Bildverarbeitung | Wenn Kontaktlinsen automatisiert verpackt werden, wachen Ident- und Bildverarbeitungslösungen über die Qualität. Keine einfache Aufgabe, wenn die Produkte beinahe nicht zu sehen sind – aber lösbar mit geeigneter Technik.
Jan Grootjans Stevens Engineering, Emmen/NL
Wenn in der industriellen Automation robuste Produkte gefertigt und verpackt werden, müssen integrierte Vision- und ID-Lösungen vor allem schnell und hochproduktiv sein. Manchmal reichen die Anforderungen an solche Lösungen jedoch weiter – beispielsweise wenn empfindliche, durchsichtige Produkte in einer klaren Flüssigkeit erkannt werden müssen und dabei zugleich ein lichtdurchlässiger Code gelesen wird.
So eine Aufgabe gab es für die niederländische NKL Contactlenzen in Emmen zu lösen: Das Unternehmen stellt harte und weiche Kontaktlinsen her und hat die Verpackungsmaschine für ihre Produkte von der im gleichen Ort ansässigen Stevens Engineering B.V. bauen lassen. Die Fachleute von Stevens haben die Maschine mit Vision- und ID-Systemen von Cognex ausgerüstet, um die Anforderungen zu erfüllen. Diese Systeme sind in der Lage, auch nahezu Unsichtbares zuverlässig zu erkennen und lassen sich an die genauen Angaben des Anwenders anpassen.
Auf den ersten Blick erscheint die Arbeitsweise der Verpackungsmaschine einfach: Nach einer finalen manuellen Prüfung der kundenindividuellen Kontaktlinsen werden diese in ihren Behälter und dieser wiederum in einen 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 und schließt sodann den Deckel des Behälters.
Der Gesamtprozess jedoch bringt einige Besonderheiten mit sich. Die Maschine hat einen kleinen Grundriss und arbeitet fast ohne Bedienpersonal. Die Versiegelungsqualität ist sehr hoch, die Dosierung der Flüssigkeit hochpräzise. Aktuell beträgt die Zykluszeit 10 s. Und jede einzelne Linse sowie jeder Linsenbehälter können während und nach dem Verpacken mittels der Cognex ID-Technik und einer SQL-Datenbank 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 wird der Barcodeleser Data Man 200 von Cognex eingesetzt. Das fest montierte Gerät bietet bei größter Blende eine Auflösung von bis zu 752 x 480 Pixel und scannt den Barcode, der auf dem Produktträger aufgebracht ist. Basierend auf dieser Identifikation wird der Linsenbehälter mit einer von zwei möglichen Konservierungsflüssigkeiten exakt befüllt.
System prüft Füllstand und erkennt Schäden am Behälter
Nach dem Befüllen detektiert das Bildverarbeitungssystem In-Sight 7050 die transparenten und zum Teil verschiedenfarbigen Kontaktlinsen, die von einer durchsichtigen Flüssigkeit bedeckt sind. Das integrierte System ist mit seiner Autofokusfunktion und der schnellen Bildaufnahme für diese Aufgabe gerüstet. Die Smart-Kamera prüft auch, ob die Kontaktlinsen mit ausreichend Flüssigkeit bedeckt sind, also ob der Füllstand stimmt, und ob die Behälter 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 vorkonfiguriert, die auf der Easy-Builder-Benutzeroberfläche basiert und verschiedene Prüfwerkzeuge bietet. So war keine zusätzliche Programmierung oder manuelle Konfiguration bei der Installation vor Ort notwendig.
Nach diesem Prüfschritt 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 2-D-Datamatrix-Code aufgebracht, um die Linsen auch später eindeutig identifizieren zu können. Sowohl der Barcode auf dem Produktträger als auch der Datamatrix-Code auf dem Behälterdeckel werden nun von einem weiteren Data Man 200 gelesen. Hierbei wird neben dem integrierten hellen Lesefeld des Scanners eine zusätzliche, spezielle UV-Beleuchtung angewendet, mit der die UV-gedruckten Codes zuverlässig detektiert werden. 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 zu installieren. Nach weiteren sechs Monaten praktischer Anwendung in einer Reinraum-Produktionsumgebung äußerte sich der Auftraggeber mit der Verpackungslösung sehr zufrieden, da sie ihm vielfältige Funktionen auf kleinem Raum bietet. Die neue Maschine sei schneller und benötige 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. Die hohen Anforderungen, die eine Kontaktlinse als sehr empfindliches Produkt stellt, ließen sich erfüllen. Über weitere Verbesserungen für die nächste Generation dieser Verpackungsmaschine wird zwischen Anwender und Maschinenbauer bereits diskutiert. ■
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