小瓶检查

智能多摄像机疫苗瓶质量控制系统

抗击2019冠状病毒病大流行是全球议程的重中之重。在世界各地，人们正在努力尽快为人口提供疫苗。但是，提供大约80亿剂疫苗——至少为世界上每个人提供一剂——并非易事。玻璃瓶是提供数十亿剂疫苗的关键因素。全世界每年大约生产500亿颗。目前，小瓶的生产商正在大规模提高他们的生产，以避免成为众所周知的供应链瓶颈。

然而，医用级疫苗瓶不是标准的玻璃管。无论是卷边瓶、螺纹瓶还是安瓿瓶，都是由特殊的硼硅酸盐玻璃制成，需要定制的生产线。必须防止容器和内部液体之间的任何相互作用，因为任何化学干扰都可能影响疫苗。即使是最小的划痕、裂缝或裂缝都可能导致整批产品无法使用，在填充过程中污染生产线，甚至导致机器停滞。

对制造商的要求是巨大的：这不仅是快速生产大量产品的问题，而且是保持特别高的质量标准的问题。同时，增加生产能力通常是时间和资金密集型的。德国Bad Königshofen公司提供了一种经济高效、快速集成、极其可靠的疫苗瓶检测解决方案：Isotronic GmbH公司开发了自动管状玻璃检测系统“维亚尔切克”. 来自uEye CP相机系列的IDS工业相机用作尺寸和表面检查的图像处理组件。

应用程序

疫苗瓶通常能装2毫升到100毫升的液体。它们平均高45毫米，宽11.5毫米。制造商为此使用硼硅酸盐玻璃，以保持疫苗在储存和运输过程中所需的稳定条件，即使在极端温度下。装贵重物品的小容器质量要求很高。同时，目前必须在尽可能短的时间内大量生产。我们需要的是非常快速的质量控制和高可靠性的缺陷检测-这是如何工作的？

图：疫苗用硼硅酸盐玻璃制成的卷边瓶、螺纹瓶或安瓿的质量要求最高

采用具有高分辨率传感器、同时支持高帧率的高性能摄像机，将IDS uEye CP家族的GigE工业摄像机与工业级触摸屏显示器、控制柜、与各自生产系统和智能软件的连接结合起来。VialChecker是自动检测疫苗瓶尺寸和表面的一体化检测系统的名称，有两个版本。符合尺寸是由“VialChecker几何”检查，而“VialChecker化妆品”检查每个单独的瓶子表面的无瑕。后者可以作为几何形状检查的一部分，或者作为一个单独的系统承担更高要求的任务。

VialChecker几何包含50多个尺寸检查，并对标准和非标准管状玻璃产品进行测试，测量精度高达0.01毫米。另一方面，由于强大的摄像头，诸如裂纹、划痕、碎屑、夹杂物或污渍等缺陷的检测精度为0.1平方毫米。智能化的软件可以实现精确的故障描述分析和分类。

测试在生产过程的不同阶段进行，如直接在瓶子成型后或包装前不久。一个系统通常支持3到8个摄像头，这样不同的测量站可以集成在生产线上。

Isotronic首席运营官Valentin Mayer-Eichberger解释说:“根据客户的需求，该系统被指定或补充了适当的传感器或摄像机，例如测量玻璃厚度。”“如果需要超过8台摄像机，就会有几台电脑投入使用。”例如，他们观察横向旋转的玻璃管或玻璃底部，并提供高分辨率的图像。

图:“VialChecker”多摄像头系统可实现疫苗瓶质量控制的高速处理

摄像机每转至少捕捉20个图像，使小瓶检测者每分钟可以检测120个小瓶，精确度非常高。对于尺寸测试，最大为0.01毫米；对于外观测试，最大为0.1平方毫米。除了实时、低延迟处理外，还详细记录了系统操作。软件的高可靠性保证了产品在满足质量要求的同时，符合产品几何规格，无误差。

根据要求和测试任务的不同，测量站需要不同型号的相机。目前，Isotronic主要使用IDS系列相机GigE uEye CP，它们提供了最大的功能，具有广泛的像素预处理，并且非常适合多相机系统，如VialChecker，这得益于其内部120 MB的图像存储，用于缓冲图像序列。摄像头以千兆以太网(GigE)的全速传输数据，而且由于PoE(“以太网供电”)，还允许单电缆运行长达100米。

首选的模型之一是用户界面-5250CP-M-GL200万像素CMOS传感器，是IDS产品组合中最敏感的传感器之一。它有两种版本，单色和彩色，并具有突出的光敏性。此外，它提供了各种可切换的快门模式，使移动对象的图像真实捕捉或特别无噪声的高对比度记录。Valentin Mayer-Eichberger在解释为何选择IDS的uEye+相机时表示:“这对于快速、可靠地检测玻璃表面的缺陷尤为重要。”这允许同时检查几个特征，或者在带有不同参数的曝光系列中捕获AOIs。

Valentin Mayer-Eichberger强调说:“该系统实现了高速处理，每分钟可运行120个循环。”然而，除了令人信服的性能，其他因素也发挥了作用:“我们欣赏IDS摄像机的一致性和耐用性。Isotronic总经理Gregor Fabritius解释了公司与IDS的长期合作关系。

软件

图左:成型过程中粗糙的环境对相机的保护有特殊的要求。右图:使用起来也很直观的现代软件。机器操作员很欣赏这一点。

IDS摄像机使用c++直接连接到系统。由Isotronic GmbH开发的软件算法检测错误，并通过监视器输出错误信息。“我们不仅有一个报告好/坏的测量系统，而且还记录每一个产品的质量，并在一段时间内显示统计数据。机器调节器用它来检查一切是否仍然正确，瓶子是否调整得很好。”

Isotronic软件有一个直观的，用户友好的界面，已开发，以满足客户的需求。此外，通过持续更新和软件改进，VialChecker对远程支持进行了优化。Valentin Mayer Eichberger确信:“这是一个动态的、可持续的系统的基础。我们使用机器学习来完成要求很高的任务，比如错误分类。”现场或基于云的解决方案处理大量数据，以及详细的分析和流程优化是服务范围的一部分。例如，可以分析一段时间内发生故障的频率，也可以监测工具磨损并发出警报。用于生产监控的云服务非常广泛:“在生产结束时，我们根据质量指标计算图表。对于测量系统的验收，可以颁发测量精度证书。”

见解

图：疫苗瓶的生产有着特别严格的质量要求。

专家估计，未来两年，全球对疫苗瓶的需求将进一步增加10亿至20亿瓶。主要疫苗生产商之一阿斯利康(AstraZeneca)的负责人也在流感流行初期发出警告:“世界上没有足够的疫苗。”全世界的疫苗瓶制造商都在增加这种玻璃的生产，这种玻璃被认为可以保护这种珍贵的液体。为了确保这种有价值的液体得到相应的保护，自动、高性能的测试系统的需求比以往任何时候都要大，以保证对质量的巨大需求。Valentin Mayer Eichberger说:“此外，亚洲地区的医疗行业和需求普遍增长，这甚至在大流行之前就出现了。”

VialChecker系统的良好前景:它帮助生产商避免成为疫苗供应链的瓶颈。

另请参见：https://en.ids-imaging.com/casestudies-detail/vial-check.html

客户www.isotronic.de/en

Isotronic的核心业务是制药玻璃瓶的质量保证体系。自1989年以来，该公司一直在为管状玻璃行业开发光学检测系统。自2017年一代更替以来，Gregor Fabritius和Valentin Mayer-Eichberger继续领导着公司的创新和扩张。从Bad Königshofen和柏林站点，50个客户的400多个计量系统得到了服务、维护和连续现代化。

对于全球使用的测量站，公司成功地应用了工业专有技术和最先进的技术，并结合进步的可持续发展，以满足制药玻璃包装行业的高质量保证要求。