Peter Stiefenhöfer, PS Marcom Services

Mucoadhesive Buccal Film (MBF) ist die medizinische Bezeichnung für die Darreichungsform der starken Schmerzmittel, für die das internationale Maschinenbauunternehmen Harro Höfliger Produktions- und Verpackungsanlagen entwickelt und baut. Was die Patienten am Ende aus der Verpackung nehmen, muss bei der vorherigen Verarbeitung in allen Prozessstufen strengsten Qualitätsanforderungen genügen. Zur Kontrolle kommen insgesamt drei Bildverarbeitungsmodule in der neuen Produktions- und Verpackungsmaschine PMK 150/300 zum Einsatz, die das Unternehmen mit seinem langjährigen Partner Stemmer Imaging zusammengestellt und an die spezifischen Aufgabenstellungen angepasst hat. Mittlerweile wurden weltweit über 100 solcher Systeme verkauft, allerdings mussten bei der Entwicklung einige Schwierigkeiten überwunden werden.

Bei der Herstellung und Verpackung der oral einzunehmenden Folienstreifen wird der Wirkstoff, der auf eine Trägerfolienrolle aufgetragen wird, zunächst in drei Streifen abgewickelt und die Schutzfolie auf der Oberseite mit entsprechenden Mechanismen entfernt. Anschließend wird jede der Bahnen mit einem Flexodrucker mit Angaben zur Dosierung des Wirkstoffs bedruckt. „Der Wirkstoff ist gleichmäßig im Laminat verteilt, sodass die Medikamentendosierung über die Größe des MBF gesteuert werden kann“, erklärt Hartwig Sauer, Leiter des Bildverarbeitungsteams bei Harro Höfliger. Die zwischen 10 x 10 mm und 17 x 17 mm großen Produkte werden zwischen einer oberen und einer unteren Aluminiumverbundfolie in 50 x 50 mm Aluminiumbeutel eingeschweißt.

Das erste Bildverarbeitungsmodul des Systems prüft den korrekten Aufdruck auf der Vorderseite der Wirkstoffstreifen mit einer maximalen Geschwindigkeit von bis zu 1050 Teilen pro Minute oder umgerechnet fast 18 Teilen pro Sekunde – auf jeder der drei Bahnen. Eine Spyder3-Zeilenkamera von Teledyne Dalsa mit einer Auflösung von 4k Pixel und APO-Komponentenoptik von Schneider Kreuznach übernimmt die getriggerte Bildaufnahme über alle drei Streifen und 150 mm. Rote LNSP-Linienbeleuchtung von CCS sorgt für die richtige Beleuchtung. Ein im Folgenden separat beschriebener Industrie-PC übernimmt die Auswertung der Bilder aller drei Bildverarbeitungsmodule.

Im nächsten Schritt werden die Endprodukte mit einer Rotationsstanze aus den drei Bahnen ausgeschnitten und per Vakuum auf die untere Verpackungsfolie übertragen. Die Folienstreifen sollten daher an dieser Stelle der Verarbeitung mit dem richtigen Abstand in Längs- und Querrichtung in Dreierreihen auf den Untergrund gelegt werden. Dies wird von der zweiten Bildverarbeitungsstation überprüft, die einerseits die Position der vereinzelten Produkte kontrolliert. Dadurch wird sichergestellt, dass der anschließende Siegelprozess korrekt ablaufen kann. Andererseits prüft die Station die Produktgröße und die Kontamination durch Fremdkörper. Diese Defekte werden bis zu einer Größe von ca. 1 mm² erkannt.

Auch hier wird das Bild über alle drei Streifen mit einer Kombination aus Spyder3-Zeilenkamera und APO-Komponentenoptik aufgenommen. Eine blaue LNSP-Linienbeleuchtung mit koaxialem Aufsatz sorgt in diesem Fall für eine optimale Ausleuchtung. Mit dieser Beleuchtung konnte das Produkt und – bei einer späteren Erweiterung um Druckprüfungen an dieser Stelle – auch der Text optimal vom Hintergrund abgesetzt werden.

Die Prüfung durch das dritte Vision-Modul erfolgt ähnlich wie bei der ersten Station. Es prüft den Aufdruck auf dem oberen Packmittelstreifen, der die zuvor gedruckten Produktionsdaten, das Verfallsdatum, die Chargennummer und die Packmittelnummer als 2D-Matrixcode enthält.

Die zeilenförmigen Bilddaten aller drei Bildverarbeitungsstationen werden auf einen speziell zusammengestellten Rechner übertragen, in dem ein Microenable IV Framegrabber von Silicon Software die eingehenden Zeilendaten zwischenspeichert, zu Gesamtbildern zusammenfügt und anschließend auswertet. „Dieser Teil der Aufgabe war extrem anspruchsvoll, da die Bilder über die einzelnen Produkte hinweg überlappend aufgenommen werden“, erläutern die verantwortlichen Anwendungstechniker Achim Hasmüller und Goran Tambolas von Harro Höfliger die besonderen Anforderungen. „Jedes Bild besteht aus dem Ende des vorherigen Produktes, dem kompletten aktuellen Produkt und dem Anfang des Folgeproduktes. So stellen wir sicher, dass Fehler an den Schnittstellen zwischen zwei Produkten zuverlässig erkannt werden. „Da alle Aufzeichnungen getriggert sind, können auch die Positionen aller fehlerhaften Produkte im Prozess genau verfolgt und diese am Ende der Maschine als Schlechtteile ausgeschleust werden.

Nach diversen erfolglosen Versuchen mit anderen Technologien konnte das Bildverarbeitungsteam von Harro Höfliger die Verarbeitungsaufgabe mit dem Framegrabber in Kombination mit der Softwareumgebung Visual Applets von Silicon Software lösen. Ein FPGA auf dem Framegrabber übernimmt einen rechenintensiven Teil der Bildverarbeitung. Dies reduziert die CPU-Belastung des Industrie-PCs durch geeignete Bildvorverarbeitung. „An diesem für die gesamte Abwicklung entscheidenden Prozesspunkt wurde deutlich, wie wichtig es ist, mit kompetenten Partnern zusammenzuarbeiten“, betont Sauer. „Nach einer Schulung von Silicon Software zur optimalen Nutzung der FPGA-Architektur auf dem Framegrabber in Kombination mit visuellen Applets haben wir Stemmer Imaging mit den notwendigen Anpassungen für unsere Anforderungen beauftragt.“ Stemmer Imaging übernahm daraufhin die FPGA-Programmierung und entwickelte gemeinsam mit Harro Höfliger das Bildverarbeitungssystem kontinuierlich weiter, um unter anderem den Einsatz von Monochrom- und Farbzeilenkameras zu ermöglichen. Entsprechend ist sich Hartwig Sauer sicher, dass Stemmer Imaging bei der Bildverarbeitung für zukünftige Systeme mit Bahnbreiten über 300 mm weiterhin Komponenten- und Technologiepartner für gemeinsame Entwicklungen im Bereich Bildverarbeitung sein wird.

Weitere Informationen zu Bildbearbeitungsmöglichkeiten in der Druck- und Verpackungsindustrie: http://hier.pro/jhmjy

So war es bei den Messen vor dem Auftreten des Coronavirus: Werfen Sie mit uns einen Blick zurück auf die SPS in Nürnberg ...

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