hirdetés
hirdetés

Gyógyszeripar

A kamera mindenlátó szeme

A számítógépes látás rendszere egy gyógyszeripari csomagolósoron nagymértékben növeli az úgynevezett teljes körű gépi hatékonyságot.

hirdetés

Napjainkra általánosan elterjedőben van a minél teljesebb körű, bizonyos esetekben 100 százalékos ellenőrzés az ipari gyártósorokon. A vizsgálat az egyes alkalmazásokban a termék, illetve annak csomagolása legkülönfélébb jellemzőire terjedhet ki. Természetesen az általánosnál szigorúbb (törvényi) előírások vonatkoznak például a gyógyszeripari gyártósorokon végzett ellenőrzés megbízhatóságával szemben.

Ezek a fokozott elvárások teljesíthetők például egy jól megválasztott és kiépített kamerás rendszerrel, amely képes a legkülönbözőbb jelek gyűjtésére, illetve kiértékelésére a kérdéses objektummal kapcsolatosan, így a minőségbiztosítás meghatározó láncszeme lehet. Egy ilyen számítógépes látórendszerrel nagyban növelhető a teljes termelősor hatékonysága is. Most következő esettanulmányunk mindezt a gyakorlatban mutatja be.

Új csomagolósor új kamerás rendszerrel

Egy nagy gyógyszeripari vállalat csomagolósora a számítógépes látás rendszerének igényes alkalmazását követeli meg: eleget kell tennie a világ különböző tájaira érvényes nyelvi és törvényességi feltételeknek, és ki kell tudnia választani ezekhez a megfelelően pontos címkét a többtucat lehetséges alternatíva közül. A korábban használt rendszer helytelenül szűrte ki – hibának értékelte – a hibátlanul becsomagolt, azaz helyes címkével ellátott termékek 25 százalékát.

Három különböző területről alkotnak képet
Három különböző területről alkotnak képet

Mikor a gyógyszergyártó telepítette az új csomagolósort, korszerűsítette a számítógépes látás rendszerét is. A régit a Cognex In-Sight 5100 és 5600 rendszerekkel helyettesítette, amelyek az optikai jelfelismerést-jelellenőrzést (OCR/OCV) használják a címkéken található jelek olvasásához, és összevetik azokat a megfelelő szekvenciákkal. Ez a megoldás a helytelen kiszűréseket fél százalékra csökkentette, így jelentősen hozzájárult a sorozatgyártás sikeréhez (minőségéhez), és ezzel a teljes körű gépi hatékonyságot (overall equipment effectiveness, OEE) is radikálisan növelte.

Sok volt a téves szűrés

A csomagolósor, amelyet korábban használtak a szóban forgó célra, egy lineáris gép volt, amely hőátviteles nyomtatást használt, és a számítógépes látás rendszere a felvételeket hasonlította össze. E rendszernél általános problémaként adódott, hogy az ideális mintát a tényleges, sokszor több vonatkozásban sem optimális felvételekkel vetette össze, aminek következtében nagy számban szűrt ki tévesen termékeket. Ez a nagy mértékű téves szűrés alapvetően befolyásolta a csomagolósor elégtelen hatékonyságát (OEE). Ugyancsak túlságosan időigényes volt a kamerás rendszer átállítása új címkék esetében.

A gépsor hatékonyságának növeléséhez a gyógyszergyártó alternatívakat keresett. Maga a vállalat egy rotációs címkézőgépet fejlesztett ki, amely a hőátviteles nyomtatás előnyösebb hozzáférési (rendelkezésre állási) lehetőségeit és magasabb teljesítményét használja ki. A számítógépes látás rendszerének javítása érdekében a társaság a San Juan-i WJ Automation & Integration (WJAI) vállalathoz fordult.

A látórendszer kiválasztása

– Amikor először ismerkedtem a projekttel, a cég a gépgyártóval két rotációs címkézőgép tervén dolgozott – mondja Wilfred Jiménez, a WJAI mérnöke. – Az volt az elvárás, hogy egy nagyon bonyolult címkét minden szempontból szinte 100 százalékos pontossággal ellenőrizni lehessen. A célok teljesítéséhez első lépésként egy olyan számítógépes rendszert kellett találnunk, amely pontosan tud azonosítani és ellenőrizni nagyszámú különféle címkét. Végül a Cognex In-Sight 5100 és 5600 kamerás rendszereket választottuk, mivel gyorsak, pontosak, könnyen programozhatók és megfelelően kompaktak ahhoz, hogy a gépsor jelenlegi profiljához illeszkedjenek.

Kedvezőtlen viszonyok között is pontos leolvasás szükséges
Kedvezőtlen viszonyok között is pontos leolvasás szükséges

A szakember szerint a korábbi rendszer egyik gyenge pontja az volt, hogy saját kamerát használt, továbbá egy digitalizáló eszközt és egy számítógépet, amelyek kábellel voltak kölcsönösen egymáshoz kötve. Ezekben a kapcsolatokban túl magas volt a jel-zaj szint, ami a számítógépes látás rendszerében tapasztalható pontatlanság egyik fő okaként szerepelt. Az In-Sight 5100 és 5600 rendszereknél nem merül fel ez a hiba, mivel a számítógépes látás teljes rendszerét egyetlen tokozatba integrálva alakítják ki.

A Cognex mindkét rendszere nagyon gyors és 100 milliszekundumos ellenőrzési ciklust kínál, amely jelentősen alatta van a gépi ellenőrzési ciklus hosszának. A számítógépes látás In-Sight 5100 rendszere egy másodperc alatt közel 60 nagyon jó minőségű 8 bites felvételt készít 640×480-as képfelbontással. Az In-Sight 5600 pedig kiugróan nagy sebességgel készít ugyancsak 640×480 felbontású felvételeket.

A kamerás rendszer programozása

A konkrét esetekben használatos címkék függvényében az egyes információk a címke bal oldalán, jobb oldalán vagy mindkét oldalán találhatók. A bal oldalon általában legfeljebb háromsornyi szöveg áll, soronként maximum 15 jellel. A címke jobb oldala általában az úgynevezett pharmacode-ot, azaz a gyógyszeripari bináris kódot, tehát egy standard 1D-s vonalkódot tartalmaz, amely a gyógyszeriparban a csomagolás-ellenőrzés rendszerének jele.

Teljes kamerás rendszerek egyetlen tokozatba integrálva
Teljes kamerás rendszerek egyetlen tokozatba integrálva
Egyes címkék tartalmaznak 2D-s vonalkódot is, amely a címke jobb és bal oldalán is megjelenhet. Az 1D-s vonalkód, amely a tételszámot jelenti, feltűnik valamennyi címke alsó részén is. Ez azt jelenti, hogy a címke teljes ellenőrzésének érdekében viszonylag nagy, 10,16 cm szélességű és 6,35 magasságú látómezőt kell leolvasni. A címkék ráadásul fényesek, így a felületén fényvisszaverődés keletkezhet, ami ronthatja a felvétel minőségét. Egy további ellenőrzési követelmény a gyógyszerdoboz alján lévő nyomtatás helyességének ellenőrzése volt.

A WJAI társaság ezzel a feladattal úgy birkózott meg, hogy a látómezőt több részre osztotta – egy jobb, illetve bal területre, valamint a gyógyszerdoboz aljára –, majd a szekciók ellenőrzését önálló számítógépes rendszerrel oldotta meg. A bal oldalra a Cognex In-Sight 5600 rendszert, a jobb felé eső részre az In-Sight 5100-at, és egy további In-Sight 5100 rendszert pedig a doboz aljához használt fel. A számítógépes látás bal oldali rendszere által vizsgált terület 2,54 cm széles és 5,08 cm magas, a jobb oldali rendszer látómezejének szélessége 3,81 cm, magassága 5,08 cm, a doboz aljához használt látómező pedig 5,08 cm szélességű és 5,08 cm magasságú. A leolvasáshoz szórt fényt használtak, és gondosan kísérleteztek a megvilágítási szöggel, hogy minimalizálják a fényvisszaverődést.

A WJAI társaság a kamerák programozásához és a címkék olvasásához a Cognex In-Sight Explorer szoftvert hívta segítségül. A bal oldali kamera a háromsornyi szöveg olvasásához és összevetéséhez a várt eredménnyel a Cognex OCRMax algoritmust alkalmazta. A Cognex OCR/OCV eszközei nagyon jól megbirkóznak az alacsony kontrasztú és a zavaró vagy nem egyenletesen elhelyezkedő jelekkel is. A vonalkódok olvasásához a Cognex IDMax olvasási eszközeit használták fel. Az IDMax jól kezeli a megromlott minőségű kódokat és folyamatosan magas szintű olvashatóságot biztosít. A gép termelési volumene a jelenlegi percenkénti 100 gyógyszerdobozhoz képest akár háromszorosára is növelhető anélkül, hogy a számítógépes látás rendszerének gyorsaságát fokoznák.

Integrálás a csomagolósorba

A WJAI társaság a számítógépes látás rendszereit úgy konfigurálta, hogy azok kommunikáljanak az Allen-Bradley programozható vezérlővel (PLC) és az ember-gép illesztést megvalósító HMI kezelőfelülettel. Mikor az operátor a címkék új tételszámát futtatni kezdi, először meghatározza a címke típusát a HMI felületen, amely értesíti a számítógépes látás rendszerét a szövegről és a vonalkódokról, amelyeknek a címkéken szerepelniük kell, illetve azok pozíciójáról.

PLC-s vezérlés a rendszer központi eleme
PLC-s vezérlés a rendszer központi eleme
Ez az integráció kiiktatja a folyamatból a kamerás rendszer átállítását, amikor a címkék között váltunk az egyik típusú címkéről a másikra. A PLC vezérlés ugyancsak elküld egy jelet, hogy a címke a helyén van, és készen áll az ellenőrzésre. A címkék ellenőrzése után a számítógépes látás rendszere átadja az eredményeket a PLC egységnek és a HMI felületnek.

Azok a gyógyszerdobozok, amelyek az ellenőrzésen nem jutnak át sikeresen, automatikusan egy konténerbe kerülnek; a hibás termékeket manuálisan ellenőrzik, és a hibát kijavítják. A kezelő a kamera által készített felvételeket valós időben láthatja egy ellenőrző ablakban, ami megkönnyíti az esetleges problémák megoldását.

A számítógépes látás új rendszerének validálása mindössze egy hétig tartott, míg a korábbi rendszernél ez három hónapot vett igénybe. A kamerás rendszer azzal, hogy a helytelen kiszűrés mértékét mindösszesen fél százalékra csökkentette, magasan felülmúlta a gyógyszergyártó elvárásait. Ugyancsak javított a csomagolósor hatékonyságán azzal, hogy a címkék közötti átállást egyszerűsítette. Ezek az új jellemzők, tehát a dobozok átjutása a szűrőn első nekifutásra, illetve az eddigieknél sokkal kedvezőbb rendelkezésre állás jelentős szerepet játszottak abban, hogy az OEE hatékonysági érték drámai módon megnőtt, miáltal a gyógyszergyártó iparágában a legjobb cégek közé került.

Teljes eszközhatékonyság

A teljes körű eszközhatékonyság (overall equipment effectiveness, OEE) a termelési folyamat három mutatószámának szorzata: OEE= rendelkezésre állás×teljesítményfaktor×minőségfaktor. A számítás módszerének köszönhetően az OEE paraméter igényes „tűzpróbát” jelent. Ha például a számításban szerepet játszó valamennyi mutató 90,0 százalékos, akkor az OEE értéke mindössze 72,9 százalék lenne.

A világszínvonal elérésének általánosan elfogadott célkitűzései a három faktorra kivetítve a következők: rendelkezésre állás 90,0, teljesítmény 95,0 és minőség 99,9 százalék, ami összesen 85,0 százalékos OEE értéket ad. A világban végzett felmérések azt mutatják, hogy a termelőüzemek hatékonyságának átlagos OEE értéke jelenleg 60 százalék körül mozog.

hirdetés

kapcsolódó linkek

Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[135609] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés