★杭州海康机器人股份有限公司

1　背景

一次性手套作为医疗感染控制、实验室安全防护、食品加工及工业劳保等领域的基础耗材，其质量可靠性直接关系到使用者的人身安全与产品质量。尤其在医疗用途中，手套的完整性与洁净度是预防交叉感染的关键要素，相关国内标准（如GB7543-2006、GB/T11651-2008等）和国际标准（如ASTMD6319、EN455）对此提出了极为严格的要求。

随着全球市场需求持续增长及生产工艺不断进步，单条产线的手套生产速度已高达每分钟220只以上。然而，传统依赖人工目视的质检方式已难以适应现代制造业的发展需求，其固有弊端日益凸显：

（1）主观性强，标准不一：质检结果严重依赖个体经验与主观判断，难以实现标准化、一致化的质量输出，批次间质量波动显著。

（2）效率低下，成本较高：人工检测速度无法匹配高速生产线，形成质检瓶颈；抽检模式难以实现全面质量管控，同时劳动力成本持续攀升。

（3）生产环境恶劣：生产现场高温高湿，环境温度常超过50℃，且存在油渍、粉尘、气体污染及噪声。

（4）易疲劳，漏检率高：长时间高强度视觉作业易导致质检员疲劳，对细小杂质的漏检率随之升高。

（5）缺乏数据追溯能力：人工检测难以对缺陷进行量化记录与统计分析，不利于实现精细化管理和质量问题追溯。

国内某大型医疗用品生产企业，产品涵盖医用级PVC与丁腈手套，远销海外市场。面对日益严峻的质量挑战与成本压力，客户迫切需要引入一套全自动、高精度、可追溯的质量检测系统，以提升产品竞争力。为此，海康机器人依托在机器视觉领域的技术积累，为其定制开发了一套一次性手套视觉缺陷检测系统解决方案。

2　案例实施与应用

本解决方案核心为集光学成像、图像处理、智能算法与自动执行为一体的在线检测系统。该系统可集成于客户原有高速生产线，仅需少量改造与短暂停机即可快速部署。

2.1　系统架构与组成

系统主要包括以下模块：

（1）图像采集单元：采用高分辨率、高帧率的工业面阵相机，确保在动态条件下捕捉清晰图像。针对手套形态特性，在脱模工艺各阶段配置多工位相机，对手套手指端面、侧面等重点区域进行异步成像。

（2）专用光学照明单元：基于PVC（透明）与丁腈（不透明）手套的材质差异，经过多轮光学方案测试验证，设计出可兼容数十种SKU的光学方案。

（3）数据处理与分析单元：搭载高性能工业计算机，运行海康机器人自主研发的机器视觉软件平台，集成传统图像处理算法、深度学习智能分析算法及业务逻辑控制软件。

（4）自动剔除执行单元：根据检测结果，通过I/O板卡控制阵列式气动喷嘴与夹取机构，精准剔除缺陷品并收集于不良品盒中。

（5）数智化监测单元：基于高性能工业计算机与定制化数据监控软件，实现对多车间、多线体的统一监管。

2.2　系统工作流程

（1）触发与成像：生产线光电传感器检测手套到达预设工位后，触发相机同步曝光采集图像。

（2）ROI定位与分割：利用深度学习分割算法精准定位手套在图像中的位置与轮廓，将其从复杂背景中分离，避免干扰。

（3）缺陷检测与分类：在定位后的ROI内综合运用多种算法进行分析：

·图像分割：通过面积判断是否为无手套或未脱模手套；

·目标检测：精确识别破损、油污、杂质、黑白点、余料、裂纹等复杂缺陷；

·Blob分析：对与背景灰度差异明显的点状缺陷进行大小测量，便于生产管控；

·分类器：对卷边、阴影、腕部破损等形态相似缺陷进行精确分类。

（4）结果判决与执行：系统根据预设缺陷阈值与逻辑规则，对同一手套的多张图像进行绑定与缺陷优先级排序，做出“合格”或“不合格”判决并标记缺陷类型。不合格信号实时传送至分拣单元，在剔除点精准剔除。

（5）数据记录与报表生成：所有检测结果（包括缺陷图像、类型、位置、时间等）均记录于数据库，并可生成实时监控看板与统计分析报表。

（6）数智化中控平台：实现对工厂所有线体的统一管控，支持检测数据统计、历史趋势分析、设备状态监控及异常报警等功能。

3　应用创新

本项目的成功得益于对手套检测中多项技术难题的突破，展现出显著的应用创新性。

（1）高速运行下的实时性保障：针对生产节拍快的特点，从多维度优化系统性能：采用多线程并行处理技术，将成像、处理、通信等任务并行化；选用高性能硬件平台；对关键代码与模型结构进行优化，提升执行与推理效率。

（2）基于深度学习的复杂缺陷识别：采用自主研发的目标检测算法，通过扩充训练集、优化标签定义与标注方法，调整训练集结构并精细化调参，构建出具备稳定特征提取与分类能力的模型，展现出强泛化性能，即使应用于新SKU仍保持高精度检测效果。

（3）深度定制的软件系统：基于对生产设备的深入理解，开发操作便捷的专用软件，支持相机光源配置、图像快速绑定、参数实时调整、分类剔选控制、缺陷图像存储、历史查询、权限管理及报表生成等功能。界面实时渲染检测结果与统计分析，有效降低维护成本。

4　效益分析

该视觉检测系统的成功部署为客户带来全方位、可量化的显著效益。

4.1　质量效益

（1）检测精度大幅提升：系统可稳定检出直径0.8mm以上缺陷，对污渍、破损等重要缺陷的检出率超过99.995%，总过检率低于0.03%，产品出厂良率提升至99.99%以上。

（2）检测效率显著提高：实现单线日检30万只手套，检测效率较人工提升40倍以上，由精细抽检升级为精细全检。

（3）检测稳定性与一致性增强：机器视觉避免主观干扰，支持7×24小时标准化检测，确保产品质量高度稳定，适应高温、扬尘、腐蚀性气体等恶劣环境。

4.2　经济效益

（1）直接人力成本节约：单线替代12名质检员，年节省人工成本约30~40万元，投资回报周期短。

（2）生产效率提升：检测速度与生产线最高速匹配，消除人工检测瓶颈，检测效率提高40倍。

（3）质量成本降低：客户投诉减少98%，极大避免了因劣质品流出引发的退货、索赔及商誉损失，降低事故风险。

4.3管理效益

（1）全流程质量数据化：系统生成详细质量报表，为生产管理提供数据支持。通过分析缺陷分布与时间趋势，精准定位工艺或设备问题，实现从“事后检验”向“事前预防”和“事中控制”的精益生产转变。

（2）增强产品可追溯性：每只不合格品均有记录，满足医疗器械行业对溯源性的严格要求。

（3）提升企业形象与竞争力：采用智能化质检手段，彰显客户技术实力，增强其在高端市场采购中的竞争优势。

5　案例意义

本案例的成功实施具有深远的行业意义与技术示范价值。首先，该项目为一次性手套乃至柔性薄质制品行业的质量检测树立了新的技术标杆，验证了机器视觉在替代人工、提升质量、降本增效方面的成熟性与可靠性，为行业智能化升级提供了经过实践检验的完整解决方案。

其次，案例展示了海康机器人在解决复杂工业视觉问题上的综合实力，特别是在光学设计、深度学习与传统视觉算法融合等关键技术上的突破。这种针对特定行业的深度定制能力，是推动机器视觉技术落地应用的关键。

展望未来，该系统价值可进一步拓展。通过与企业级MES（制造执行系统）和QMS（质量管理系统）深度融合，可实现从原材料到成品的全生命周期质量管控，构建“智慧质量”体系。此外，积累的海量缺陷数据可用于工艺优化与预测性维护，持续赋能客户制造能力。

综上所述，海康机器人的一次性手套视觉检测系统解决方案，不仅有效解决了客户的实际痛点，更以显著的技术先进性与应用实效，为推动防护用品制造业的数字化转型与高质量发展作出了重要贡献。

摘自《自动化博览》2025年12月刊