Jahr für Jahr werden für die pharmazeutische Industrie enorme Mengen an Gummistopfen und Kolben in verschiedensten Größen aus den unterschiedlichsten Elastomeren hergestellt. Diese Stopfen dienen zum Verschließen von Arzneimittelfläschchen und werden mit einer Aluminiumkappe fixiert. Dabei handelt es sich um Hohlstopfen, durch den zur Entnahme des Medikaments eine Spritzennadel eingeführt wird.
Eine der wichtigsten Anforderungen in der pharmazeutischen Industrie ist sicherzustellen, dass diese Komponenten keinerlei Defekte oder Verunreinigungen aufweisen. Die vollautomatischen Inspektionssysteme der IM-Serie des niederländischen Unternehmens Simac Masic wurden speziell für diese Aufgabenstellung konzipiert. Dabei werden High-Speed-Bildverarbeitungssysteme mit mehreren Kameras eingesetzt, die in Zusammenarbeit mit Stemmer Imaging entwickelt wurden. Die Systeme der IM-Serie sind für die Qualitätskontrolle von Gummistopfen und Kolben und für den Einsatz in einer Reinraumumgebung der ISO-Klasse 5 konzipiert. Sie sind modular aufgebaut und bestehen aus einem Zuführungssystem, zwei Bildverarbeitungsstationen mit Farbkameras, einem Metalldetektor, einem automatischen Probenauswurf an zwei Positionen sowie der Option zur Integration zusätzlicher Module für Dimensionsmessung und Beschichtungsprüfung.
Die Prüfteile bewegen sich kontinuierlich durch die beiden Bildverarbeitungsstationen und den Metalldetektor, wobei fehlerhafte Produkte entweder nach der ersten Prüfstation oder nach der zweiten Inspektion und dem Metalldetektor automatisch ausgeschleust werden. Die Stopfen oder Kolben werden an einem Ende der Maschine zugeführt und am anderen automatisch in verschiedene Behälter für Gutteile, Schlechtteile und Stichproben sortiert. Beide Komponenten können in derselben Maschine inspiziert werden, wobei die eingesetzten Zuführungssysteme das flexible Handling vom 0,5-ml-Kolben bis hin zum Stopfen mit 32 mm Durchmesser erlauben. Das System ist in der Lage, je nach Ausführung der Komponenten mehr als als 700 Objekte pro Minute zu inspizieren.
Anspruchsvolle Inspektion
In der ersten Bildverarbeitungsstation sind zwei hochauflösende Kameras im Einsatz, welche die Oberseite des Stopfens und die steilen Innenwände des Hohlstopfens auf Defekte wie zum Beispiel Markierungen, kosmetische Defekte, Einschlüsse, Dellen, Partikelablagerungen oder Fasern untersuchen. Die Inspektion des Hohlraums sowie der Innenwände des Stopfens ist besonders anspruchsvoll und erfordert neben einer präzisen Positionierung auch die sorgfältige Auswahl der Beleuchtung und entsprechende Objektive.
Ein ähnlicher Ansatz wird für die Kolben verwendet. Da deren Hohlräume jedoch wesentlich kleiner sind, wird eine Kamera mit Weitwinkelobjektiv eingesetzt. Die Stopfen und Kolben werden aus einer Vielzahl von Elastomergemischen hergestellt. Hier sollen Farbkameras sicherstellen, dass helle Farbfehler auf hellen Produktgemischen identifiziert werden können. Ein Druckluftauswerfer bläst alle Teile, die diese Prüfung nicht bestehen, in einen Ausschussbehälter.
Die zweite Prüfstation besteht aus einem kompakten Arrangement aus mehreren Kameras. Vier davon sind um das Prüfobjekt herum angeordnet, um alle Seitenflächen vollständig zu erfassen. Eine weitere Kamera ist nach unten gerichtet und bildet die Oberseite des Stopfens ab. Alle Inspektionen werden gleichzeitig ausgelöst. Zudem bietet die Kameraanordnung Platz für optionale Kameras zur Dimensionsmessung und Prüfung von Oberflächenbeschichtungen.
Bewegungen lassen sich einfrieren
Der hohe Prüfdurchsatz stellt besondere Anforderungen an die Bilderfassung und -verarbeitung sowie an die Datenauswertung und -speicherung. Das hochauflösende Bildverarbeitungssystem liefert kontrastreiche Bilder mit geringer geometrischer Verzerrung, so dass kleinste Defekte identifiziert werden können.
Die für jede Kamera verwendeten individuellen Beleuchtungen werden im gepulsten Overdrive-Modus betrieben. Dadurch lässt sich die Bewegung der Prüfteile einfrieren, um Bildunschärfe zu vermeiden, und gleichzeitig eine ausreichende Lichtintensität für die in Hochgeschwindigkeits-Prozessen üblichen kurzen Shutter-Zeiten zu erzielen. Die Kameras sind mit leistungsstarken Windows-10-basierten Industrie-PCs vernetzt, die mit der gleichen Bildverarbeitungssoftware arbeiten, mit der auch die Anwendungen entwickelt werden.
„Die Fehlererkennungsrate liegt bei über 99 %, wobei die aktuellen Inspektionsgeschwindigkeiten durch das mechanische Zuführungssystem begrenzt sind – das Bildverarbeitungssystem könnte durchaus eine höhere Inspektionsrate bewältigen“, sagt Roberto Griguoli, Manager Engineering bei Simac Masic. „Darüber hinaus können wir Zusatzmodule für die Inspektion anbieten und sind immer gerne bereit, mit unseren Kunden über ihre spezifischen Anforderungen zu sprechen und gegebenenfalls zusätzliche Anpassungen vorzunehmen. Wir bieten unseren Kunden umfassenden Support, bei Bedarf auch einen Remote-Zugriff zur Überwachung des Maschinenstatus.“
STEMMER IMAGING AG
Gutenbergstraße 9–13
82178 Puchheim
Tel. +4989809020
www.stemmer-imaging.com
Webhinweis
Dieses Video zeigt das Inspektionssystem und die Bildverarbeitung in Aktion:
