Lage am Handarbeitsplatz und auf dem Etikett: Katheter, Schutzkappe und Spritzenetikett mit Werkerführung prüfen

In der Medizintechnik wird noch viel von Hand montiert. Kleine Losgrößen, viele Varianten und empfindliche Teile halten Katheter, Schutzkappen und Spritzen an Handarbeitsplätzen, an denen ein Werker das Teil einlegt, aufsteckt oder ausrichtet. Ob es danach richtig liegt, beurteilt dort häufig noch das Auge. Ein Sensor kann diese Entscheidung übernehmen, muss aber anders arbeiten als in einer getakteten Maschine, weil er auf einen Menschen wartet und nicht auf ein Signal. Dieser Beitrag folgt dokumentierten Anfragen und Tests vom Handarbeitsplatz bis zur schnellen Folienbahn: Katheterwinkel, Sitz der Schutzkappe, Etikett zum Fingerflansch und Aufdruck zum Schnitt. Fast alle stehen im Stadium von Anfrage, Bild oder Test.

Wichtige Punkte im Überblick

Am Handarbeitsplatz fehlt der feste Prüfmoment einer Maschinenstation, weshalb die Auslösung erkennen muss, wann das Teil liegt und die Hand den Bereich verlassen hat, und das Ergebnis als OK oder als Korrekturhinweis dort ankommen muss, wo der Werker hinschaut.
Der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 nimmt mit AI Trigger das Bild ohne Triggersensor im optimalen Moment auf, und die in ersten Tests eingestellte Triggerverzögerung löst erst aus, wenn das Teil in mehreren aufeinanderfolgenden Aufnahmen gleich erkannt wird.
Für einen in einer Anfrage beschriebenen Katheterwinkel innerhalb von 5 Grad macht Hintergrundlicht den dünnen, halbtransparenten Schlauch zur Silhouette mit klaren Kanten, und weil 5 Grad auf 100 mm rechnerisch knapp 9 mm Versatz entsprechen, liegt die Grenze weniger in der Auflösung als in der sicheren Kantenfindung über die ganze Länge.
Der Sitz einer Schutzkappe ist eine Lagefrage und keine Anwesenheitsfrage, denn eine vorhandene Kappe kann schief oder nicht bis zum Anschlag sitzen: Mit Positionskorrektur folgt das Prüffenster der Lage des Katheters, und bewertet wird die Kante der Kappe relativ zum Katheter.
In einer Anfrage für eine lange 1-ml-Spritze ist die Unterkante des Fingerflanschs der Bezug für das Etikett, weil die Graduierung zum Kolben passen muss, und im Durchlicht werden Flansch und Etikettkante zu zwei Kanten im selben Bild, zwischen denen die Kamera den Abstand als Freigabe auswertet, mit einem Programm je Lieferant.

Der Werker legt, der Sensor entscheidet: was am Handarbeitsplatz anders ist

An einer Maschinenstation ist der Moment der Prüfung festgelegt. Ein Teil fährt ein, ein Sensor meldet es, die Kamera nimmt auf. Am Handarbeitsplatz fehlt dieser feste Moment. Der Werker legt ein Teil mal schneller, mal langsamer ein, korrigiert es noch einmal oder zieht es kurz zurück. Die Geschwindigkeit der Station hängt vom Bediener ab, und ein Bild, das eine halbe Sekunde zu früh entsteht, zeigt eine Hand statt eines Katheters.

Zwei Anforderungen folgen daraus. Die Auslösung muss erkennen, wann das Teil liegt und die Hand den Bereich verlassen hat. Und das Ergebnis muss dort ankommen, wo der Werker hinschaut, als klares OK oder als Hinweis, was vor dem nächsten Schritt zu korrigieren ist. Die Lage ist an diesen Plätzen eine Freigabe. Gefragt ist nicht, ob ein Maß stimmt, sondern ob der nächste Handgriff stattfinden darf.

Auslösen ohne Takt: AI Trigger und die Verzögerung beim Einlegen

Für werkergeführte Stationen bietet sich der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 mit der Funktion AI Trigger an. Sie nimmt das Bild im optimalen Moment auf, ohne Triggersensor, und das Objekt muss dafür nicht angehalten werden. Am Handarbeitsplatz entfällt damit der Taster, den der Werker sonst zusätzlich drücken müsste.

Ein benachbarter Handarbeitsplatz, an dem Spritzenkörper und Bedienungsanleitungen eingelegt werden, zeigt die Feinheit, auf die es ankommt. In ersten Tests vor Ort wurde der AI Trigger mit einer Triggerverzögerung eingestellt, weil der Werker das Bauteil in sehr unterschiedlichen Positionen ablegt und der Sensor nicht beim ersten Anschein eines Teils auslösen soll. Die Triggerverzögerung zählt aufeinanderfolgende Erkennungen: Erst wenn das Teil in mehreren Aufnahmen hintereinander gleich erkannt wird, löst der Sensor aus, und die Hand hat losgelassen. Die Station arbeitet mit vielen Varianten und damit mit mehreren Programmen. Der Vision-Sensor hält 32 Programme intern und 128 mit microSD-Karte und aktivierter Programmerweiterung, was für eine variantenreiche Handmontage meist genügt.

Katheterwinkel in 5 Grad: Bildfeld, Hintergrundlicht und Silhouette

Eine Anfrage für einen Handarbeitsplatz beschreibt einen Katheter, den der Werker einlegt und dessen Winkel innerhalb von 5 Grad liegen muss. Das Bildfeld ist mit etwa 200 x 200 mm groß, weil der Katheter lang ist und nicht an einem festen Punkt liegt. Hintergrundlicht ist möglich, und das ist die wichtigste Angabe der Anfrage.

Ein dünner, oft halbtransparenter Schlauch gibt im Auflicht wenig Kontrast. Vor einer Leuchtfläche wird er zur dunklen Silhouette mit klaren Kanten, und durch diese Kanten lässt sich eine Achse und damit ein Winkel legen. Die Rechnung fällt großzügig aus: 5 Grad entsprechen auf 100 mm Länge einem seitlichen Versatz von knapp 9 mm. Die Grenze setzt also weniger die Auflösung als die Sicherheit, mit der die Kante über die ganze Länge gefunden wird, auch wenn der Katheter leicht gebogen liegt.

Für diese Aufgabe eignet sich die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS mit Hintergrundlicht. Sie findet die Silhouette per Mustersuche, bestimmt die Achse aus den Kanten und vergleicht den Winkel mit der Freigabegrenze. Das Ergebnis geht als OK oder NIO an die Station, das Bild auf den Monitor am Platz.

Sitzt die Schutzkappe: Lage statt Anwesenheit

Beim selben Hersteller lautet die Frage an einem zweiten Handarbeitsplatz anders. Ein Ring muss vorhanden sein, und die Schutzkappe muss richtig aufgezogen sein. Der Ring ist eine Anwesenheitsfrage und bleibt hier bei diesem Halbsatz. Die Kappe dagegen ist eine Lagefrage, denn sie kann vorhanden sein und trotzdem schief sitzen, verkantet oder nicht bis zum Anschlag geschoben. Beide Katheteranfragen stammen von einem Hersteller und zeigen zwei Stationen einer Fertigung, kein Muster der Branche.

An dieser Station ist bereits ein Vision-Sensor verbaut. Für den Sitz einer Kappe arbeitet diese Sensorklasse mit Positionskorrektur: Das Prüffenster folgt der Lage des Katheters, auch wenn der Werker ihn nicht exakt gleich einlegt, und bewertet wird, wo die Kante der Kappe relativ zum Katheter steht. Eine ganz und eine halb aufgezogene Kappe unterscheiden sich im Bild durch die Position dieser Kante. Ob das Merkmal an den echten Teilen deutlich genug ist, damit die Grenze sicher gezogen wird, zeigen Bilder aus der laufenden Fertigung.

Das Etikett am Fingerflansch: Bezugskante, Graduierung und wann aus der Lage ein Maß wird

Bei einer langen 1-ml-Spritze wird das Etikett an einem Handarbeitsplatz auf den Spritzenkörper gebracht. Auf dem Etikett steht die Graduierung, und sie muss präzise sitzen, damit die Dosierung am Kolben stimmt. Bezug ist deshalb nicht die Mitte des Körpers, sondern die Unterkante des Fingerflanschs. Von dort bis zur Unterkante des Etiketts nennt die Anfrage etwa 0,45 mm, ablesbar auf zwei Nachkommastellen, mit eingedrehter Kolbenstange als Bezugszustand. Zwei Spritzenlieferanten bedeuten zwei Varianten.

Gelesen wird dieser Wert hier als Freigabe: Sitzt das Etikett so, dass die Graduierung zum Kolben passt, darf die Spritze weiter. Sobald daraus ein dokumentiertes Toleranzergebnis mit Prüfplan wird, ist es eine Maßprüfung und eine andere Aufgabe. Im Durchlicht werden Flansch und Etikettkante für die All-in-One Kamera zu zwei scharfen Kanten im selben Bild, zwischen denen sie den Abstand auswertet, mit einem Programm je Lieferant.

Zwei weitere Anfragen zeigen, dass die Frage nicht an einem Haus hängt. In einem Test beim Kunden wurde die Lage eines Etiketts auf einer Glasspritze mit der All-in-One Kamera erfasst; für die Messanwendung sind danach ein Angebot und ein Testbericht vorgesehen, mit denen der Kunde die interne Freigabe einholen will. An einem Etikettierer drehte sich im Versuch der Spritzenkörper, bis zwei Lasersensoren ein Loch erkannten, dann stoppte die Drehung für das Etikett. An einer zweiten Station soll das größere Loch vorne die Kamera auslösen. Die Orientierung vor dem Etikettieren kommt dort ohne Bild aus.

Druck zum Schnitt: Lage von LOT und Code auf der Primärverpackungsfolie mit Zeilenkamera

Auf einer schnellen Bahn sieht dieselbe Frage anders aus. Eine Anfrage für eine Primärverpackung aus Folie beschreibt eine Bahn mit mehreren hundert Metern pro Minute. Der Abstand vom aufgedruckten LOT zum Data-Matrix-Code und zu einem Farbcode soll 5 mm betragen (Druck zu Druck), und die LOT-Position muss in X und Y zum späteren Schnitt passen (Druck zu Schnitt). Ein Hintergrunddruck muss zum Produkt gehören. Gefordert sind etwa 0,05 mm physikalische Auflösung, zwei Kameras über je etwa 50 cm und vier Formatwechsel am Tag.

Bei dieser Geschwindigkeit läuft die Folie rechnerisch in jeder Millisekunde fast 7 mm weiter, und über eine Breite von 50 cm ist eine Flächenkamera nicht mehr die natürliche Wahl. Hier greift die Ausnahme für die Zeilenkamera. Die High-End Bildverarbeitung mit ultimativer Flexibilität der Modellreihe XG-X arbeitet mit Zeilenkameras, bis zu vier Kameras insgesamt, und setzt das Bild Zeile für Zeile aus der Bewegung der Bahn zusammen. Ob die Zeilenrate bei voller Geschwindigkeit die Auflösung in Laufrichtung hält, klärt die Auslegung mit echter Folie. Die Formatwechsel laufen über Programme mit eigenen Referenzen für Druck und Schnitt.

Was im Code und im LOT steht und wie gut der Code lesbar ist, bleibt eine Frage der Kennzeichnung. Zwei Anfragen dieses Beitrags tragen eine gemeinsame Randbedingung: Die Etikettenstation soll qualifiziert werden, und für die Folienprüfung ist ein jährlicher Nachweis der Genauigkeit für Audits verlangt.

Was der Werker sieht: OK, Bild und Korrektur am Platz

Am Handarbeitsplatz ist der Mensch der Empfänger des Ergebnisses, nicht die Steuerung allein. Ein OK erlaubt den nächsten Handgriff, ein NIO mit dem Bild zeigt, was zu korrigieren ist: Der Katheter liegt zu schräg, die Kappe steht vor dem Anschlag, das Etikett sitzt zu hoch. Der Werker legt neu ein, und der Sensor löst erneut aus, sobald das Teil ruhig liegt. Die Entscheidung bleibt beim Sensor, die Korrektur bei der Hand, die das Teil ohnehin führt.

Für die Auslegung zählt auch, wie viele Stationen es werden. In den Anfragen sind es eine bis drei je Kunde. Programme je Variante und ein einheitlicher Bildaufbau erleichtern es, eine zweite Station wie die erste einzurichten. Wie dieselbe Lagefrage an automatischen Stationen vor dem Fügen von Nadel und Pen-Komponenten gestellt wird, beschreibt der Hauptbeitrag dieser Reihe.

Häufige Fragen

F Warum braucht ein Handarbeitsplatz eine andere Auslösung als eine Maschinenstation?

Weil der Werker den Rhythmus bestimmt und das Teil beim Einlegen noch bewegt. AI Trigger nimmt das Bild ohne Triggersensor im optimalen Moment auf. Die Triggerverzögerung verlangt mehrere aufeinanderfolgende Erkennungen und verhindert so, dass der Sensor auslöst, solange die Hand das Teil noch bewegt.

F Reicht Hintergrundlicht, um einen Katheterwinkel von 5 Grad zu prüfen?

Für einen dünnen, halbtransparenten Schlauch ist Hintergrundlicht meist die Voraussetzung, weil erst die Silhouette klare Kanten liefert. 5 Grad bedeuten auf 100 mm Länge rechnerisch knapp 9 mm Versatz, die Auflösung ist also selten die Grenze. Für die Auslegung zählt vor allem, ob die Kante über die ganze Länge sicher gefunden wird.

F Ist die Lage des Etiketts am Fingerflansch eine Maßprüfung?

In diesem Zusammenhang nicht. Der Abstand zur Unterkante des Flanschs ist die Freigabe dafür, dass die Graduierung zum Kolben passt. Wird daraus ein dokumentiertes Toleranzergebnis, ist es eine eigene Messaufgabe.

F Ist der Sitz der Schutzkappe dasselbe wie eine Anwesenheitsprüfung?

Nein. Eine Kappe kann vorhanden sein und trotzdem schief oder nicht vollständig aufgezogen sitzen. Geprüft wird deshalb die Position ihrer Kante relativ zum Katheter, mit einem Prüffenster, das der Lage des Teils folgt.

F Warum eine Zeilenkamera für die Folienbahn?

Bei mehreren hundert Metern pro Minute und rund 50 cm Breite je Kamera setzt die Zeilenkamera das Bild aus der Bewegung der Bahn zusammen. Das ist die eine Aufgabe, für die hier die Bildverarbeitung der Modellreihe XG-X genannt wird. Ob die Auflösung in Laufrichtung bei voller Geschwindigkeit hält, zeigt die Auslegung mit echter Folie.

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