Intelligent multi-camerasysteem voor kwaliteitscontrole van vaccinflessen

Intelligent multi-camerasysteem voor kwaliteitscontrole van vaccinflessen 

De bestrijding van de Covid-19 pandemie staat bovenaan de mondiale agenda. Over de hele wereld worden inspanningen gedaan om de bevolking zo snel mogelijk van vaccins te voorzien. Maar het verstrekken van ongeveer 8 miljard doses - ten minste één voor elke persoon ter wereld - is geen gemakkelijke taak. Glazen injectieflacons zijn een cruciale factor bij de levering van de miljarden doses vaccin. Jaarlijks worden er wereldwijd ongeveer 50 miljard van geproduceerd. Momenteel voeren de producenten van de flesjes hun productie op grote schaal op om niet het spreekwoordelijke knelpunt in de toeleveringsketen te worden. Medische vaccinflacons zijn echter geen standaard glazen buisjes. Of het nu gaat om flessen met een rolrand, schroefdraadflessen of ampullen, ze zijn allemaal gemaakt van het speciale glas borosilicaat en vereisen aangepaste productielijnen. Elke interactie tussen de houder en de vloeistof binnenin moet worden voorkomen, aangezien elke chemische interferentie het vaccin zou kunnen aantasten. Zelfs het kleinste krasje, barstje of scheurtje kan een hele partij onbruikbaar maken, de lijn verontreinigen tijdens het vulproces of zelfs leiden tot het stilvallen van de machine. 

De eisen die aan de fabrikanten worden gesteld, zijn enorm: het gaat er niet alleen om snel grote hoeveelheden te produceren, maar ook om bijzonder hoge kwaliteitsnormen te handhaven. Tegelijkertijd is het verhogen van de productiecapaciteit meestal tijd- en kapitaalintensief. Een kosteneffectieve, snel te integreren en uiterst betrouwbare oplossing voor de controle van vaccinflacons komt uit Bad Königshofen in Duitsland: Isotronic GmbH, heeft het automatische buisglas inspectiesysteem "VialChecker" ontwikkeld. IDS industriële camera's uit de uEye CP camerafamilie worden gebruikt als beeldverwerkingscomponenten voor dimensionale en oppervlakte-inspectie.

Vaccinflesjes bevatten gewoonlijk tussen 2 ml en 100 ml vloeistof. Ze zijn gemiddeld 45 mm hoog en 11,5 mm breed. Fabrikanten gebruiken hiervoor borosilicaatglas om de vaccins tijdens opslag en vervoer in de vereiste stabiele toestand te houden - zelfs bij extreme temperaturen. Aan de kleine verpakkingen voor de kostbare bussen worden hoge kwaliteitseisen gesteld. Tegelijkertijd moeten grote hoeveelheden momenteel in de kortst mogelijke tijd worden geproduceerd. Wat nodig is, is een zeer snelle kwaliteitscontrole met een hoge betrouwbaarheid bij het opsporen van defecten - hoe kan dat?

Camera's met hoge prestaties die sensoren met een hoge resolutie hebben en tegelijkertijd hoge beeldsnelheden mogelijk maken. En combineer de GigE industriële camera's uit de IDS uEye CP familie met industriële touchscreen monitoren, besturingskast, aansluiting op het betreffende productiesysteem en intelligente software. VialChecker is de naam van het alles-in-één inspectiesysteem voor automatische dimensionale en oppervlakte-inspectie van vaccinflacons, verkrijgbaar in twee versies. Naleving van de afmetingen wordt gecontroleerd door de "VialChecker Geometry", terwijl de "VialChecker Cosmetic" het oppervlak van elke afzonderlijke fles controleert op gaafheid. Deze laatste kan naar keuze als onderdeel van de geometrie-inspectie worden gebruikt of als afzonderlijk systeem veeleisender taken op zich nemen.

De VialChecker Geometry bevat meer dan 50 dimensionale controles en voert tests uit voor zowel standaard als niet-standaard buisvormige glasproducten met een meetnauwkeurigheid tot 0,01 millimeter. Defecten zoals scheuren, krassen, chips, insluitsels of vlekken worden daarentegen gedetecteerd met een nauwkeurigheid van 0,1 vierkante millimeter dankzij de krachtige camera's. Intelligente software maakt een nauwkeurige analyse en classificatie van de foutbeschrijving mogelijk.

De tests vinden plaats op verschillende punten in het fabricageproces, zoals direct nadat de flessen zijn gevormd of kort voor het verpakken. Een systeem ondersteunt gewoonlijk tussen drie en acht camera's, zodat verschillende meetstations langs de productielijn kunnen worden geïntegreerd. "Afhankelijk van de eisen van de klant wordt het systeem gespecificeerd of aangevuld met geschikte sensoren of camera's, bijvoorbeeld om de glasdikte te meten", legt Valentin Mayer-Eichberger, Chief Operating Officer bij Isotronic, uit. "Als er meer dan acht camera's nodig zijn, worden er meerdere computers in actie gestuurd." Ze observeren bijvoorbeeld het zijdelings draaiende buisglas of de glasbodem en leveren beelden met een hoge resolutie.

De camera's nemen ten minste 20 beelden per omwenteling op, waardoor de VialChecker tot 120 flacons per minuut kan controleren met een zeer hoge mate van nauwkeurigheid. Deze bedraagt tot 0,01 millimeter voor dimensionale tests en 0,1 vierkante millimeter voor cosmetische tests. Naast de verwerking in real-time met lage latentie is er een gedetailleerde logboekregistratie van de werking van het systeem. De hoge betrouwbaarheid van de software zorgt ervoor dat de producten binnen de geometrische productspecificatie blijven en foutloos zijn, terwijl ze voldoen aan de kwaliteitseisen.

Afhankelijk van de eisen en de testtaak zijn verschillende cameramodellen nodig voor het meetstation. Momenteel gebruikt Isotronic voornamelijk de IDS-camerafamilie GigE uEye CP. Ze bieden maximale functionaliteit met uitgebreide pixelpre-processing en zijn perfect voor multi-camera systemen zoals de VialChecker dankzij het interne 120 MB beeldgeheugen voor het bufferen van beeldsequenties. De camera's leveren gegevens met volledige GigE-snelheid en kunnen dankzij PoE ("Power over Ethernet") ook met één kabel tot 100 meter worden gebruikt.

Een van de voorkeursmodellen is de UI-5250CP-M-GL met een 2 megapixel CMOS-sensor, een van de gevoeligste sensoren in het IDS-assortiment. Hij is verkrijgbaar in twee versies, mono en kleur, en wordt gekenmerkt door een uitstekende lichtgevoeligheid. Bovendien biedt hij verschillende schakelbare sluitermodi waarmee bewegende onderwerpen beeldgetrouw kunnen worden vastgelegd of hoge contrasten bijzonder ruisvrij kunnen worden geregistreerd. "Dit is vooral belangrijk voor de snelle, betrouwbare detectie van defecten op het glasoppervlak", verklaart Valentin Mayer-Eichberger de keuze voor de uEye-camera van IDS. Hiermee kunnen ofwel meerdere kenmerken tegelijk worden gecontroleerd, ofwel de AOI's worden vastgelegd in een belichtingsreeks met verschillende parameters. Deze kleine krachtpatser met een beeldsnelheid van 52 fps is dus voorbestemd voor de verschillende inspectietaken langs de productielijn - en dat op hoge snelheid: "Het systeem maakt een high-speed verwerking mogelijk, het kan tot 120 cycli per minuut aan", benadrukt Valentin Mayer-Eichberger.

De IDS-camera's worden rechtstreeks op het systeem aangesloten met behulp van C++. Een speciaal in uw bedrijf ontwikkeld software-algoritme detecteert fouten en geeft de foutmelding via de monitor. "We hebben niet alleen een meetsysteem dat goed/slecht rapporteert, maar ook de kwaliteit van elk product registreert en statistieken in de tijd weergeeft. Aan de hand daarvan controleert de machineversteller of alles nog klopt en of de fles goed is afgesteld."

De Isotronic-software heeft een intuïtieve, gebruiksvriendelijke interface die is ontwikkeld om aan de behoeften van de klanten te voldoen. Bovendien is de VialChecker geoptimaliseerd voor ondersteuning op afstand met voortdurende updates en softwareverbeteringen. Valentin Mayer Eichberger is overtuigd: "Dit is de basis voor een dynamisch, duurzaam systeem. We gebruiken machine learning voor veeleisende taken zoals foutclassificatie. On-site of cloud-gebaseerde oplossingen voor de verwerking van grote hoeveelheden gegevens, evenals gedetailleerde analyses en procesoptimalisatie maken deel uit van het dienstenpakket.

Het is bijvoorbeeld mogelijk om de frequentie van storingen in de tijd te analyseren, evenals de slijtage van gereedschappen te controleren en alarmen af te geven. De cloudservice voor productiemonitoring is uitgebreid: "Aan het einde van de productie berekenen we grafieken per kwaliteitsmaatregel. Voor de acceptatie van het meetsysteem kunnen certificaten worden afgegeven over de nauwkeurigheid van de metingen."

Deskundigen schatten dat de wereldwijde vraag naar vaccinflacons de komende twee jaar nog met één tot twee miljard zal toenemen. Ook het hoofd van AstraZeneca, een van de belangrijkste vaccinproducenten, waarschuwde al vroeg in de pandemie: "Er zijn niet genoeg flesjes in de wereld." Fabrikanten van vaccinflacons over de hele wereld voeren de productie op van het glas dat de kostbare vloeistof moet beschermen. Om ervoor te zorgen dat deze kostbare vloeistof dienovereenkomstig wordt beschermd, is er meer dan ooit vraag naar automatische, hoogwaardige testsystemen om de immense vraag naar kwaliteit te garanderen. "Bovendien is er een algemene groei in de industrie en in de vraag vanuit de Aziatische regio - en dat nog voor de pandemie," merkt Valentin Mayer Eichberger op. Goede vooruitzichten voor systemen als de VialChecker: het helpt producenten te voorkomen dat ze een knelpunt worden in de toeleveringsketen van vaccins.

 Meer details over de uEye CP camera's van IDS: https://en.ids-imaging.com/ueye-industrial-cameras.html#ueye-cp