Hệ thống nhiều camera thông minh giúp kiểm soát chất lượng chai vắc xin

Chống lại đại dịch Covid-19 là ưu tiên hàng đầu trong chương trình nghị sự toàn cầu. Trên khắp thế giới, những nỗ lực đang được thực hiện để cung cấp vắc xin cho người dân càng nhanh càng tốt. Nhưng cung cấp khoảng 8 tỷ liều – ít nhất một liều cho mỗi người trên thế giới – không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Lọ thủy tinh là một yếu tố quan trọng trong việc cung cấp hàng tỷ liều vắc xin. Khoảng 50 tỷ trong số chúng được sản xuất trên toàn thế giới mỗi năm.

Hiện tại các nhà sản xuất lọ đang ồ ạt đẩy mạnh sản xuất để không trở thành nút thắt cổ chai trong chuỗi cung ứng. Tuy nhiên, lọ vắc xin cấp y tế không phải là ống thủy tinh tiêu chuẩn. Cho dù là chai có vành cuộn, chai có ren hay ống tiêm, tất cả chúng đều được làm bằng thủy tinh borosilicate đặc biệt và yêu cầu dây chuyền sản xuất tùy chỉnh. Bất kỳ sự tương tác nào giữa vật chứa và chất lỏng bên trong phải được ngăn chặn, vì bất kỳ sự can thiệp hóa học nào cũng có thể ảnh hưởng đến vắc xin. Ngay cả vết xước, vết nứt hoặc vết nứt nhỏ nhất cũng có thể khiến cả lô không sử dụng được, làm nhiễm bẩn dây chuyền trong quá trình chiết rót hoặc thậm chí dẫn đến dừng máy.

Yêu cầu đối với các nhà sản xuất là rất lớn: vấn đề không chỉ là sản xuất số lượng lớn một cách nhanh chóng mà còn là duy trì các tiêu chuẩn chất lượng đặc biệt cao. Đồng thời, việc tăng năng lực sản xuất thường đòi hỏi nhiều thời gian và vốn. Một giải pháp tiết kiệm chi phí, được tích hợp nhanh chóng và cực kỳ đáng tin cậy để kiểm tra các lọ vắc xin đến từ Bad Königshofen ở Đức: Isotronic GmbH, đã phát triển hệ thống kiểm tra thủy tinh dạng ống tự động ‘VialChecker’. Máy ảnh công nghiệp IDS từ dòng máy ảnh uEye CP được sử dụng làm thành phần xử lý hình ảnh để kiểm tra kích thước và bề mặt.

Đăng kí

Lọ vắc xin thường chứa từ 2 ml đến 100 ml chất lỏng. Chúng cao trung bình 45 mm và rộng 11,5 mm. Các nhà sản xuất sử dụng thủy tinh borosilicate cho mục đích này để giữ vắc xin ở tình trạng ổn định cần thiết trong quá trình bảo quản và vận chuyển – ngay cả ở nhiệt độ khắc nghiệt. Các thùng chứa nhỏ cho nội dung quý giá phải tuân theo các yêu cầu chất lượng cao. Đồng thời, số lượng lớn hiện phải được sản xuất trong thời gian ngắn nhất có thể. Điều cần thiết là kiểm soát chất lượng rất nhanh với độ tin cậy cao trong việc phát hiện lỗi – làm thế nào điều đó có thể thực hiện được?

Sử dụng các camera hiệu suất cao có cảm biến độ phân giải cao đồng thời cho phép tốc độ khung hình cao và kết hợp các camera công nghiệp GigE từ dòng IDS uEye CP với màn hình cảm ứng cấp công nghiệp, tủ điều khiển, kết nối với hệ thống sản xuất tương ứng và phần mềm thông minh. VialChecker là tên của hệ thống kiểm tra tất cả trong một để kiểm tra bề mặt và kích thước tự động của các lọ vắc xin, có hai phiên bản. Việc tuân thủ các kích thước được kiểm tra bằng ‘VialChecker Geometry’, trong khi ‘VialChecker Cosmetic’ kiểm tra bề mặt của từng chai riêng lẻ để biết độ hoàn hảo. Cái sau có thể tùy chọn được sử dụng như một phần của kiểm tra hình học hoặc đảm nhận các nhiệm vụ đòi hỏi khắt khe hơn như một hệ thống riêng biệt.

VialChecker Geometry chứa hơn 50 phép kiểm tra chiều và thực hiện các phép thử cho cả sản phẩm thủy tinh dạng ống tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn với độ chính xác phép đo lên tới 0,01 mm. Mặt khác, các khuyết tật như nứt, trầy xước, sứt mẻ, tạp chất hoặc vết bẩn được phát hiện với độ chính xác 0,1 milimét vuông nhờ các camera mạnh mẽ. Phần mềm thông minh cho phép phân tích và phân loại mô tả lỗi chính xác.

Thử nghiệm diễn ra tại nhiều thời điểm khác nhau trong quy trình sản xuất, chẳng hạn như ngay sau khi chai được tạo hình hoặc ngay trước khi đóng gói. Một hệ thống thường hỗ trợ từ ba đến tám camera để các trạm đo khác nhau có thể được tích hợp dọc theo dây chuyền sản xuất. Valentin Mayer-Eichberger, Giám đốc điều hành của Isotronic giải thích : “Tùy thuộc vào yêu cầu của khách hàng, hệ thống được chỉ định hoặc bổ sung các cảm biến hoặc camera thích hợp, chẳng hạn như để đo độ dày của kính . “Nếu cần nhiều hơn tám camera, một số máy tính sẽ được đưa vào hoạt động.” Ví dụ, họ quan sát thủy tinh ống quay ngang hoặc đáy thủy tinh và cung cấp hình ảnh có độ phân giải cao.

Các camera chụp ít nhất 20 ảnh mỗi lần quay, cho phép VialChecker kiểm tra tới 120 lọ mỗi phút với độ chính xác rất cao. Nó lên đến 0,01 milimét đối với kiểm tra kích thước và 0,1 milimét vuông đối với kiểm tra mỹ phẩm. Ngoài xử lý thời gian thực, độ trễ thấp, còn có ghi nhật ký chi tiết về hoạt động của hệ thống. Độ tin cậy cao của phần mềm đảm bảo rằng các sản phẩm nằm trong đặc điểm kỹ thuật hình học của sản phẩm và không có lỗi, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về chất lượng.

Tùy thuộc vào yêu cầu và nhiệm vụ đo kiểm mà các mẫu camera khác nhau được sử dụng cho trạm đo. Hiện tại, Isotronic chủ yếu sử dụng dòng camera IDS GigE uEye CP. Chúng cung cấp chức năng tối đa với khả năng xử lý trước pixel mở rộng và hoàn hảo cho các hệ thống nhiều camera như VialChecker nhờ bộ nhớ hình ảnh 120 MB bên trong để đệm các chuỗi hình ảnh. Các camera cung cấp dữ liệu ở tốc độ GigE đầy đủ và nhờ có PoE (“Cấp nguồn qua Ethernet”), cũng cho phép vận hành một cáp đơn lên đến 100 mét.

Một trong những mẫu ưa thích là UI-5250CP-M-GL với cảm biến CMOS 2 megapixel, một trong những cảm biến nhạy nhất trong danh mục IDS. Nó có hai phiên bản, đơn sắc và màu, và được đặc trưng bởi độ nhạy sáng vượt trội. Ngoài ra, nó còn cung cấp nhiều chế độ cửa trập có thể chuyển đổi khác nhau cho phép chụp ảnh chân thực đối với các đối tượng chuyển động hoặc ghi lại độ tương phản cao đặc biệt không bị nhiễu. “Điều này đặc biệt quan trọng đối với việc phát hiện các khuyết tật trên bề mặt kính một cách nhanh chóng, đáng tin cậy,” Valentin Mayer-Eichberger giải thích về việc lựa chọn máy ảnh uEye+ từ IDS. Điều này cho phép kiểm tra đồng thời một số đặc điểm hoặc chụp AOI trong một chuỗi phơi sáng với các thông số khác nhau.

Do đó, cỗ máy nhỏ với tốc độ khung hình 52 khung hình/giây này được định sẵn cho các nhiệm vụ kiểm tra khác nhau dọc theo dây chuyền sản xuất – ở tốc độ cao: “Hệ thống cho phép xử lý tốc độ cao, nó quản lý tới 120 chu kỳ mỗi phút,” Valentin Mayer-Eichberger gạch chân. Tuy nhiên, bên cạnh hiệu suất thuyết phục của camera, các yếu tố khác cũng đóng vai trò quan trọng: “Chúng tôi đánh giá cao tính đồng nhất và độ bền của camera IDS. Và dịch vụ,” Gregor Fabritius, Giám đốc điều hành của Isotronic, giải thích về mối quan hệ lâu dài và phát triển trong lịch sử với IDS.

Phần mềm

Các camera IDS được kết nối trực tiếp với hệ thống bằng C++. Thuật toán phần mềm do Isotronic GmbH phát triển sẽ phát hiện lỗi và xuất thông báo lỗi qua màn hình. “Chúng tôi không chỉ có hệ thống đo lường báo cáo tốt/xấu mà còn ghi nhận chất lượng của từng sản phẩm và hiển thị thống kê theo thời gian. Người điều chỉnh máy sử dụng điều này để kiểm tra xem mọi thứ có còn chính xác không và chai đã được điều chỉnh tốt chưa.”

Phần mềm Isotronic có giao diện trực quan, thân thiện với người dùng đã được phát triển để đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Ngoài ra, VialChecker được tối ưu hóa để hỗ trợ từ xa với các bản cập nhật và cải tiến phần mềm liên tục. Valentin Mayer Eichberger bị thuyết phục: “Đây là cơ sở cho một hệ thống năng động, bền vững. Chúng tôi sử dụng máy học cho các nhiệm vụ đòi hỏi khắt khe như phân loại lỗi.” Các giải pháp tại chỗ hoặc dựa trên đám mây để xử lý lượng lớn dữ liệu, cũng như phân tích chi tiết và tối ưu hóa quy trình là một phần trong phạm vi dịch vụ. Chẳng hạn, có thể phân tích tần suất lỗi theo thời gian cũng như theo dõi độ mòn của dụng cụ và tăng cảnh báo. Dịch vụ đám mây để giám sát sản xuất rất phong phú: “Khi kết thúc quá trình sản xuất, chúng tôi tính toán các biểu đồ cho mỗi thước đo chất lượng. Giấy chứng nhận về độ chính xác của phép đo có thể được cấp để chấp nhận hệ thống đo lường.”

Quan điểm

Các chuyên gia ước tính rằng nhu cầu toàn cầu về lọ vắc-xin sẽ tiếp tục tăng từ một đến hai tỷ trong hai năm tới. Người đứng đầu AstraZeneca, một trong những nhà sản xuất vắc-xin lớn, cũng đã sớm cảnh báo về đại dịch: “Không có đủ lọ trên thế giới”. Các nhà sản xuất lọ vắc-xin trên toàn thế giới đang tăng cường sản xuất loại thủy tinh được cho là để bảo vệ chất lỏng quý giá. Để đảm bảo rằng chất lỏng có giá trị này được bảo vệ phù hợp, các hệ thống thử nghiệm tự động, hiệu suất cao đang được yêu cầu nhiều hơn bao giờ hết để đảm bảo nhu cầu chất lượng cao. “Ngoài ra, có sự tăng trưởng chung trong ngành và nhu cầu từ khu vực châu Á – và điều đó xảy ra ngay cả trước khi xảy ra đại dịch,” Valentin Mayer Eichberger lưu ý.

Để biết thêm thông tin: www.ids-imaging.de