Für die unterbrechungsfreie Identifikation von 2D-Barcodes auf Arzneimittelflaschen hat Seidenader das Vision Inspection Modul SV360 entwickelt. Dieses findet, liest und überprüft die 2D-Codes, indem es 360°-Bilder der ­Flaschen aufnimmt, während diese durch das Inspektionsmodul fahren. Die hierfür benötigte kompakte, robuste und langzeitverfügbare Embedded Computer Technologie erhielt Seidenader bedarfsgerecht zugeschnitten von Kontron.

Um Verbraucher vor gefälschten Medikamenten und Fehlmedikationen zu schützen, fordern sowohl die amerikanische Food and Drug Administration (FDA) als auch die EU-Kommission die lückenlose Überwachung der Herstellungs- und Lieferketten von Medikamenten. Um die gesetzlichen Auflagen zu erfüllen, ist es deshalb erforderlich, ein eineindeutiges Identifizierungsmerkmal auf jede Arzneimittelverpackung aufzubringen. Ein solches Merkmal wird beispielsweise aus den eindeutigen Kennziffern für das jeweilige Medikament, dem Verfallsdatum sowie dem Fertigungslos gebildet. Diese Identifizierungsmerkmale appliziert die Verpackungsindustrie bevorzugt in Form von Barcodes, da diese maschinell bei hoher Lesesicherheit gelesen und elektronisch weiterverarbeitet werden können. Dabei finden 2D-Barcodes in der Industrie immer breitere Anwendung, weil diese, im Gegensatz zu den von Lebensmittelverpackungen bekannten Strichcodes, eine deutlich höhere Informationsdichte pro Flächeneinheit bieten.

Neue Herausforderungen

Die 2D-Barcodes, die aus mehreren übereinander gestapelten Strichcodes zusammengesetzt sind, können im Gegensatz zu den eindimensionalen Strichcodes aber nicht einfach durch das Vorbeiführen an einem Laserscanner erfasst werden. Für die Erfassung von 2D-Barcodes werden hochauflösende optische Lesegeräte in Form CCD-Scannern oder -Kameras benötigt, um die Pixelmuster der oft nicht mehr als 9 x 9 mm messenden Codes zuverlässig zu identifizieren. Erschwerend kommt hinzu, dass es sich bei den zu kennzeichnenden pharmazeutischen Verpackungseinheiten häufig um zylindrische Plastikflaschen handelt. Diese Form stellt die Verpackungsindustrie vor eine weitere Herausforderung: Die horizontale Ausrichtung der einzelnen Flaschen auf dem Förderband ist variabel und damit auch die Position des zu identifizierenden Barcodes. Es wäre zwar möglich, die Flaschen mechanisch in die passende Position zum Lesegerät zu bringen, beispielsweise indem man ein zusätzliches Modul zum Drehen der Flaschen in die Verpackungslinie integriert. Doch neben dem hierfür notwendigen Eingriff in die Verpackungslinien schlägt sich dieser Mehraufwand in der Regel auch in einer langsameren Durchlaufleistung negativ nieder.

Dem neuen Inspektionsmodul ­entgeht nichts

Eine weitaus effizientere Lösung hat Seidenader Vision, ein Hersteller von optischen Inspektionssystemen für die pharmazeutische Industrie, entwickelt: Das Vision Inspection Modul SV360 überprüft zylindrische Objekte wie Plastikflaschen oder medizinische Vials (kleinere Ampullen aus Glas), indem es eine 360° Ansicht der Flasche auf dem Fließband erzeugt. Durch diese Rundumansicht entfällt das zeitaufwändige Ausrichten der Flaschen auf dem Förderband vollständig. Das Inspektionsmodul, das eine Durchlaufleistung von bis zu 400 Behältern pro Minute bietet, kann flexibel an jeder Stelle eines Förderbandes integriert werden. Einsatzbereiche finden sich beispielsweise vor Bündelstationen oder Kartoniermaschinen. Das Vision Inspection Modul ist dazu mit sechs Kameras mit integrierten LED-Blitzen ausgestattet, die horizontal jeweils im Winkelabstand von 60° positioniert sind. Wenn die Flasche das Inspektionsmodul passiert, werden automatisch sechs individuelle Bilder der Flasche aufgenommen, die zur Lokalisierung und Identifikation des 2D-Barcodes herangezogen werden. Die integrierte Bildverarbeitungssoftware SVObserver analysiert dann wahlweise jedes einzelne dieser sich überschneidenden Bilder oder setzt die sechs Bilder zu einem einzigen Bild zusammen. Mit Hilfe von Mustererkennungsverfahren wird der Barcode zunächst auf dem gesammelten Bildmaterial detektiert und dann von der Software dekodiert. Die so ermittelten Identifikationskennzahlen werden anschließend durch einen Codeabgleich verifiziert und für die nächste Aggregationsebene in einer Datenbank dokumentiert.

Hohe Anforderungen

Damit ein derart leistungsfähiges System auch tatsächlich auf Dauer unterbrechungsfrei arbeitet, benötigte Seidenader eine entsprechend leistungsstarke Hardwaregrundlage, an die hohe Anforderungen gestellt wurden: „Bei der Suche nach dem passenden Industrie-PC standen für uns, neben den übergeordneten Qualitätsfaktoren, wie einer hohen Performance, Langzeitverfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Robustheit, auch die individuelle Systemauslegung im Fordergrund", so Andreas Böhme, Manager Vision Engineering bei Seidenader. „Zusätzlich zu der Möglichkeit, sechs Kameras über Firewire anbinden zu können, sollte der Box-PC auch ein Microcontroller-Modul für die Blitzsteuerung integrieren und die hierfür benötigten I/Os an der Gehäusefront ausführen. Aufgrund des hohen Individualisierungsbedarfs haben wir uns für ein Custom-Design entschieden, das wir von Kontron beziehen. Kontron überzeugte uns nicht nur durch die unkomplizierte und umfassende Umsetzung all unserer individuellen Designwünsche, sondern auch durch seine gefestigte Marktstellung, was uns für die langfristige Designsicherheit besonders wichtig war."

Hardwaredesign von Kontron

Den industriellen Box-PC SVIM X2 erhielt Seidenader von Kontron bedarfsgerecht zugeschnitten und einsatzfertig vorkonfiguriert. So integriert der Box-PC (170 x 300 x 272 cm) neben dem leistungsstarken Flex-ATX Motherboard Kontron 986LCD-M/Flex auch ein kundenspezifisches Erweiterungsboard. Dieses Trägerboard hat Kontron speziell zur Aufnahme des Microcontroller-Moduls RCM3220 von Rabbitcore entwickelt. Auch die benötigten Firewire-Schnittstellen wurden frontseitig an dem kundenspezifisch designten Chassis umgesetzt. Über bis zu vier mögliche Kamera-Anschlüsse werden mit speziellen ausgewählten achtpoligen Steckern die Kameras asynchron mit Strobe und Trigger Signalen versorgt.
Zwei integrierte schnelle SATA-Festplatten gewährleisten darüber hinaus im RAID-1 Verbund eine hohe Datenintegrität und Sicherheit durch redundante Datenhaltung. Zur Anbindung an den Steuerungsrechner und die Datenbanken führt der Box-PC zudem zwei schnelle Gigabit Ethernet-Schnittstellen aus, die auch zur Einrichtung des Systems genutzt werden. Hierfür wird das SVIM X2-System auf dem Steuerungsrechner visualisiert, sodass der Box-PC „headless", d.h. ganz ohne eigenen Bildschirm und Eingabemedien steuerbar ist.

Hohe Verfügbarkeit

Neben dem applikationsspezifischen Zuschnitt bietet Kontron Seidenader zudem die geforderte hohe Zuverlässigkeit des Gesamtsystems. Denn Seidenader erwartet von der Hardware, dass diese besonders ausfallsicher ist. Aus diesem Grund müssen alle Komponenten, die auf einem Board verbaut sind, höchsten Anforderungen genügen, denn selbst der kleinste Kondensator kann ein gesamtes System zum Ausfall bringen. Ein wichtiges Merkmal zur Beurteilung der Gesamtdesign-Qualität, die jedes auch noch so kleine Bauteil berücksichtigt, ist die MTBF (Mean Time Between Failure) der integrierten Embedded Hardware, die sich beispielsweise bei dem Board von Kontron, das aus eigener Entwicklung und Fertigung stammt, auf 170.000 Stunden beläuft. Ebenfalls wichtig für Seidenader: Die Langzeitverfügbarkeit. Auch sie kann Kontron gewährleisten, und zwar für mindestens fünf Jahre hinsichtlich der Ersatzbeschaffung in identischer Konfiguration, sodass auch nach mehreren Jahren voll kompatible Hardware verfügbar ist.