Kontrolle der Bedruckung von Faltschachteln – Vollautomatisches Bildverarbeitungssystem bei Biotest prüft befüllte Schachteln im Durchlauf.

Der Pharma- und Diagnostikahersteller Biotest in Dreieich hat zwei neue Etikettier- und Bedruckungsstationen für Faltschachteln errichtet.

Die fertig verpackten Faltschachteln, die mit bedruckten Etiketten versehen sind und auf den Stirnseiten ebenfalls bedruckt sind, werden in einer nachgelagerten Kontrollstation mit einem Bildverarbeitungssystem vollautomatisiert überprüft (Abb. 1).

Die wichtigsten Anforderungen von Biotest waren zum einen die Kontrolle dieser Schachteln im Durchlauf und zum anderen die zuverlässige Kontrolle bei einer Vielzahl von Verpackungsvarianten und sehr unterschiedlichen Bedruckungsanordnungen, im Zusammenspiel mit der zentralen Produktionsauftragsdatenbank. Diese Aufgabe hat die VMT Bildverarbeitungssysteme in Weinheim übernommen und umgesetzt.

Bei Biotest wird die manuelle Verpackung nur für kleine Chargen verwendet. Um mit der geplanten neuen automatischen Verpackung, für Chargen größer als 1.000 Stk. pro Auftrag, nach einem einheitlichen Vorgehen arbeiten zu können, wurde auch die Handverpackung mit einer neuen automatischen Druckkontrolle mittels industrieller Bildverarbeitung versehen.

Bislang wurden in der Handverpackung Faltschachteln verwendet, die bereits in einem vorgelagerten Arbeitsschritt bedruckt worden waren. Daher wurde von der Arbeitsvorbereitung immer ein gewisser Vorlauf benötigt um Aufträge vorzubereiten und die Bedruckung zu veranlassen.

Mit dem Umstellen auf neue Faltschachteln, die sowohl ein neues Design besitzen, als auch eine neue Falttechnik, sollte hier auch eine neue Vorgehensweise installiert werden.

Die neuen Faltschachteln sind ausgelegt für die bereits im Planungsstadium befindliche neue automatische Verpackungslinie. Die neuen Schachteln besitzen keinen Automatik-Boden, wie bisher verwendet, sondern werden mit oberer und unterer Einstecklasche zusammengefaltet.

Zusätzlich sollen die neuen Schachteln nicht mehr im Vorfeld an einem separaten Arbeitsplatz bedruckt werden, sondern im befüllten Zustand im Durchlauf.

Dies macht auch ein anderes Vorgehen bei der Bedruckungskontrolle notwendig. Bislang wurden die noch nicht gefalteten Faltschachteln bedruckt und zu einem späteren Zeitpunkt aus einem Spender entnommen.

Beim Entnahmevorgang wurde durch ein älteres Bildverarbeitungssystem bereits der Druck und auch der Verpackungstyp überprüft. In den beiden neuen Stationen findet die Bedruckung im Durchlauf statt, daher wird mit dem VMT-Bildverarbeitungssystem auch die Kontrolle im kontinuierlichen Durchlauf (ungetakteten Betrieb) realisiert.

Zusätzlich zur Bedruckung wird ein Teil der Faltschachteln, je nach Kundenwunsch, auch noch mit einem Etikett versehen. Auch das Etikett wird bedruckt. In der VMT-Kontrollstation wird daher der Sitz des Etiketts und die korrekte Bedruckung überprüft.

Die Gesamtanlage ist ausgelegt für 20 Verpackungen pro Minute.

Validierbares System

Zum Einsatz kommen zwei Systeme VMT IS/V, mit deren Hilfe jeweils die Bilder von je zwei Kameras je Linie verarbeitet werden (Abb. 2, Kameraanordnung). Kontrolliert werden die Bedruckung der Stirnseite der Verpackung, sowie die Etikettierung auf der beim Transport oben liegenden Seitenfläche (siehe Abb. 3). Das eingesetzte System VMT IS/V ist bereits mehrfach in der Pharmaindustrie im Einsatz und wurde entsprechend den Vorgaben der FDA validiert. Die Benutzerverwaltung und die Audittrailfunktion sind im System nach 21 CFR Part11 realisiert. Die fertig etikettierten und bedruckten Verpackungen werden auf einem Band zur Entnahmestation gefördert. Auf dem Weg dorthin durchlaufen sie eine Kamerabeleuchtungseinheit, die Bildaufnahme beider Kameras wird synchron über eine Lichtschranke getriggert. Die Kamera von oben prüft die Bedruckung des Etiketts (Klarschrift und Barcode). Die Kamera von der Seite kontrolliert die Bedruckung der oberen Einstecklasche. Kontrolliert werden die Lot-Nr., Herstelldatum, Verfallsdatum, Teilverpackungs-Nr. und Freitext.

Lösung mit Integration ins EDV-Umfeld

Da die Verpackungen permanent in Bewegung sind werden von VMT in dieser Anlage „Fullframeshutter"-Kameras eingesetzt. Um die Bildaufnahmen beider Kameras parallel verarbeiten zu können, hat VMT sich für eine Lösung entschieden, bei der je Bildverarbeitungssystem zwei Bildverarbeitungsboards zum Einsatz kommen. Eine besondere Herausforderung bei diesem Projekt war die hohe Variantenanzahl der unterschiedlichen Verpackungstypen und -größen, sowie die sehr unterschiedlichen Bedruckungsanordnungen. Die unterschiedlichen Verpackungsgrößen machen es notwendig die Position der oberen Kamera entsprechend anzupassen. In Absprache mit dem Kunden wurde sich hier für eine manuelle Verstellung entschieden, da auch in der Etikettier- und Bedruckungsstation eine Reihe von Handverstellungen. erfolgen müssen. Die Kamera für die Seitenlasche ist so konzipiert, dass sie für alle Verpackungsgrößen mit einem identischen Bildfeld arbeiten kann. Die sehr unterschiedlichen Bedruckungsanordnungen bekommt man im VMT-System standardmäßig durch die Verwendung typbezogener Prüfpläne in den Griff. Dies bedeutet, dass man eingerichtete Prüfaufgaben in beliebiger Kombination in Abhängigkeit einer Typ-Vorgabe aufrufen kann. Welche Verpackung in welcher Bedruckungsvariante zu erwarten ist, lässt sich aus dem Produktionsauftrag (PA) rückschließen. Aus diesem Grund ist im VMT-System der Prüfplan abhängig von der PA-Nr. Der Bediener gibt über eine Eingabemaske die PA-Nr. in diesem System vor. Dadurch wird die Abfrage einer zentralen SQL-Datenbank von Biotest gestartet. Das Ergebnis dieser Abfrage dient dem BV-System als Vorgabe für die Überprüfung der Verpackungen. Diese gesamte Funktionalität zum Datenaustausch ist Standard im System VMT-IS/V und erfolgt über Ethernet TCP/IP, in diesem Fall mittels ODBC. Die SQL-Datenbank liegt auf einem speziellen SQL-Server, der sich im validierten Maschinennetz befindet. Dieser SQL-Server bildet die einzige Schnittstelle zwischen dem validiertem Maschinennetz und dem Büronetzwerk. Über diese Schnittstelle werden die verpackungsrelevanten Informationen wie Lot-Nr., Herstelldatum, Verfallsdatum, Teilverpackungs- Nr. und Freitext vom übergeordneten AS400 Produktionsplanungssystem auf den SQL-Server transferiert und können dann von jedem Punkt des validierten Maschinennetzes, also auch vom BVSystem, abgefragt werden.

Vereinheitlichung der Konzepte

Durch den Einsatz der neuen Technik ist es möglich, die Bedruckungskontrolle an der befüllten Schachtel vorzunehmen. Die Kontrolle findet im Durchlauf statt und ist sehr viel umfangreicher, als bei der Altanlage. Außerdem entfällt ein Arbeitsschritt und macht so die gesamte Handverpackung effektiver. Das Hauptargument für die Einführung der neuen Stationen lag bei Biotest in der Einführung eines einheitlichen Konzepts für die Kontrolle der Verpackung unabhängig davon, ob es sich um Hand- oder automatische Verpackung handelt. Dies wurde im Rahmen einer weit angelegten Einführung neu gestalteter Verpackungen durchgeführt. Durch die jederzeit sehr gute Zusammenarbeit mit den kompetenten Ansprechpartnern bei Biotest war es möglich, eine für alle Beteiligten optimale Lösung in kurzer Zeit zu erstellen. Die industrielle Bildverarbeitung für die in Planung befindliche automatische Verpackungslinie wurde ebenfalls von VMT angeboten. Bestreben von VMT ist es, seinen Kunden einheitliche Systeme und damit eine hohe Investitionssicherheit zu gewährleisten und so den Aufwand für Schulung und Ersatzteilhaltung zu minimieren. Dipl.-Ing. (BA) Joachim Kutschka

Kurzprofil VMT Bildverarbeitungssysteme

VMT liefert individuelle, schlüsselfertige Bildverarbeitungs- und Lasersensorsysteme für alle Industriesparten. Die Lösungen basieren auf eigenentwickelten Produktlinien, welche das gesamte Applikationsspektrum abdecken. Als Kompetenzzentrum im leistungsstarken Verbund der Pepperl + Fuchs-Gruppe bietet VMT absolute Spitzentechnologie kombiniert mit höchster Investitionssicherheit. Das hochqualifizierte VMT-Ingenieurteam hat 20 Jahre Erfahrung in der industriellen Bildverarbeitung. Erfahrene Ingenieure, Techniker und Monteure nehmen die Anlagen in Betrieb und schulen auch die Mitarbeiter der Kunden. Das 1995 gegründete Unternehmen mit Sitz in Weinheim/Bergstraße beschäftigt mehr als 60 Mitarbeiter und hat weltweit mehr als 600 Bildverarbeitungssysteme installiert.

Kontakt:

Joachim Köhler
VMT Bildverarbeitungssysteme GmbH,
Weinheim
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joachim.koehler@vmt-gmbh.com