Nahezu Unsichtbares erkennen Vision- und ID-Systemen von Cognex zuverlässig in einer Verpackungsmaschine, die Stevens Engineering für den Kontaktlinsenhersteller NKL Contactlenzen entwickelt hat. Die Befüllungen der empfindlichen, durchsichtigen Produkte in der klaren Flüssigkeit werden geprüft und zudem ein lichtdurchlässiger Code gelesen.
NKL Contactlenzen ist ein Tochterunternehmen von Menicon, dem in Japan ansässigen weltweiten Marktführer für die Herstellung von Kontaktlinsen und für medizinische Lösungen rund um Kontaktlinsen. In den Produktionseinrichtungen im niederländischen Emmen installierte NKL eine kompakte Verpackungsmaschine nach sehr hohen Qualitäts- und natürlich auch Hygieneanforderungen. In dieser Maschine werden die kundenspezifischen Kontaktlinsen effizient und besonders vorsichtig verpackt. Die schlüsselfertige Lösung, in der die reine Mechanik mit elektrischer Automation kombiniert ist, wurde vom niederländischen Ingenieurbüro Stevens Engineering entwickelt und installiert. Die Vision- und ID-Lösungen, die in dieser maßgeschneiderten Verpackungsmaschine zum Einsatz kommen, stammen von Cognex.
Auf den ersten Blick erscheint die Arbeitsweise der Maschine recht einfach: Nach einer finalen manuellen Prüfung der Kontaktlinsen werden diese in ihren Behälter und dieser wiederum in den neu entwickelten Produktträger der Maschine eingesetzt. Daraufhin greift sich die Maschine den Träger mit dem Behälter, fügt eine spezielle konservierende Flüssigkeit hinzu, versiegelt ihn mit Aluminiumfolie, schließt sodann den Deckel des Behälters – und schon ist alles versandfertig.
So weit, so einfach. Jedoch bringt der Gesamtprozess einige Besonderheiten mit sich: Die Maschine hat einen bemerkenswert kleinen Grundriss und erfordert kaum Bedienpersonal. Die Versiegelungsqualität ist extrem hoch, die Dosierung der Flüssigkeit hochpräzise. Aktuell beträgt die Zykluszeit nur 10 s. Und jede einzelne Linse sowie jeder Linsenbehälter können während und nach dem Verpacken dank der Cognex ID-Technik und einer SQL-Datenbank jederzeit genau nachverfolgt werden.
Die Maschine ist mit einem rotierenden Drehtisch ausgestattet, der zehn Einzelpositionen aufweist. Damit kann der Tisch sowohl einzelne Linsen als auch Behälter und Träger zugleich handhaben und kontrollieren. Schon bei einer der ersten Aufgaben innerhalb der Maschine kommt der Dataman 200 von Cognex zum Einsatz.
Dabei handelt es sich um einen kleinen, stationären, also fest montierten industriellen Barcodeleser mit großem Leistungsvermögen und einer Auflösung von maximal 752 x 480 Pixel (bei größter Blende) – er ist prädestiniert für 1D-Anwendungen. Innerhalb der NKL Verpackungsmaschine scannt dieses Lesegerät den Barcode, der auf dem Produktträger aufgebracht ist. Basierend auf dieser Identifikation wird der Linsenbehälter mit einer von zwei möglichen Konservierungsflüssigkeiten exakt befüllt.
Nach dem Befüllen detektiert das Bildverarbeitungssystem In-Sight 7050 von Cognex die Kontaktlinsen – und dies ist eine echte Herausforderung, weil die Linsen nicht nur transparent sind, sondern auch verschiedene Farben haben können und von einer durchsichtigen Flüssigkeit bedeckt sind. Jedoch ist das komplett integrierte In-Sight-System für solche anspruchsvollen Anwendungen dank seiner Autofokusfunktion und der schnellen Bildaufnahme perfekt gerüstet.
Zeitgleich prüft diese Smart-Kamera auch, ob die Kontaktlinsen mit ausreichend Flüssigkeit bedeckt sind, also ob der Füllstand stimmt, und ob die Behälter irgendwelche Schäden aufweisen; dies ist beispielsweise erkennbar, wenn Tropfen außerhalb dieser Station vom Vision-System entdeckt werden. Das Kamerasystem wurde mit der In-Sight Explorer Software auf Basis der Easybuilder-Benutzeroberfläche und verschiedenen Prüfwerkzeugen so vorkonfiguriert, dass keine zusätzliche Programmierung oder manuelle Konfiguration bei der Installation vor Ort notwendig war.
Verifizierung von Datamatrixcodes am Prozessende
Nach dieser Prüfung wird der Behälter mit den Kontaktlinsen mit einer Aluminiumfolie versiegelt und der Kunststoffdeckel geschlossen. Daraufhin wird auf den Deckel des Behälters mittels UV-Direktdruck ein 2D-Datamatrix-Code aufgebracht, um die Linsen eindeutig identifizieren zu können. Sowohl der Barcode auf dem Produktträger als auch der Datamatrix-Code auf dem Behälterdeckel werden nun von einem weiteren Dataman 200 gelesen. Hierbei kommt neben dem integrierten hellen Lesefeld des Scanners eine zusätzliche, spezielle UV-Beleuchtung zur Anwendung, um die UV-gedruckten Codes zuverlässig zu detektieren. So helfen die Linsen, ihre Behälter und die jeweiligen Verpackungsdaten dabei, den Abschluss des Verpackungsprozesses in der SQL-Datenbank und im NKL-Informationsmanagementsystem zu verifizieren.
Stevens Engineering benötigte weniger als ein halbes Jahr, um diese kundenspezifische Lösung für NKL Contactlenzen zu entwickeln und installieren. Nach weiteren sechs Monaten praktischer Anwendung in einer Reinraum-Produktionsumgebung ist der Kunde mit der Verpackungslösung, die ihm vielfältige Funktionen auf einem sehr kleinem Raum bietet, hochzufrieden.
Die neue Maschine ist schneller und benötigt weniger Bedienpersonal, was wiederum zu einer konstant hohen Verpackungsqualität führt. Verglichen mit der vorherigen Lösung wurden mit den Vision- und ID-Systemen von Cognex die Qualitätsprüfungen und die Verpackungsqualität verbessert, wobei die hohen Anforderungen, die eine Kontaktlinse als sehr empfindliches Produkt stellt, optimal erfüllt wurden.
Derzeit diskutieren NKL und Stevens schon über weitere Verbesserungen für die nächste Generation dieser Verpackungsmaschine. Die optimale Qualitätsprüfung und Rückverfolgbarkeit sollen dabei wieder von Cognex-Systemen sichergestellt werden. ■
Die Autoren
Janina Guptill
Marcom Specialist
Cognex
Jan Grootjans
Projektmanager Manufacturing & Machinery Stevens Engineering
Webhinweis
In diesem Video von Stevens Engineering ist die Verpackungsmaschine in Aktion zu sehen. Einfach den QR-Code einscannen oder über diesen Link gehen: https://goo.gl/bvEuVJ
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