Print

Roboty naváděné počítačovým viděním automatizují plnění ampulek a injekčních stříkaček

-- 17.03.11

Farmaceutické plnicí zařízení se přizpůsobuje tvarům a rozměrům nádobek na léčivo, takže krátké série lze provádět s minimálními prostoji. Společnost AST (Automated Systems Of Tacoma) vyvinula nový flexibilní robotický systém naváděný počítačovým viděním, který dokáže pracovat s širokou řadou typů a rozměrů nádobek a lze jej přestavit z jednoho typu na druhý zhruba za 30 minut. Pro přesnou lokalizaci každé nádobky slouží mikrosystém počítačového vidění Cognex In-Sight, který roboty před zpracováním informuje o příslušném umístění.

Výrobci léčiv obvykle pro plnění ampulek, stříkaček a dalších nádobek využívají specializované stroje s napevno nastavenou automatizací. Proto jsou tyto stroje obvykle schopné plnit jen jeden typ nádobek. To je přijatelné, pokud vyrábíte dlouhé série s jednou nádobkou, ale je to neflexibilní, když výrobci léčiv potřebují plnit stejný druh léku do několika typů nádobek, jako jsou ampulky, stříkačky a infuzní sáčky. Jako další „krátké série“ bývají zapotřebí například balení produktů pro klinické studie a výroba personalizovaných léčiv v malém měřítku. Protože většina automatizovaných plnicích systémů spoléhá na přesné umístění, unikátní pro každý typ nádobky, pro plnění nádob jiných formátů si výrobce musí pořídit několik plnicích strojů nebo se smířit se zdlouhavými prostoji při přechodu na jiné typy nádobek.

Limity konvenčního plnění

Výzkumná společnost v oblasti „life science“ požádala firmu AST o vyvinutí alternativy ke konvenčním farmaceutickým plnicím strojům. Tato společnost chtěla jeden stroj, který by dokázal plnit a uzavírat všechny její malosériové produkty pro klinické studie na jediném flexibilním zařízení. Základní koncepcí je systém, který umísťuje snadno použitelná „hnízda“ určitých nádobek do provozního dosahu dvou robotů. Pro přesnou lokalizaci každé nádobky slouží mikrosystém počítačového vidění Cognex In-Sight, který roboty před zpracováním informuje o příslušném umístění. Tento přístup umožňuje rychlou změnu z jednoho typu nebo rozměru na jiný pomocí nahrání nového programu pro robota, výměny nosičů produktů a instruování robota k výměně nástroje na konci ramene. Tento systém používá materiály na jedno použití u všech dílů v kontaktu s procesem, což dále zkracuje dobu potřebnou pro změnu a odstraňuje riziko křížové kontaminace.

Integrace počítačového vidění a robotiky

Nejnáročnějším úkolem při vývoji zařízení AseptiCell bylo integrovat robotiku a systém počítačového vidění pro zajištění vysoké míry přesnosti a rychlosti požadované touto aplikací. Společnost AST se obrátila na Briana LaFave, automatizačního technika společnosti Olympus Control, z důvodu dlouholetých zkušeností jeho firmy s vývojem aplikací počítačového vidění. „Podrobně jsem aplikaci přezkoumal a dospěl jsem k závěru, že klíčovým faktorem je integrace mezi systémem počítačového vidění a robotem,“ konstatoval LaFave. První volbou společnosti AST pro tuto aplikaci byl šestiosový průmyslový robot Staubli TX-60 HE, a to pro jeho stabilitu a schopnost přestát agresivní čištění a biologickou dekontaminaci, jež jsou nezbytné u této aplikace. „Pro montáž systému počítačového vidění na rameno robota bylo nutné, aby tento systém byl malý,  lehký a s velmi jednoduchou kabeláží. Domníval jsem se, že pro tento úkol by byl ideální systém Cognex Micro In- -Sight 1100,“ dodal LaFave.

Systém Cognex In-Sight Micro se dodává s předem nakonfigurovanými ovladači, připravenými šablonami a vzorovým počítačovým kódem pro komunikaci s většinou robotů. Společnost Cognex navíc podporuje nejčastěji využívané komunikační protokoly otevřených standardů Industrial Ethernet a Fieldbus pro bezproblémové připojení k PLC a široké řadě automatizačních zařízení. Systém Cognex In-Sight Micro 1100 poskytuje rozlišení 640×480 obrazových bodů a je umístěn v pouzdře o velikosti pouhých 30×30×60 mm. Obsahuje rovněž nelineární kalibrační nástroj, který umožňuje montáž pod úhlem až 45 ° od kontrolovaného objektu. Zařízení The Cognex Micro podporuje technologii Power over Ethernet (PoE) pro zajištění napájení a síťové komunikace po jediném standardním síťovém kabelu.

Jak funguje robotický plnicí systém

Zařízení AseptiCell je určeno pro plnění a uzavírání předem sterilizovaných stříkaček, ampulek, infuzních sáčků a dalších nádobek připravených k použití a lékařských zařízení. Tato multifunkční schopnost šetří peníze a prostor v čistých místnostech (cleanroom) tím, že odstraňuje nutnost následných zařízení pro mytí, depyrogenizaci a sterilizaci nádobek a uzávěrů před plněním. Nádobky jsou nakupovány čisté, sterilní a připravené k použití, přičemž každý tubus s nádobkami je zabalen ve dvou sterilních vrstvách materiálu. Operátoři odstraní jednu sterilní vrstvu, když se nádoby přenesou do čisté místnosti. Druhá vrstva se odstraní při zavedení nádobek do stroje.

Tubusy s předem připravenými nádobkami a komponenty uzávěrů obsahují pomůcky označované jako „hnízda“, která drží každou nádobku a uzávěr ve vzpřímené pozici pro plnění a umístění uzávěru. Operátor s pomocí sterilních rukavic sejme hnízdo z tubusu a umístí je na otočný dopravník v sekci přísunu materiálu zařízení AseptiCell. Dvířka utěsněné aseptické procesní sekce se otevírají automaticky a materiál se přesunuje do této oblasti. Dva roboty Staubli v aseptické procesní sekci obsahují všechny nástroje potřebné pro plnění nádobek, vyfouknutí kyslíku z nádobky a její naplnění dusíkem pro zamezení infiltrace, aplikaci uzávěrů a zatavení infuzních sáčků.

Program robota může procesní úkony podle potřeby rozdělit mezi dva roboty. Společnost AST navrhla tento systém, aby měl zabudovanou redundanci, takže pokud by jeden robot selhal, stroj stále může běžet na 50 % své plné kapacity s použitím pouze ramene funkčního robota. Každý robot se pohybuje na přibližnou pozici prvního uzávěru a poté ke zpracovávané nádobce. Systém počítačového vidění Cognex In-Sight Micro 1100 pořídí snímek obou. Pomocí kruhového nástroje s vysokým rozlišením se určí přesná poloha nádobky a uzávěru a toto umístění (vzhledem k pozici středu nástroje robota) je sděleno řídicímu prvku robota.

Náročnost práce se stříkačkami

Injekční stříkačky představují pro systém počítačového vidění ten nejnáročnější úkol, a to z důvodu umístění uzávěru stříkačky. Pro umístění uzávěru do stříkačky se používají dva osvědčené způsoby: mechanické a podtlakové umístění. Mechanické umístění uzávěru je z těchto dvou náročnější, vyžaduje vložení tenkostěnného dutého trnu z nerezové oceli koncentricky dovnitř válce stříkačky s minimální vůlí a protlačení uzávěru skrz tento trn pomocí tlačné tyče. Systém počítačového vidění přesně lokalizuje pozici nádobky, aby nedošlo k poškrábání stěny stříkačky nebo, což by bylo horší, k jejímu poškození nebo proražení trnem. Je-li zapotřebí vyšší přesnost, je možno jí dosáhnout pomocí jednoho nebo několika jiných modelů systémů počítačového vidění Cognex, které nabízejí rozlišení 1600×1200 obrazových bodů.

Řídicí prvek robota pomocí přesných údajů o pozici každé nádobky a uzávěru poskytnutých systémem počítačového vidění přesně umístí několik pomocných nástrojů ramene robota pro následné operace. V případě plnění ampulek dávkuje pomocný plnicí nástroj sterilní farmaceutický produkt do ampulek. Poté další pomocný nástroj na konci ramene uchopí uzávěr a umístí jej na hrdlo ampulky. Třetí pomocný nástroj aplikuje hliníkovou svěrnou čepičku s odklopným uzávěrem, čímž se ampulka utěsní. Po naplnění a těsném uzavření každé nádobky přesune otočný dopravník dokončený produkt do sekce výstupumateriálu (viz obrázek). Zatímco se hnízdo nádobek zpracovává, operátor přesune tubus skrz přepážku mezi sekcí vstupu a výstupu materiálu.

Operátor umístí hnízdo obsahující dokončené produkty zpět do tubusu před odstraněním ze systému.Pro změnu z jednoho typu nádobky na jiný odpojí operátor robota od napájení, umístí nástroje na konci ramene robota do aseptické procesní sekce a připojí k nástroji přívody sterilní kapaliny. Operátor poté nainstaluje nosiče produktů pro výrobky, které se mají plnit, a zvolí odpovídající program na rozhraní s dotykovou obrazovkou. Robot automaticky změní nástroje, takže operátor se nikdy nebude muset přiblížit k robotu nebo k nádobkám se sterilním produktem a komponentami uzávěrů.

Redakčně upravila Renee Robbinsová Bassettová, přispěvatelka časopisu Control Engineering. Kontaktujte ji na adrese rrobbins3000@comcast.net.


Pro více informací navštivte:

www.cognex.com


www.olympuscontrols.com


www.staubli.us

 

 


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Trendy v robotizaci 2020
2020-01-28 - 2020-01-30
Místo: Best Western Premier / Avanti, Brno
DIAGO 2020
2020-01-28 - 2020-01-29
Místo: Orea Resort Devět Skal ***, Sněžné - Milovy
Trendy automobilové logistiky 2020
2020-02-20 - 2020-02-20
Místo: Parkhotel Plzeň
Úspory v průmyslu
2020-03-03 - 2020-03-03
Místo: Ostrava
AMPER TOUR 2020
2020-03-17 - 2020-03-19
Místo: Brno

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI