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Bildverarbeitungsgesteuerte Roboter unterstützen die automatische Befüllung von Injektionsspritzen und Ampullen

AST Micro-Pharmaceutical manufacturing inspect with in-sight 8000

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Herkömmliche Anlagen zum Befüllen von Ampullen, Spritzen und sonstigen Behältern von Pharmaherstellern erfordern Spezialmaschinen, bei denen die Automatisierung schwierig ist. Da bei den meisten automatischen Abfüllsystemen eine exakte und individuelle Positionierung je nach Behältergröße und -art notwendig ist, müssen Hersteller zum Befüllen unterschiedlicher Behälterformate entweder mehrere Abfüllmaschinen anschaffen oder lange Produktwechselzeiten in Kauf nehmen.

Automated Systems of Tacoma, Inc. (AST) wurde von einem Life-Science-Forschungslabor beauftragt, eine Alternative zu dessen herkömmlichem, pharmazeutischen Abfüllsystem zu entwickeln. Ziel war dabei, sämtliche kleinen Probenbehälter mithilfe einer einzigen flexiblen Plattform befüllen und verarbeiten zu können. Zur Bewältigung dieser Aufgabe musste AST eine Anlage entwickeln, die ausreichend flexibel ist, um mit verschieden großen vorbefüllten Spritzen, Ampullen, Fläschchen und IV-Beuteln bei minimalen Produktwechselzeiten zurecht zu kommen.

Das Grundkonzept bildet ein System, das einsatzbereite “Trays” eines bestimmten Behälters in den Betriebsbereichen zweier Roboter positioniert, wobei das Cognex In-Sight® Micro Vision-System verwendet wird, um jeden Behälter und Stopfen präzise zu lokalisieren und den Robotern diese Lokalisierungen vor der Verarbeitung zu übermitteln. Diese Methode ermöglicht rasche Produktwechsel von einer Behältergröße und -art zur anderen, indem ein neues Roboterprogramm geladen wird, Produktträger ausgetauscht werden und der Roboter angewiesen wird, das Werkzeug am Roboterarm zu wechseln. Die Verwendung von Einwegmaterial bei allen Kontaktkomponenten verringert ebenfalls die Produktwechselzeit und verhindert zudem die Gefahr einer Querkontamination.

Integration von Bildverarbeitung und Robotik ist entscheidend
Die größte Herausforderung bei der Entwicklung einer Anlage, die all diese Anforderungen erfüllt, ist das Integrieren von Robotik und Vision-System zur Gewährleistung maximaler Präzision und Geschwindigkeit, die für diese Anwendung notwendig sind. AST wandte sich an Brian LaFave von Olympus Controls wegen der langjährigen Erfahrung dieser Firma in der Entwicklung von Bildverarbeitungsanwendungen. “Ich habe die Anwendung eingehend analysiert und kam zu dem Schluss, dass die Integration von Vision-System und Robotik das entscheidende Element ist”, erklärte LaFave. “Aufgrund der Befestigung des Vision-Systems auf dem Roboterarm musste das Vision-System klein, leichtgewichtig und sehr einfach verkabelt sein. Das Cognex Micro In-Sight 1100 erschien mir für diese Aufgabe perfekt.”

Das Cognex In-Sight Micro-System ist mit vorkonfigurierten Treibern, betriebsfertigen Templates und Sample Codes für eine Kommunikation mit den meisten Robotern ausgestattet. Der Stäubli TX-60 HE Sechsachsroboter war die erste Wahl von AST für diese Anwendung, da er gegen aggressive Reiniger und biologische Dekontamination, die bei dieser Anwendung erforderlich sind, beständig ist.

“Das robotergesteuerte Abfüllsystem ist die einfachste Lösung für jeden Betrieb, der seine Produkt- und Behälterfüllkapazitäten optimieren möchte, ohne mehrere Spezialmaschinen für einzelne Produkt- und Behältersorten anschaffen zu müssen”, bestätigte Josh Russell, Projektingenieur der Life-Sciences-Abteilung bei AST. “Die Anlage erfüllt alle Anforderungen für sämtliche Verpackungsformen von Flüssigkeiten für Pharmaunternehmen, Auftragshersteller und so genannte "Compounding Pharmacies" in Krankenhäusern. Sie passt in einen 12ft. x 16ft. (ca. 3,7 x 4,9 m) großen Reinraum und kostet weit weniger als die Geräte, die sie ersetzt.” 

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