Farmaceutické obaly: Bezpečné plnění v čistém prostoru

Obaly pro farmaceutický průmysl: Bezpečné plnění v čisté místnosti

S jednotnou odborností realizovali strojírenská společnost Harro Höfliger a odborníci na strojové vidění od STEMMER IMAGING vysokovýkonný plnící systém pro farmaceutické funkční místnosti.

Navrhování a stavba zařízení pro čisté prostory farmaceutických firem představuje zvláštní výzvu. Výroba léčiv a zdravotnických řešení je také úzce spojena s nejvyššími nároky na zpracování a kvalitu. Společnost Harro Höfliger Verpackungsmaschinen GmbH, sídlící v Allmersbach im Tal v Württembersku a mezinárodně úspěšná, se specializuje na tyto náročné oblasti a již více než čtvrt století vyvíjí komplexní systémová řešení a speciální stroje pro farmaceutický průmysl, chemicko-technický sektor a sektor potravin a nápojů.

Mezi výjimečné silné stránky společnosti patří čisté prostory, které se používají při výrobě farmaceutických a zdravotnických produktů. „Tyto zařízení musí splňovat nadprůměrné požadavky,“ vysvětluje Manfred Hild, vedoucí oddělení řídicí techniky ve společnosti Harro Höfliger. To mimo jiné vyplývá z faktu, že v čistém prostoru se často používají agresivní čistící látky, což výrazně omezuje výběr použitých materiálů, říká Hild. „Taková zařízení musí být snadno čistitelná a málo náchylná k poruchám, protože často je přístup k jednotlivým částem zařízení omezený. Integrované systémy pro měření, osvětlení nebo detekci musí být obvykle zakomponovány, což jejich výměnu v případě poruch nebo údržby činí složitou a zdlouhavou,“ dodává vedoucí oddělení.

Úkol

Nový projekt této společnosti, při němž bylo nutné splnit tyto složité podmínky, byl nedávno předán zákazníkovi: dvě identické plnící stroje pro takzvané „tuby pro vakcinaci s živými antiviry“ umožňují plnění tekutin nebo pastovitých materiálů do plastových tub. Z těchto nádob může uživatel později – podobně jako u zubní pasty – obsah snadno vytlačit a použít. „Při realizaci těchto dvou strojů nebyly všechny optické vlastnosti materiálů známy,“ popisuje Hild jeden z problémů pro svůj tým.

Větší výzvou však byla volba optimálních komponentů pro zpracování obrazu pro vyrovnávací stanici realizovanou ve stroji. Před touto vyrovnávací stanicí jsou tuby dodávány v neuspořádané poloze. Po oddělení tub následuje jejich uspořádání ve stojaté poloze s uzávěrem směrem dolů. Speciální uchopovač současně zachytí deset tub v jednom pracovním kroku a předá je na vyrovnávací otáčecí stanici.

Než lze látky naplnit do tub, musí být nejprve správně vyrovnány a uvedeny do předem stanovené rotační polohy. Tento mezistupeň má dva důvody: za prvé, definované vyrovnání zajišťuje, že tuby se při pozdějším uzavření nezlomí na jejich podélné spojové straně a nezatěsní se. Za druhé, výrobce farmaceutik chce, aby se potisky na tubách po zapečetění nacházely vždy na správném místě a byly tak optimálně čitelné.

Realizace s překážkami

Pro realizaci úkolu jsou vždy deset tub předávány speciálním uchopovačem na speciální držáky, kde jsou během 400 ms otočeny kolem své podélné osy do požadované polohy. Při tom pět CMOS kamer typu DALSA Genie od kanadského výrobce Teledyne DALSA kontroluje na dvou tubách, zda jsou správně umístěny tiskové značky na správných místech. Vyhodnocení obrazových signálů přenášených přes Gigabit Ethernet probíhá pomocí dvou PC, na nichž výkonný software Vision Pro od Cognex analyzuje příchozí snímky. Výsledky vyhodnocení jsou pak zpět předávány otáčecím stanicím. Tímto způsobem systém zajišťuje, že pozice deseti tub zůstává s přesností menší než 2 stupně.

Použité kamery DALSA Genie byly schopny poskytnout požadovanou snímkovou frekvenci přibližně 110 snímků za sekundu při požadovaném rozlišení zábleskového pole 1024 x 768 pixelů. „Protože pouze část obrazu byla potřebná pro vyrovnání tub, mohli jsme kamery provozovat v režimu částečného skenování. To nám umožnilo zvýšit snímkovou frekvenci,“ uvádí Hild. Celkově zařízení zpracovává více než 220 tub za minutu a splňuje tak požadovaný výkon pro efektivní výrobu.

Volba vhodných kamer však nevyřešila všechny otázky. Kvůli koncepci zařízení pro čisté prostory musela být kompletní hardware pro zpracování obrazu uvnitř stroje umístěn ve speciálním krytu vyvinutém společností Harro Höfliger. Tento kryt je navržen podle zásad GMP (Good Manufacturing Practice) a má povrch s speciálním nátěrem, který umožňuje snadné čištění.

Protože montáž kamer, objektivů a osvětlení kvůli požadavkům na čištění musela být provedena pod skleněným krytem, musel být úhel instalace kamer zvolen tak, aby se reflexy osvětlení nedostaly do záběru kamer. Navíc bylo v krytu k dispozici jen velmi málo místa. „Tuto situaci jsme vyřešili pomocí 90° úhlových hlav, které nám doporučil náš partner STEMMER IMAGING pro použití s kamerami DALSA Genie,“ vysvětluje Hild.

Dalším problémem bylo, že úplné stínění zařízení proti vnějšímu světlu nebylo možné a že se pohyblivé části stroje s chromovým povrchem vkrádaly do zorného pole kamer. „Tyto lesklé pohyblivé části vytvářejí různé rušivé odlesky. To jsme však dokázali řešit pomocí softwaru kombinací nástrojů pro detekci hran a histogramů,“ popisuje Hild přístup, který byl nalezen.

Další obtíží bylo rozpoznání okrajů bílých, poloprůhledných tub a tiskových značek na tubách před pozadím stroje, které tvořily stříbrné ocelové nebo skleněné dveře. I zde mohla společnost STEMMER IMAGING nabídnout řešení, jak vysvětluje Hild: „Při testech během koncepce zařízení se ukázalo, že LED osvětlení s vlnovými délkami v modrém spektru vytváří nejlepší kontrast mezi tubou a tiskovou značkou a okrajem tuby vůči pozadí.“

Strojové vidění jako klíčový prvek

Vyrovnávací stanici, kterou společně realizovala STEMMER IMAGING, Hild považuje za absolutně klíčové místo stroje: „Správné otočení tub před plněním a zvýšení průtoku tubami bylo pro zákazníka velmi důležité. Tyto požadavky jsme mohli splnit pouze pomocí vhodného systému pro zpracování obrazu.“ Tato tvrzení lze podle Hildova názoru zobecnit: „Farmaceutický průmysl v celém rozsahu, od náplastí po kapsle, požaduje 100% kontrolu svých výrobků. Z tohoto důvodu již v tomto odvětví prakticky neexistují stroje bez složitého strojového vidění.“

Tato situace je také jedním z důvodů, proč má společnost Harro Höfliger na rozdíl od jiných hráčů v odvětví vlastní specialisty na strojové vidění. „Považujeme tuto technologii za klíčové téma naší práce a můžeme našim zákazníkům nabídnout komplexnější a rychlejší služby, pokud sami disponujeme odpovídajícím know-how,“ vysvětluje Hild. U mnoha strojů, které jeho společnost ročně realizuje, je to podle něj mnohem efektivnější cesta.

Navzdory – nebo právě díky – vlastním odborným znalostem v oblasti strojového vidění se tým Manfreda Hilda spoléhá na silného dodavatele komponentů pro zpracování obrazu. Hild tvrdí, že již delší dobu našel vhodného partnera: „STEMMER IMAGING je již řadu let dodavatelem společnosti Harro Höfliger v oblasti technologií zpracování obrazu. Velmi si cením poradenských služeb této společnosti při výběru optimálních komponentů pro konkrétní aplikaci. To nám již mnohokrát ušetřilo spoustu času,“ zdůrazňuje Hild.

Hella Gillig je u STEMMER IMAGING obchodní zástupkyní pro mnoho již realizovaných projektů. Spolu se svými kolegy, kteří se specializují na určitá odvětví, zjišťuje vhodné komponenty a provádí také potřebné testy v interní laboratoři. „Tak můžeme vždy využít široké možnosti našeho sortimentu a současně čerpat z nejnovějších vývojů našich dodavatelů,“ říká Gillig. Vlastní laboratoř pro strojové vidění s podobně rozsáhlým a aktuálním vybavením si téměř žádný zákazník nemůže dovolit, a i Hild si tento servis velmi váží: „Možnost jednoduše jít ke STEMMER IMAGING a tam si již předem vyzkoušet nápady je skvělá služba!“

Dalším důvodem ke spolupráci s technologickým dodavatelem z Puchheimu je podle Hildova názoru strategie společnosti Harro Höfliger, která spočívá v získávání komponentů pro strojové vidění od jednoho zdroje a v důvěře v produkty, které jsou dostupné po celém světě. Zařízení, která stavíme pro naše zákazníky, jsou používána po celém světě. Je pro nás velmi důležité, aby všechny použité komponenty mohly být v nouzových případech rychle vyměněny i na mezinárodní úrovni.“

Protože jak Harro Höfliger, tak STEMMER IMAGING pracují co nejvíce se standardními komponenty, může nový vlastník plnících systémů tub jistě počítat s tím, že údržba zařízení mu nezpůsobí žádné problémy.

Podrobnosti o použitých komponentách pro zpracování obrazu

V každém ze dvou systémů plnění tub společnosti Harro Höfliger je použito pět kamer typu DALSA Genie HM1024 od společnosti Teledyne DALSA, které jsou kombinovány s objektivy HF35HA od Fujinon a dvěma pruhovitými modrými osvětleními LDL2-146x30 od CCS. Přenos dat do dvou výpočetních jednotek s čtyřjádrovým procesorem a softwarem Cognex Vision Pro probíhá přes GigE kabel. Všechny použité osvětlení, objektivy, kamery a kabely dodala společnost Harro Höfliger na základě interních testů prostřednictvím STEMMER IMAGING.

Harro Höfliger: výrobce strojů nad standardem

Realizace strojů s náročnými podmínkami již před mnoha lety určila společnost Harro Höfliger (www.hoefliger.com) se sídlem v Allmersbach im Tal jako svůj hlavní obor činnosti. Firma s více než 600 zaměstnanci po celém světě se řadí výrazně nad úroveň běžných strojírenských firem, protože vyvíjí především specifické stroje pro své mezinárodní zákazníky, se zaměřením na zdravotnictví a farmaceutický průmysl. V mnoha dalších průmyslových odvětvích má společnost Harro Höfliger vynikající pověst jako klíčový dodavatel výrobních zařízení a systémových řešení, mimo jiné v oblasti aseptických technologií, techniky blistrů a tablet, injekčních stříkaček a injektorů, kapslí a práškových plnících strojů a v dalších oblastech.

Pro usnadnění života mezinárodním zákazníkům je společnost součástí sítě kompetentních globálních výrobců strojů, kteří dodávají farmaceutickému odvětví. „Díky doplňujícím se kompetencím těchto firem profitují zákazníci skupiny z krátkých dodacích cest a rychlého řešení problémů,“ vysvětluje Hild. „V této skupině lze využít synergii, protože sdílení technologií snižuje náklady na vývoj. Členové skupiny tak mohou pokrýt široké spektrum a nabízet služby za výhodnější ceny, například 24hodinovou podporu.“

Obrázek: Použití DALSA Genie ve společnosti Harro Höfliger