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Autonomes Identifikations- und Prüfsystem mit Tischroboter und Visionsystem

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Autonomes Identifikations- und Prüfsystem
mit Tischroboter und Visionsystem

Eine hundertprozentige Prüfung ist heute bei vielen Produkten ein Muss. Dies ist gerade bei Kleinserien  mit hohem Aufwand verbunden, besonders wenn dazu die Produktvielfalt gross ist. Eine flexible Teilautomatisierung mit Tischroboter und Bildverarbeitungssystem, wie sie im folgenden Beitrag beschrieben ist, erweist sich oft als geeigneter und wirtschaftlicher als eine vollautomatische in-line Prüfung.

Aufgabe

Chirurgische Implantate müssen höchsten Qualitätsanforderungen genügen. Sie werden in der Regel in Kleinserien hergestellt und die Vielfalt an verschiedenen Produkten und Grössen ist hoch.

Die in Blister abgefüllten Implantate müssen jedes einzeln identifiziert und auf Masshaltigkeit geprüft werden. In jedem Nest darf sich nur ein Produkt befinden. Je nach Losgrösse können einzelne Nester auch unbestückt bleiben.

Die Blister werden von Hand in die Prüfanlage eingelegt. Losspezifische Daten können über einen Barcode eingelesen werden. Blistertyp und Produkte sind damit definiert und die Bedienperson kann den Prüfablauf starten. Falls ein Fehler festgestellt wird, so muss der Prüfablauf angehalten und eine Operatorintervention verlangt werden. Nach beendeter Inspektion des  ganzen Loses soll ein Protokoll mit den Losdaten, Systemeinstellungen und allen Prüfergebnissen erstellt werden.

Neue Blistertypen und Produkte sollen von ausgebildetem Personal einfach erfasst und parametriert werden können.   

Die Anlage muss allen einschlägigen Vorschriften und Standards genügen.

Lösungskonzept

Systemaufbau

Die Prüfanlage besteht aus einem zweiachsigen Tischroboter und einem PC-basierten Bildverarbeitungssystem visionexpert, die hard- und softwaremässig zu einer Komplettlösung integriert sind. Die Kamera ist an der y-Achse des Tischroboters befestigt, während der Blister unter der Kamera in x-Richtung verfahren wird.

Der Blister wird manuell eingelegt und anschliessend abgescannt, indem mit der Kamera jede Nestposition angefahren wird. Die Blister sind halbtransparent, so dass die Implantate im Durchlicht aufgenommen werden können, was die Messung vereinfacht und die Robustheit erhöht. Auf jedem Nest können mehrere Inspektionen durchgeführt werden.

Um die Eingabe der Losdaten zu vereinfachen ist das System mit einem Barcodescanner ausgerüstet.

Bedienung

Das Inspektionsprogramm für einen bereits definierten Blister kann samt seinem spezifischen Messablauf einfach wieder geladen werden. Dies geschieht automatisch durch Einlesen der Daten über den Barcodescanner. Nach dem Starten der Inspektion wird Nest um Nest abgescannt und das darin liegende Implantat identifiziert und vermessen. Die Messdaten werden mit den Sollwerten und den zulässigen Toleranzen verglichen. Falls ein fehlerhaftes Produkt gefunden wird, so wird ein Alarm ausgelöst und Qualitätssicherungspersonal angefordert, welches dieses Produkt zur manuellen Überprüfung entfernt.

 

Ein neuer Blister kann einfach definiert und parametriert werden. Dies geschieht über den Bildschirm des Visionsystems und benötigt entsprechende Berechtigungen.

 

Der Messablauf ist hierarchisch aufgebaut und erfolgt in folgenden Schritten:

  1. Definition des Blisterlayouts mit Anzahl der Nester und der Nestkoordinaten x,y (z-Achse optional). Die Nestkoordinaten können anhand einer Liste eingegeben oder alternativ dazu auch eingeteacht werden, indem der Benutzer die Prüfpositionen interaktiv anfährt. Eine ungefähre Positionierung der Kamera ist dabei genügend.
  2. Nachdem der Blister definiert ist müssen die Prüfungen für einen bestimmten Teiletyp parametriert werden. Hierzu wird im visionexpert spezifiziert wo was zu prüfen ist und welches die Sollwerte und die zulässigen Toleranzen sind.
  3. Falls notwendig können neue Prüfungen oder ganze Messabläufe definiert werden. Hierzu steht die erprobte Bedieneroberfläche von visionexpert zur Verfügung.

 

Einmal definierte Produkte und Prüfabläufe können in einer Bibliothek abgelegt und bei Bedarf wieder geladen werden.

Zum Einrichten und Kalibrieren des Systems stellt visionexpert entsprechende Sonderbetriebsarten zur Verfügung, die nach autorisiertem Login zugänglich sind. Die Betriebsart „Verifikation“ ist hingegen auch für den Operator zugänglich und erlaubt die Überprüfung des Systems durch Vergleich eines Referenzmusters mit im System hinterlegten Daten. Damit kann das korrekte Funktionieren der Anlage jederzeit einfach überprüft werden.

Protokollierung

Am Losende wird automatisch ein nach 21 CFR Part 11 konformes Prüfprotokoll generiert, welches Auskunft gibt über Bediener, Datum und  Zeit, Produkt- und Losdaten, Systemeinstellungen und Messdaten. Der Benutzer bleibt dabei bezüglich Losgrösse völlig frei.

Fazit

Auch Kleinserien lassen sich mit einer adäquaten Halbautomatisierung effizient, flexibel und kostengünstig zu hundert Prozent prüfen. Die Beschickung der Prüfanlage erfolgt von Hand. Der Prüfablauf ist hingegen vollständig automatisiert. Damit wird sichergestellt und dokumentiert, dass sich in jedem Nest das richtige Produkt befindet und dieses qualitativ in Ordnung ist.

Einem Weiterausbau mit automatischer Aussortierung von Schlechtteilen würde nichts im Wege stehen. Auch andere Aufgaben wie Oberflächenkontrolle, Druckbildinspektion, Lötstellenprüfung, Codelesung usw. lassen sich auf der Basis dieses Anlagenkonzeptes effizient lösen, wobei je nach Aufgabenstellung die Beleuchtung angepasst werden muss.

Die beschriebene Lösung lässt sich somit für verschiedene Identifikations- und Prüfaufgaben einsetzen und ist einfach zu bedienen.

Für weitere Informationen über Cognex Anwendungslösungen:

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