合适的剔除时间被踢掉；

正反剔除延时：

此数值为正反检测反面信号传输给剔除电磁阀的延时时间，使剔除位置更加准确；

正反剔除时间：

此数值等于电磁阀的开启时间，目的为了直径大的药与直径小的药都有合适的剔除时间被吹入“U”槽。

以上参数，开始药片打孔前必须设定。

在此画面中部的各项功能如下：

剔除计数：

显示当前剔药数量；

打孔计数：

显示当前打孔数量；

计数清零：

将剔除计数和打孔计数数值清零；

在此画面右方的“故障显示”中各项功能如下：

在此画面中可以显示设备发生故障的故障点，方便维修人员检修。

气压故障：

气压值过低，不够工作需要。

控制板故障：

激光控制板发生故障。

激光器故障：

激光器未启动成功。

轨道堵药故障：

底料位至出料盘之间卡药；

皮带速度+：

同时提高上下皮带的运行速度；

皮带速度-：

同时降低上下皮带的运行速度。

4.2机械调试

4.2.1进料盘的调整

根据药片厚度的大小调节进料盘的尺寸。

药片厚度宽就把调节螺丝

（1）向右转，反之就把调节螺丝

（1）向左转。

如图4-1。

图4-1

4.2.2上直轨道的调整

根据药片厚度的大小调节螺丝

（2）药片直径的大小调节螺丝（3）防止药片在轨道中上下跳动调节螺丝（4）。

如图4-2。

图4-2

4.2.3转向镜的调整

通过调整螺丝（6）（7）调整转向镜直到激光射束打到出光孔的中心。

调整螺丝（6）调整激光射束的高（左转）低（右转）。

调整螺丝（7）调整激光射束的左（右转）右（左转）。

如图4-4。

图4-4

4.2.4聚焦头的调整

激光射束射到药片上孔的大小，通过调节铜嘴A来完成。

激光射束射到药片上孔的位置，通过调节螺丝B来完成。

深度通过加大或减小功率来完成。

如图4-5。

图4-5

4.3.3皮带挡板的调整

根据药片宽度的大小调节螺丝A。

调节挡板可以借助调节滑块帮助调节。

如图4-6。

图4-6

附件一激光镜片的清洗和操作

虽说高功率CO2激光系统中的光学镜片是易耗品，我们总希望用的尽可能少，以便延长激光器使用寿命和降低使用成本。

在更换过程中，光学镜片的放置、检测、安装，都要注意使镜片免于受损和污染。

一个新镜片安上后，应定期的进行清洗。

这个过程相当简单。

操作正确，将延长镜片的使用寿命，并降低成本。

相反，则会降低使用寿命。

在激光工作时，不可避免的激光器中的光学元件会接触悬浮物。

当激光对材料进行切割，焊接，打孔，热处理时，工作表面会释放大量的气体和飞溅物，这些气体和飞溅物都将会对镜片造成伤害。

当污染物落在镜片表面，将会从激光束吸收能量，导致热透镜效应。

如果镜片还没有形成热应力，则操作者可以将其拆卸并清洗干净。

当然，应当采用某种能避免损害镜片和进一步污染的方法。

操作总则

在镜片的安装和清洗过程中，任何一点污物，甚至指甲印或油滴，都会使镜片吸收率提高，降低使用寿命。

所以，必须采用下面的预防措施：

1）千万不要用裸指安装镜片。

应戴上指套或橡胶手套。

2）不要用吸力器械以免引起镜片表面刮伤。

3）取镜片时不可接触到膜层，而是拿着镜片边缘。

4）镜片应放在干燥，整洁的地方来检测和清洗。

一个好的工作台表面上应有数层清洗纸巾或纸试，并有数张清洗透镜棉纸。

5）使用者应避免在镜片上方说话，并让食物，饮料和其它潜在的污染物远离工作环境。

正确的清洗方法

清洗镜片的过程中，唯一的目的就是将镜片的污染物去除，并且不要对镜片造成进一步的污染和损坏。

为了达到这一目的，人们往往应采用风险相对小的方法。

下面的操作步骤就是为了这一目的而设立的，使用者应当采用。

首先应用空气球将元件表面的浮物吹掉，特别是表面有微小颗粒和絮物的镜片，这一步是必要的。

但千万不要使用生产线上的压缩空气，因为这些空气中会含有油物和水滴，这都会加深对镜片的污染。

第二步应用丙酮对镜片作轻微清洗。

这种级别的丙酮几乎是无水的，这就降低了镜片污染的可能性。

棉花球蘸上丙酮必须在光照下清洗镜片，并做环状移动。

棉签一旦脏了，须更换。

清洗要一次完成以避免产生波筋。

如果镜片有两个镀膜表面，如透镜，每个面都需要以这种方法清洗。

第一面需要放在一层干净的透镜纸上以起保护作用。

如果丙酮不能将所有的污物去除，接下来使用酸醋清洗。

酸醋清洗是利用酸对污染物的溶解来达到清除污物的，但不会对光学镜片造成伤害。

这种酸醋可以是实验级别的（稀释到50%强度），或者家庭用的6%乙酸的白醋亦可。

清洗的程序与丙酮清洗一样，然后再用丙酮来去除酸醋和擦干镜片，这时要频繁的换棉球以完全的吸收走酸和水合物。

如果镜片表面还没有完全清洗干净，这时候就得采用抛光清洗。

抛光清洗就是用精细级的（0.1μm）的铝抛光膏。

这种白色液体用棉球蘸着使用。

因为这种抛光清洗是机械研磨，所以在镜片表面清洗时要缓慢、无压力的交错环行，不要超过30秒。

后用蒸馏水或用棉球蘸水将其表面冲洗干净。

在抛光物去掉后，镜片表面要用异丙基乙醇清洁。

异丙基乙醇将剩下的抛光物和水聚集在一起并使之保持一种悬浮状，然后用棉球蘸满丙酮将这些悬浮物去掉。

如果表面还有残余物，用酒精和丙酮再次清洗，直到清洗干净为止。

当然，某种污染物和镜片损伤无法通过清洗去除，特别是因金属飞溅和污垢引起的膜层烧坏，要想恢复良好的性能，唯一的办法就是更换镜片。

正确的安装方法

在安装过程中，如果方法不正确，就会使得镜片被污染。

因此先前所讲的操作规程要遵守。

如果大量的镜片需要安装和拆卸，有必要设计一种夹具来完成任务。

专一的夹具可以降低与镜片接触的次数，从而减少镜片的污染或毁坏的危险。

另外，如果镜片安装不正确，激光系统将不能正常工作，甚至于会被损坏。

所有的CO2激光器镜片应以某一方向安装。

所以使用者应确认好镜片的正确的方向。

例如，输出镜高反射面应对着腔内，高透面应对着腔外，如果反了，激光器将不产生激光或产生低能量的激光。

最终的聚焦透镜的凸面应对着腔内，透镜的第二面要么是凹面，要么是平面，这一面应对着工作。

如果装反了，将会焦点变大，工作距离变化。

在切割应用中，导致切缝变大，切割速度变慢。

反射镜是第三种常用镜片，它的安装也是非常关键的。

当然，对于反射镜很容易辨别反射面。

很明显，镀膜的一面对着激光。

一般而言，制造商会在边缘做出记号来帮助辨别表面。

一般这种记号是箭头，箭头对着其中一面。

每一个镜片制造商都有一个关于镜片标记的系统。

一般而言，对于反射镜和输出镜，箭头对着高反面。

对于透镜，箭头对着凹面或平面。

有时，镜片标签会提醒标记的意义。

预防和保护带来回报

当镜片被正确的清洗和操作，那它的使用寿命和表现无疑会明显改善。

采取本文的一些预防和保养措施将能确保CO2激光工作更久，表现更好。

附件二常见故障及排除

一关于激光器故障及说明

FORWARD故障

表明射频电压输出到激光器的电压低于某个值。

检查确定48伏电源满足当前负载要求。

当激光器运行时利用面板上的复位键复位。

如果此种故障经常出现时应更换射频放大器。

如出现轻微闪动，是正常的。

REFLECTED故障

是由于射频电压反射超过了某个值。

主要是由于射频电缆和激光管导致的，当激光器运行时，利用面板上的复位键进行复位。

如果故障还是存在或者激光能量低，更换射频电缆和激光管。

二关于机电故障

脉冲控制板通讯故障或24V断电

检测DLB板供电情况，保证24V和220V都已上电。

检查25针接口是否接好。

过流

过流有两种，水泵过流和激光过流，如水泵过流是由于空气开关QM3没有合上，激光过流是由于空气开关QM2没有合上。

水位报警

一般水箱中的水可使用6个月，一般出现此种故障多为线路断路，应优先检查水箱中的水位检测棒与水箱壳体是否断路。

水温报警

由于激光器长时间使用，解决方法就是停止使用激光器。

或冷却系统工作不正常。

占空比设定错误

在自动时，重新设定打孔时间，如不能减少，检查光路中镜片的清洁情况，要保证镜片上没有烟尘。

如不是以上原因，请充激光器二氧华碳。

手动时，重新设定占空比，使之小于60。

售后服务

1.专业的售后服务队伍

公司为确保售后服务的质量，以公司研发部经理牵头，专门选拔、配备了一批学有专长、技术拔尖的工程技术人员组成的售后服务队伍，以满足客户的要求为宗旨，开展了行之有效的工作。

2.终身保修制度

我公司产品实行终身保修制度（易耗件光学镜片除外，激光器按国际惯例质保期一年）。

正反检测调试流程

一、设定一种颜色：

1把传感器对准检测物体，距离在12～50mm之间，揿住S按钮3秒，绿LED灯灭，CH1灯亮黄色

2对准物体，再揿住S按钮3秒，绿色LED和红色LED亮

3对准物体，再揿住S按钮3秒，这样就完成了对一种颜色的设定

二、设定多种颜色：

1把传感器对准检测物体，距离在12～50mm之间，揿住S按钮3秒，绿LED灯灭，CH1灯亮黄色

2通过揿T按钮来选择频道，CH1或者CH2或者CH3，只能有一个黄色LED灯亮

3对准物体，再揿住S按钮3秒，确认所选频道，这时绿色LED和红色LED亮

4选择色差识别度，通过通过揿T按钮来选择色差识别度，共有5个等级

5最后再揿住S按钮3秒，这样就完成了对一种颜色的设定

6重复3次，选择不同的频道CH就可以设定三种颜色

视觉调试流程

因为待检药片种类繁多，设备在现场实际生产更换药片种类时，需要操作人员对视觉检测系统做适当调整才能完成检测需求。

因此对调整的过程做如下指导，初学的操作人员可以此作为参考，待操作熟练后自会形成一套独特的调整方法。

一、孔检测：

1、确保Boa智能相机的WLAN线与计算机的本地连接状态正常。

计算机“本地连接”中的IP地址为192.168.0.1；

2、在InternetExplorer的地址栏中输入192.168.0.100，点击回车。

在页面中右上角的语言选择中选取chinesesimplified，点击左侧按钮设置为默认语言。

回到主页，点击iNspectExpress进入；

3、在iNspectExpress界面上，点击“传感器”，进入后设置“触发源”为“内部触发”，“传感器曝光”设置尽量短的时间，如“0.5毫秒”。

点击“好”即保存设置回到主界面。

通过主界面右侧的图像窗口查看采图效果；

4、将药片放置于镜头下，调节光源、相机高度，以及镜头的光圈近光量，使药片图像明亮清晰、孔洞与背景灰度值比对度明显即可；

5、将“触发源”为“检测触发”，保存。

开动输送带，输送药片至光电传感器下出发采集，查看药片在图像中的位置是否位于正中，如果不是，则调整光电传感器位置或是相机及光源的横向位置，使药片成像在正确位置；

6、在iNspectExpress界面上，点击“工具”，进入后点击“触发拍照”，输送药片至相机获取一幅图像。

选择“计数”功能，选择区域类型，矩形，圆形均可，在图像中拖拽画出检测区域范围，在检测区域边框上点击右键进入“计数”属性，勾选“拒绝边缘”，目标种类选择“暗”，左右调节敏感度使区域中孔洞被提取而无其它干扰信息；

7、如果检测区域中药片自身深色杂质被提取，可以考虑通过设置所提取目标的面积、长轴径、短轴径范围来排除此类干扰。

进入“计数”属性，点击右下角“高级”，出现“物体选择”界面，左侧自上而下分别是“面积”、“长轴径”、“短轴径”范围设置，依据孔洞的范围设置好。

8、在iNspectExpress界面上，点击“保存解决方案”，“解决方案ID”输入新的ID号，“解决方案描述”输入该药品的特征以做区别，点击“保存解决方案”按钮即可保存。

9、以上步骤操作完毕，即完成了一种药片从硬件到软件检测的设置，在iNspectExpress界面上点击“运行”即可进行测试。

二、正反检测

检测有无孔时再复检一边正反是否正确，具体实现检测正反的方法如下：

1、tools->intensity即平均灰度值获取工具（工具中第三行第一个工具），选择region类型为O，以药片中心为region中心圈选出一个比药片小一些的圆->在圆边上点击右键，在两侧的Fail/Recycle上输入正面药片灰度值的最大值最小值，左侧Fail/Recycle输入灰度值的最小值，右侧Fail/Recycle输入灰度值的最大值，正中的灰度值是当前药片的正面灰度值，无需修改。

Example，当前药片正面的灰度值为120，该批次最深颜色的药品正面灰度值为100，最浅颜色的药品正面灰度值为140，那么我们设定药片正面的灰度值最小值为80，最大值为160。

2通过输出0端向外发送信号

首先检测颜色，如果是正面向上的，就再检测有没有孔，若没有孔就将输出0端置“1”，反之置“0”；

如果是反面向上的，就不检测孔，直接将输出1端置“1”，反之置“0”；该信号用于触发下视觉检测；

具体实现如下：

Control->ScriptingAdd/Del->SelectFunctiontoEdit->PostImageProcess->FreeEdit中添加

If（IntenAvg.Result=0）//反面向上时，输出端0输出高电平

Global.GPO【0】=1

else

If（N.Result=0）//正面向上且没有孔时，输出端0输出高