Optische Kohärenztomografie: Siegelnahtkontrolle mit Lichtgeschwindigkeit

Berührungslose Messtechnik

Optische Kohärenztomografie: Siegelnahtkontrolle mit Lichtgeschwindigkeit

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Ein Mikroloch in der Verpackung kann zu Schäden am Produkt führen. In der Medizintechnik kann das im schlimmsten Fall schwere Auswirkungen auf den Patienten haben Bild: Flo-ir
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Haupteinsatzgebiet der optischen Kohärenztomografie ist die Medizintechnik. In der laufenden Produktion kann sie mit Hilfe von Licht in einem einzigen Arbeitsprozess die Geometrie des Bauteils, die Siegelnahtqualität und den Füllgrad einer Verpackung mit vermessen.

Christian Florin
Flo-ir, Oberdorf/Schweiz

Siegelnähte stellen die Schnittstelle zwischen einem Produkt und der Atmosphäre dar und müssen besondere Anforderungen erfüllen. Sie sind die Trennstelle zwischen der Verpackungsschale und der Abdeckung, die meist eine entscheidende Rolle spielt, wenn es darauf ankommt, das verpackte Produkt vor Schadstoffen aller Art (Pilzbefall, Bakterien, Feuchtigkeit, Wasser, Sonne, Ungeziefer, Oxidation) zu schützen.

Während die Produktion der Verpackung sehr sorgfältig erfolgt und die Verarbeitung der zu verpackenden Produkte höchste hygienische Ansprüche erfüllt, weist eine lückenlose Prüfung der Siegelnaht in der Praxis häufig erhebliche Schwachstellen auf.

Mit der OCT-Methode steht jetzt eine Technologie zur Verfügung, welche sich zur vollständigen und lückenlosen Inspektion einer Siegelnaht und ganzer Verpackungsoberflächen eignet. Das auf Licht basierende System erkennt kaum prüfbare Merkmale in der laufenden Produktion und bietet so hohe Sicherheit in der Verpackung von Medizinprodukten, beispielsweise von Nadeln und Kanülen, aber auch von Nahrungsmitteln.

Durchblick durch Folie und Siegelnaht dank Licht

Das OCT-Verfahren beruht darauf, dass Licht, welches für die Inspektion einer Siegelnaht verwendet wird, mit dem Licht aus einem Referenzarm verglichen und dann charakterisiert wird. Die Methode ist unempfindlich gegen Lichteinflüsse aus der Umgebung oder gegen Farbeinflüsse des Produktes, weil nur Interferenzen registriert und ausgewertet werden.

Darüber hinaus ergeben sich Interferenzen nur, wenn die beteiligten Lichtteilchen aus derselben Lichtquelle stammen. Das robuste Verfahren findet selbst Mikrolöcher, Risse und kleinste Lücken in der Folie. Außerdem lässt sich per OCT kontrollieren, ob alle Lagen in der Folie vorhanden und wie dick die einzelnen Schichten sind.

An der Siegelnaht sowie der Siegelzone entdeckt das Verfahren Fehler, Unregelmäßigkeiten, Hohlräume, Schmutz oder Fremdkörper. Außerdem kann kontrolliert werden, ob der Siegelrand eben oder parallel zu definierten Ebenen verläuft. In weiteren Prüfschnitten kann kontrolliert werden, ob das Produkt, die Kavität oder der Deckel richtig ausgerichtet ist und ob die Kalotte gefüllt und der Blisterstreifen vollständig ist. Zudem erkennt das Verfahren, ob sich Schmutz oder Fremdkörper in der versiegelten Verpackung befinden und ob die Gassperrschicht sowie die Haftvermittler vorhanden sind.

Die optische Kohärenztomografie bietet dank der schnellen Datenerfassung eine flexibel ausbaubare und automatisierbare Möglichkeit, die Qualität von Verpackungen und Siegelnähten zu überprüfen mit dem Ziel, dass die Verpackung die an sie gestellten Anforderungen erfüllt und das Produkt bis zum Verbrauch gut schützt. Die ausgeführten Messungen und dabei detektierte Fehler lassen sich jederzeit elektronisch nach internationalen Standards protokollieren und dokumentieren.

Die Schweizer Flo-ir GmbH aus Oberdorf, gegründet 1978 als Ingenieurbüro für Infrarot-Technik, unterstützt Betreiber, Entwickler und Planer von Produktionsanlagen bei der Integration der berührungslosen Messtechnik mit Licht in der industriellen Produktion und bietet Lösungen für aktuelle Messaufgaben.

www.flo-ir.ch


Optische Kohärenztomografie (OCT)

Das OCT-Bild wird aus axialen Interferogrammen, die einander seitlich berühren, zusammengesetzt. Die Interferogramme basieren auf der Weißlicht-Interferometrie. Bei diesem Verfahren wird die Flugzeit von Photonen, die von der Objektoberfläche reflektiert oder gestreut werden, mit der Flugzeit der Photonen in einem Referenzstrahl verglichen. Die Interferogramme aus den zwei Armen ergeben ein lineares Muster von Strukturen mit unterschiedlicher Helligkeit, woraus die relative optische Wegstrecke als axiales Tiefenprofil abgebildet werden kann.

Mit dem Rasterverfahren wird der Lichtstrahl transversal in eine oder zwei Richtungen geführt, woraus sich ein flächiges Tomogramm oder ein dreidimensionales Volumen ergibt. Anders als bei der konventionellen Lichtmikroskopie ist bei der OCT die transversale Auflösung von der Auflösung in Z-Richtung entkoppelt. Die transversale Auflösung wird durch die numerische Apertur der verwendeten Optik bestimmt, die longitudinale räumliche Auflösung in die Tiefe des Materials hängt dagegen von der spektralen Breite des verwendeten Lichts ab.

OCT-Bild des Mikrolochs in einer Verpackung
Bild: Flo-ir
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