Contrôle du verre
Système multi-caméras intelligent pour le contrôle qualité des flacons de vaccins
La lutte contre la pandémie de Covid-19 est en tête de l'agenda mondial. Des efforts sont faits dans le monde entier pour fournir des vaccins à la population le plus rapidement possible. Mais fournir près de 8 milliards de doses - une pour chaque personne dans le monde - n'est pas une tâche facile. Les flacons de verre sont un facteur crucial dans la livraison des milliards de doses de vaccin. Environ 50 milliards sont produits chaque année dans le monde. Aujourd'hui, les producteurs de flacons augmentent massivement leur production pour éviter de devenir le proverbial goulot d'étranglement de la chaîne d'approvisionnement. Cependant, les flacons de vaccins de qualité médicale ne sont pas des tubes de verre standard. Qu'il s'agisse de bouteilles à bords roulés, de bouteilles filetées ou d'ampoules, elles sont toutes en verre borosilicate spécial et nécessitent des lignes de production sur mesure. Toute interaction entre le contenant et le liquide contenu doit être évitée, car toute interférence chimique pourrait altérer le vaccin. La moindre éraflure ou fissure peut rendre inutilisable un lot entier, contaminer le système pendant le processus de remplissage ou même entraîner un arrêt de la machine.
Les exigences imposées aux fabricants sont donc énormes : il s'agit non seulement de produire rapidement de grandes quantités, mais aussi de maintenir des normes de qualité particulièrement élevées. Dans le même temps, l'augmentation de la capacité de production exige généralement beaucoup de temps et de capital. La solution rentable, possible à intégrer rapidement et extrêmement fiable pour l'inspection des flacons de vaccins vient de Bad Königshofen, en Allemagne : la société Isotronic GmbH a développé le système d'inspection automatique de verre tubulaire « VialChecker ». Les caméras industrielles IDS de la famille de caméras uEye CP sont utilisées comme composants de traitement d'images pour l'inspection des cotes et de la surface.
Application
Les flacons de vaccins contiennent généralement entre 2 ml et 100 ml de liquide. Ils font en moyenne 45 mm de haut et 11,5 mm de large. Les fabricants utilisent du verre borosilicate pour maintenir la stabilité requise des vaccins pendant le stockage et le transport - même à des températures extrêmes. Les petits conteneurs pour les précieuses doses sont soumis à des exigences de qualité élevées. Dans le même temps, de grandes quantités doivent actuellement être produites dans les plus brefs délais. Un contrôle qualité très rapide avec une grande fiabilité dans la détection des défauts est nécessaire - comment cela peut-il fonctionner ?
Les flacons à bord roulé, les flacons filetés ou les ampoules en verre borosilicate pour les vaccins sont soumis aux exigences de qualité les plus strictes.
Par exemple : des caméras haute performance dotées de capteurs haute résolution permettent d'atteindre des fréquences d'image élevées. Les caméras industrielles GigE de la famille IDS uEye CP peuvent également être combinées à des moniteurs industriels à écran tactile, une armoire de commande, une connexion au système de production correspondant et un logiciel intelligent. VialChecker est le nom du système d'inspection des cotes et de surface tout-en-un des flacons de vaccins, disponible en deux versions. Le respect des cotes est contrôlé par la « VialChecker Geometrie », tandis que le « VialChecker Cosmetic » vérifie la surface de chaque flacon pour s'assurer qu'elle est sans défaut. Ce dernier peut éventuellement être utilisé dans le cadre du contrôle de la géométrie ou comme un système distinct pour assumer des tâches plus exigeantes.
VialChecker Geometrie contient plus de 50 contrôles de cotes et effectue des tests pour les produits en verre tubulaire standard et non standard avec une précision de mesure allant jusqu'à 0,01 millimètre. En revanche, les défauts tels que les fissures, les rayures, les éclats, les inclusions ou les taches, sont détectés par VialChecker Cosmetic avec une précision de 0,1 millimètre carré grâce aux puissantes caméras. Le logiciel intelligent permet une analyse et une classification précises de la description des défauts.
Le contrôle a lieu à différents points du processus de fabrication, par exemple directement après le moulage des flacons ou un peu avant le conditionnement. Un système prend généralement en charge entre trois et huit caméras, de sorte que différentes stations de mesure peuvent être intégrées le long de la chaîne de production. « Selon les besoins du client, le système est spécifié ou complété par des capteurs ou des caméras appropriés, par exemple pour mesurer l'épaisseur du verre », explique Valentin Mayer-Eichberger, directeur de l'exploitation chez Isotronic. « Si plus de huit caméras sont nécessaires, plusieurs ordinateurs sont envoyés sur le terrain. » Les caméras observent par exemple le verre tubulaire en rotation latérale ou le fond du verre et fournissent des images haute résolution.
Le système multi-caméras « VialChecker » permet un traitement haute vitesse lors du contrôle qualité des flacons de vaccins
Les caméras capturent au moins 20 images par rotation, ce qui permet au système VialChecker de contrôler jusqu'à 120 flacons par minute avec une très grande précision, de 0,01 millimètre pour les contrôles dimensionnels et de 0,1 millimètre carré pour les contrôles cosmétiques. Outre le traitement en temps réel et à faible latence, un enregistrement détaillé du fonctionnement du système est fourni. La grande fiabilité du logiciel garantit que les produits sont conformes à la spécification géométrique du produit et exempts de défauts, tout en répondant aux exigences de qualité.
Selon les exigences et la tâche d'inspection, différents modèles de caméras sont nécessaires pour la station de mesure. Actuellement, Isotronic utilise principalement la famille de caméras IDS GigE uEye CP. Ces caméras offrent une fonctionnalité maximale avec un prétraitement étendu des pixels et conviennent parfaitement aux systèmes multi-caméras comme VialChecker pour la mémorisation temporaire de séquences d'images grâce à la mémoire d'images interne de 120 Mo. Elles fournissent des données à pleine vitesse GigE et permettent également une alimentation par câble unique jusqu’à 100 mètres grâce au « Power over Ethernet ».
L'un des modèles préférés est le UI-5250CP-M-GL avec un capteur CMOS de 2 mégapixels, l'un des capteurs les plus sensibles de la gamme IDS. Il est disponible en deux versions, monochrome et couleur, et se caractérise par une sensibilité à la lumière exceptionnelle. Il propose également différents modes d'obturation, ce qui permet l'acquisition fidèle de sujets en mouvement ou la prise de vue de forts contrastes sans aucun bruit. « C'est particulièrement important pour la détection rapide et fiable des défauts à la surface du verre », déclare Valentin Mayer-Eichberger, expliquant ainsi le choix de la caméra uEye d'IDS. Quatre zones d'intérêt (AOI) maximum permettent de contrôler plusieurs caractéristiques simultanément ou de capturer les AOI dans une série d'expositions avec des paramètres différents. Ce condensé de puissance avec une fréquence de 52 images par seconde est donc idéal pour les différentes tâches d'inspection le long de la chaîne de production - à vitesse élevée : « Le système permet un traitement haute vitesse, il peut traiter jusqu'à 120 cycles par minute », souligne Valentin Mayer-Eichberger. Cependant, outre les performances convaincantes des caméras, d'autres facteurs jouent un rôle :
Nous apprécions la cohérence et la durabilité des caméras IDS. Et le service.
Logiciel
Les caméras IDS sont directement connectées au système en C++. Un algorithme logiciel spécialement développé dans votre entreprise détecte les erreurs et émet le message d'erreur via le moniteur. « Non seulement nous disposons d'un système de mesure qui indique le « bon » et le « mauvais », mais qui enregistre également la qualité de chaque produit et affiche des statistiques dans le temps. Le régleur de machine s'en sert pour vérifier que tout est toujours correct et que le flacon a été bien défini. »
Le logiciel Isotronic possède une interface intuitive et conviviale qui a été développée en tenant compte des besoins du client. De plus, VialChecker est optimisé pour le support à distance avec des mises à jour et des améliorations logicielles continues. Valentin Mayer Eichberger en est convaincu : « C'est la base d'un système dynamique et durable. Nous utilisons l'apprentissage machine pour des tâches difficiles telles que la classification des défauts. Des solutions sur site ou dans le cloud pour le traitement de grandes quantités de données ainsi que des analyses détaillées et l'optimisation des processus font partie de l'étendue des services.
Une analyse de la fréquence des défauts sur la durée ainsi que la surveillance de l'usure des outils et des alarmes sont possibles, par exemple. Le service cloud pour la surveillance de la production est complet : « À la fin de la production, nous établissons des graphiques par mesure de qualité. Des certificats de précision des mesures peuvent être délivrés pour la réception du système de mesure. »
Perspectives
Les experts estiment que la demande mondiale de flacons de vaccins augmentera d'un à deux milliards au cours des deux prochaines années. Le directeur d'AstraZeneca, l'un des principaux producteurs de vaccins, avait déjà lancé une alerte tôt pendant la pandémie : « Il n'y a pas assez de flacons dans le monde. » Les fabricants de flacons de vaccins du monde entier augmentent la production du verre, qui doit protéger le précieux liquide. Afin d'y parvenir, des systèmes de contrôle automatiques et performants sont plus que jamais demandés pour répondre aux exigences immenses en termes de qualité. « En outre, on observe une croissance générale du secteur et de la demande en provenance de la région Asie - et cela, bien avant la pandémie », note Valentin Mayer Eichberger. De bonnes perspectives pour des systèmes comme VialChecker : ils aident les producteurs à ne pas constituer un goulot d'étranglement dans la chaîne d'approvisionnement en vaccins.
GigE uEye CP : une rapidité exceptionnelle, une fiabilité exceptionnelle, des capteurs exceptionnels !
- Interface : Ethernet
- Modèle : UI-5250CP-M-GL
- Interface : Ethernet
- Type de capteur : CMOS
- Fabricant : e2v
- Fréquence d'image : 52,0 images par seconde
- Résolution : 1600 x 1200 px / 1,92 mégapixels
- Obturateur : Global-Shutter
- Format de capteur : 7,200 mm x 5,400 mm
- Dimensions : 29,0 mm x 29,0 mm x 29,0 mm
- Poids : 51 g
- Connecteur : GigE RJ45, vissable
- Utilisations : traitement d'image industriel, assurance qualité, applications d'inspection, techniques médicales (et automatisation des laboratoires), visualisation
Client
L'activité principale d'Isotronic est la création de systèmes d'assurance qualité pour les flacons pharmaceutiques en verre. Depuis 1989, la société développe des systèmes d'inspection optique pour l'industrie du verre tubulaire. Depuis le changement générationnel de 2017, Gregor Fabritius et Valentin Mayer-Eichberger continuent à diriger la société avec une forte volonté d'innovation et d'expansion. Plus de 400 systèmes de mesure installés chez 50 clients sont entretenus, maintenus et modernisés au fur et à mesure depuis les sites de Bad Königshofen et de Berlin.
Pour les stations de mesure utilisées dans le monde entier, la société applique avec succès un savoir-faire industriel et une technologie de pointe combinés à un développement progressif et durable pour répondre aux exigences élevées d'assurance qualité de l'industrie de conditionnement pharmaceutique en verre.
www.isotronic.de