Schmerzmittelstreifen genau geprüft. Drei Bildverarbeitungssysteme für die Verpackungslinie - prozesstechnik online

Drei Bildverarbeitungssysteme für die Verpackungslinie

Schmerzmittelstreifen genau geprüft

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Mucoadhesive Buccal Film (MBF) lautet der medizinische Fachausdruck für die Verabreichungsform starker Schmerzmittel, für die Harro Höfliger Produktions- und Verpackungsanlagen entwickelt und baut. Das Schmerzmittel auf einem Trägermaterial löst sich im Mundraum auf. In einer neuen Anlage zur Verpackung der Schmerzmittel sorgen Bildverarbeitungssysteme an mehreren Stellen für zuverlässige Qualitätsüberprüfungen.

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. Bei den Harro-Höfliger-Produktions- und Verpackungsmaschinen vom Typ PMK 150/300 wird zunächst der MBF-Wirkstoff, der auf einer Trägerfolie aufgebracht ist, von einer Rolle abgewickelt und die Schutzfolie auf der Oberseite über entsprechende Mechaniken abgezogen. Anschließend wird die Bahn mit einer Angabe zur Wirkstoffdosierung über einen Flexodrucker bedruckt. Der Wirkstoff ist in dem Laminat gleichmäßig verteilt, sodass die Medikamentendosierung über die Größe des Mucoadhesive Buccal Film (MBF) gesteuert werden kann. Zwischen 10 x 10 und 17 x 17 mm groß sind die Produkte, die in dieser Anlage zwischen einer oberen und unteren Aluminiumverbundsfolie in jeweils 50 x 50 mm große Aluminiumbeutel gesiegelt werden.

Drei Bildverarbeitungsstationen

Das erste der insgesamt drei Bildverarbeitungsmodule dieser Anlage überprüft den korrekten Aufdruck auf der Vorderseite aller drei Wirkstoffstreifen mit einer maximalen Geschwindigkeit von 1050 Teilen pro Minute oder umgerechnet fast 18 Teilen pro Sekunde, und dies auf jeder der drei Bahnen. Die getriggerte Bildaufnahme über alle drei Streifen und 150 mm hinweg übernimmt dabei eine Spyder3-Zeilenkamera von Teledyne Dalsa mit 4k Pixeln Auflösung und einer APO-Componon-Optik von Schneider Kreuznach. Für die passende Beleuchtung sorgt eine rote LNSP-Zeilenbeleuchtung von CCS. Die Auswertung der Bilder aller drei Bildverarbeitungsmodule übernimmt ein Industrie-PC, der nachfolgend gesondert beschrieben wird.

Fehlerhafte Teile werden im internen Schieberegister der Maschine als „schlecht“ gekennzeichnet und am Ende der Maschine in einen separaten Auswurf ausgeschleust. Anschließend werden aus den drei Bahnen die finalen Produkte mit einer Rotationsstanze ausgeschnitten und mittels Vakuum auf die untere Packstofffolie übergeben.

Die Produkte sollten somit nun in Dreierreihen mit korrektem Abstand in Längs- und Querrichtung auf dem Trägerstoff platziert sein, was die zweite Bildverarbeitungsstation überprüft: Sie kontrolliert zum einen die Position der vereinzelten Produkte, um sicherzustellen, dass der anschließende Versiegelungsprozess korrekt ablaufen kann. Zum anderen prüft diese Station die Produktgröße sowie eine Kontamination durch Fremdkörper. Diese Fehler erkennt das System bis zu einer Größe von etwa 1 mm2.

An der zweiten Bildverarbeitungsstation erfolgt die Bildaufnahme über alle drei Streifen hinweg erneut über die Kombination einer Spyder3-Zeilenkamera von Teledyne Dalsa mit 4k Pixeln Auflösung und einer APO-Componon-Optik von Schneider Kreuznach. Für die optimale Ausleuchtung der Streifen sorgt hier eine blaue LNSP-Zeilenbeleuchtung mit Koaxial-Aufsatz von CCS. Mit der blauen Beleuchtung konnten das Produkt und für den Fall einer späteren Erweiterung um Druckprüfungen an dieser Stelle auch die Schrift zum Hintergrund optimal kontrastiert werden.

Eine dritte Bildverarbeitungsstation prüft 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 2-D-Matrixcode.

Anspruchsvolle Auswertung

Die zeilenförmigen Bilddaten aller drei Bildverarbeitungsstationen werden an einen speziell zusammengestellten Rechner übergeben, in dem ein Frame Grabber des Typs Microenable 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. Jedes Bild besteht aus dem Ende des vorangegangenen Produkts, des kompletten aktuellen Produkts und dem Anfang des nachfolgenden Produkts. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, 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.

Nach diversen vergeblichen Versuchen mit anderen Technologien konnte das Bildverarbeitungsteam 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.

Kompetenter Partner

Nach einer Schulung von Silicon Software zur optimalen Nutzung der FPGA-Architektur auf dem Frame Grabber in Kombination mit Visual Applets wurden die speziell für diese Anforderungen nötigen Anpassungen bei Stemmer Imaging in Auftrag gegeben. Stemmer Imaging hat dabei die FPGA-Programmierung übernommen und das Bildverarbeitungssystem mit Harro Höflinger gemeinsam kontinuierlich weiterentwickelt, um unter anderem Monochrom- und Farbzeilenkameras einsetzen zu können.

Harro Höfliger vertraut bereits seit vielen Jahren auf Stemmer Imaging. Von den hier beschriebenen Anlagen hat Harro Höfliger mittlerweile weltweit bereits über 100 Stück verkauft. Auch für zukünftige Anlagen mit Bahnbreiten über 300 mm steht beim Thema Bilderverarbeitung fest: Stemmer Imaging ist als Komponenten- und Technologiepartner für gemeinsame Entwicklungen im Bildverarbeitungsbereich weiterhin gesetzt.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: phpro0218stemmer


Autor: Peter Stiefenhöfer

Fachjournalist



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