3D-Verpackungskontrolle in der Pharmaindustrie

3D-Vision-Sensor für die Blisterkontrolle

Farbe und 3D in einem

Die Scanware Electronic GmbH fertigt Inspektionssysteme für die 3D-Qualitätskontrolle von pharmazeutischen Produkten im Verpackungsprozess. Seit nunmehr zehn Jahren setzt die Bickenbacher Firma bei der Entwicklung kundenspezifischer Lösungen auf den hochauflösenden 3D-Vision-Sensor Ranger. Die hohe Geschwindigkeit bei der Übertragung der Zeilenprofile wird besonders schnell arbeitenden Verpackungsmaschinen gerecht.

Produktkontrolle durch den Lynx-Spectra 3D. Mit an Bord der 3D-Vision Sensor Ranger. (Bild: Scanware Electronic GmbH)

Bild 1: Produktkontrolle durch den Lynx-Spectra 3D, einem hochauflösendes, lasergestütztes Bildverarbeitungssystem zur 3D-Kontrolle der Geometrie von Folie, Tabletten und Kapseln auf unerwünschte Verformungen.(Bild: Scanware Electronic GmbH)

Anzeige

Bereits 2006 suchte Scanware nach einer Lösung zur Sicherstellung der korrekten Befüllung von Blisterverpackungen. „Es ging darum, die Qualität von versiegelten Aluminiumblistern sicherzustellen. Um die Qualität des Produkts nicht zu gefährden, sollten kleinste Verformungen im Aluminium festgestellt werden, die durch den Transportprozess in der Maschine entstehen“, blickt Harald Mätzig, Geschäftsführer bei Scanware, zurück. Um diese Aufgabenstellung zu lösen, wurden Versuche mit S/W- und Farbkameras in Kombination mit verschiedensten Beleuchtungstechniken durchgeführt – leider erfolglos. „Wir suchten nach einem Produkt, das auf einer sehr schnellen Verpackungsmaschine zum Einsatz kommen sollte. Neben der hohen Auflösung war auch eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit wesentlich“, so Mätzig. „Auf der Vision 2006 entdeckten wir die Streaming-Kamera Ranger C50, die dann bemustert wurde. Unsere Versuche waren erfolgreich und 2007 bauten wir die Kamera auf eine Verpackungsmaschine auf, die schließlich in der Produktion zur Qualitätskontrolle eingesetzt wurde.“

3D-Kontrolle für Tabletten, Kapseln und Pulvermengen

Ab 2008 begann das Team mit der Weiterentwicklung der bestehenden Bildverarbeitungssysteme Lynx-Spectra CL/HR auf Basis der Farbfüllgutkontrolle. Das daraus hervorgehende System Lynx-Spectra 3D ist ein hochauflösendes, lasergestütztes Bildverarbeitungssystem zur 3D-Kontrolle der Geometrie von Folie, Tabletten und Kapseln auf unerwünschte Verformungen jeglicher Art, wie z.B. Druckstellen, Ausbuchtungen oder Abplatzungen. Dominik Hüfner, Systementwickler bei Scanware, erklärt: „Das 3D-System besteht aus einem Farbteil und einem 3D-Teil mit der Streaming-Kamera Ranger C50, um Produkte auf Farbe, Form und Volumen zu prüfen.“ Die Standardkonfiguration der Kamera erfolgte mit einer x/y/z-Auflösung von ca.0,1mm/Pixel bei einer Bandgeschwindigkeit von bis zu 1,5m/s. „Diese Kamera erlaubt es uns, 3D-Daten in sehr hoher Geschwindigkeit mit sehr hoher Qualität zu erzeugen,“ so Hüfner. „Das eröffnet uns ganz neue Möglichkeiten, Produktmerkmale zu kontrollieren, die mit einer 2D-Kamera einfach nicht erfasst werden können. Erst eine zusätzliche Höhenkontrolle sorgt für eine sichere Erkennung von Defekten an Produkt und Verpackung. Etwa wenn Tabletten hochkant stehen, können sie beim Siegelprozess die Siegelfolie durchstoßen und somit den Blister beschädigen. Oder wenn Tabletten in der Mitte auseinandergebrochen sind und nur eine Hälfte im Blister liegt. Erst Ranger hat es möglich gemacht, solche Defekte in der Höhe und im Volumen sicher zu erkennen. So können wir entsprechend mangelhafte Produkte und Verpackungen dann auch ausschleusen.“ Das Scanware-System eignet sich sogar für die Kontrolle eines dosierten Volumens kleiner Pulvermengen in Aluminiumblisterstreifen. Die Erweiterung der bereits vorhandenen Farbsysteme um die Streaming-Kamera brachte mechanische und elektrische Herausforderungen mit sich. So mussten etwa die Ergebnisse der Kamera mit dem Farbsystem verknüpft und an die Maschine übergeben werden. Darüber hinaus galt es, die Zeilenkameratechnologie der Ranger C50 in bestehende und neue Verpackungsmaschinen verschiedenster Hersteller zu integrieren. Somit wurde die Kamera vollständig unter dem Echtzeit-Betriebssystem QNX implementiert. Die Bildgenerierung erfolgt über ein Laser-Lichtschnittverfahren. Die Bildaufnahmegeometrie für das Laserlichtschnittverfahren wurde in einer Scanware-Beleuchtungseinheit konstruiert, wobei sich die Baugröße der Lasereinheiten durch Spiegelumlenkung verkleinern ließ. Die Nutzung der Kamera setzte einen Framegrabber und eine Multikamera-Mischkarte voraus, welche die zeilenorientierte Bildübertragung unterstützt. Da sämtliche Auswertealgorithmen in-house entwickelt wurden, konnte bei der Anpassung des Systems an kundenspezifische Applikationen ein hoher Grad an Flexibilität bei gleichzeitig maximaler Performance erreicht werden.

3D- und Farbdaten pixelgenau überlagern

 Lynx-Spectra 3D ist ein hochauflösendes, lasergestütztes verarbeitungssystem zur 3D-Kontrolle der Geometrie von Folie, Tabletten und Kapseln auf unerwünschte Verformungen. (Bild: Scanware Electronic GmbH)

Bild 2: Lynx-Spectra 3D ist ein hochauflösendes, lasergestütztes verarbeitungssystem zur 3D-Kontrolle der Geometrie von Folie, Tabletten und Kapseln auf unerwünschte Verformungen. (Bild: Scanware Electronic GmbH)

Das neue System ist dank seiner Benutzeroberfläche, die der vereinheitlichten Menüstruktur aller Scanware-Systeme entspricht, einfach bedienbar. Die Bildverarbeitungsbibliothek ist um 3D-Auswertealgorithmen erweitert. Zum besseren Verständnis der Auswerteergebnisse ist das System mit einer 3D-Visualisierung ausgestattet. Das System ist zertifiziert nach Laserschutzklasse 1 und bietet somit maximale Sicherheit für den Benutzer. Die Ranger-Kamera verfügt über eine MultiScan-Funktion, über die sich eine Vielzahl weiterer Objektmerkmale wie z.B. Kontrast, Glanz und Laserstreuung gleichzeitig messen lassen. Somit bietet sie eine bessere Erkennungsleistung bei kontrastarmen Objekten wie z.B. grau auf Aluminium. Aufbauend auf den langjährigen Erfahrungen, soll demnächst der neue Systemtyp Lynx-Spectra 3D color, der eine pixelgenaue Kombination von 3D- und Farbdaten in einem ermöglicht, auf den Markt gebracht werden. In diesem System kommt die 3D-Kamera ColorRanger E zum Einsatz. „ColorRanger bietet uns die Möglichkeit, 3D-Daten und Farbdaten pixelgenau zu überlagern und somit eine Auswertung von Farbe und 3D in einem Durchgang zu machen,“ erläutert Dominik Hüfner. Gerade die Reduzierung der Baugröße erlaubt eine bessere Integration auf baulich begrenzten Maschinen und Anlagen. „Da wir die Baugröße deutlich verkleinern können, gewinnen wir zusätzliche Möglichkeiten, kundenspezifische Systeme noch kompakter zu gestalten. Denn jetzt können Farbe und 3D in einem Gehäuse verbaut werden.“

Farbe und 3D in einem
Bild 1: Produktkontrolle durch den Lynx-Spectra 3D, einem hochauflösendes, lasergestütztes Bildverarbeitungssystem zur 3D-Kontrolle der Geometrie von Folie, Tabletten und Kapseln auf unerwünschte Verformungen. (Bild: Scanware Electronic GmbH)


Das könnte Sie auch interessieren

Wie können komplette 3D-Daten erfasst, interne Defekte in Gussteilen erkannt und sogar deren 3D-Koordinaten bestimmt werden? Das Unternehmen Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH hat ein informatives Video veröffentlicht, in dem die Inline-Prozessinspektion mit dem Zeiss VoluMax in der Leichtmetallgießerei am BMW-Produktionsstandort Landshut veranschaulicht wird.

Anzeige

Klassische Wärmebildkameras benötigen einen mechanischen Shutter, mithilfe dessen ca. alle 2 bis 3 Minuten Referenzdaten zur Kalibrierung der Wärmebilddarstellung und der Temperaturmessung aufgenommen werden. Jedoch erzeugt das Schließen des Shutters ein Geräusch und die Videoaufzeichnung ist während dieser Zeit unterbrochen. Daher hat Tamron nun ein Shutter-loses Wärmebildkameramodul auf Basis eines amorphen Silikonwärmebildsensors entwickelt. Dieser Sensor verfügt über eine exzellente Temperaturwiedergabe selbst wenn sich seine eigene Temperatur verändert.

www.tamron.eu

Der Industriescanner VTCIS ist in der Lage, im Druckbild fehlende Nozzles bei einer Auflösung von 1.200dpi automatisch zu detektieren. Da der CIS (Compact Image Sensor) nicht das komplette Bild einzieht, sondern nur bestimmte Bereiche scannt, wird die Datenverarbeitung vereinfacht und die Datenmenge deutlich reduziert. Außerdem garantiert die integrierte Flüssigkeitskühlung Farbstabilität über den gesamten Druckprozess hinweg und schließt Farbabweichungen aus. Dank einer Zeilenrate von bis zu 250kHz und einer Abtastgeschwindigkeit von bis zu 20m/s ist der Scanner für sehr schnell laufende Druckprozesse bestens geeignet.

www.tichawa.de

Die neuesten Versionen der 3D-Kameras für Lasertriangulation erreicht Triangulationsraten von bis zu 68kHz. Die Kamera basiert dabei auf einem 2/3″ Hochgeschwindigkeitssensor von Cmosis, der auch bei schwachen Lichtverhältnissen eine hervorragende Leistung erbringt. Als Schnittstelle verwendet die 3D05 das standardisierte GigEVision-Interface. Für eine einfache Integration und Synchronisierung besitzt die Kamera eine komplette, in die Kamera integrierte Drehgeberschnittstelle (RS422 und HTL). Das HTL-Interface ermöglicht dabei auch einen stabilen und effizienten Einsatz in der Schwerindustrie oder Bereichen mit starken elektrischen Störquellen.

www.photonfocus.com

Sensoren bis zu 1/1.2 und 1″ wurde die HF-XA-5M Objektivserie von Fujinon entwickelt. Die Objektive erreichen eine konstant hohe Auflösung von 5MP über das gesamte Bildfeld – bei einem Pixelabstand von 3,45µm. Dies gilt bei offener Blende ebenso wie bei verschiedenen Arbeitsabständen. Mit 29,5mm Außendurchmesser eignen sich die Objektive für platzkritische Anwendungen.

www.polytec.de

Die Messsoftware Wave ist für den hochpräzisen Wegmesssensor IDS3010. Damit können Messdaten in Echtzeit analysiert, verarbeitet und ausgewertet werden. Die Software verfügt über verschiedene Funktionen zur Visualisierung und Analyse von Daten, beispielsweise können die angezeigten Messdaten vergrößert/verkleinert werden oder die Datenvisualisierung kann gestoppt werden, um bestimmte Zeitbereiche zu analysieren. Außerdem ist eine Live Fast-Fourier-Transformation von Messwerten implementiert.

www.attocube.com

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige