自动化移液工作站视觉校验与监控系统

项目背景与难点

客户是北京某生命科学仪器企业，其自动化移液工作站需要在实验流程中完成板位耗材检查、自动取枪、吸液等操作。原有方式依赖人工目视或简单传感器判断，存在以下痛点：人工检查速度慢，无法与高速自动化流程同步；枪头缺失、歪斜、附带异物等异常不易察觉，一旦流入后续流程会导致实验数据偏差甚至设备损坏；吸液环节的气泡、漏液、未吸到液体等问题难以实时发现，往往在实验结束后才暴露。

业务上，视觉校验必须嵌入4800上位机与Python流程脚本的既有控制链路，作为服务组件随流程自动触发；技术上，需要同时处理静态板位识别和动态在线监控两类场景，对工业相机采集的图像进行实时分类，并将结果与数据库中的预期值比对。此外，不同型号枪头在图像中的特征差异大，吸液体积需按枪头类型拟合回归，多排吸液时还需聚焦视野内第一排，这些都对识别算法的鲁棒性和置信度判断提出了较高要求。

软件交付内容

敏洽交付的视觉软件包含视觉Agent向导页面和视觉配置页面两大部分。视觉Agent向导页面实现了三个核心识别场景：静态识别用于启动前、断点续行和运行后的板位检查，可识别满载、空载、部分缺失和异物，并将异常位置反馈至上位机板位图闪烁提示；动态取枪监控在取枪动作结束后自动触发，校验枪头种类、数量与取枪位参数，返回正常、缺失、歪斜、附带异物等状态；动态吸液监控在吸液后对枪头液体成像，通过枪头类型拟合回归液面体积，判断液柱连续性、气泡和漏液，异常时记录并警示。

视觉配置页面提供摄像头开关、录像记录开关、三个需求开关、摄像机参数管理、原始记录路径设置、算法参数包导入以及每个对象的置信度阈值设置。软件与4800上位机、数据库和Python流程脚本深度集成：按指令调用工业相机采集图像，将原始结果提交给预训练图像分类算法，回收计算结果后按指定路径写入数据库，并与上位机输入修正值进行成对比对校验，输出异常类型、数量及置信度信息。测试用例覆盖静态识别4类、动态取枪4类、动态吸液4类，共12类典型场景。

实施成果

系统上线后，移液工作站的取枪与吸液环节实现了全流程在线视觉校验，异常在发生的当下即被识别并拦截，避免了因枪头问题导致的后续流程浪费。静态板位识别替代了人工点检，启动前和断点续行时的耗材检查自动完成，异物和缺失位置通过板位图闪烁动画直观提示，操作人员无需逐孔目视。动态取枪监控使取枪失败、歪斜、附带异物等异常不再流入实验流程，弹窗提示支持继续或丢弃重取，减少了无效实验和耗材浪费。动态吸液监控对气泡、漏液、未吸到液体等状态实时记录并警示，为实验数据的有效性提供了过程证据。

异常图片和原始记录自动留存，便于事后追溯和质量分析；置信度阈值可配置，使系统能够适应不同品牌、型号的枪头和耗材。整体上，视觉软件作为4800上位机的一个服务组件，实现了与上位机、数据库和Python脚本的协同工作，提升了自动化实验流程的可靠性和效率，降低了人工干预强度。

关键指标