- Mit vereinter Kompetenz realisierten der Maschinenbauer Harro Höfliger und die Bildverarbeitungs-Experten von Stemmer Imaging eine Hochleistungs-Abfüllanlage für pharmazeutische Funktionstuben. Eine Herausforderung war die integrierte Ausrichtstation.
Fünf Kameras sichern die Abfüllung
Zu den Stärken des schwäbischen Verpackungsspezialisten Harro Höflinger zählen Reinraummaschinen für die Fertigung pharmazeutischer und medizinischer Produkte. „Solche Anlagen müssen reinigungsfreundlich und wenig reparaturanfällig sein, denn oft kann nur eingeschränkt auf die einzelnen Anlagenteile zugegriffen werden", so Manfred Hild, Abteilungsleiter Steuerungstechnik.
In einem aktuellen Projekt ging es um Füllmaschinen für so genannte Tuben für Schluckimpfung mit noch lebenden Antiviren. Eine Herausforderung bestand dabei in der Auswahl der optimalen Bildverarbeitungs-Komponenten für die Ausrichtstation. Diese richtet die Tuben, die ihr in nicht orientierter Lage zugeführt werden, nach dem Vereinzeln stehend mit dem Verschluss nach unten aus. „Die korrekte Drehlage der Tuben vor der Befüllung und die Steigerung des Tuben-Durchsatzes waren dem Kunden sehr wichtig. Diese Anforderungen konnten wir nur mit Hilfe eines geeigneten Bildverarbeitungs-Systems erfüllen", so Hild.
Ein spezieller Greifer nimmt nun pro Arbeitsschritt parallel zehn Tuben auf und übergibt sie an die Ausrichtstation, wo sie in 400 ms um ihre Längsachse in Position gedreht werden. Dabei überprüfen fünf CMOS-Kameras Dalsa Genie von Teledyne Dalsa an je zwei Tuben, ob sich die zur Orientierung aufgebrachten Druckmarken an den richtigen Stellen befinden. Die Auswertung der via Gigabit Ethernet übermittelten Bildsignale erfolgt auf zwei PC mit Vision Pro-Software von Cognex. Die Ergebnisse werden dann an die Drehstationen zurück kommuniziert. Das stellt sicher, dass die Positionen der zehn Tuben innerhalb der nötigen Genauigkeit von weniger als 2 Grad bleiben.
Die Genie-Kameras waren in der Lage, die benötigte Bildrate von rund 110 Bildern pro Sekunde bei einer Auflösung des Objektfeldes von 1024 x 768 Pixeln zu liefern. „Da nur ein Teil des Bildes zur Ausrichtung der Tuben nötig war, konnten wir die Kameras im Partial Scan-Modus betreiben und die Bildrate nochmals steigern", berichtet Hild. Insgesamt bewältigt die Anlage auf diese Weise mehr als 220 Tuben pro Minute.
Für den Reinraum musste die komplette Bildverarbeitung zudem in einem speziellen Gehäuse untergebracht werden, das über eine reinigungsfreundliche Oberfläche mit Spezialbeschichtung verfügt. Da die Montage der Kameras, der Objektive und der Beleuchtungen wegen der Reinigungsanforderungen unter einer Glasscheibe erforderlich war, musste der Einbauwinkel der Kameras so gewählt werden, dass die Lichtreflexe der Beleuchtungen nicht in die Kameras fallen. Für die Kameras stand zudem nur sehr wenig Platz zur Verfügung. „Das konnten wir mit 90 Grad Winkelköpfen lösen, die uns Stemmer für die Genie-Kameras empfohlen hat", erläutert Hild.
Ebenfalls problematisch war, dass eine komplette Abschirmung der Anlage gegen Fremdlicht nicht möglich war und dass schwenkbare Werkzeuge der Maschine in das Blickfeld der Kameras ragen. „Diese chromglänzenden, bewegten Teile erzeugen alle möglichen, störenden Reflektionen. Wir konnten das aber per Software durch eine Kombination von Kantenfinder- und Histogramm-Tools lösen", berichtet Hild.
Eine weitere Schwierigkeit bestand zudem darin, die Ränder der weißen, halbtransparenten Tuben sowie die Druckmarken auf den Tuben vor den Hintergründen aus silbernem Stahl oder Glastüren zu erkennen. Hild: „Bei den Tests im Zuge der Anlagenkonzeption hat sich gezeigt, dass LED-Beleuchtungen mit Wellenlängen im blauen Spektrum den besten Kontrast zwischen Tubus und Druckmarke sowie der Tubenkante zum Hintergrund erzeugen."
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