Intelligentes Mehrkamerasystem zur Qualitätskontrolle von Impfstoff-Flaschen

Intelligentes Mehrkamerasystem zur Qualitätskontrolle von Impfstoff-Flaschen

Die Bekämpfung der Covid-19 Pandemie steht weltweit ganz oben auf der Agenda. Rund um den Globus wird angestrebt, die Bevölkerung möglichst schnell mit Impfstoff zu versorgen. Doch die Bereitstellung von rund 8 Milliarden Dosen - eine für jeden Menschen auf der Welt - ist keine leichte Aufgabe. Ein entscheidender Faktor für die Lieferung der Milliarden von Impfstoffdosen sind Glasfläschchen. Etwa 50 Milliarden werden davon weltweit jährlich hergestellt. Nun fahren die Produzenten der Fläschchen ihre Produktion massiv hoch, um nicht zum sprichwörtlichen Flaschenhals der Lieferkette zu werden. Impfstoff-Fläschchen in medizinischer Qualität sind jedoch keine Standard-Glasröhren. Ob Rollrandflaschen, Gewindeflaschen oder Ampullen, sie alle werden aus dem Spezialglas Borosilikat gefertigt und erfordern maßgeschneiderte Produktionslinien. Jede Wechselwirkung zwischen dem Behälter und der darin befindlichen Flüssigkeit muss verhindert werden, da jede chemische Interferenz den Impfstoff beeinträchtigen könnte. Jeder noch so kleine Kratzer, Riss oder Sprung kann darüber hinaus eine ganze Charge unbrauchbar machen, bereits während des Abfüllprozesses die Anlage verunreinigen oder gar zum Maschinenstillstand führen.

Anwendung

Impfstoff-Fläschchen fassen meist zwischen 2 ml und 100 ml Flüssigkeit. Sie sind im Durchschnitt 45 mm hoch und 11,5 mm breit. Hersteller verwenden hierfür Borosilikatglas, um die Impfstoffe während der Lagerung und des Transports in dem erforderlichen stabilen Zustand zu halten - auch bei extremen Temperaturen. Die kleinen Behälter für die kostbaren Dosen unterliegen hohen Qualitätsanforderungen. Gleichzeitig müssen derzeit große Mengen in kürzester Zeit produziert werden. Erforderlich ist eine sehr schnelle Qualitätskontrolle mit hoher Verlässlichkeit in der Fehlererkennung - wie kann das funktionieren?

Rollrandflaschen, Gewindeflaschen oder Ampullen aus Borosilikatglas für Impfstoffe unterliegen höchsten Qualitätsanforderungen

Man nehme: Hochleistungskameras, die über hochauflösende Sensoren verfügen und dabei hohe Frameraten ermöglichen. Und kombiniere die GigE Industriekameras aus der IDS uEye CP-Familie mit industrietauglichen Touchscreen-Monitoren, Schaltschrank, Anschluss an das jeweilige Produktionssystem sowie einer intelligenten Software. VialChecker heißt das All-in-One Prüfsystem zur automatischen Dimensions- und Oberflächeninspektion von Impfstofffläschchen, verfügbar in zwei Varianten. Die Einhaltung der Maße kontrolliert der "VialChecker Geometrie", während der "VialChecker Cosmetic" die Oberfläche jeder einzelnen Flasche auf Makellosigkeit überprüft. Letzterer kann wahlweise als Teil der Geometrieprüfung eingesetzt werden oder als separates System anspruchsvollere Aufgaben übernehmen.

Der VialChecker Geometrie beinhaltet mehr als 50 Maßprüfungen und übernimmt sowohl Prüfungen für Standard-, als auch für Nicht-Standard Röhrenglasprodukte mit einer Messgenauigkeit von bis zu 0,01 Millimetern. Mängel wie Risse, Kratzer, Absplitterungen, Einschlüsse oder Flecken hingegen werden vom VialChecker Cosmetic dank der leistungsstarken Kameras mit einer Genauigkeit von 0,1 Quadratmillimetern erfasst. Die intelligente Software ermöglicht eine genaue Fehlerbeschreibungsanalyse und Klassifizierung.

Die Prüfung erfolgt an verschiedenen Stellen des Herstellungsprozesses, zum Beispiel direkt nach der Formung der Flaschen oder kurz vor der Verpackung. Ein System unterstützt dabei in der Regel zwischen drei und acht Kameras, so dass entlang der Produktionslinie verschiedene Messstationen integriert werden können. "Je nach Kundenanforderung wird das System mit entsprechenden Sensoren bzw. Kameras spezifiziert oder ergänzt, zum Beispiel zur Messung der Glasdicke", erklärt Valentin Mayer-Eichberger, Chief Operating Officer bei Isotronic. "Werden mehr als acht Kameras gebraucht, werden mehrere Rechner in den Einsatz geschickt." Dabei beobachten sie beispielsweise das seitlich rotierende Röhrenglas oder den Glasboden und liefern hochauflösende Bilder.

Das Multikamerasystem "VialChecker" ermöglicht Hochgeschwindigkeitsverarbeitung bei der Qualitätskontrolle von Impfstoffflaschen

Wir schätzen die Einheitlichkeit und Haltbarkeit der IDS Kameras. Und den Service.

— Gregor Fabritius, Geschäftsführer von Isotronic, über die historisch gewachsene, langjährige Beziehung zu IDS —

Software

Die IDS Kameras sind direkt mit C++ an das System angebunden. Ein speziell in Ihrem Unternehmen entwickelter Softwarealgorithmus erkennt Fehler und gibt die Fehlermeldung über den Monitor aus. "Wir haben nicht nur ein Messsystem, welches Gut/Schlecht mitteilt, sondern auch die Qualität von jedem Produkt mitschreibt und über die Zeit Statistiken anzeigt. Das nutzt der Einsteller der Maschine, um zu überprüfen ob noch alles korrekt ist und ob die Flasche gut eingestellt wurde."

Raue Umgebung im Formungsprozess stellen besondere Anforderungen an den Schutz der Kameras
Raue Umgebung im Formungsprozess stellen besondere Anforderungen an den Schutz der Kameras
Moderne Software, die auch intuitiv bedienbar ist. Das schätzen die Einsteller der Maschinen
Moderne Software, die auch intuitiv bedienbar ist. Das schätzen die Einsteller der Maschinen

Die Isotronic-Software verfügt über eine intuitive, benutzerfreundliche Oberfläche, die auf die Bedürfnisse der Kunden abgestimmt entwickelt wurde. Außerdem ist der VialChecker optimiert für den Fernsupport mit kontinuierlichen Updates und Softwareverbesserungen. Valentin Mayer Eichberger ist überzeugt: "Das ist die Grundlage für ein dynamisches, nachhaltiges System. Wir setzen maschinelles Lernen für anspruchsvolle Aufgaben wie die Fehlerklassifizierung ein. Vor-Ort- oder Cloud-basierte Lösungen für den Umgang mit großen Datenmengen, sowie eine detaillierte Analytik und Prozessoptimierung gehören zum Leistungsumfang.

Möglich sind beispielsweise eine Analyse der Fehlerhäufigkeit über die Zeit sowie die Überwachung des Werkzeugverschleißes und Alarmierung. Der Cloud Service für die Produktionsüberwachung ist umfangreich: "Am Ende der Produktion berechnen wir Charts pro Qualitätsmaß. Für die Abnahme des Messsystems können Zertifikate zur Genauigkeit der Messungen erstellt werden."

Die Produktion von Impfstoffflaschen unterliegt besonders strengen Qualitätsanforderungen
Die Produktion von Impfstoffflaschen unterliegt besonders strengen Qualitätsanforderungen

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Isotronic