Individuelles Systemdesign für visuelle Inspektion

Für die visuelle Inspektion von Parenteralia in verschiedenen Packmittel setzt die WILCO AG auf ein individuelles Systemdesign in sechs Phasen. Das kundenspezifische Setup wird in einer intensiven Vorphase entwickelt und fliesst anschliessend in das Maschinendesign ein, um eine grösstmögliche Sicherheit der Inspektionsergebnisse zu erreichen.

Pre-Engineering als Schlüssel zum Erfolg

Durch eine fundierte Analyse der Bedürfnisse des Kunden wird die Basis für eine individuelle Lösung zur visuellen Inspektion geschaffen. Dazu wird im firmeneigenen Labor basierend auf den kundenspezifischen Prüfkriterien und der entsprechenden Testsätze, bestehend aus guten und schlechten Proben, eine manuelle Inspektion durchgeführt. Die verschiedenen Fehler werden anschliessend verifiziert und dokumentiert. Daraus wird zusammen mit dem Kunden ein gemeinsames Verständnis von Inspektionsaufgaben abgeleitet und definiert. In der ganzheitlichen Analyse werden auch weitere Prüfverfahren für die Dichtheitsprüfung, der Headspace-Analyse, sowie der Nahinfrarot-Spektroskopie (NIRS) mit einbezogen. Eine Kombination verschiedener Prüftechnologien mit der kamera- und röntgenbasierten visuellen Inspektion kann die Prozesssicherheit erheblich steigern. So kann z.B. die Kombination mit der Röntgentechnologie eingebettete Glaspartikel in Lyo-Kuchen nachweisen und führt zu einer zusätzlichen Steigerung der Erkennungsrate um bis zu 12%. Ebenso kann eine Kombination mit der 100%-igen NIR-Spektroskopie für die Erkennung von Defekten von Lyophilisaten (Meltbacks, etc.) deutlich verbessern. Das Resultat ist eine massgeschneiderte, auf die Kundenbedürfnisse abgestimmte Inspektionslösung.

Das kundenspezifische Systemdesign

Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse aus dem pre-Engineering werden die benötigten Hardware-Komponenten definiert und daraus ein kundenspezifischer optischer Aufbau erstellt. Dabei ist sichergestellt, dass Bauteile verwendet werden welche dem neuesten Stand der Technik entsprechen. Darauf folgen Aufnahmen von Bildsequenzen und die Sammlung von Bilddatenbanken im Labor. Anhand dieser wird die Evaluation der leistungsfähigsten Inspektionsalgorithmen für jede einzelne Prüfstation durchgeführt. Dabei ist sowohl bei der Software als auch bei der Hardware ein hoher Individualisierungsgrad möglich. Für jede Inspektionsaufgabe steht ein grosser Baukasten verschiedenster Algorithmen, Kameras und Beleuchtungen zur Auswahl, deren Kombination individuell erstellt wird.

Die individuelle Rezepturentwicklung

Die Bilddaten werden im weiteren Prozess analysiert und ausgewertet. Auf Basis einer grossen Anzahl vorkonfigurierter Tools werden die Parameter optimiert um die Prüfleistung (False Reject Rate und Detection Rate) zu steigern. Dabei werden ebenso vermehrt Deep Learning-Algorithmen eingesetzt. Diese wurden eigens entwickelt um beispielsweise die Unterscheidung von Luftblasen und Partikeln zu verbessern. Es resultieren kundenspezifische Rezepte. In dieser Phase werden die optischen Einrichtungen wie Kameraposition, Lichteinstellung, Hardware-Komponenten etc. fertig gestellt. In der Maschine selbst bleibt der optische Pfad statisch. Da es keinerlei bewegte Teile wie Spiegel oder Kameras gibt, ist die Fehleranfälligkeit auf ein Minimum reduziert und die Lebensdauer der Komponenten erhöht. Weiterhin ist der optische Pfad so entwickelt, dass stets der gesamte Formatbereich abgedeckt ist und somit keine weiteren Justierungen im optischen Aufbau erforderlich sind, was ebenso zu Fehlergebnissen führen kann.

Das Feintuning

Auf Basis der Testergebnisse und Kundenanforderungen wird die automatisierte visuelle Inspektionslösung definiert. Die Empfehlungen des optischen Aufbaus und der Software-Algorithmen werden für den Kunden dokumentiert. Mit Hilfe des integrierten Offline-Modus wird eine Feinabstimmung von verschiedensten Formparameter durchgeführt und neue Formparameter generiert. Dank der flexiblen Ausrichtung und dem modularen Aufbau ist ein einfacher Transfer vom Labor auf das Produktionssystem möglich.

Das modular aufgebaute System verfügt über einen Testrotor mit 60 Servo gesteuerten Stationen welche eine Leistung von bis zu 600 Prüflingen pro Minute erreicht. Die verschiedensten Gebinde werden von bis zu 13 Kameras inspiziert. Das Maschinendesign ist so ausgelegt, dass weitere Prüftechnologien integriert werden können, Re-Inspektion und Validierungslauf automatisch wieder durch die Maschine laufen und individuelle Auslaufmodule konfiguriert werden können.

Für die Re-Inspektion von grauen Prüflingen hat die WILCO AG ein System Namens VIVA (Visual Inspection Virtual Assistant entwickelt - ein virtueller Assistent für die visuelle Inspektion. Hierbei werden dem Bediener über eine Cloud oder einen Server Bilder für die Re-Inspektion zur Verfügung gestellt. Die erforderliche Bewertung durch einen Experten kann dann ortsunabhängig anhand hochauflösender Aufnahmen am Bildschirm erfolgen. Durch die Unterstützung von VIVA wird eine Nahanalyse ermöglicht und die Bildsequenzen können wiederholt werden. Damit kann eine Datenbank für graue und schlechte Objekte erstellt werden und diese können entsprechend klassifiziert werden.

Die Qualifizierung des Systems

Das WILCO Vision-Team steht unterstützend während der Qualifizierung des Systems zur Verfügung. Dabei werden Funktionstests und Qualifizierungstests durchgeführt. Eine Unterstützung beim Knapp-Test ist ebenfalls Teil des Dienstleistungsangebots. Eine umfassende Schulung wird als selbstverständlich betrachtet.

Die weitere Verwendung wird nachhaltig sichergestellt

Dank der Nutzung bestehender Inspektionsfunktionen und des modularen Anlagedesigns ist ein Upgrade auf neue Formate sehr einfach. Das Vision-Team von WILCO unterstützt bei der Implementierung neuer Inspektionsfunktionen oder bei der Erweiterung auf neue Formate und Produkte.

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