1.客户（项目）所属行业

医疗行业

2.行业背景介绍

（1）行业简介

医疗体外诊断（IVD）行业是医疗健康领域的核心细分赛道，涵盖临床检验、生化分析、免疫检测等核心环节，临床实验室自动化流水线是行业现阶段的核心发展方向。随着医疗机构检验量激增、对检测效率与精准度要求的提升，传统人工操作（人工摆管、人工核对）已无法满足三级医院、第三方独立医学实验室的需求。目前，行业正全面推进“样本前处理-检测-后处理” 全流程自动化，机器视觉技术作为自动化流水线的“感知核心”，被广泛应用于试管识别、定位、状态检测等关键环节，成为保障检验流程稳定运行的基础支撑。

（2）生产环节介绍

此处的“生产环节”对应医疗实验室样本检测全流程的自动化处理环节，试管有无检测嵌入在样本前处理阶段，是自动化流水线的起始核心工序，具体衔接流程如下：

①样本接收与上架：医护人员将采集好的患者样本试管，放入标准试管架的指定孔位，随后将试管架放置在自动化流水线的进料端。

②试管有无检测（核心环节）：试管架随流水线传输至视觉检测工位，通过视觉硬件取图加视觉算法实时分析每个孔位，判断是否存在试管，同时记录空孔位坐标。

③后续联动处理：检测结果同步至流水线控制系统，若孔位无试管，需要控制系统操作机械臂补充添加试管。

④样本检测与归档：完成试管架添加试管流程之后，触发后续工序（试管条码识别、试管帽颜色分类、样本离心、开盖等），完成前处理的试管进入分析仪器检测，检测完成后样本归档，空试管架回收复用。

（3）项目目的（牵引）

本项目以医疗实验室自动化升级、降本增效、医疗差错零容忍为核心牵引，具体项目目的如下：

①推动实验室全流程自动化落地：解决人工核对试管摆放状态的效率瓶颈，实现“试管架上料-状态检测-后续处理” 的无人化衔接，助力实验室达成“全自动化样本处理” 的建设目标。

②建立标准化及操作简便的视觉检测模块：基于机器视觉原理（成像、特征提取、逻辑判断），完善检测流程，同时针对不同的样品类型，需要简化方案搭建步骤，降低设备升级改造成本。

③支撑医疗检验质量体系建设：通过技术手段替代人工判断，建立可追溯、可量化的样本状态检测机制，符合医疗行业的质量控制（QC）要求，提升实验室的规范化管理水平。

（4）检测原因

开展试管有无检测的核心原因，是医疗行业的特殊性与自动化设备的运行需求双重驱动，具体可分为技术运行、医疗安全、管理效率三个维度：

①技术运行维度：保障自动化设备安全稳定

自动化流水线的机械臂、移液装置等执行机构均按预设程序动作，若未检测空孔位，会出现机械臂空抓、撞机，或移液针伸入空孔位造成设备损坏的情况；同时，空孔位的无效处理会占用流水线算力与传输资源，导致整体检测效率下降。试管有无检测是避免设备故障、保障流水线连续运行的“前置防护”。

②医疗安全维度：杜绝医疗差错与责任风险

若因漏放试管未被发现，会导致患者样本漏检，延误病情诊断；若因误判空孔位，可能导致已摆放的样本被跳过或重复处理，引发检测结果错误。医疗行业对“漏检、错检”的零容忍，是必须开展该检测的核心刚性原因。

③管理效率维度：优化实验室工作流

人工核对试管有无的效率较低，而机器视觉检测可大幅提高处理速度，同时降低了人工核查会疲劳导致误、漏检的风险，大幅降低人工成本；同时，检测数据可自动上传至实验室信息系统（LIS），实现试管摆放状态的数字化记录，便于后续追溯样本流转轨迹，优化样本摆放与检测排程。

3.案例背景

（1）客户（项目）需求

①检测试管模具是否存在空穴，实现空穴位置的精准定位，为试管自动化放置提供坐标依据；

②检测场景为静止拍照，单次完成一个模具上所有空穴的检测与定位，匹配产线单次单模的生产节奏；

③可稳定检出被长试管部分遮挡的空穴，满足实际生产中复杂场景下的空穴定位需求；

④检测结果可对接PLC 系统，支持空穴坐标的稳定输出与传输，实现与自动化放置设备的联动。

（2）客户痛点或问题

①人工定位模具空穴效率低、精度差，易因视觉疲劳导致定位偏差，不仅影响试管自动化放置效果，漏检、误检还会造成医疗事故，人力成本高且无法适配自动化产线；

②视觉方案需适配现场生产环境，架设与调试便捷，便于现场运维人员操作与后期维护；

③需实现空穴像素坐标到物理坐标的精准转换，保障坐标数据的准确性，确保自动化设备可根据坐标精准放置试管；

④检测算法需具备稳定性，可应对模具表面的视觉特征差异、空穴被遮挡等场景，保障空穴检出与定位的一致性。

4.方案描述

（1）项目配单表及数据

（2）方案架设示意图

（3）方案思路描述

①成像优化：采用黑底料盘+ 白色光源的打光方案，增强模具与空穴的轮廓特征和对比度，提升图像成像质量，为空穴精准识别与定位奠定基础；

②模型训练：基于深度学习技术，收集多张不同模具的图片（含无空穴、不同位置空穴、被遮挡空穴等场景）在AI 训练平台进行训练，对空穴区域进行精准标注、打标训练，生成高精度检测模型；

③目标检测：调用深度学习目标检测模块，对采集的模具图像进行检测，精准识别并定位空穴位置，可计算目标重叠率，稳定检出被遮挡的空穴，保障定位全覆盖；

④坐标转换与联动：支持空穴像素坐标到物理坐标的多种转换方案，检测结果可通过通讯稳定发送至PLC系统，直接对接后续试管自动化放置设备，为试管精准放置提供位置依据；

⑤单模单次检测：适配静止拍照的现场场景，单次完成一个模具的全空穴检测与定位，检测结果直接反馈空穴数量、精准坐标信息，匹配产线生产节奏。

（4）搭建与调试

①模型训练：取多张不同的图片在AI训练平台上标注空穴位置进行打标训练

②目标检测：用目标检测模块进行检测，识别定位空穴位置

③结果处理：对目标检测识别的空穴位置进行处理发送，提供以下三种坐标转换方案：

1）智能相机发送一系列目标检测得到的空穴像素坐标，PLC端自行计算做转换。

2）智能相机拍多次照，每次拍完输出标定转换后的物理坐标，放置一个试管，直至装完。比如按照X坐标排序，排完序我们只输出最左边的，等这一次装完，再拍一张，就输出剩余的空穴最左边的，直到拍完没有空穴了，就完成试管装料了。

3）用标定转换模块将目标检测的结果一次性进行转换并发送，PLC解析坐标并根据物料坐标完成物料放置。

（5）项目难点及解决方案描述

①空穴被长试管部分遮挡导致识别难度大。采用深度学习目标检测算法，配置最大重叠率计算参数，对遮挡区域的空穴特征进行精准学习与识别，实现被遮挡空穴的稳定检出与定位；

②空穴像素坐标到物理坐标的转换精度要求高。需匹配自动化放置设备：提供三种坐标转换方案，可根据现场需求灵活选择，同时通过标定转换模块对坐标进行精准校准，保障物理坐标输出的精度，满足试管自动化放置的位置要求；

③成像效果影响空穴定位精度。采用黑底料盘+ 白色光源的专属打光方案，增强模具与空穴的对比度和轮廓特征，同时优化相机成像参数，确保采集的图像清晰，从源头提升空穴定位精度。

5.效果展示

6.方案优势

（1）产品层面

1、海康智能相机集成镜头、光源，一体化设计，现场架设、调试便捷，无需复杂的外围设备搭配，适配现场生产环境。

2、采用深度学习目标检测算法，空穴检出率高、定位精准，可应对被遮挡空穴的复杂检测场景，算法稳定性远优于传统模板匹配，满足自动化生产的高精度要求。

3、检测节拍快，单模具检测算法耗时低，满足医疗耗材产线的批量量产需求，且算法耗时稳定，无大幅波动，保障产线节奏。

4、三种空穴坐标转换与输出方案，可根据现场自动化设备的需求灵活选择，兼容性强，可无缝对接各类PLC 系统与自动化放置设备。

5、配套AI 训练平台操作简单，可快速完成新模具的模型训练与参数调整，适配模具换型需求。

（2）公司层面

1、本方案是海康机器人智能相机在医疗自动化领域的典型应用，实现了机器视觉技术与试管智能检测的深度联动，拓展了医疗行业智能化检测的应用场景；

2、方案的软硬件一体化设计、精准的检测定位能力、灵活的系统联动性，体现了海康机器人在机器视觉领域的技术优势，为医疗行业自动化提供了高性价比的整体解决方案。

3、该方案的落地验证了机器视觉在医疗检测行业与设备联动中的核心价值，为后续医疗行业其他自动化生产检测提供了可复制的技术方案。

（3）客户层面

1、机器视觉检测与定位替代人工操作，彻底解决了人工定位效率低、精度差、易出错的痛点，实现了试管空穴定位的自动化、智能化，大幅提升了整体的生产效率与准确率。

2、方案性价比高，智能相机+平板一体机的组合满足检测、定位与数据联动的全需求，相比同类竞品成本更低，同时节省了人工定位的高额人力成本，减少了因定位偏差导致的返工、报废成本。

3、模型训练与方案配置操作简单，客户经简单培训即可自主完成新模具的模型训练、参数调整，当产品换型、模具更新时可快速适配，降低后期运维成本。

4、方案的稳定运行保障了试管自动化检测产线的连续生产，减少了设备停机、卡料等问题，提升了产线的综合效率。