Vials, Ampullen und Spritzen optisch prüfen: Glasdefekte, Stopfen und Etiketten im Takt kontrollieren

Glas ist für die Pharmaproduktion ein hervorragendes und für die Bildverarbeitung ein unangenehmes Material. Es ist chemisch inert, transparent und formstabil, und genau diese Eigenschaften erschweren die optische Prüfung. Ein transparenter Behälter zeigt im Auflicht kaum Kontrast, eine gewölbte Glaswand spiegelt jede Lichtquelle, und eine harmlose Walz- oder Ziehstruktur sieht im Bild einem Riss verblüffend ähnlich. Wer Vials, Ampullen, Spritzenkörper und ihre Verschlüsse zu 100 % prüfen will, löst deshalb zuerst ein Beleuchtungsproblem und dann ein Klassifizierungsproblem.

Dieser Beitrag arbeitet den Behälter von unten nach oben durch: Boden, Mantel, Fülllinie, Stopfen, Kappe und Etikett. Er zeigt, welche Ansichten eine Station braucht, wie sich kosmetische Marken von Glasbruch trennen lassen und wie mehrere Prüfungen in eine Station passen.

Wichtige Punkte im Überblick

Die vollständige Handprüfung jedes Vials ist in dokumentierten Anwendungen der Ausgangszustand, bleibt aber subjektiv und hinterlässt weder Bild noch Messwert für Audit und Reklamation.
Die schwierigste Aufgabe am Glas ist die Trennung von kosmetischer Marke und echtem Bruch: Eine All-in-One Kamera der Modellreihe VS lernt die zulässige Glasstruktur aus Beispielbildern, Durchlicht und Koaxialbeleuchtung bleiben die Voraussetzung.
Spliss wird nach der Befüllung und nach dem Verschließen geprüft, konzentriert auf Mündungsbereich und Bodenrand, für den lückenlosen Mantel über eine Abrollprüfung an der Zeilenkamera.
Die Auslegungsfrage lautet nicht welche Kamera, sondern wie viele Ansichten: Boden, Mantel, Mündung und Oberseite deckt keine einzelne Aufnahme ab, und gerade die Bodenansicht fehlt häufig.
Etikettenkontrolle und Glasdefektprüfung teilen sich eine Station über eine Aufnahmefolge: zwei Bilder aus derselben Kameraposition mit unterschiedlicher Beleuchtung im selben Takt.

Jedes Vial von Hand geprüft: warum die subjektive Bewertung nicht skaliert

In dokumentierten Anwendungen ist der Ausgangszustand oft eine vollständige Handprüfung: Jedes Vial wird angesehen, gegen Licht gedreht und beurteilt. Diese Praxis gilt in dokumentierten Anwendungen selbst als subjektiv, was eine Eigenschaft der Aufgabe ist. Ein feiner Riss in gewölbtem Glas ist unter wechselndem Umgebungslicht nicht reproduzierbar zu bewerten, und die Grenze zwischen zulässiger Marke und beginnendem Bruch verschiebt sich mit Ermüdung und Person.

Dazu kommt die Skalierung. Steigende Stückzahlen bedeuten mehr Prüfplätze, häufig unter Reinraumbedingungen, ohne dass die Kosten pro Behälter sinken. Und eine Handprüfung hinterlässt kein Bild und keinen Messwert, sodass bei einer Reklamation nur die Aussage bleibt, es sei geprüft worden.

Der Wechsel zur optischen 100%-Prüfung setzt an diesen drei Punkten an, mit definierter Beleuchtung statt Umgebungslicht, gleichbleibender Bewertung statt Tagesform und einem gespeicherten Bild je Behälter oder mindestens je Fehlerfall.

Kosmetischer Defekt oder Glasbruch: die schwierigste Unterscheidung am Glas

Die Frage am Glasbehälter ist selten, ob eine Struktur im Bild vorhanden ist, sondern ob sie eine zulässige kosmetische Marke oder ein sicherheitsrelevanter Bruch ist. Beide erzeugen eine helle oder dunkle Linie auf einer gewölbten, spiegelnden Fläche.

Regelbasierte Werkzeuge urteilen über Kontrast und Fläche, wo sich Marke und Bruch überlappen. Eng eingestellt erzeugen sie erheblichen Pseudoausschuss an bereits befüllten Behältnissen, weit eingestellt lassen sie den Bruch durch.

Eine All-in-One Kamera der Modellreihe VS mit integrierter AI geht über die Klassifizierung. Sie lernt aus Beispielbildern, wie ein zulässiger Glashintergrund in seiner Streuung aussieht und wodurch sich ein Bruch davon unterscheidet, etwa durch Verlauf, Verzweigung und Bruchkante. In dokumentierten Anwendungen macht dieser Schritt die Aufgabe überhaupt lösbar. Die kleinste zu erkennende Fehlergröße liegt in der Anwendungspraxis bei etwa 0,5 mm am Glas.

Die Vorarbeit bleibt die Beleuchtung. Durchlicht stellt Risse und Einschlüsse in der Glaswand frei, Koaxialbeleuchtung nimmt der gewölbten Fläche die harten Reflexe, und beides zusammen ist in dokumentierten Anwendungen der ausschlaggebende Faktor am Glas. Ein Beleuchtungstest mit Originalbehältern gehört an den Anfang.

Spliss nach der Befüllung: Durchlicht und Zeilenprüfung am gefüllten Behälter

Ein Defekt vor der Befüllung ist ein Wareneingangsthema, der leere Behälter wird ausgeschleust. Ein Splitter, der beim Befüllen oder Verschließen entsteht, ist eine andere Kategorie, weil das Produkt bereits im Behälter ist und im Extremfall Glas in ein Präparat gelangt. Deshalb wird Spliss in vielen Linien nach der Befüllung und nach dem Verschließen geprüft.

Der gefüllte Behälter enthält eine Flüssigkeit, die Licht bricht und eine Fülllinie mit eigenem Kontrast erzeugt. Die Prüfung konzentriert sich deshalb auf die Zonen, in denen Spliss entsteht: Mündungsbereich, wo Werkzeuge angreifen, und Bodenrand, wo der Behälter aufsetzt. Durchlicht bleibt das Mittel der Wahl, weil ein Splitter im Gegenlicht scharf begrenzt erscheint.

Für den lückenlos bewerteten Mantel führt der Weg über eine Abrollprüfung. Der Behälter dreht sich vor einer Zeilenkamera, die Zeile für Zeile ein zusammenhängendes Abbild des Umfangs aufbaut. Bildverarbeitungssysteme der Modellreihe XG-X unterstützen dafür Zeilenköpfe mit Encodersynchronisation. In dokumentierten Anwendungen laufen Flächenkameras und Zeilenköpfe gemeinsam auf einem Controller mit insgesamt bis zu vier Kameras, was Verkabelung und Ergebniszuordnung vereinfacht. Bei Transportgeschwindigkeiten bis etwa 40 m/min entscheidet die Synchronisation zwischen Drehung und Aufnahme über die Bildqualität.

Stopfen, Dichtung und Kappe: Prüfung im Greifer und im Takt

Der Verschluss ist die zweite Fehlerquelle des Behälters. Gummistopfen und Dichtungen zeigen die typischen Fehler des Formprozesses: Formfehler, Grat, Einschlüsse, unvollständig gefüllte Konturen. Kappen können fehlen, schief sitzen oder nicht vollständig aufgebördelt sein. Beide betreffen die Dichtheit und sind damit sicherheitsrelevant.

Geprüft wird dort, wo das Teil definiert liegt, im Greifer. In dokumentierten Anwendungen sitzen Kameras rund um den Greifer und nehmen den Stopfen von mehreren Seiten auf. Die Lage ist reproduzierbar, und ein fehlerhafter Stopfen wird verworfen, bevor er auf einen befüllten Behälter kommt. Bei Verschließraten um 85 Einheiten pro Minute muss die Bewertung innerhalb des Handlingtakts abgeschlossen sein.

Für die Kappenprüfung genügt oft weniger. Anwesenheit, grobe Lage und den in der Seitenansicht sichtbaren Sitz der Kappe übernimmt ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 zu geringen Stückkosten. Kommt die Bewertung der Bördelung oder der Kappenoberfläche hinzu, wird es eine Defektprüfung mit Klassifizierung.

Boden, Mantel und Deckel: wie viele Ansichten eine Station wirklich braucht

Die Auslegungsfrage lautet nicht, welche Kamera, sondern wie viele Ansichten. Ein Glasbehälter hat mindestens vier prüfrelevante Zonen: Boden, Mantel über den Umfang, Mündung mit Verschluss und Oberseite. Eine einzige Aufnahme deckt davon nie alles ab.

In dokumentierten Anwendungen fehlt gerade die Bodenansicht häufig, sodass eine ganze Fehlerklasse unsichtbar bleibt: Aufsetzschäden, Absplitterungen am Bodenrand, Ablagerungen im Behälterboden. Eine Kamera von unten schließt die Lücke. Der Mantel verlangt mehrere Kameras rund um den Behälter oder eine Drehung mit Abrollprüfung. Die Mündung wird von oben und schräg aufgenommen, weil ein Bördelfehler in der Draufsicht oft nicht auffällt.

Sind mehrere Kameras nötig, spricht das für die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G, die alle Ansichten aus einer Steuerung betreibt, die Beleuchtungen ansteuert und Teilergebnisse demselben Prüfling zuordnet. Gehören Zeilenköpfe zur Station, übernimmt das eine Bildverarbeitung der Modellreihe XG-X. Bei indexierten Handhabungen mit Zykluszeiten um drei Sekunden laufen mehrere Behälter gleichzeitig durch verschiedene Stationen, und jedes Ergebnis muss zum richtigen Behälter gehören, damit die Ausschleusung trifft.

Reinraumbedingungen kommen hinzu. Eine geschlossene, reinigbare Bauweise ist üblich, hält Fremdlicht fern und begrenzt den Bauraum, weshalb die Auslegung oft mit der Frage beginnt, wo eine Kamera hinpasst.

Etikett und Defekt in einem Bild: eine Station statt drei

Am Ende der Linie kommen Prüfungen zusammen, die verschiedenen Abteilungen gehören, technisch aber dieselbe Aufnahme nutzen können. Das Etikett muss vorhanden, gerade, richtig positioniert und inhaltlich korrekt sein, der Verschluss muss sitzen, das Glas darf keine Defekte zeigen. In vielen Werken entstehen daraus drei Stationen.

Ein Bildfeld von etwa 40 x 30 mm deckt in dokumentierten Anwendungen den Etikettenbereich eines Vials samt umgebender Glasfläche ab, sodass Etikettenlage, Etikettenschiefe, Aufdruck und Glasdefekte in derselben Aufnahme bewertet werden. Eine Station bedeutet einen Prüfzeitpunkt, eine Ausschleusung und einen Datensatz je Behälter statt drei nachträglich zusammengeführter Teilergebnisse.

Die Grenze der Bündelung liegt in der Optik. Etikettenprüfung braucht diffuses Auflicht, Glasdefektprüfung Durchlicht, und beides gleichzeitig geht nicht. Die Lösung ist eine Aufnahmefolge, zwei Bilder aus derselben Kameraposition mit unterschiedlicher Beleuchtung im selben Takt. Die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G steuert dafür die angeschlossenen Beleuchtungen und ihre Intensität direkt aus der Prüfung heraus an.

Trays und Gebinde: Prüfung vor dem Einschleusen in die Linie

Behälter kommen nicht einzeln in die Linie, sondern in Trays und Gebinden, und diese Ebene wird oft übersehen. In dokumentierten Anwendungen wird hier nach Schimmelbefall in den Trays sowie nach beschädigten oder fehlbelegten Trays gesucht. Ein befallenes Tray, das eingeschleust wird, bringt sein Problem in die gesamte Linie.

Die Prüfung arbeitet mit deutlich größeren Bildfeldern, dafür mit geringerer Anforderung an die kleinste Fehlergröße. Eine Übersichtsaufnahme beantwortet mehrere Fragen gleichzeitig: Ist die Belegung vollständig, stehen alle Behälter, zeigt das Tray Verfärbungen oder Beläge? Weil Trays mit Gebrauchsspuren stark streuen, trägt eine lernende Klassifizierung hier besser.

Ein Fehler, der vor der Linie gefunden wird, kostet ein Tray. Derselbe Fehler, der die Linie durchläuft, kostet befüllte Behälter, eine Reinigung und im schlechtesten Fall eine Chargenuntersuchung. Wie eine solche Untersuchung im eigenen Labor geführt wird, behandelt der Beitrag "Partikel, Rauheit und Implantatoberflächen im Labor: Reklamationen in der Medizintechnik selbst aufklären". Die Primärverpackung auf der Blisterseite beschreibt der Beitrag "Blisterkontrolle in der Pharmaproduktion: Napfausformung, Tablettenanwesenheit und Foliendefekte erkennen", die Geräteseite der Beitrag "Kanülen, Nadeln und Katheter prüfen: Kontur, Grat, Rückstände und Beschichtungsqualität". Den Überblick über die Systemwahl gibt der Beitrag "Oberflächen- und Defektprüfung in der Medizin- und Pharmaproduktion: das passende Prüfsystem auswählen".

Häufige Fragen

F Wie unterscheidet eine Kamera einen kosmetischen Glasdefekt von echtem Glasbruch?

Über eine lernende Klassifizierung, nicht über Schwellwerte. Kosmetische Marke und Bruch überlappen in Kontrast und Fläche, weshalb regelbasierte Werkzeuge entweder Pseudoausschuss erzeugen oder Brüche durchlassen. Eine All-in-One Kamera der Modellreihe VS lernt aus Beispielbildern, wie zulässige Glasstruktur aussieht und wodurch sich ein Bruch davon unterscheidet. Voraussetzung bleibt die Beleuchtung mit Durchlicht und Koaxiallicht.

F Wann wird Spliss an Glasbehältern geprüft, vor oder nach der Befüllung?

Nach der Befüllung und nach dem Verschließen, weil dort die kritischen Splitter entstehen, wenn Werkzeuge am Behälterrand angreifen. Die Prüfung konzentriert sich auf Mündungsbereich und Bodenrand und arbeitet mit Durchlicht, weil ein Splitter im Gegenlicht scharf begrenzt erscheint.

F Wie viele Kameras braucht eine Vial-Prüfstation?

Das hängt von den prüfrelevanten Zonen ab: Boden, Mantel über den Umfang, Mündung mit Verschluss und Oberseite. Eine Aufnahme deckt davon nie alles ab, und die Bodenansicht fehlt in dokumentierten Anwendungen häufig. Für den Mantel dienen mehrere Kameras oder eine Abrollprüfung an einer Zeilenkamera.

F Lassen sich Etikettenkontrolle und Glasdefektprüfung in einer Station kombinieren?

Ja, über eine Aufnahmefolge mit wechselnder Beleuchtung aus derselben Kameraposition. Ein Bildfeld um 40 x 30 mm deckt in dokumentierten Anwendungen Etikettenbereich und umgebende Glasfläche eines Vials ab. Die Etikettenprüfung braucht diffuses Auflicht, die Glasdefektprüfung Durchlicht, deshalb werden zwei Bilder im selben Takt aufgenommen.

F Wie werden Gummistopfen und Kappen im Takt geprüft?

Im Greifer, wo sie definiert liegen. Kameras rund um den Greifer nehmen den Stopfen von mehreren Seiten auf, sodass Formfehler, Grat und Einschlüsse erkannt werden, bevor er auf einen befüllten Behälter gesetzt wird. Bei Verschließraten um 85 Einheiten pro Minute läuft die Bewertung innerhalb des Handlingtakts. Für reine Anwesenheit und einen in der Seitenansicht sichtbaren Sitz der Kappe genügt ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4.

F Warum sollten Trays vor dem Einschleusen geprüft werden?

Weil ein verschmutztes oder befallenes Tray sein Problem in die ganze Linie trägt. In dokumentierten Anwendungen wird auf Tray-Ebene nach Schimmelbefall, Beschädigungen und unvollständiger Belegung gesucht, mit großem Bildfeld und geringerer Anforderung an die kleinste Fehlergröße. Weil Trays mit Gebrauchsspuren stark streuen, trägt eine lernende Klassifizierung besser als ein fester Schwellwert.

Weiterführende Artikel

Übergeordnete Themenseite: Qualitätssicherung und Dokumentation in der Medizin- und Pharmaproduktion: Der Überblick für QS- und Laborverantwortliche

Hauptartikel zum Thema: Oberflächen- und Defektprüfung in der Medizin- und Pharmaproduktion: das passende Prüfsystem auswählen

Weiterer Artikel im Thema: Blisterkontrolle in der Pharmaproduktion: Napfausformung, Tablettenanwesenheit und Foliendefekte erkennen

Weiterer Artikel im Thema: Kanülen, Nadeln und Katheter prüfen: Kontur, Grat, Rückstände und Beschichtungsqualität

Weiterer Artikel im Thema: Partikel, Rauheit und Implantatoberflächen im Labor: Reklamationen in der Medizintechnik selbst aufklären