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美国BANNER邦纳视觉产品在制药行业的应用

来源:美国BANNER邦纳官网作者:美国邦纳资深视觉产品专家  郑敏
文章附图

一. 引言
众所周知,食品药品的生产和管理关系到人类的生命健康,如果因为食品/药品的质量问题而对人的生命造成威胁,这将是一个大的灾难。因而各药品生产厂家,尤其是世界知名大厂对药品的整个生产过程甚至后段的包装都给与了非常大的重视。
伴随着2011年3月1日,《药品生产质量管理规范(2010年修订)》(新GMP)实施以来,所有的药品企业都被强制在已有的生产线进行自动化改造,增加了对药品质量的检测,在这其中,工业视觉扮演了非常重要的角色。

二. 工业视觉的原理简介

                    图1:工业视觉系统的工作流程
说明:简单来说,工业视觉的检测首先需要根据合格产品的图像做一个检测程序,程序会以合格产品的某些特征参数作为判断的标准,其后对所有产品都进行拍照分析,如果发现某个产品对应的特征参数与预设的不符合,则判断为不合格产品。通过工业视觉可以非常方便的检测面积,坐标,角度,数量等。
三. 工业视觉系统与药品生产环节的有效结合

                       图2:胶囊生产流程  
常见的视觉检测是基于二维图像的比对分析,因此只要是依靠表面特征来判断是否合格的检测要求都能够通过工业视觉来实现。邦纳的视觉系统在图2标注的几个工艺环节上拥有者非常成熟的解决方案,同时也积累的丰富的经验,在多年的推广中得到众多用户的高度认可。


1. 铝塑/铝铝包装
在铝塑/铝铝包装过程中,需要对泡罩内的药粒或胶囊进行检测,判断是否有漏放的药粒或胶囊,某些场合甚至需要检测药粒或胶囊自身的残损。工业视觉的应用已替代了过去多光电传感器检测的落后方案。

图3:邦纳Pro系列工业视觉在铝塑包装检测上的应用

图4:邦纳P4系列工业视觉在铝铝包装检测上的应用
2. 塑瓶包装
塑瓶包装同样需要检测药盒内的药瓶数量和破损,由于药瓶外形的多样性,无法通过光电传感器或接近传感器来实现可靠检测,工业视觉无疑是最有效的解决方案。

图5:邦纳P4系列工业视觉在塑瓶包装检测上的应用

3. 塑料瓶
作为药品的包装容器,药瓶本身的外观质量也逐渐受到了药品厂商的重视,目前设计的检测要求有表面瑕疵,斑点,瓶口缺损等。

图5:邦纳P4系列工业视觉塑料瓶检测整体方案

4. 装量,封口
对于药品或药剂的罐装,首先需要对容器内药品数量或药剂液位进行检测,其次再对封口的质量进行检测。

图6:邦纳P4系列工业视觉在药瓶液位检测的应用


图7:邦纳iVU系列工业视觉在瓶塞检测上的应用

5. 热合,批号,装量
一般来说,很多药品的包装材料上会印有条码,批号,特殊字符,工业视觉可以在热合的过程中对其进行同步检测,大大提高了生产效率。

图8:邦纳iVU系列工业视觉在铝塑/铝铝包装过程中对条码检测的应用


图9:邦纳iVU系列工业视觉在贴标机上对贴纸字符检测的应用

6. 外包装
药品的外包装决定了消费者对药品品牌的第一印象,其重要性是毋庸置疑的,针对各种复杂多变的包装检测,工业视觉是目前最高效的解决方案。

图9:邦纳iVU系列工业视觉药盒说明书检测的应用


图10:邦纳P4系列工业视觉在电子监管码等级检测的应用

四. 视觉系统的选型
配置一个视觉系统,需要充分的了解方案细节,所有硬件型号的确定都必须基于现场的检测环境和检测要求,只有充分发挥视觉系统的作用才是一个合理的配置方案。
1. 摄像头/控制器
摄像头/控制器是视觉系统的核心,其性能直接关系到最终检测的稳定性和可靠性。对于摄像头我们可以分辨率和成像速度来进行选择,控制器则根据其支持的软件功能来选择。

硬件型号 AREA AREA1.3 GEO GEO1.3 EDGE EDGE1.3 BCR BCR1.3
分辨率 128x100 1280x1024 128x100 1280x1024 128x100 1280x1024 640x480 1280x1024
成像速度 500fps 27fps 500fps 27fps 500fps 27fps 48fps 27fps


表1:邦纳P4系列参数摄像头举例

                         图11:邦纳PresencePLUS软件功能一览
2. 镜头
一般意义上的检测只需要考虑镜头的焦距,焦距的选择与检测的物距和视野有着非常密切的关系。例如广角镜头(短焦距)能够让照相机“看得更宽阔”,因为它有一个较大的图像角度;然而,长焦镜头(长焦距)能让照相机“看得更远”,但看到的范围比较窄。 如果牵涉到高精度或高速检测时,就必须考虑镜头的光圈,镜片材质,数值孔径等。

                      图12:镜头焦距与物距,视野的关系
3. 光源
一个稳定的、可靠的图像处理系统不能仅仅局限于在试验室的严格条件下才能应用,而应该在真正的工业制造环境中,在不断变化的环境光和其他工况条件下,对于不同的材料、不同的机器都可以实时摄取到高质量、高对比度的图像。基于这种情况,选择合适的,能够克服这些因素的光源非常重要,选择不同光源的目的是为了获取最佳对比度。

                             图13:常用光源的种类划分

五. 总结
综上所述,随着药品生产自动化程度的不断提高,工业视觉系统的应用将会越来越普及,在未来的日子里,视觉检测将会朝着高精度,高速,高复杂性的方向发展,作为业内知名品牌,邦纳公司也将一如既往的致力于新方案的开发,为广大用户提供更加完善的解决方案。