Qualitätsanforderungen

Marie Saverino,

Pipettenspitzen-Inspektion automatisiert

Automatisierte Prüfstationen von Ziemann & Urban, ausgerüstet mit Industriekameras von SVS-Vistek und weiteren Bildverarbeitungskomponenten, ermöglichen Pipettenspitzenherstellern eine hochgenaue und dabei wirtschaftliche Inspektion von Pipettenspitzen.

© Ziemann & Urban

Sie kommen in der Medizintechnik und in Laboren weltweit zum Einsatz, um Flüssigkeiten genau dosiert abzugeben und anschließend untersuchen zu können: Pipetten. Deren Spitzen müssen sehr strenge Qualitätsanforderungen einhalten, um ihre Aufgabe wie gewünscht zu erfüllen, weiß Markus Urban, einer der Geschäftsführer von Ziemann & Urban aus dem bayerischen Moosinning: „Schon leichte Gratbildungen im Spritzgusswerkzeug oder sonstige Fehler an einer Pipettenspitze können dazu führen, dass aufgenommene Flüssigkeiten im Labor nicht dort landen, wo sie eigentlich landen sollten, oder dass die Flüssigkeitsmengen nicht korrekt sind. Die Folge können fehlerhafte Messergebnisse sein, und die müssen in der Medizintechnik unbedingt vermieden werden.“

Die Produktion solcher Pipettenspitzen, die in der Regel aus Kunststoff bestehen, erfolgt häufig in vollautomatisierten Spritzguss-Prozessen, die rund um die Uhr ohne Pause laufen. Die Produktionsgeschwindigkeiten liegen dabei so hoch, dass eine 100%-Kontrolle aller hergestellten Teile technisch zwar machbar wäre, wirtschaftlich aber nicht zu rechtfertigen ist. „Als Kompromiss haben wir daher unsere Anlagen so flexibel ausgelegt, dass sie zyklisch isolierte Messungen durchführen und je nach Kundenwunsch z. B. einmal pro Stunde ein komplettes Tray hochgenau überprüfen können.“

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Die Prüfobjekte weisen je nach Hersteller und Anwendungszweck eine erhebliche Varianz auf: Die Länge liegt üblicherweise zwischen 20 und 120 mm, der Durchmesser kann im Bereich von 0,5 bis 2,5 mm schwanken, und bei den Farben kommen am häufigsten Transparent oder Schwarz zum Einsatz. „Der Aufwand, diese Bandbreite mit automatisierten Systemen abzudecken, ist für ein Einwegprodukt erheblich. Aufgrund des Einsatzfeldes im Medizinbereich ist er aber aus unserer Sicht absolut erforderlich, um die Inspektion dieser essenziellen Bauteile wirtschaftlich zu realisieren“, unterstreicht Urban.

Modulare Lösung

Die Lösung, die Ziemann & Urban für diese anspruchsvolle Aufgabenstellung entwickelt hat, ist modular, um die unterschiedlichen Vorstellungen der Pipettenspitzenhersteller aus aller Welt abdecken zu können. Deren Anforderungen liegen bei der Vermessung von Durchmessern, Graten und Taumelkreisen zum Teil bei Genauigkeiten von kleiner als 1 μm, daher setzt das Unternehmen auf hochwertige Bildverarbeitung: Je nach Wunsch können Kunden zwischen verschiedenen Ausführungen mit zwei bis neun Kameras wählen, um die Qualitätsmerkmale zu überprüfen. Die gebräuchlichste Variante arbeitet dabei laut Urban mit sechs Kameras: „In dieser Zusammenstellung inspiziert eine Kamera die Pipettenspitzen von oben, eine von unten und vier von der Seite, wobei die untere Kamera in der Höhe verfahrbar angelegt ist, um verschiedene Pipettenlängen abdecken zu können.“ Optional können mit weiteren Kameras zudem die Messung der absoluten Länge der Pipettenspitzen sowie ihres Taumelkreises inklusive einer 3D-Berechnung als Stereosystem realisiert werden.

© Ziemann & Urban

Schon seit einigen Jahren vertraut Ziemann & Urban dabei auf Industriekameras der EXO-Serie von SVS-Vistek. „Diese Kameras verfügen für diese Anwendung über eine hervorragende Sensor-Auflösung und ein gutes Preis-Leistungsverhältnis. In Kombination mit der perfekten Gehäusegröße und der bewährten Stabilität der EXO-Kameras haben wir die optimale Wahl für unsere Prüfautomaten gefunden: Wir setzen dort Modelle mit GigE Vision-Schnittstelle, Auflösungen bis 25 Megapixel und C-Mount-Objektivanschluss für die passenden Optiken ein.“ Darüber hinaus bietet SVS-Vistek die EXO-Kameras auch mit den Schnittstellen USB3 und Camera Link, M42-, MFT-Mount (Micro Four Thirds) und EF-Mount-Adapter sowie mit Auflösungen von 1,6 bis 31,4 Megapixeln an.

Die engen Toleranzen der Pipettenspitzen erfordern Auflösungen im niedrigen µm-Bereich, die nur durch den Einsatz hochwertiger telezentrischer Beleuchtungen und Optiken ohne perspektivische Verzerrung erreichbar sind. „In dieser Anwendung haben wir ein relativ kleines Sichtfeld von nur 5,8 x 5,8 mm und arbeiten mit telezentrischen Objektiven“, so Urban. „Unter Verwendung geeigneter telezentrischer Beleuchtungen konnten wir die Erkennung von Fehlergrößen bis ca. 1,7 µm realisieren und damit die Anforderungen unserer Kunden klar einhalten.“

Erfolgreich im Einsatz

Mit Hekuma hat Ziemann & Urban einen Vertriebs- und Automatisierungspartner mit gutem Marktzugang in die Medizin-Industrie gefunden. Hekutip QC Assistant heißen die Anlagen, die Ziemann & Urban für Hekuma produziert und die weltweit zum Einsatz kommen können.

„Die entstandenen Lösungen sind effizient und bieten mit Prüfgeschwindigkeiten von fünf bis zehn Sekunden pro Teil ein schnelles Kontrollverfahren, das Messlabore entlastet und die Notwendigkeit reduziert, hochqualifiziertes Personal für diese Aufgabe zu binden“, berichtet Urban.

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