Zählen in der Medizin- und Pharmaproduktion: Tabletten, Kleinteile und Packungen im Strom und als Menge erfassen

Hinter vielen Zählaufgaben in der Pharma- und Medizinproduktion steht eine kurze Frage: wie viele, und was geschieht, wenn die Zahl erreicht ist. Ein Karton wird gewechselt, ein Beutel geschlossen, die Kartoniermaschine bekommt ihren nächsten Takt, oder ein Gebinde mit Kanülen erhält eine Stückzahl, die heute jemand von Hand ermittelt. Dieser Leitfaden folgt dem Material in der Reihenfolge, in der die Zahl entsteht: Einheiten, die einen Kanal oder eine Rutsche passieren, Einheiten, die auf eine Sollmenge gezählt werden, Lose, die bisher von Hand nachgezählt werden, und Blister im Greifer am Palettierer. Am Ende steht die Frage, wann ein Sensorimpuls genügt und wann ein Bild gebraucht wird. Die Beispiele stammen aus dokumentierten Anwendungen und Anforderungslisten.

Wichtige Punkte im Überblick

Eine Zählaufgabe liegt vor, wenn die Zahl selbst das Ergebnis ist, legt dagegen ein Träger wie Tray, Nest oder Box die Zahl fest, handelt es sich um eine Vollständigkeitsprüfung.
Ein Impuls je Einheit genügt, solange zwischen den Einheiten eine Lücke bleibt, berühren oder überlappen sich Pillen, braucht die Zählstelle eine Vereinzelung davor.
Ein Werkzeug AI Count erfasst bis zu 500 Objekte und ein Programm des AI Vision-Sensors der Modellreihe IV4 trägt bis zu 16 solcher Werkzeuge, insgesamt zählt der Vision-Sensor aber höchstens 999 Elemente.
Geht die Zahl in die Tausende, wie bei Kanülen im Gebinde, kommt die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G in Betracht.
Für Stapel dünner Blister liefert ein einzelner Abstandswert nur eine Höhe, für die Lagen braucht es ein Profil, in dem die Kanten sichtbar werden.

Zählen oder Vollständigkeit: wann die Zahl selbst das Ergebnis ist

Ob eine Aufgabe eine Zählaufgabe ist, entscheidet die Frage und nicht das Werkzeug. Legt ein Träger die Zahl fest, etwa zehn Vials in einer Box, ein voll belegtes Tray oder ein Nest mit festen Plätzen, lautet die Frage i.O. oder n.i.O. Das ist eine Vollständigkeitsprüfung, auch wenn dafür ein Zählwerkzeug arbeitet; Tray, Magazin und Nest behandelt der Beitrag zur Anwesenheits- und Vollständigkeitsprüfung in der Medizin- und Pharmaproduktion.

Um eine Zählaufgabe geht es, wenn die Zahl selbst das Ergebnis ist. Das trifft in drei Lagen zu. Die Zahl steuert den nächsten Schritt, weil eine Packung bei einer bestimmten Stückzahl voll ist. Sie ist vor dem Zählen unbekannt, weil niemand weiß, wie viele Teile in einem Gebinde liegen. Oder Einheiten passieren einen Punkt im Strom und werden dort einzeln erfasst. Zählen und Typ in einem Bild hat einen eigenen Beitrag in dieser Reihe.

Im Kanal und an der Rutsche: Tabletten, Pillen und Kleinteile Stück für Stück erfassen

An einem Kanal, einer Rutsche oder einer Zählstrecke reicht oft ein Signal je Einheit. Ein Maschinenbauer fertigt eine Ausschleusstation in Stückzahlen, an der Pillen mit kleinem Abstand gezählt werden sollen. Dafür kommen Digitale Lichtleitersensoren der Modellreihe FS-N in Frage, die je Pille einen Impuls an die Steuerung geben. Auch bei einem Sondermaschinenbauer, der Arzneimittel zählen will, kommen Lichtleiter- und Lasersensoren in Frage.

Wenig Bauraum verschiebt die Auswahl zu kleinen Köpfen. An einem Standort für Medizinprodukte sollen glänzende Kugeln von wenigen Millimetern gezählt werden. Genannt sind eine kleine Lichtleiter-Lichtschranke und ein Lasersensor mit Zählfunktion. Mit Lichtleitergeräten der Modellreihe FU sitzt am Erfassungspunkt nur der Lichtleiter, der Verstärker findet abseits Platz.

An einer älteren Maschine fallen kleine runde Kunststoffteile über eine Rutsche in einen Karton, und die Zahl soll an der Maschine zu sehen sein. Der Betrieb will die Zählung dort umsetzen und dafür eine Zählanzeige nutzen. Für den Digitalen Lasersensor der Modellreihe LV-N beschreibt die Anleitung bei den Typen mit zwei Ausgängen einen Modus Zählerausgang. Der Lichtleitersensor gibt Zählimpulse an die Steuerung, die daraus die Menge bildet.

Die Grenze dieser Klasse ist schlicht. Ein einzelner Strahl trennt zwei Einheiten nur, wenn zwischen ihnen eine Lücke bleibt. Berühren oder überlappen sich Pillen, braucht die Zählstelle eine Vereinzelung davor; ob ein Bild solche Einheiten getrennt zählt, ist eine Testfrage am Originalteil. Ob eine Tablette die Presse verlassen hat, ist dagegen eine Anwesenheitsfrage mit eigenem Beitrag.

Bis die Packung voll ist: Blister, Beipackzettel und Kleinteile auf Sollmenge zählen

Vor der Verpackung wird die Zahl zur Steuergröße. In einem dokumentierten Fall sollen rund ein Dutzend Blister zusammen mit Beipackzetteln vor dem Verpacken gezählt werden, und die Beipackzettel sind je nach Land unterschiedlich dick. Ein Test mit AI Count auf dem AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 sah gut aus, war mit durchgebogenen und leeren Blistern aber noch nicht optimal.

Für Blisterpackungen mit Dentalzubehör, die nach der Linie in einen Behälter fallen, sind zwei Varianten beschrieben. Verpackt wird heute nach Gewicht in Kartons von einigen Dutzend bis rund tausend Stück, und dabei geht rund ein Prozent mehr in den Karton. Die erste Variante zählt die Teile bei rund hundert Stück pro Minute nur auf dem Band, die zweite legt sie zusätzlich mit Roboter und Kamera ab. Wann eine Kamera die Waage ersetzt, klärt der Beitrag zum Zählen in Verpackungs- und Montagelinien.

Für Produkte von rund einem Millimeter, die auf einem geneigten Drehteller mit Ansaugung abgezählt und in Beutel von wenigen bis einigen Dutzend Stück geführt werden, liegt eine Anforderungsliste mit 1,5 s Takt vor. Ein Gerät nennt sie nicht. Für eine Zählung, die zu jedem Objekt auch Fläche und Schwerpunkt liefert, käme das Blob-Werkzeug der All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS in Frage.

Für das Abzählen bewegter Teile dokumentiert der Vision-Sensor einen AI Dynamic Count Modus. Er zählt Objekte an einer Zähllinie, auch mehrere gleichzeitig und ohne Anhalten, im Hochgeschwindigkeitsmodus auch fallende Objekte. Der Ausgang schaltet wahlweise bei Gleichheit mit dem Sollwert oder ab dem Sollwert, der Zählwert reicht bis 9.999.999, ein automatisches Zurücksetzen ist vorgesehen. So wird die Sollmenge zum Signal für Kartonwechsel oder Beutelverschluss.

Kanülen, Implantate, Federn und Pastillen: die Menge eines Loses ohne Handzählung

Manche Zahl kennt vorher niemand. Im Rohmateriallager eines Herstellers liegen mehrere Tausend dünne, unterschiedlich lange Kanülen in einem Gebinde, das nicht festgelegt ist, und werden heute an einem Handarbeitsplatz gezählt. Ein Werkzeug AI Count erfasst bis zu 500 Objekte, und ein Programm des Vision-Sensors trägt bis zu 16 solcher Werkzeuge; insgesamt zählt er aber höchstens 999 Elemente. Mehrere Tausend Kanülen liegen darüber, deshalb kommt die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G in Frage, die Kameras von 0,31 bis 64 MP anbindet.

Für Medizinteile aus dem 3D-Druck, bei denen das Zählen von Hand zu Fehlern führt, verlief ein Test mit dem Vision-Sensor am Schreibtisch gut. In einem Betrieb mit Medizinfertigung kommt der Vision-Sensor auch für das Zählen von Federn in Frage.

Pastillen von rund 2 cm in sechs Sorten sollen im Stillstand in einem festen Bereich gezählt werden, bei einem Bildfeld von rund 120 mm; dafür kommt die All-in-One Kamera in Frage. Verfärbungen dabei zu dokumentieren, ist eine Defektfrage mit eigenem Beitrag.

Kleine Implantate von wenigen Millimetern liegen in einer Schale übereinander und sollen gezählt werden, und schon geringe Abweichungen fallen dort ins Gewicht. Für solche Teile gilt eine Klassengrenze: Überlappende Teile lassen sich über die Fläche allein nicht auseinanderhalten. Ob Ausbreiten oder ein Bild die Zahl liefert, klärt der Machbarkeitstest am eigenen Teil.

Blister im Greifer am Palettierer: wie viele liegen im Stapel

Bei einem Pharmahersteller sollen Blister an einem Palettierer gezählt werden, der nachgerüstet wird. Rund zwanzig Blister liegen dort in einem Greifer über sechs Nestern, gefordert ist eine Linienbreite von 100 mm. In Betracht kommt der 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000.

Ein einzelner Abstandswert über einem Stapel liefert eine Höhe, keine Kanten. Bei dünnen, geformten Blistern hängt diese Höhe zudem davon ab, wie dicht die Teile ineinanderliegen. Für das Zählen dünner Lagen braucht es ein Profil, in dem die Kanten sichtbar werden. Der Profilsensor erfasst je nach Messkopf ein X-Feld von 7,0 bis 510 mm bei einer Z-Wiederholgenauigkeit von 0,3 bis 10 µm. Wie gut sich die Kanten einer bestimmten Blisterform trennen, zeigt erst der Test am Originalstapel.

Ein Impuls oder ein Bild: Sensor, Vision-Sensor, Kamera und Profilsensor nach Aufgabe wählen

In den dokumentierten Fällen folgt die Technik der Art der Zahl. Passieren Einheiten mit Lücke einzeln einen festen Punkt, genügt ein Impuls je Einheit: Lichtleiter- oder Lasersensor an Kanal und Rutsche, die Menge bildet die Steuerung oder der Zählerausgang. Liegen mehrere Objekte gleichzeitig im Blick oder wechselt das Format, ist ein Bild einfacher. Der Vision-Sensor zählt mit AI Count bis zu 500 Objekte je Werkzeug, bei einem Arbeitsabstand von 50 mm bis über 3 m. Die All-in-One Kamera zählt mit dem Blob-Werkzeug und liefert Fläche und Schwerpunkt dazu, was hilft, wenn ein Roboter ablegen soll. Geht die Zahl in die Tausende, liegt sie über den 999 Elementen des Vision-Sensors, und die Bildverarbeitung der Modellreihe VS-G kommt in Betracht. Für Stapel dünner Teile ist der Profilsensor die passende Klasse.

Wie die Zahl an die Linie geht, als Zählwert, Sollwertsignal oder Freigabe über die Steuerung, behandelt der Beitrag zum Zählen in Verpackungs- und Montagelinien. Glanz, Transparenz und der Abstand zwischen den Einheiten entscheiden sich in jeder Klasse am Originalteil und im echten Takt.

Häufige Fragen

F Wann ist Zählen eine Vollständigkeitsprüfung und keine Zählaufgabe?

Wenn ein Träger die Zahl festlegt, etwa ein Tray, ein Nest oder eine Box mit festen Plätzen, und die Frage i.O. oder n.i.O. lautet. Dann ist es eine Vollständigkeitsprüfung, auch wenn ein Zählwerkzeug arbeitet. Eine Zählaufgabe liegt vor, wenn die Zahl selbst das Ergebnis ist, etwa eine Sollmenge vor dem Verpacken oder die unbekannte Stückzahl eines Loses.

F Wie zählt man Tabletten in einem Kanal oder an einer Rutsche?

Passieren die Einheiten einzeln und mit Lücke einen festen Punkt, genügt ein Signal je Einheit, etwa von einem Lichtleitersensor, der Zählimpulse an die Steuerung gibt. Der Digitale Lasersensor der Modellreihe LV-N bietet bei den Typen mit zwei Ausgängen einen Modus Zählerausgang. Berühren sich die Einheiten, braucht die Zählstelle eine Vereinzelung davor.

F Wie viele Objekte zählt ein Vision-Sensor in einem Bild?

Beim AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 erfasst ein Werkzeug AI Count bis zu 500 Objekte, und ein Programm trägt bis zu 16 solcher Werkzeuge; insgesamt zählt der Vision-Sensor aber höchstens 999 Elemente. Geht die Zahl in die Tausende, wie bei Kanülen im Gebinde, kommen Bildverarbeitungssysteme mit höherer Auflösung in Frage. Welche Lösung trägt, zeigt ein Test am eigenen Teil.

F Kann ein Vision-Sensor bewegte Blister oder fallende Teile bis zu einer Sollmenge zählen?

Der Vision-Sensor dokumentiert dafür einen AI Dynamic Count Modus, der Objekte an einer Zähllinie ohne Anhalten zählt, im Hochgeschwindigkeitsmodus auch fallende. Der Ausgang schaltet bei Gleichheit mit dem Sollwert oder ab dem Sollwert. Durchgebogene Blister und unterschiedlich dicke Beipackzettel gehören in den Test, bevor die Station ausgelegt wird.

F Wie zählt man Blister in einem Stapel?

Ein einzelner Abstandswert liefert nur die Höhe des Stapels, und die hängt bei dünnen, geformten Blistern davon ab, wie dicht sie ineinanderliegen. Für die Lagen braucht es ein Profil, in dem die Kanten sichtbar werden, etwa mit dem 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000. Wie gut sich die Kanten einer Blisterform trennen, zeigt der Test am Originalstapel.

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