Qualitätsprüfung: Vision-System überprüft Verpackung

Qualitätsprüfung

Vision-System überprüft Verpackung

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An der ersten Bildverarbeitungsstation findet die Aufdruckkontrolle mit bis zu 1050 Teilen pro Minute statt Bild: Stemmer Imaging
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Qualitätsprüfung | In einer Anlage zur Verpackung von MBF-Schmerzmitteln von Harro Höfliger sorgen Bildverarbeitungssysteme an mehreren Stationen für zuverlässige Qualitätsüberprüfungen. Selbst Fehler an den Schnittstellen zweier Produkte werden erkannt.

Peter Stiefenhöfer
Fachjournalist in Olching

Mucoadhesive Buccal Film (MBF) lautet der medizinische Fachausdruck für die Verabreichungsform der starken Schmerzmittel, für die Harro Höfliger Produktions- und Verpackungsanlagen entwickelt und baut. Was Patienten am Ende aus einer Verpackung entnehmen und zur Schmerzlinderung im Mund zergehen lassen, muss bei der vorangegangenen Verarbeitung in allen Prozessstadien strengsten Qualitätsanforderungen genügen und mehrere Bildverarbeitungsstationen durchlaufen: „Bei unserer Produktions- und Verpackungsmaschine vom Typ PMK 150/300 wird zunächst der MBF-Wirkstoff, der auf einer Trägerfolie aufgebracht ist, in Form einer Rolle abgewickelt und die Schutzfolie auf der Oberseite über entsprechende Mechaniken abgezogen”, erläutert Hartwig Sauer, Leiter des Bildverarbeitungsteams bei Harro Höfliger, die Abläufe in der Maschine. Anschließend wird die Bahn mit einer Angabe zur Wirkstoffdosierung über einen Flexodrucker bedruckt.

Drei Module überprüfen die Verpackungen

Zwischen 10 x 10 und 17 x 17 mm² groß sind die Produkte, die in dieser Anlage zwischen einer oberen und unteren Aluminiumverbundfolie in jeweils 50 mm x 50 mm große Aluminiumbeutel gesiegelt werden. Das erste der insgesamt drei Bildverarbeitungsmodule dieser Anlage überprüft den korrekten Aufdruck auf der Vorderseite aller Wirkstoffstreifen mit einer maximalen Geschwindigkeit von 1050 Teilen/min oder umgerechnet fast 18 Teilen/s, und dies auf jeder der drei Bahnen. Die getriggerte Bildaufnahme über alle drei Streifen und 150 mm hinweg übernimmt dabei eine Spyder-3-Zeilenkamera von Teledyne Dalsa, Krailing, mit 4k Pixeln Auflösung und einer APO-Componon-Optik der Jos. Schneider GmbH, Bad Kreuznach. Für die passende Beleuchtung sorgt eine rote LNSP-Zeilenbeleuchtung von CCS. Die Bilder aller drei Bildverarbeitungsmodule wertet ein Industrie-PC aus. Anschließend werden aus den drei Bahnen die finalen Produkte mit einer Rotationsstanze ausgeschnitten und mittels Vakuum auf die untere Packstofffolie übergeben.

Bildaufnahme läuft über jeweils drei Wirkstoffstreifen

Die Produkte sollten somit nun in Dreierreihen mit korrektem Abstand in Längs- und Querrichtung auf dem Trägerstoff platziert sein, was die zweite Bildverarbeitungsstation überprüft. An dieser zweiten Prüfstation erfolgt die Bildaufnahme über alle drei Streifen hinweg erneut über die Kombination einer Spyder-3-Zeilenkamera von Teledyne Dalsamit 4k Pixeln Auflösung sowie einer APO-Componon-Optik. Für die optimale Ausleuchtung der Streifen sorgt eine blaue LNSP-Zeilenbeleuchtung mit Koaxial-Aufsatz von CCS Inc., Kyoto.

Eine dritte Bildverarbeitungsstation prüft schließlich die Bedruckung der oberen Packstoffbahn. Diese Inspektion ist der ersten Station sehr ähnlich: Geprüft werden die zuvor gedruckten Produktionsdaten, das Verfallsdatum, die Chargennummer sowie die Packstoffnummer als 2D Matrixcode.

Die zeilenförmigen Bilddaten aller drei Bildverarbeitungsstationen werden an einen speziell zusammengestellten Rechner übergeben, in dem ein Frame Grabber des Typs Micro Enable IV von Silicon Software die eingehenden Zeilendaten puffert, zu kompletten Bildern zusammensetzt und dann auswertet. „Dieser Teil der Aufgabe war extrem anspruchsvoll, denn die Bilder werden über die einzelnen Produkte hinweg überlappend aufgenommen“, erläutern die verantwortlichen Applikationsingenieure Achim Hasmüller und Goran Tambolas von Harro Höfliger die besonderen Anforderungen. „Jedes Bild besteht aus dem Ende des vorangegangenen Produkts, dem kompletten aktuellen Produkt und dem Anfang des nachfolgenden Produkts. Auf diese Weise können wir sicherstellen, dass auch Fehler an den Schnittstellen zweier Produkte zuverlässig erkannt werden.“ Da alle Aufnahmen getriggert erfolgen, können die Positionen aller fehlerhaften Produkte im Prozess exakt verfolgt werden, um diese am Ende der Maschine als Schlechtteile auszuwerfen.

Frame Grabber und Software haben Schnittstellen im Blick

Nach diversen vergeblichen Versuchen mit anderen Technologien konnte das Bildverarbeitungs-Team von Harro Höfliger diese Verarbeitungsaufgabe mit einem Frame Grabber in Kombination
mit der Softwareumgebung Visual Applets von Silicon Software lösen. Einen rechenintensiven Teil der Bildverarbeitung übernimmt dabei ein FPGA auf dem Frame Grabber und reduziert damit die CPU-Belastung des Industrie-PCs durch eine geeignete Bildvorverarbeitung.

„An dieser für die gesamte Verarbeitung entscheidenden Stelle des Prozesses zeigte sich, wie wichtig es ist, mit kompetenten Partnern zusammenzuarbeiten“, unterstreicht Hartwig Sauer. „Nach einer Schulung von Silicon Software zur optimalen Nutzung der FPGA-Architektur auf dem Frame Grabber in Kombination mit Visual Applets haben wir die speziell für unsere Anforderungen nötigen Anpassungen bei der Stemmer Imaging AG in Auftrag gegeben.“ Der Anbieter von Bildverarbeitungstechnologie aus Puchheim hat dabei die FPGA-Programmierung übernommen. Das Bildverarbeitungssystem wurde gemeinsam kontinuierlich weiterentwickelt, um unter anderem Monochrom- und Farbzeilenkameras einsetzen zu können.

www.stemmer-imaging.de
www.hoefliger.com

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