Spolehlivá kontrola kontejnerů pomocí umělé inteligence
Automatická vizuální kontrola ve farmaceutickém průmyslu
Odvětví průmyslu: Plnicí systémy ve farmaceutickém průmyslu | Zákazník: Bonfiglioli Engineering S.r.l.
Společnost Bonfiglioli Engineering je členem skupiny TASI - největší světové skupiny specializující se výhradně na testování těsnosti, měření a kontrolu - a již více než 45 let poskytuje řešení pro kontrolu kvality všech požadavků na obaly ve farmaceutickém odvětví, v odvětví kovových plechovek a aerosolů, potravin a nápojů, v chemickém odvětví a v odvětví osobní hygieny.
Situace
Ve farmaceutickém průmyslu existuje mnoho možných kombinací obalů, jejich materiálů a obsahu. Obsah nebo látky mohou být práškové, tekuté nebo šokově zmrazené a jsou plněny do ampulí, kartuší, lahviček nebo lahviček a dodávány konečnému spotřebiteli. Než se však tyto nádoby dostanou ke konečnému spotřebiteli, musí být zkontrolovány, zda nejsou závadné. Mezi vady mohou patřit cizí částice, kosmetické vady (škrábance, deformace atd.), nesprávné úrovně naplnění nebo barvy. Nádoby se obvykle vyrábějí ze skla, ale průmysl se stále více zaměřuje na plasty, např. v oblasti parenterálních aplikačních forem, tj. léčivých přípravků, které se podávají přímo a neoslabují se prostřednictvím gastrointestinálního traktu.
Výzva
Z hlediska kontrolního systému to představuje několik výzev, které je třeba překonat: Ve srovnání se sklem jsou plastové nádoby z hlediska svých světelně-optických vlastností proměnlivější a jejich nižší průhlednost ztěžuje analýzu obsahu. Za druhé jsou méně průhledné, což ztěžuje analýzu obsahu. Proměnlivost způsobená plasty znamená, že kapková analýza, která se obvykle používá při klasické vizuální kontrole skla, není praktická. Z tohoto důvodu jsou zapotřebí nástroje, které se naučí nejen rozpoznat odchylky, ale také rozhodnout, zda jsou ještě v mezích či nikoli.
Řešení
Společnost Bonfiglioli Engineering si brzy uvědomila, že počítačové vidění, obor v rámci umělé inteligence (AI), je pro kontroly obecně, a zejména pro kontroly plastových nádob, předurčeno. Počítačové vidění vychází z lidského zraku, který byl po mnoho staletí trénován k rozlišování, rozpoznávání, odvozování a určování objektů, vzdáleností, pohybů a nepravidelností. Pomocí počítačového vidění by se stroje měly naučit vidět, pozorovat a rozpoznávat jako lidské oko, a být tak schopny přijímat opatření a vydávat doporučení. Konkrétně se k tomu používá hluboké učení s neuronovými sítěmi, které se učí, jak se obrazy od sebe liší a co lze na obraze vidět na úrovni pixelů.
Jak to funguje?
Pro fungování umělé inteligence je zapotřebí velké množství dat. Kontrolní systém ve farmaceutickém průmyslu sám o sobě generuje velké množství obrazových dat. Vady na kontejnerech se zjišťují pomocí 360° obrazových sekvencí s různými světelnými podmínkami. Za účelem detekce cizích částic v kapalině se například nádoba uvede do pohybu, prudce se zastaví a výsledek se zdokumentuje pomocí obrazové sekvence. V případě prášku nebo nárazově zmraženého obsahu se nádoby nechají otáčet a snímky se pořizují v různých časech během otáčení.
O obrazový materiál by tedy neměla být nouze; problémem je spíše najít kameru, která dokáže pořídit požadovaný počet snímků s vysokým rozlišením a dodat je - v ideálním případě zpracované - do hostitelského systému.
Vaše výhody
Jaké jsou klíčové vlastnosti vaší aplikace?
- Obrazové snímače s vysokým rozlišením
- FGPA (Field Programmable Gate Array - pole programovatelných hradel)
- 256 MB obrazové paměti
- Chytrá funkce: Multi-AOI
- Chytrá funkce: režim Burst
Produkty
Při hledání správné kamery se společnost Bonfiglioli Engineering dostala k řadě duálních kamer s gigabitovým Ethernetem. BVS CA-GX2 která má nejen velký výběr snímačů s vysokým rozlišením, ale také FPGA a 256 MB obrazové paměti. Obojí je předpokladem pro řadu chytrých funkcí, které se nakonec pro společnost Bonfiglioli Engineering ukázaly jako nezbytné pro splnění požadavků na 400 CPM (počty za minutu) a jednoduchou integraci.
Celkem dvanáct kamer je součástí systému "Automatic Visual Inspection System" společnosti Bonfiglioli Engineering, zkráceně AVI. Zatímco deset kamer kontroluje vady, jako je rozdrcení, vady, změny barvy, částice nebo úroveň naplnění uvnitř nádoby, dvě kamery kontrolují vady na vnější straně nádoby, zejména na uzávěru.
Doporučení
Rozhodující zde byly zejména dvě chytré funkce: Za prvé, multi-AOI, která podporuje záznam různých oblastí kontejneru s různými expozičními časy a spojuje je do jednoho obrazu. Zadruhé, režim sériového snímání, který umožňuje pořizovat snímky maximální rychlostí snímače a přenášet je beze ztrát pomocí vyrovnávací paměti. To umožnilo společnosti Bonfiglioli Engineering vyvinout přesné a vysokorychlostní kontrolní řešení. Kromě toho bylo možné ušetřit jeden ethernetový kabel na kameru, což zjednodušilo kabeláž a integraci.