Spoľahlivá kontrola kontajnerov pomocou umelej inteligencie
Automatická vizuálna kontrola vo farmaceutickom priemysle
Odvetvie priemyslu: Plniace systémy vo farmaceutickom priemysle | Zákazník: Bonfiglioli Engineering S.r.l.
Ako člen skupiny TASI - najväčšej svetovej skupiny špecializujúcej sa výlučne na testovanie tesnosti, meranie a kontrolu - poskytuje Bonfiglioli Engineering už viac ako 45 rokov riešenia kontroly kvality pre všetky požiadavky na balenie vo farmaceutickom sektore, v oblasti kovových plechoviek a aerosólov, potravín a nápojov, chemikálií a osobnej starostlivosti.
Situácia
Vo farmaceutickom priemysle existuje mnoho možných kombinácií obalov, ich materiálov a obsahu. Obsah alebo látky môžu byť práškové, tekuté alebo šokovo zmrazené a plnia sa do ampuliek, kaziet, fľaštičiek alebo liekoviek a dodávajú sa konečnému spotrebiteľovi. Predtým, ako sa tieto nádoby dostanú ku konečnému spotrebiteľovi, sa však musia skontrolovať, či nie sú poškodené. Medzi vady môžu patriť cudzie častice, kozmetické vady (škrabance, deformácie atď.), nesprávne hladiny náplne alebo farby. Nádoby sa zvyčajne vyrábajú zo skla, ale priemysel sa čoraz viac zameriava na plasty, napr. v oblasti parenterálnych foriem aplikácie, t. j. liečivá sa injekčne podávajú priamo a neoslabujú sa cez gastrointestinálny trakt.
Výzva
Z hľadiska kontrolného systému to predstavuje niekoľko výziev, ktoré je potrebné prekonať: V porovnaní so sklom sú plastové obaly variabilnejšie z hľadiska ich svetelno-optických vlastností a ich nižšia priehľadnosť sťažuje analýzu obsahu. Po druhé, sú menej priehľadné, čo sťažuje analýzu obsahu. Variabilita spôsobená plastmi znamená, že kvapôčková analýza, ktorá sa bežne používa pri klasickej vizuálnej kontrole skla, nie je praktická. Z tohto dôvodu sú potrebné nástroje, ktoré sa dokážu naučiť nielen rozpoznať odchýlky, ale aj rozhodnúť, či sú ešte v medziach alebo nie.
Riešenie
Spoločnosť Bonfiglioli Engineering včas rozpoznala, že počítačové videnie, oblasť v rámci umelej inteligencie (AI), je predurčené na kontroly vo všeobecnosti a najmä pre plastové obaly. Počítačové videnie je modelované na základe ľudského videnia, ktoré bolo po mnoho storočí trénované na rozlišovanie, rozpoznávanie, odvodzovanie a určovanie objektov, vzdialeností, pohybov a nepravidelností. Pomocou počítačového videnia by sa stroje mali naučiť vidieť, pozorovať a rozpoznávať ako ľudské oko, a tak byť schopné konať a vydávať odporúčania. Konkrétne sa na to používa hlboké učenie pomocou neurónových sietí, ktoré sa učia, ako sa obrazy navzájom líšia a čo možno na obraze vidieť na úrovni pixelov.
Ako to funguje?
Na fungovanie umelej inteligencie je potrebné veľké množstvo údajov. Kontrolný systém vo farmaceutickom priemysle sám o sebe generuje veľké množstvo obrazových údajov. Vady na obaloch sa zisťujú pomocou 360° obrazových sekvencií s rôznymi svetelnými podmienkami. Na zistenie cudzích častíc v kvapaline sa napríklad nádoba uvedie do pohybu, náhle sa zastaví a výsledok sa zdokumentuje pomocou obrazovej sekvencie. V prípade prášku alebo nárazovo zmrazeného obsahu sa nádoby otáčajú a snímky sa robia v rôznych časoch počas otáčania.
O obrazový materiál by teda nemal byť núdza; úlohou je skôr nájsť kameru, ktorá dokáže zhotoviť požadovaný počet snímok s vysokým rozlíšením a dodať ich - v ideálnom prípade spracované - do hostiteľského systému.
Vaše výhody
Aké sú kľúčové vlastnosti vašej aplikácie?
- Obrazové snímače s vysokým rozlíšením
- FGPA (Field Programmable Gate Array)
- 256 MB obrazovej pamäte
- Inteligentná funkcia: Multi-AOI
- Inteligentná funkcia: režim Burst
Produkty
Pri hľadaní správnej kamery sa spoločnosť Bonfiglioli Engineering dostala k sérii duálnych kamier Gigabit Ethernet BVS CA-GX2 ktorá má nielen veľký výber snímačov s vysokým rozlíšením, ale aj FPGA a 256 MB obrazovej pamäte. Oboje je predpokladom pre rad inteligentných funkcií, ktoré sa nakoniec ukázali byť pre spoločnosť Bonfiglioli Engineering nevyhnutné na splnenie požiadaviek 400 CPM (počtov za minútu) a jednoduchej integrácie.
Celkovo dvanásť kamier je súčasťou "systému automatickej vizuálnej kontroly" spoločnosti Bonfiglioli Engineering, skrátene AVI. Zatiaľ čo desať kamier kontroluje vady, ako je rozdrvenie, škvrny, zmeny farby, častice alebo úroveň naplnenia vo vnútri nádoby, dve kamery kontrolujú vady na vonkajšej strane nádoby, najmä na uzávere.
Odporúčania
Rozhodujúce tu boli najmä dve inteligentné funkcie: Po prvé, multi-AOI, ktorá podporuje záznam rôznych oblastí kontajnera s rôznymi časmi expozície a spája ich do jedného obrazu. Po druhé, režim sériového snímania, ktorý umožňuje snímať obrázky maximálnou rýchlosťou snímača a prenášať ich bez strát pomocou vyrovnávacej pamäte. To umožnilo spoločnosti Bonfiglioli Engineering vyvinúť presné a vysokorýchlostné kontrolné riešenie. Okrem toho bolo možné ušetriť jeden ethernetový kábel na kameru, čo zjednodušilo kabeláž a integráciu.