用于重复使用的口罩检测和消毒的系统和方法 相关申请的交叉引用 [0001] 本申请要求于 2021 年 10 月 5 日提交的美国临时专利申请第 63/252,382 号的优先权和权益,其全部内容通过引用并入本文。 背景 [0002] 一个KN-95口罩经过适当的消毒处理后可以多次使用。 通常情况下,面罩处于闭合方向,带子折叠不规则。 如果使用紫外线杀菌照射 (UVGI) 对口罩进行消毒,则口罩在辐射系统中的放置和方向非常重要。 如果面罩处于闭合位置,紫外线辐射将无法有效到达面罩内的所有区域,并且会出现阴影效果。 此外,由于感染风险高,直接由人工处理受感染的口罩是不安全的。 由于可避免的感染和随后的护理提供,这增加了医疗保健基础设施的负担。 当人类处理这个过程时,减少感染的技术变得越来越昂贵,因为需要以安全设备和更严格、更长的感染控制协议的形式采取额外的小心和安全预防措施。 概括 [0003] 本公开大体上涉及一种用于检查、处理和装载处于打开位置的面罩以使面罩可以被消毒和重复使用的系统和方法。 [0004] 根据本公开,并且在不以任何方式限制本公开的范围的情况下,在本公开的第一方面,除非另有说明,否则可以与本文列出的任何其他方面相结合,一种用于处理、检查和处理的系统 将面罩定向放置到消毒系统中。 该系统包括配置为检测掩模位置并计算掩模的方位角的计算机视觉系统。 该系统还包括第一机器人 第二机械臂被配置为根据方向角抬起面罩并调整面罩位置,第二个机械臂被配置为保持打开面罩以目视检查面罩的内外表面。 [0005] 根据本公开的第二方面,除非另有说明,否则可以与本文列出的任何其他方面结合使用,其中计算机视觉系统包括多个相机,并且其中内表面和外表面的视觉检查 当面罩在固定位置保持打开时,由多个相机执行。 [0006] 根据本公开的第三方面,除非另有说明,否则可以与本文列出的任何其他方面结合使用,该系统还包括形状矫正固定装置,其被配置为通过向面罩上的条带施加张力来拉伸和打开面罩 同时用锥形夹具支撑内表面的一部分。 [0007] 根据本公开的第四方面,除非另有说明,否则可以与本文列出的任何其他方面结合使用,其中掩模以大致平坦的状态沿着传送带传送到第一机械臂。 [0008] 根据本公开的第五方面,除非另有说明,否则可以与本文列出的任何其他方面结合使用,其中计算机视觉系统还被配置为对面罩的视觉参数进行分类,其中视觉参数至少包括 杂质、穿孔、鼻夹损坏和表带损坏之一。 [0009] 根据本公开的第六方面,除非另有说明,否则可以与本文列出的任何其他方面结合使用,其中计算机视觉系统还被配置为分析掩模以确定掩模是否可以重新使用而无需 人为干预。 [0010] 根据本公开的第七方面,除非另有说明,否则可以与本文列出的任何其他方面结合使用,其中第二机械臂还被配置为放置可以重复使用的面罩 打开位置以转移到消毒系统,并配置为将不能重复使用的口罩放在拒绝输送机上以转移到拒绝箱。 [0011] 根据本公开的第八方面,除非另有说明,否则可以与本文列出的任何其他方面结合使用,其中计算机视觉系统还被配置为使用对象检测算法来识别鼻架和带子并且被配置为 至少应用鼻罩或带式面罩中的一种,以从分析中省略图像细节。 [0012] 根据本公开的第九方面,除非另有说明,其可以与本文列出的任何其他方面结合使用,其中计算机视觉系统还被配置为围绕掩模的周边外接圆,识别关键点 沿着圆周和圆心与关键点之间的关键线,其中关键线的方向与掩模的方位角相关。 [0013] 除非另有说明,否则根据本公开的第十方面,其可以与本文列出的任何其他方面结合使用,一种用于处理、检查和定向要放置到消毒系统中的面罩的方法。 该方法包括用计算机视觉系统检测掩模位置并计算掩模的定向角,用第一机械臂抬起掩模并根据定向角调整掩模位置,用第二机械臂保持掩模打开, 目视检查口罩的内表面和外表面。 [0014] 根据本公开的第十一方面,除非另有说明,其可以与本文列出的任何其他方面结合使用,其中视觉检查内表面和外表面由多个相机执行,并且其中保持掩模 目视检查时打开固定位置。 [0015] 根据本公开的第十二方面,除非另有说明,否则可以与本文列出的任何其他方面结合使用,该方法还包括用 锥形夹具,对口罩带施加拉力,拉开口罩。 [0016] 根据本公开的第十三方面,除非另有说明,否则该方法可以与本文列出的任何其他方面结合使用,该方法还包括将处于大致平坦状态的掩模沿着传送带传送到第一机械臂。 [0017] 根据本公开的第十四方面,除非另有说明,否则可以与本文列出的任何其他方面结合使用,该方法进一步包括用计算机视觉系统对面罩的视觉参数进行分类,其中视觉参数至少包括 杂质、穿孔、鼻夹损坏和表带损坏之一。 [0018] 根据本公开的第十五方面,除非另有说明,该方面可以与本文列出的任何其他方面结合使用,该方法还包括用计算机视觉系统分析面具并且在没有人为干预的情况下确定面具是否可以是 重新使用。 [0019] 根据本公开的第十六方面,除非另有说明,否则可与本文列出的任何其他方面结合使用,该方法还包括使用第二机械臂将可重复使用的面罩放置在打开位置以转移到 消毒系统,并使用第二个机械臂将不能重复使用的口罩放在拒绝输送机上,以转移到拒绝箱。 [0020] 根据本公开的第十七方面,除非另有说明,否则可以与本文列出的任何其他方面结合使用,该方法还包括使用计算机视觉系统和对象检测算法来识别鼻架和带子,并且应用 鼻罩或带式面罩中的至少一个,以从分析中省略图像细节。 [0021]根据本公开的第十八方面,除非另有说明,否则可以与本文列出的任何其他方面组合使用, 该方法还包括在计算机视觉系统内围绕掩模的周边划出一个圆,识别沿周边的关键点和圆心与关键点之间的关键线,并基于计算掩模的方向角 在关键线的方向上。 [0022] 考虑到某些非限制性实施例的以下详细描述,包括用于在打开位置检查和装载面罩以进行消毒的系统和方法,读者将理解前述细节以及其他细节。 此处讨论的优点可以在此处公开的一个或一些实施例中发现,也许不是全部。 附图的简要说明 [0023] 当参考附图阅读以下详细描述时,将更好地理解某些实施例的这些和其他特征、方面和优点,在附图中相同的字符代表相同的部分,其中: [0024] 图1是根据一个或多个实施例的用于处理和定向要放置到消毒系统中的面罩的系统的等距视图; [0025] 图2A是图1系统的局部顶视图,显示了放置在传送带上的掩模; [0026] 图2B是图2A的局部顶视图,为了清楚起见省略了传送带,并且掩蔽部分被添加到掩模; [0027] 图2C为图2A的另一局部俯视图,其中识别出掩模上的关键点。 [0028] 图2D为图2A的另一局部俯视图,其中确定了关键点的方位角。 [0029] 图3是可与图1的系统一起使用的机械臂的立体图; [0030] 图4是可与图1的系统一起使用的机器人操纵器系统的等距视图; [0031] 图5是可与图1的系统一起使用的形状矫正夹具的等距视图; [0032] 图6是说明可用于处理和定向要放置到消毒系统中的面罩的步骤的过程流程图; [0033] 图7是操作和控制图1系统的示例性系统架构; [0034] 图8是可用于操作和控制图1的系统的控制软件的流程图; 和 [0035] 图9是可用于操作和控制图1的系统的控制软件的另一个流程图。 详细说明 [0036] 本公开总体上涉及一种用于检测和消毒面罩以供重复使用的系统和方法。 [0037] 在本公开中,提出了一种在装载用于用UVGI消毒的传送带之前实施用于处理用过的口罩的机器人操纵器的新技术。 本公开提供了在打开位置检查、处理和装载用过的口罩以进行消毒的一致方法。 本公开提供的系统和方法允许自主处理大量口罩,同时提供一致且可靠的消毒以减少感染的潜在传播。 在使用紫外线C(“UVC”)光辐射进行消毒时,口罩被固定在机器人操纵器建立的打开位置,消毒过程可以高效进行。 [0038] 本公开的方面可以提供基于软件的解决方案以自主地识别放置在平台上的面罩,使用机器人操纵器从装载平台自主地执行“拾取和放置”机动到处于打开位置的形状校正夹具上,并且使用人工智能 (A1) 算法独立分析放置在开放检查位置的口罩的不同物理参数,以验证检测到的口罩是否可以进行消毒。 [0039]本公开的各方面可以提供回收例如K-95或N-95面罩的自动化方法,这可以导致降低面罩生产的成本和环境影响并且还可以有助于解决面罩面临的面罩短缺问题 很多国家。 [0040] 根据本公开的一个实施例,提供了一种用于检查、处理和消毒面膜以便重复使用的系统和方法。 [0041] 参考图1,机器人操纵器系统100(更一般地称为“系统100”)被示出,其可用于处理、检查和定向要放置到消毒系统(未示出)中的面罩。 处理、检查和定向的过程一起可以可选地一起称为“处理”。 系统100包括支撑传送带110的底座102,传送带110可以装载一个或多个使用过的掩模50。图1的示例示出了一个掩模50,但是多个掩模50也可以装载在传送带110上用于顺序处理 . 在输送机110的操作期间,掩模50沿着输送机110的长度被传送到第一机械臂200,第一机械臂200可以被配置为从输送机110捕获和提升掩模50。掩模50被装载到输送机110上 在大体平坦的状态下,掩模50的一个外表面靠在传送带110表面上,而另一个相对的外表面大体向上。 因为掩模 50 已被使用,掩模 50 的松弛形状从一个掩模 50 到下一个不同,因此朝上的表面可能或可能不精确地平行于传送带 110 的表面。掩模 50 可以放置 以大体上随机的角度定向到输送机110上,因此系统100可以被配置为调整到如本文进一步描述的任何角度定向。 计算机视觉系统 150 的相机 112 用于在视觉上确定掩模 50 在传送带 110 上的位置和角度方向。传送带 110 的速度在图 1 的示例中保持恒定,因此计算机视觉系统 150 可以在面罩50运动时确定面罩50的位置和取向。 [0042] 参考图2A,传送器110的一部分的顶视图被显示为可以用计算机视觉系统150的相机112捕获。面罩50从侧视图显示并且包括鼻架52和带子 54.图2B显示了与图2A中所示的掩模50相同的视图并且省略了传送带110 为清楚起见。 当分析来自相机112的图像时,计算机视觉系统150可配置为使用对象检测算法来识别鼻架52和带54。 计算机视觉系统150然后应用鼻罩60和条带罩62以分别省略鼻架52和条带54的图像细节。 还可以围绕掩模50的周边放置额外的掩模(未示出)以根据需要省略传送带110的表面的细节。 如图 2C 所示,计算机视觉系统 150 在与鼻罩 60 相对的面罩 50 的拐角处识别关键点 64。关键点 64 用作角度位置参考,因此任何其他定义的和固定的点沿 可以替代地使用掩模50的周边。 例如,可以使用与鼻罩60相邻的角,或者可以使用与关键点64相邻的角。 在一些实施例中,可以使用如图2C所示的关键点64,因为关键点 64 与面罩 50 的内表面和外表面之间的过渡点处的折叠重合,并且即使在频繁使用和磨损的面罩 50 中也最可靠地被识别为锐角。参考图 2D,计算机视觉系统 150 然后适合 面罩 50 周边的最小封闭圆(例如,外接面罩 50 周边的未被鼻罩 60 和带式面罩 62 省略的部分)。 所得外接圆的圆心定义为圆心 在图65中,关键线67被构造在圆心65和关键点64之间。关键线67与恒定且已知的基准(例如图2D中所示的垂直线)之间的角度然后定义了圆心65和关键点64之间的角度方向 面罩 50,如方位角 68 所示。通过目视测量方位角 68,第一机械臂 200 然后可以在从传送带 110 上提起面罩 50 后,将角旋转传递给每个面罩 50。 [0043] 再次参考图1,第一机械臂200搁置在旋转基座上并且包括允许第一机械臂200在输送机110和装载平台116之间延伸的两个或更多个分段臂。装载平台116是静止的并且因此 位置编码器(未显示)可用于将第一机械臂 200 的运动引导至装载平台 116。然而,由于掩模 50 的位置可沿传送带 110 的宽度或长度变化,因此第一机械臂 200 的运动 第一机械臂200也可以或可选地由计算机视觉系统150引导以调整可变掩模50的位置。 第一机械臂200的控制可由来自计算机的反馈直接控制 视觉系统150。备选地,来自计算机视觉系统150的信号可以用于计算掩模50的距离和位置,并且第一机械臂200可以通过位置编码器保持位移控制。 通过任一种方法,第一机械臂200可以被配置为从传送带110捕获和提升掩模50并且赋予掩模50角旋转使得掩模50以基本一致的(例如, , 从一个掩模 50 到下一个掩模 50) 位置和角度方向。 [0044] 参考图3,更详细地示出了包括第一机械臂200的部件。 具体地,第一机械臂200包括底座202、下臂210、中臂220、上臂230和用于以各种方式夹持面罩50的第一末端执行器250。底座202可旋转地 耦合到(图1中的系统100的)底座102或可旋转地耦合到下臂210,在每种情况下允许下臂210绕轴205旋转。下臂210和中臂220枢轴铰接 围绕轴线215,中臂220和上臂230围绕轴线225枢转,上臂230和第一末端执行器250围绕轴线235枢转。另外,第一末端执行器250可以 也独立地绕轴245旋转360度。这样,第一机械臂200距离底座202固定位置的距离可调,可以在六个可能的方向中的任何一个方向上平移掩模50,并且可以旋转 面具在任何位置 360 度 50 度。 第一末端执行器250包括两个可独立操作的螺线管供电的夹持器。 特别地,第一末端执行器250包括针夹持器240和围绕轴线255铰接的剪式夹持器260。由于面罩50在输送机110上时名义上的平面取向,针夹持器240用于面罩 50 在传送带 110 和装载平台 116 之间转移。在用针夹持器 240 放置掩模 50 之后,然后使用剪刀夹持器 260 提起掩模 50,以将其从装载平台 116 转移到一个形式的锥形夹具 340 如图1和4所示的校正夹具300。 [0045] 参考图4,随着掩模50被转移到锥形夹具340,掩模50的取向从水平转变为竖直,使得掩模50的两半之间的接缝基本上面向上。 当安装在锥形夹具 340 上时,面罩 50 的带子 54 挂在锥形夹具的每一侧 夹具340并围绕靠近锥形夹具340缩回的四个保持销330。一般来说,在形状矫正夹具300的操作期间,保持销330可操作以同步地伸出并远离锥形夹具340,从而接触 向外拉动面罩50的带子54,展开面罩50的形状。固定销330的同步运动可以通过多种机构和联动装置来实现,因此本发明不限于具体示例 图 4。在图 4 中,形状矫正夹具 300 包括两个相对的步进电机 304、306,每个步进电机分别连接到底座 302 和导螺杆 308、310,它们分别沿轴线 305 对齐。导螺杆 308 以螺纹方式接合 带有滑块312并且丝杠310与滑块314螺纹接合。在步进电机304、306的操作期间,丝杠308、310相对于不旋转的滑块312、314旋转并且反向滑动运动 传递给滑块312、314。两个保持销330联接到滑块312、314中的每一个,使得保持销330与滑块312、314一起移动远离锥形固定件340。 导轨 322 连接在每个固定销 330 和滑块 312、314 之间,使得每个固定销 330 能够横向于轴线 305 独立运动。包括多个槽 324 的固定销导向件 320 用于引导 当步进电机 304、306 操作以将保持销 330 从锥形固定装置 340 上展开时,保持销 330 的特定运动路径。更具体地,每个槽 324 的尺寸被设计成接收穿过其中的保持销 330,并提供与 每个固定销 330。在图 4 的示例中,随着固定销 330 远离锥形固定装置 340,槽 324 引导固定销 330 首先相对于轴线 305 轴向移动,然后引导固定销 330 移动到 相对于轴线 305 以一定角度移动(例如,沿轴向远离锥形固定装置 340 并横向远离轴线 305)。 操作步进电机304、306直到带54被充分拉伸和张紧以将面罩50弯曲到打开位置。 可以控制步进电机304、306上的负载或转矩以实现沿带54的一致拉伸或张力,或者可以使用位移控制。 例如,步进电机304、360可以被控制以赋予特定的旋转次数以平移滑块312、314并因此平移保持销330到一致的位置。 [0046] 再次参考图1,在形状矫正夹具300将面罩50打开到打开位置之后,第二机械臂400的第二末端执行器450被用于将面罩50从形状矫正夹具300抬起作为面罩50 保持在打开位置。 类似于先前描述的第一机械臂200,第二机械臂400经由旋转底座安装到系统100的底座102并且包括允许第二机械臂400延伸到多个位置的两个或更多分段臂。 在图1的示例中,第二机械臂400被配置为在形状矫正夹具300、计算机视觉系统150的视野位置、拒绝输送机120和掩模50可以放置在其上的位置之间延伸 主传送带(未示出)将口罩50传送到消毒器。 [0047]第二机械臂400在其间移动的每个位置名义上是静止的,因此位置编码器(未示出)可用于根据需要引导运动。 在形状矫正夹具300已将面罩50的带54展开到较大范围的情况下(例如,较大尺寸的面罩或带磨损或损坏的带54的面罩),也可以使用形状矫正夹具300的位置编码器 以在第二末端执行器450用于提升面罩50时引导第二末端执行器450的展开运动和位置。另外或替代地,第二末端执行器450或第二机械臂400的部分运动可以是 由计算机视觉系统 150 引导(例如,调整可变掩模 50 的大小或位置)。 可以利用来自计算机视觉系统150的反馈直接控制第二机械臂400的控制。可选地,来自计算机视觉系统150的信号可以用于计算掩模50和第二机械臂400的距离和位置 可以通过位置编码器保持位移控制。 通过任一种方法,第二机械臂400可被配置为从形状矫正夹具300举起面罩50并在先前描述的多个位置之间移动面罩。 [0048] 参考图5,更详细地示出了包括第二机械臂400的部件。 特别地,第二机械臂400包括基座402、下臂410、中臂420、上臂430和第二末端执行器450。基座402可旋转地耦合到基座102(系统100的) 图1)或可旋转地耦合到下臂410,在每种情况下都允许下臂旋转 410绕轴线405。下臂410和中臂420绕轴线415枢转,中臂420和上臂430绕轴线425枢转,上臂430和第二末端执行器 450围绕轴435枢转地铰接。此外,第二末端执行器450还可以通过关节440的旋转绕轴445独立地旋转360度。以这种方式,机器人操纵器系统400具有可调节的距离到达距离 底座402固定位置,可以在六个可能的方向中的任意一个方向平移面罩50,并且可以在任意位置360度旋转面罩50。 第二末端执行器450包括底板451、线性致动器452、线性致动器454、十字支架456、十字支架458、多个滑块460和多个口罩带固定杆470。一般来说, 多个面罩带保持杆470保持相互平行,并由第二末端执行器450使用以将面罩50从形状矫正固定装置300抬离,同时面罩50保持在打开位置。 [0049]面罩带保持杆470的构造和运动可以通过许多机构和联动装置来实现,因此本公开不应受限于图5的具体示例。在图5中,线性致动器452、454耦合到底座 板451和与轴线455对准以允许在线性致动器452、454操作时平行于轴线455朝向和远离轴线445的滑动运动。 线性致动器 452、454 在图 5 的示例中同步操作,使得掩模 50 的中心在与第二末端执行器 450 耦合时与轴线 445 基本对齐。可选地,线性致动器 452、454 也可以是 根据需要异步操作。 为了进一步引导和支持每个线性致动器 452、454 沿轴线 455 的运动,多个滑块 460 也连接到底板 451 并平行于轴线 455 布置。交叉支架 456 连接线性致动器 致动器 452 连接到两个滑块 460,而交叉支架 458 将线性致动器 454 连接到其余两个滑块 460。两个面罩带保持杆 470 从交叉支架 456、458 和多个面罩带中的每一个延伸 保持杆470保持相互平行。 在线性致动器 452、454 的操作期间,距离沿轴线 455 在成对的面罩带保持杆 470 之间变化。如前所述,形状矫正夹具 300 将带 54 保持在由保持所定义的拉伸位置 引脚 330 个扩展位置,因此有多个 当在它们之间转移面罩50时,面罩带保持杆470的多个被放置在带54的拉伸边界内。 当插入面罩带固定杆 470 进行转移时,仅使用面罩带固定杆 470 的端部,从而在底板 451 和面罩 50 之间保持间隙。底板之间的间隙的任何合适的距离 451和掩模50可以被使用,这将允许掩模50的内表面和外表面的可见性。还预计,如果照相机镜头,则可以替代地使用底板451和掩模50之间的小间隙或没有间隙 (未示出)安装在底板451上或者如果镜子(未示出)放置在底板451和掩模50之间。 [0050] 在形状矫正夹具300和第二末端执行器450之间传送掩模50期间,可以操作第二末端执行器450和/或形状矫正夹具300以促进传送。 例如,可以操作线性致动器 452、454 以扩展面罩带保持杆 470 之间的间距,并且带 54 的张力可以传递到面罩带保持杆 470。备选地,面罩带保持杆 470 可以 保持固定间距,同时操作形状矫正夹具 300 的步进电机 304、306 以缩回固定销 330 并再次将条带 54 的张力传递到面罩条带固定杆 470。备选地,第二末端执行器和 450和形状矫正夹具300可以一起操作以将条带54的张力传递到面罩条带保持杆470。 [0051] 再次参考图1,一旦掩模50被传送到第二末端执行器450,第二机械臂400可用于将掩模50向上提升至位于机器人的摄像机114和摄像机118的视角内的位置。 计算机视觉系统 150。在一个示例中,掩模 50 的水平位置由第二机械臂 400 旋转大约 45 度或任何合适的角度,使得掩模 50 的内侧和外侧直接 面罩 50 可由相机 114、118 观察。或者,面罩 50 可根据需要在不同时间、不同位置和不同角度由相机 114、118 观察,以全面检查面罩 50 的内侧和外侧。 在图 1 的示例中,摄像机 114、118 显示在特定位置,预计摄像机 114、118 可以备选地放置在为内部和内部提供视线的其他位置 当掩模 50 被第二机械臂 400 保持打开时,掩模 50 的外侧。 [0052]在一些示例中,计算机视觉系统150可以被配置为分析面罩50以确定面罩50是否可以被重复使用。 计算机视觉系统150可对面罩50的不同视觉参数进行分类以供分析。 不同的视觉参数可能包括杂质、刺孔、鼻夹损坏和带子损坏。 所收集的视觉参数可用于确定面罩50是否适合回收和再使用。 在一些示例中,系统可以使用卷积神经网络来检测口罩50,使用机器人操纵器在检测到的口罩50上执行拾放应用,并对口罩的不同物理参数进行分类以验证它们是否适合基于UVC的消毒。 如果确定面罩 50 适合重复使用和基于 UVC 的消毒,则可以操作第二机械臂 400 以将面罩放置到主传送带(未示出)或转移面罩的装载托盘(未示出)上 50入灭菌器。 在一个示例中,主传送带可以位于系统100附近并且第二机械臂400可以被配置为在传送面罩50时围绕轴405旋转。为了从面罩带保持杆470释放面罩50, 线性致动器452、454被操作以使面罩带保持杆470朝向轴线445移动并且因此释放带54上的张力。面罩50然后在打开位置搁置在主传送带上。 因为每个面罩 50 都由第二机械臂 400 以相同的方式处理,所以每个面罩 50 都以一致的打开位置放置在主传送带上,这确保了应用的基于 UVC 的消毒的一致视线。 [0053] 再次参考图1,可选地,如果计算机视觉系统150确定面罩50不适合重复使用和灭菌,则第二机械臂400可以将面罩50放置到拒绝输送机120上。拒绝输送机120随后将口罩50转移到拒绝输送机120上。 将口罩50放入拒绝箱122中用于存储、随后批量灭菌和丢弃。 [0054] 参考图6,示出了过程流程图,其说明可以在系统100和相关联的控制软件中实现的步骤。 方框 502 为系统 100 提供用户界面控制,并且电源由方框 504 提供。方框 506 列出了装载输送机 110。方框 508 列出了使用 计算机视觉系统 150 经由相机 112。在方框 510 中,第一机械臂 200 经由方框 512 的第一末端执行器 250 使用。为了使用第一末端执行器 250,针夹持器 240 在方框 514 中用作 在方框 516 中,将面罩 50 放置到装载平台 116 上。在方框 518 中使用剪式夹持器 260,因为在方框 520 中,第一机械臂 200 用于将面罩 50 放置到形状矫正夹具 300 上。 面罩 50 在方框 522 中被固定销 330 扩张。在方框 524 中使用第二机械臂 400 经由方框 526 的第二末端执行器 450 来夹紧面罩 50 并将其从形状校正夹具 300 移开。 在方框 528 中,使用计算机视觉系统 150 的相机 114、118 执行掩模 50,并且在决策方框 530 中,由系统 100 执行通过/不通过检查。“坏”的掩模 50 被确定为包括 使面罩 50 不适合回收和再使用的视觉参数(例如,杂质、穿孔、鼻夹损坏、带子损坏等)。 坏口罩 50 在方框 532 中被转移到拒绝输送机 120,在方框 534 中被转移到拒绝箱 122,并在方框 536 中被储存以备灭菌后丢弃。或者,由决定方框 530 确定为“好”的口罩是合适的 用于灭菌和重复使用。 好的面罩 50 在方框 540 中被转移到灭菌过程,然后在方框 542 中进行调节并准备好重新使用。 [0055] 参考图7,示出了操作和控制图1的系统100的示例性系统架构600。 GPU 或计算机由方框 602 所示,并可操作地连接到如方框 604 所示的网络、方框 610 中的相机 114、方框 612 中的相机 118 和方框 608 中的相机 112。第一机械臂 200 和 第二机械臂400也在块606中可操作地连接到块604的网络。 [0056] 参考图8,进一步说明了操作和控制系统100的控制软件的流程图或过程700。 如本文详述的,可以使用机器学习和AI算法。 特别地,图8的流程图说明了如何通过如图1所示的计算机视觉系统150的相机112实现掩模50的检测。在方框702中,控制软件接收开始信号以从掩模50获取图像。 在块704中的相机112。在一个实施例中,相机112是与计算机602接口的RGB深度相机,其在同一实例中存储“彩色图像帧”和“深度帧”。 这两帧是 彼此同步对齐。 如方框 706 和 708 所示,图像被保存到计算机 602 的非易失性存储器上。在方框 710 中,将大小为 640x480 的 RGB 图像帧作为输入传递到基于 YOLOv3 的神经网络模型中。YOLOv3 模型在 私有数据集 - 1 包含大量训练图像。 这个神经网络有 53 个卷积层,基于 Darknet-53。 该模型呈现如框 712 所示的输出图像,其显示通过执行如框 714 所示的边界框预测在输入图像中检测到对象(例如,掩模 50)的位置。网络为每个边界框预测四个坐标 tx, ty, tw, th。 YOLOv3 使用逻辑回归预测每个边界框的客观性分数。 每个预测的边界框使用独立的逻辑分类器进行类别预测,并且可能包含多标签分类。 [0057] 每个边界框的四个坐标被保存到计算机 602 的非易失性存储器中,随后用于找到边界框的中心,如框 716 所示。边界框的中心由两个坐标 u 表示 , v 在图像平面中。 接下来在块 718 中,中心坐标的值用于使用畸变调整、RGB-D 相机的内在和外在参数将这些像素和其他感兴趣的点投影到相机坐标中,同时将它们相对于 如前所述的深度框架。 结果,计算出三个相机坐标Cx、Cy和Cz(深度)。 在块720中,应用相机坐标变换(CCT)。 通过执行考虑了相机框架的旋转和平移的同质变换,将获得的相机坐标转换为机器人坐标。 这个过程的输出提供了三个机器人坐标,它们是 Rx、Ry、Rz。 机器人坐标的这些值在方框 722 中用于求解如图 1 所示的第一机械臂 200 的逆运动学方程。具体地,逆运动学方程的解提供下臂 210、中间臂的关节角 臂20、上臂230和第一末端执行器250如图3所示。关节角度JO、J1、J2、J3在块724中用于命令生成。 [0058] 仍然参考图8,在完成关节角度的命令生成之后,在方框726中,将掩模(诸如图2B的鼻罩60和带式掩模62)应用于具有检测到的对象的图像以消除任何不想要的 背景。 如方框 728 所示,蒙版图像用于执行基于颜色空间的分割。所得到的分割图像作为输入提供给方框 730 所示的第二个 YOLOv3 模型。第二个 YOLOv3 模型使用先前关于第一个所描述的类似架构 块710的YOLOv3模型。基于YOLOv3的第二神经网络模型在特定关键点(例如,图2C的关键点64)的检测中运行并提供检测到的对象的特征提取。 在块732中,在检测到的关键点64之间生成特征向量。检测到的特征稍后用于计算特征向量的位置,以便计算方向角68(图2D),如块734中所示。 一旦计算出物体的方位角 68,就会生成一个命令,如方框 736 所示,该命令解释了第一末端执行器 250(图 3)的针夹持器 240 的旋转,如本文替代地描述为用于 第一个机械臂 200。 [0059]一旦块736和724都完成,在块738中生成最终命令并且第一机械臂200执行这些命令。 具体而言,第一机械臂 200 从传送带 110 上抬起掩模 50,并将掩模 50 放置到装载平台 116 上,如图 1 所示,并如方框 740 中所述。检查传送带 110 以寻找另一个掩模 50 根据需要重复决策块742和过程700。 [0060] 参考图9,进一步说明了进一步操作和控制系统100的控制软件的流程图或过程800。 如本文详述的,可以使用机器学习和AI算法。 特别地,图9的流程图说明了计算机视觉系统150如何检查掩模50以确定掩模50适合重复使用。 在框802和804中,照相机114获取掩模50的外表面的图像,而在框806和808中,照相机118获取掩模50的内表面的图像。来自照相机114、118的图像是 RGB 类型的图像帧被传递到第三个基于 YOLOv3 的神经网络模型,如方框 810 所示。该模型检测和分类不同的参数,例如面罩带 62、鼻梁架 52、任何损坏的存在或其他物质 遮盖 50 个外表面和内表面。 如方框812所示应用进一步的图像处理技术以增强图像并确定掩模50是否可以回收。 在块 814 中,两个输出 然后将图像与自定义阈值进行比较,以确定面罩 50 是否适合回收和使用 UVGI 消毒。 如果掩模适合于(方框816)回收或者如果掩模不适合(方框818)回收,则将值存储在计算机602上以用于进一步的动作并且掩模50由第二机械臂400移动和分类,如详述的 在此处。 [0061] 如所描述的,针对系统100所描述的系统和方法可用于每天消毒100个口罩50用于临床应用,每天10,000个口罩50用于医院应用,以及每天多达100,000个口罩50用于商业应用。 此外,虽然描述了面罩50,但系统100也可以容易地用于其他个人防护设备。 [0062] 应当理解,对于本领域的技术人员而言,对本文描述的当前优选实施例的各种改变和修改将是显而易见的。 可以在不脱离本主题的精神和范围并且不削弱其预期优势的情况下进行此类改变和修改。 因此,这些变化和修改旨在由所附权利要求涵盖。