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Machine Vision Helps Syringe Assembly System Increase Productivity 2X

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Empowers users to quickly set up and deploy even the most challenging 2D and 3D vision applications.

Fabricantes de seringa precisam manter altos níveis de qualidade a fim de garantir a segurança de pacientes e cuidadores e, ao mesmo tempo, maximizar a produtividade a fim de oferecer seu produto a um preço competitivo. As estações de inspeção de visão mecânica da AVTEX foram personalizadas especificamente para o processo de montagem de seringa em duas máquinas acopladas a um sistema de embalagem construído por Arthur G. Russell Company (AGR), atendendo a ambas as metas. Os sistemas de visão mecânica realizam uma série de operações de inspeção, como garantir a presença e localização de componentes, em 50 milissegundos.

"O ponto principal para a manutenção da precisão das estações de inspeção da AVTEX em níveis ultra-altos de velocidade é a incorporação do software VisionPro da Cognex, que inclui ferramentas de visão com a inteligência para ignorar variações não críticas na aparência e, ao mesmo tempo, concentrar-se nos recursos críticos que determinam a aceitação de um produto", disse Mark Granahan, Presidente da AVTEX.

Estabelecida em 1995, a AVTEX é dedicada à visão mecânica e tem sua sede em Burlington, Connecticut, EUA, próximo a Hartford, com uma filial de engenharia em Bristol, CT, na The A.G. Russell Co. (AGR). Os clientes da AVTEX incluem fabricantes e montadores mecânicos norte americanos e europeus em todas as indústrias, desde produtos de consumo até produtos médicos, automotivos, aeroespaciais e eletrônicos.

Desde a sua fundação, em 1945, a AGR tem se mostrado inovadora no campo de equipamento automático de montagem. A AGR construiu centenas de máquinas de grande porte e milhares de sistemas de alimentação de precisão para a montagem de produtos médicos, como seringas e tubos para colega de sangue. A empresa tem vasta experiência em montagem de alta velocidade de todos os tipos de produtos médicos, bem como profundo entendimento das exigências da FDA (Food & Drug Administration ) com relação à montagem de produtos médicos.

"Usamos o software VisionPro da Cognex para desenvolver seis estações de inspeção de visão mecânica para essa máquina", disse David Baker, engenheiro da AVTEX. A biblioteca da ferramentas VisionPro oferece uma ampla variedade de ferramentas poderosas que fornecem precisão e repetitividade sob as mais desafiantes condições e podem ser usadas para operar em quase todas as aplicações de visão mecânica.

Máquina produz 480 seringas por minuto

O processo da AGR para a produção de seringas exige duas máquinas e 17 estações individuais. A primeira máquina indexa a cada dois segundos e processa 16 seringas durante cada ciclo para uma taxa de produção total de 480 seringas por minuto. As agulhas, ou cânulas, são carregadas na primeira estação da máquina. As agulhas são apanhadas em um funil por uma pinça de vácuo e a ponta é inserida em uma roda. Na parte inferior da roda, as agulhas são transferidas para uma correia para serem apresentadas a um cabeçote retentor a vácuo. Na segunda estação, as agulhas são apanhadas e giradas 90 graus e inseridas em invólucros plásticos. Cada invólucro contém um protetor que é aplicado à agulha após ela ter sido usada, a fim de evitar acidentes. Um adesivo é aplicado a cada montagem invólucro-agulha na terceira estação e sanitizado com luz ultravioleta na quarta estação.

As agulhas podem aparecer no palete na primeira estação da máquina, em qualquer ângulo. O sistema de visão mecânica na quinta estação determina o ângulo da agulha. Essa operação ocorre durante a indexação da máquina, o que constitui 660 milissegundos do ciclo, deixando apenas 41 milissegundos para a inspeção de cada agulha. Os engenheiros da AVTEX criaram uma luz de lente personalizada e selecionaram uma câmera Sony XC-HR50 e o software VisionPro da Cognex para realizar essa operação de inspeção. A ferramenta de correspondência de padrão VisionPro PatMax® foi usada para localizar a peça e relatar sua orientação ao sistema de controle de máquina.

Processo de medição geométrica em três etapas

Os programadores fornecem exemplos de agulhas de boa qualidade para modelos de treinamento usados pelo software PatMax da Cognex. O PatMax usa informações geométricas em vez de correlação baseada em grade de pixels. Por exemplo, ele interpreta um quadrado como quatro segmentos de linha e uma bola de futebol americano como dois arcos. Ele faz isso aplicando a um objeto um processo de medição geométrica em três etapas. O PatMax identifica e isola os principais recursos individuais dentro da imagem e das características de medição de um objeto, como forma, dimensões, ângulo, arcos e sombreamento. Em seguida, ele correlaciona os relacionamentos espaciais entre os principais recursos da imagem aprendida à imagem em tempo real, englobando a distância e o ângulo relativo. Analisando as informações geométricas dos recursos e dos relacionamentos espaciais, o PatMax consegue determinar com precisão e repetitividade a posição do objeto, não importando o ângulo, tamanho ou aparência do objeto.

A sexta estação usa um braço de pinça orientado por um servo motor para girar a agulha na orientação adequada para as etapas de processamento subsequentes. A montagem orientada por servo fornece manipulação extremamente precisa e de alta velocidade das agulhas. A sétima estação é outra estação de visão mecânica que verifica a orientação da agulha usando a mesma câmera e software da quinta estação.

A oitava estação usa o software VisionPro para inspecionar a montagem a fim de garantir que o invólucro tenha sido fixado com segurança à agulha. Duas câmeras Sony XC-HR50 observam a montagem a partir de visualizações superior e laterais. O software VisionPro analisa as imagens a fim de determinar se uma quantidade suficiente de adesivo foi ou não aplicada ao local certo. Essas duas câmeras são também controladas pelo mesmo computador pessoal que controla a quinta e a sétima estações.

Verificação de agulha com a ferramenta blob

A oitava estação usa duas câmeras Sony XC-HR50, perpendiculares uma em relação à outra, e a ferramenta de borda do VisionPro da Cognex para medir o ângulo da agulha em relação ao eixo. Neste ponto, a agulha está se movimentando em trilhas, com seu chanfro orientado na direção do movimento. Na nona estação, outra aplicação de visão ilumina por trás a ponta da agulha e verifica para garantir que ele esteja intacta. Essa estação usa a ferramenta blob em escala de cinza do VisionPro para inspecionar a altura e ângulo da ponta da agulha a fim de verificar problemas como dobra na ponta. A ferramenta blob em escala de cinza fornece medições altamente repetíveis de conectividade, área, tamanho e forma de objetos.

Na décima estação, uma pinça orientada por servo insere protetores sobre as pontas das seringas aprovadas em todas as inspeções anteriores. A décima primeira estação é uma estação de descarga na qual um cabeçote retentor a vácuo apanha as seringas aprovadas na inspeção e as coloca em um transportador. O cabeçote retentor tem 16 receptáculos e os receptáculos individuais podem ser ligados e desligados dependendo dos resultados da inspeção.

O transportador leva as seringas até uma segunda máquina que indexa cada segundo. A primeira estação dessa máquina é usada para carregar a montagem agulha/invólucro na máquina a partir do transportador. A segunda estação usa uma pinça orientada por um motor CA para parafusar a seringa na montagem agulha-invólucro. O motor tem uma embreagem que se afasta quando o limite de torque apropriado é atingido. Na terceira estação, uma pinça apanha a seringa e a coloca em um blister de plástico que comporta dez unidades.

Inspeção da embalagem

A quarta estação é uma estação de inspeção na qual duas câmeras XC-HR70 examinam o blister. Essas câmeras usam a ferramenta de correspondência de padrão PatMax para verificar se cada receptáculo contém uma seringa e se todos os principais componentes da seringa, como agulha, eixo e protetor estão presentes. "Usamos a ferramenta PatMax para essa estação pelo fato de a seringa poder estar localizada em qualquer lugar dentro do receptáculo de blister e o PatMax ser muito eficiente em localizar itens quando você não souber antecipadamente onde eles estarão", disse Granahan. Essa estação de inspeção funciona durante a parte estacionária do ciclo que ocupa aproximadamente 660 milissegundos, mas a operação de inspeção atual demora apenas 50 a 60 milissegundos, aproximadamente.

A quinta estação aplica um revestimento de papel aos blisters aprovados na inspeção. A sexta estação separa os pacotes aprovados dos reprovados na inspeção. Apenas pacotes aprovados são colocados em caixas. Os reprovados são colocados em uma gôndola de peças rejeitadas, para retrabalho.

"Essas máquinas fornecem ao cliente a capacidade de produzir seringas a uma taxa de aproximadamente duas vezes o nível do que era possível no passado e com o dobro da precisão", disse Granahan. "Uma chave para o seu sucesso é o uso de sistemas de visão mecânica que operam a altas taxas de produção das máquinas, ao mesmo tempo que fornecem inspeção total garantindo a qualidade de cada unidade."

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