Vision and inspection systems for manufacturing cardiac pacing and defibrillation leads

Abstract

Automated visual inspection systems are an indispensable component of modern manufacturing processes. A machine visual system eliminates any errors related to human fatigue and accommodates increases in production without increasing the long term cost. In this thesis a machine-based visual inspection system for cardiac pacing and defibrillation leads was developed and tested. The main objective of this research is to develop the methods and algorithms necessary to inspect dimensions of cardiac pacing and defibrillation lead connectors. To create the inspection vision system it is necessary to select a proper illumination technique, camera, lenses and image processing algorithm. This thesis presents the design of such a vision system for the dimension inspection of the connector of a particular lead. In the algorithms, pattern recognition is used over filtered images to identify connector features. The connector dimensions are checked to corroborate that they comply with the ISO standard. To determine the error percentage we measure each connector with a caliper and compared those values with the ones given by the vision system. The error percentage values are between 0% and 13%. The error percentage is less than 1% in the majority of the connector’s parts. These results were obtained using a lowpass filter in series with a Nth order filter over images with pixel resolution of 0.0808 mm/pixel. The developed machine vision system proved to be reliable with high speed, high quality, and high flexibility.

Actualmente los procesos de manufactura industriales utilizan sistemas de inspección visual para mantener unos estándares de calidad y de uniformidad en sus productos. La mayoría de los procesos de inspección actualmente son hechos por seres humanos. Un factor que puede afectar un proceso de inspección es la fatiga o agotamiento de la persona. Esto puede causar errores a la hora de inspeccionar visualmente un producto. Debido a esto es necesario automatizar los procesos de manufactura. En esta tesis se introduce un sistema de inspección visual para conectores de desfibrilación. La tarea principal es desarrollar los algoritmos que examinen las dimensiones de los diversos tipos de conectores. Para crear un sistema de inspección visual tenemos que considerar ciertos elementos como la iluminación, la camera, el lente, el programa de computadora a utilizar, filtros y finalmente obtener la resolución deseada. Cada uno de los conectores tiene ciertas características que nos permiten identificarlos. El algoritmo de reconocimiento de patrones utilizado nos permite identificar cada conector al identificar cada una de sus características. Luego de identificar el conector utilizamos un algoritmo de decisión el cual se encarga de determinar si cada parte del conector cumple con el ISO estándar establecido. El sistema de inspección visual diseñado se compone de una cámara monocromática, un lente de TV y de la técnica de iluminación linear en combinación con un fondo negro. Además, se utiliza un filtro no lineal pasa baja con filtro no lineal de orden N que se encarga de eliminar el ruido en la imagen. Como resultado de este sistema de inspección visual se obtuvo una resolución de 0.0808 mm/píxel. Para poder determinar el porcentaje de error se midió cada parte de los conectores con un calibrador digital y luego estas medidas fueron comparadas con las obtenidas del programa diseñado. Los porcentajes de error calculados fluctúan entre 0 % y 13%. En la mayoría de los casos los porcentajes de error fuero bajos. A excepción del conector IS-1 en que en ciertas partes de plástico y metal obtuvieron porcentajes de error altos. El sistema de inspección visual diseñado probo ser fiable con alta velocidad, calidad y flexibilidad.