Verwechslungssicherung in der Medizin- und Pharmaproduktion: Tabletten, Ampullen, Kappen und Nadeln nach Farbe und Typ unterscheiden

An einer Verpackungslinie für Arzneimittel werden drei Fragen gern in einen Topf geworfen. Ist das Produkt da? Ist es in Ordnung? Und ist es das richtige? Die erste beantwortet eine Anwesenheits- oder Zählprüfung, die zweite eine Defektprüfung. Die dritte ist eine Typfrage, und um sie geht es in diesem Beitrag: Liegt auf diesem Band die Tablette dieses Auftrags, trägt diese Ampulle den richtigen Farbring, passt diese Nadel zu dieser Spritze?

Wichtige Punkte im Überblick

Die Verwechslungssicherung ist eine eigene Typfrage neben Anwesenheit und Defekt, denn eine vollständige und fehlerfreie Packung kann trotzdem die falsche sein, und eine Zählung, die jede Tablette erfasst, zählt auch die fremde mit.
In sechs der sieben Anfragen codiert eine Farbe das Produkt, deshalb ist für die Typfrage in der Regel ein Farbbild die Grundlage: Eine Schwarzweißkamera sieht nur Helligkeit, und ein blasses Gelb neben Weiß kann ihr nahezu gleich erscheinen.
Beim Format- oder Auftragswechsel liegt das Risiko im Programm, denn läuft das Programm des anderen Formats, prüft die Kamera nach den falschen Vorgaben, weshalb in der Planung für medizinische Kappen die übergeordnete SPS die Programme anwählen soll.
Unterscheiden sich die Typen durch eine klare Farbe, genügt oft eine Farbschwelle oder eine einfache Variantenabfrage, während die AI-Klassifizierung der All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS das Werkzeug ist, wenn sich Varianten im Erscheinungsbild, aber nicht in einem Maß oder einer einzelnen Farbe unterscheiden.
Bei stark reflektierenden Verpackungen wie denen der Zahnimplantate steht die Beleuchtung am Anfang, denn solange Reflexe das Merkmal überdecken, liefert kein Klassifikator ein stabiles Ergebnis, und die passende Ausleuchtung wird am echten Muster gesucht, bevor Klassen angelernt werden.

Da, gut oder richtig: drei Fragen, die an der Pharmalinie verwechselt werden

Eine vollständige und fehlerfreie Packung kann trotzdem die falsche sein. Eine Zählung, die jede Tablette erfasst, zählt auch die fremde mit, und eine Anwesenheitsprüfung meldet eine Kappe als vorhanden, gleich welcher Variante sie angehört. Die Verwechslungssicherung braucht deshalb eine eigene Entscheidung im Bild: Welcher Typ ist das, und gehört er hierher?

Der Beitrag folgt sieben Anfragen aus Pharmaverpackung, Abfüllung und der Fertigung von Medizinkomponenten. Keine davon beschreibt eine installierte Prüfung. Jede steht noch als Anfrage, Konzept, Plan, Angebot oder Test. Ob Etikett und Faltschachtel inhaltlich zum Auftrag passen, ist eine Lesefrage an der Kennzeichnungsstation und ein eigenes Thema.

Wenn die Farbe das Produkt ist

In sechs der sieben Anfragen ist das Typmerkmal eine Farbe, die ein Produkt codiert: die Farbe der Tablette, der Farbring einer Ampulle, der Farbcode einer Nadel, das Pigment einer Kappenvariante, die Farbe eines medizinischen Fadens. Die Farbe ist hier Information. Wer sie falsch deutet, verwechselt Produkte, Dosierungen oder Aufträge.

Daraus folgt eine Grenze der Technologieklasse. Eine Schwarzweißkamera sieht Helligkeit, keinen Farbton. Zwei Farben mit ähnlicher Helligkeit, etwa ein blasses Gelb neben Weiß, können ihr nahezu gleich erscheinen. Für die Typfrage ist deshalb in der Regel ein Farbbild die Grundlage. Braunes Glas, klare Kunststoffe und glänzende Verpackungen verschieben den Farbeindruck im Bild, weshalb die Beleuchtung am Muster festgelegt wird, bevor über Werkzeuge gesprochen wird.

Zählen und Typ in einem Bild: Tabletten auf dem Band und Vials im Tray

In einem Angebot geht es um Tabletten auf einem Band in Weiß, Hellgelb und weiteren Farben. Gezählt werden soll, und im selben Bild sollen falsch farbige Tabletten erkannt und ausgeschleust werden. Vorgesehen ist eine Kamera mit Display je Anlage. Beim Anwender gibt es mehrere Anlagen, für weitere besteht Potenzial. Angeboten wurde ein einfaches System je Linie, begleitet von digitalem Infomaterial.

Eine zweite Anfrage kommt aus der Abfüllung von Biologika und steht noch ganz am Anfang. Vials und Spritzen liegen in einem Tray, sie sollen gezählt und über ihre Farbe dem Typ nach erkannt werden. Der Anwender möchte diese Inprozesskontrolle automatisieren, möglichst in eigener Regie statt über eine zugekaufte Prüfzelle, und rechnet in den nächsten Jahren mit neuen Produkten. Seine Rückmeldung zum weiteren Vorgehen steht noch aus.

Beide Anfragen ziehen die Linie zur reinen Zählung. Eine Zählung ist erst dann gut, wenn jede gezählte Einheit vom richtigen Typ ist. Zwei andere Anfragen zählen Tabletten ausdrücklich unabhängig von der Farbvariante oder Vials unabhängig von der Füllmenge; dort genügt die Stückzahl. Für Zählen und Farbentscheidung im selben Bild kommt die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS in Frage. Ob eine Farbschwelle reicht oder eine AI-Klassifizierung nötig wird, hängt davon ab, wie deutlich sich die Farben im Bild trennen.

Farbringe auf klarem und braunem Glas: Ampullen in zwei Kartonformaten

An einer Verpackungslinie für Arzneimittel sollen Ampullen aus klarem und aus braunem Glas mit unterschiedlichen Farbringen geprüft werden. Verpackt wird bei hohem Takt in zwei Kartonformaten mit unterschiedlicher Ampullenzahl. Gefordert ist, dass der Bediener das Programm beim Formatwechsel von Hand wechselt. An dieser Stelle entsteht das Risiko: Läuft das Programm des anderen Formats, prüft die Kamera nach den falschen Vorgaben.

Gewünscht sind ein Touchscreen, auf dem sich die Prüffenster verschieben lassen, und die Ablage der letzten zehn bis zwanzig Bilder. Für die Komponenten liegt ein Preis vor, umgesetzt werden soll, sobald das Budget im kommenden Jahr freigegeben ist.

Der Farbring wird hier nicht gelesen, sondern als Typmerkmal der Farbe nach beurteilt. Klares und braunes Glas verlangen unterschiedliche Beleuchtung, denn braunes Glas dämpft das Licht und verändert den Farbeindruck des Rings. Für die Beurteilung beider Glasarten im selben Aufbau kommt die All-in-One Kamera mit AI-Klassifizierung in Betracht, mit den Ringfarben als Klassen.

Nach dem Auftragswechsel: gelbe und transparente Kappen und die Line Clearance

Ein Hersteller von Kunststoffteilen für die Medizintechnik plant, Handarbeitsplätze zu automatisieren. Die medizinischen Kappen gibt es in einer gelben und einer transparenten Ausführung, den Closing Cone ebenfalls in zwei Varianten, und die Teile sitzen in einem Werkstückträger. Als Grund für die Prüfung nennt die Anfrage eine fehlerhafte Line Clearance vor Auftragsbeginn. Die Regel ist klar formuliert. Läuft ein transparenter Auftrag, ist jedes gelbe Teil n.i.O., und läuft ein gelber, gilt das für jedes transparente.

Hinzu kommt eine zweite Frage an dieselbe Farbe. Auch ein gelbes Teil mit zu wenig Pigment, also ein hellgelbes, soll als n.i.O. gelten. Die falsche Variante ist eine Typentscheidung, das zu blasse Gelb eine Farbschwelle innerhalb der richtigen Variante.

Geplant sind vier Programme, die von der übergeordneten SPS angewählt werden. Der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 passt zu dieser einfachen Variantenabfrage. AI Identify braucht zur Registrierung ein einziges Bild, weiteres Anlernen trennt die Typen, und intern hält der Sensor 32 Programme. Ob er auch die Grenze zwischen Gelb und Hellgelb sicher zieht, gehört in den Test an Mustern. Dass das Teil richtig im Träger sitzt und der Closing Cone korrekt montiert ist, verlangt die Anfrage ebenfalls; das sind Lage- und Anwesenheitsfragen neben der Typfrage. Sollen Farbe und diese Merkmale in einem Bild zusammenkommen, ist die All-in-One Kamera die Alternative.

Line Clearance ist im GMP-Umfeld ein dokumentierter Schritt, und eine Typprüfung am ersten Teil des neuen Auftrags macht sein Ergebnis nachprüfbar, ohne ihn zu ersetzen.

Im Faden statt auf der Spule: Farbwechsel vor dem Wickeln

Ein Hersteller medizinischer Fäden befindet sich in der Konzeptphase. Seine Fäden unterscheiden sich farblich nur sehr wenig, und ein Farbwechsel fällt heute erst auf der Spule nach dem Wickeln auf. Bis dahin ist nach Angabe der Anfrage etwa ein Tag Produktion gelaufen. Gesucht ist eine Erkennung am laufenden Faden, bevor er aufgewickelt wird. Als nächster Schritt ist ein Test an Mustern vorgesehen.

Die Aufgabe unterscheidet sich von den übrigen Fällen. Ein Faden bietet kaum Fläche, er bewegt sich, und gefragt ist weniger, welcher Typ vorliegt, als ob sich die Farbe ändert. Welche Sensor- oder Kameraklasse dafür passt, soll der Mustertest klären.

Komponenten, die zusammengehören: Nadelfarbe und Spritzentülle im Kit

An einer Pharmaverpackungslinie sollen Einzel-Vials, Vialadapter, Spritzen und Spritzennadeln zu einem Kit zusammengestellt werden. Die Teile kommen über flexible Zuführungen von weniger als einem Meter Durchmesser, im Konzept ist je Zuführung eine Kamera für die Unterscheidung vorgesehen, und angesetzt sind einige zehn Griffe pro Minute. Die Nadeln gibt es in Grün, Blau und Schwarz, die Spritzen in Grün und Schwarz. Der Farbcode der Nadel muss immer zur Farbe der Spritzentülle passen. Auch die Größen unterscheiden sich, ihre Prüfung ist als spätere Funktion genannt.

Die Frage ist nicht, ob alle Teile im Kit liegen, sondern ob die Komponente dazugehört. Wo die Typprüfung sitzt, ist offen: vor dem Griff, auf der Zuführung oder im Greifer. Eine URS gibt es noch nicht, die Konzeptentscheidung steht aus. Ein erster Test kam beim Anwender gut an, ein Live-Test soll folgen. Den Griff selbst führt ein Roboter mit eigener Kamera aus, und das ist eine Frage der Roboterzelle.

Für die Unterscheidung kommt die All-in-One Kamera mit AI-Klassifizierung in Betracht, mit den Komponententypen als Klassen. Ein Werkzeug deckt dort OK/NG-Klassen und die Identifikation des Produkttyps ab.

Implantat in drei Verpackungen: erst das Licht, dann die Klasse

Die siebte Anfrage betrifft Zahnimplantate in drei Varianten und drei Verpackungen. Erkannt werden soll, welche Variante in welcher Verpackung liegt, und auf welchem Weg, lässt die Anfrage ausdrücklich offen. In einem Versuch vor Ort ließen sich die Varianten trennen. Offen ist die Beleuchtung, denn die Verpackung reflektiert stark, und die passende Ausleuchtung soll im Labor gefunden werden.

Damit ist die Reihenfolge vorgegeben. Solange Reflexe das Implantat überdecken, liefert kein Klassifikator ein stabiles Ergebnis. Erst wenn das Licht steht, lohnt sich das Anlernen der Varianten für die AI-Klassifizierung der All-in-One Kamera.

Farbschwelle oder AI-Klassifizierung: wann Farbe reicht und wann nicht

Die Anfragen zeigen zwei Wege. Unterscheiden sich die Typen durch eine klare Farbe, etwa eine farbige Tablette zwischen weißen oder Gelb gegen Transparent, genügt oft eine Farbschwelle oder eine einfache Variantenabfrage. Das ist schnell eingerichtet und leicht nachvollziehbar.

Die AI-Klassifizierung ist das Werkzeug, wenn sich Varianten im Erscheinungsbild unterscheiden, aber nicht in einem Maß und nicht in einer einzelnen Farbe: ein Implantat hinter einer glänzenden Verpackung, eine Komponente, deren Typ an Farbe und Form zugleich hängt.

Die Kit-Anfrage zeigt, dass diese Grenze nicht nur technisch gezogen wird. Beim selben Anwender gibt es zwei Lager. Für die einen reicht die Farbe, für die anderen nicht, und dann müsste das Teil gedreht und mit einer zweiten Fokuseinstellung aufgenommen werden. Das verändert Aufbau und Taktzeit und gehört deshalb an den Anfang des Konzepts.

Sind die Farbunterschiede sehr klein, kommt eine multispektrale Aufnahme in Betracht. Die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G bietet sie, allerdings nicht mit jedem Kameratyp: Schwarzweißkameras nehmen multispektral auf, Farbkameras und 21-MP-Kameras unterstützen nur LumiTrax. Keine Kamera garantiert, dass nie eine Verwechslung durchrutscht. Sie macht die Typfrage aber an jeder einzelnen Einheit prüfbar, statt sie einer Stichprobe zu überlassen.

Häufige Fragen

F Was unterscheidet eine Verwechslungsprüfung von einer Anwesenheitsprüfung?

Die Anwesenheitsprüfung fragt, ob ein Teil da ist oder ob die Stückzahl stimmt. Die Verwechslungsprüfung fragt, ob es das richtige Teil ist. Eine Packung kann vollständig sein und trotzdem eine fremde Tablette oder eine Kappe der falschen Variante enthalten.

F Reicht eine Schwarzweißkamera, um Tabletten nach Farbe zu unterscheiden?

Nur wenn sich die Farben deutlich in der Helligkeit unterscheiden. Eine Schwarzweißkamera sieht keinen Farbton, zwei Farben mit ähnlicher Helligkeit erscheinen ihr fast gleich. Für die Typfrage nach Farbe ist ein Farbbild in der Regel die sichere Grundlage.

F Wann ist die AI-Klassifizierung sinnvoller als eine Farbschwelle?

Wenn sich die Varianten im Erscheinungsbild unterscheiden, aber nicht in einer einzelnen, klar trennbaren Farbe oder einem Maß. Auf der All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS deckt die AI-Klassifizierung OK/NG-Klassen und die Identifikation des Produkttyps in einem Werkzeug ab.

F Wie lässt sich eine Verwechslung nach dem Auftragswechsel abfangen?

Indem die Typprüfung Teil des Auftragsstarts wird und das Programm zum Auftrag passt, etwa über die Anwahl durch die übergeordnete SPS. Wird das Programm von Hand gewechselt, ist genau dieser Wechsel die Stelle, an der eine Verwechslung entstehen kann.

F Warum steht bei reflektierenden Verpackungen die Beleuchtung am Anfang?

Weil Reflexe das Merkmal überdecken, an dem die Variante erkannt werden soll. Erst eine Ausleuchtung, die das Implantat oder die Komponente stabil abbildet, gibt einem Klassifikator eine verlässliche Grundlage. Sie wird deshalb am echten Muster gesucht, bevor Klassen angelernt werden.

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