DE19715450A1 - Verschlußkontrolle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Um Behältnisse mit Flüssigkeit auf Dichtheit gegenüber Ihrer Umwelt zu kontrollieren gibt es zahlreiche Verfahren.

Bei der Kontrolle von kleinen Ampullen mit medizinischen Seeren wird z. B. der gefüllte und verschweißte durchsichtige Glasbehälter in ein Bad mit dem Farbmittel Methylenblau geführt, wobei sich das Serum mit dem eventuell eindringendem Methylenblau vermengt, chemisch reagiert und sich ebenfalls schwach bläulich färbt. Diese Ampullen werden danach betrachtet, um diese Färbung zu erkennen. Da aber das menschliche Auge zu Müdigkeit neigt, besonders nach stundenlangem angestrengtem Sehen, ist eine hundertprozentige Sicherheit, daß die Ampulle auch wirklich nach ihrer Produktion steril verschlossen wurde, erst nach mehreren Kontrollblicken wirklich sicher.

Aber gerade in der Medizin ist diese hundertprozentige Sicherheit eine Grundvoraussetzung, um eine erfolgreiche Behandlung oder sogar das Leben eines Menschen nicht zu gefährden. Hinzu kommt, daß die menschliche Kontrolle recht teuer ist und keinen humanen Arbeitsplatz darstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine einfache und preisgünstige Maschine zu entwickeln, um diesen Prozeß der Qualitätskontrolle zu automatisieren und gleichzeitig sicherer zu gestalten, bei Eingliederung der Qualitätsprüfung in das gesamt Produktcontrolling der Fabrik.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.

Bei der Erfindung wird eine Lichtquelle mit hohem Energiegehalt dazu genutzt, einen eventuell eingedrungenen Fremdstoff in den lichtdurchlässigen Behälter, im folgenden kurz Ampulle genannt, derart zum Leuchten anzuregen, so daß er maschinell nachgewiesen werden kann.

Durch die Automatisation der Verschußkontrolle können die dort ermittelten elektrischen Daten in Realzeit aufgezeichnet und protokolliert werden, um dem Produkthaftungskriterien zu genügen und Fehlerquellen bei der Fertigung schneller statistisch auszuwerten zu können.

Dies geschieht bei gleichzeitiger Erhöhung der Kontrolleistung und Fehlererkennungssicherheit, sowie geringeren laufenden Kosten. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau von Lichtquelle (hier CO2-Laser), Glasampulle, Schirm und Kamera.

Fig. 2 das sich abbildende Muster nach Aufbereitung und Biniarisierung des Kamerbildes. Hier invertiert dargestellt.

Fig. 3 Die Auswertung des auf den Schirm treffenden Lichtkegels durch Sensoren, wie z. B. Fotowiderständen oder Fotomultiplier.

Fig. 4 idealer Einfallswinkel des Laserstrahls auf die Ampulle.

Fig. 5 Aufweitung des runden Laserstrahls durch eine Zylinderlinse (1) zur Ellipse.

Der in Fig. 1 dargestellte CO2 Laser (1) befindet sich in einer Dunkelkammer und trifft mit seinem Strahl (5) auf die zu prüfende Ampulle (2), nachdem er durch eine geeignete Optik, hier Zylinderlinsen (3), zur Ellipse aufgeweitet wurde.

Die gläserne, durchsichtige Ampulle ist bis zum Kopf mit ebenfalls lichtdurchlässigem medizinischem Serum gefüllt und wurde in ein Methylenblau-Bad getaucht. Konnte das Farbmittel in die undichte Ampulle eindringen, so vermengt es sich mit dem Serum und wird chemisch reagieren. Der Laserstrahl wird durch den Übergang Luft/Glas­ /Ampulle/Serum an den Grenzflächen gebrochen, bzw. nochmals geringfügig aufgeweitet. Das Methylenblau wird nun durch den Beschuß mit der passenden Wellenlänge zum phoreszieren angeregt. Es ist ein deutlich leuchtender, horizintaler Balken (4) im Serum zu erkennen. Dieser Effekt wird bei der Erfindung durch digitale Bildverarbeitung mittels eines angeschlossenen PC und einer dazugehörenden Frame- Grabber-Karte mit digitaler Zeilenkamera soweit aufgearbeitet, daß nur noch ein Binärbild (Fig. 2) mit dem weißen Balken auf schwarzem Hintergrund zu erkennen ist. Durch Zählen der weißen Pixel im Binärbild der Kamera ist nun vom Computer sicher die Anwesenheit von Methylenblau nachzuweisen. Konnte kein Farbstoff in die korrekt verschlossene Ampulle eindringen, so transmittiert der Laserstrahl ohne größere Verluste durch die Ampulle und trifft dort auf eine Absorbtionswand. Das aufbereitete Bild der Kamera liefert nur schwarz. Dieser Vorgang geschieht bei geeigneter Programmierung der Grabberkarte bzw. des Luck-Up-Table in wenigen Millisekunden. Die Genauigkeit dieses Verfahrens ist durch die verwendete Optik der Kamera und deren Auflösung, sowie durch die Auflösung der Bildverarbeitung festgelegt. Weiterhin ist die Wellenlänge der verwendeten Lichtquelle (hier Laser) an den anzuregenden Farbstoff (hier Methylenblau) anzupassen. Um störende Reflexionen der Ampulle in Richtung Kamera zu minimieren oder zu vermeiden, sollte der in Fig. 4 dargestellte Einfallswinkel B größer als 5 Grad gewählt werden oder die Kamera ist mit entsprechenden Filtern auszurüsten.

Als weitere Möglichkeiten zur Detektion, bzw. Quantifizierung des Farbstoffeinbruchs in den Behälter sind auch andere Lichtempfindliche elektrische Elemente vorgesehen. So könnte z. B. ein einfacher Foromultiplier, der auf die Wellenlänge des phoreszierenden Lichts abgestimmt ist, das Methylenblau noch schneller und preisgünstiger erkennen. Eine weitere Variante wäre es, den Schirm (4) in Fig. 1 mit photosensiblen Sensoren wie z. B. Fotowiderständen oder Quadrantendetektoren zu versehen, die die Ablenkung des äußersten Laserstrahls ermitteln und bei Überschreitung eines Grenzwertes Alarm geben. Die Ablenkung, bzw. der Ausleuchtungskegel des Schirmes ist abhängig vom Brechungsindex der Grenzflächen. Bei Eintritt von Methylenblau in das Serum verändert sich der Brechungsindex des Serums geringfügig und beeinflußt so den in Fig. 3 gezeigten Abstand a.

Es ist vorgesehen, mehrere Ampullen gleichzeitig mit einer Bildaufnahme zu kontrollieren und durch den entsprechenden Quadranten im Bild die defekte Ampulle zu lokalisieren.

Die so gewonnenen Daten werden mit dem PC oder einer anderen Datenverarbeitungseinheit, wie z. B. einer SPS weiterverarbeitet, um z. B. eine unkorrekt verschlossene Ampulle mittels eines pneumatischen Zylinders aus dem Produktionsprozeß zu befördern. Das Protokollieren solcher Daten, wie z. B. Stundendurchsatz, Zeit/Datum einer undichten Ampulle usw. kann direkt am Kontrollgerät oder Online durch Weitergabe an eine übergeordnete Steuereinheit erfolgen, um dort ausgewertet zu werden. Dies ist zwingend erforderlich, um den vorgesehenen Qualitätsstandart zu erreichen und auch dokumentieren zu können.

Am Kontrollpunkt selbst bietet sich die Ausgabe der Protokolldaten auf elektronischen Medien wie Disketten oder aber auch direkt mit einem Ausdruck auf Papier oder einem angeschlossenen Bildschirm an.

Claims (12)

1. Gerät zur Kontrolle der korrekten Verschlusses von durchsichtigen Behältern mittels einer anregenden Lichtquelle, Sensoreinheit, digitaler Bildaufbereitung- und Verarbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine geeignete Optik aufbereitete Lichtquelle einen lichtdurchlässigen Behälter anstrahlt, der mit einer ebenfalls lichtdurchlässigen Flüssigkeit oder Gas gefüllt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu kontrollierende Behälter zuvor durch ein Bad mit einem Indikationsmittel, bzw. Farbstoff geführt wird, vorzugsweise Methylenblau.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser oder eine Lichtquelle mit Laser vergleichbarem Licht und/oder Energie ist, wie z. B. eine Laserdiode oder auch Röntgenstrahlung, sowie Licht im Infrarotbereich.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kontrollierenden Behälter, im folgenden kurz Ampulle genannt, von einer digitalen Zeilenkamera mit passender Optik mit kleiner Brennweite als Sensoreinheit aufgenommen werden und ihr Signal mittels Hardware und Bildverarbeitungssoftware zu einem Binärbild aufbereitet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund dieses Binärbildes die Entscheidung auf korrekten Verschluß der Ampulle im Computer gefällt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ampullen gleichzeitig mit einer Bildaufnahme kontrolliert werden können.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Prüfkriterien mit der Auswertung der Erfindung verknüpft werden, um die Sicherheit einer Entscheidung nochmals zu erhöhen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensoreinheit für das emittierte Licht der Ampulle auch andere Detektoren in Frage kommen. Hierbei könnte es sich u. a. um Fotomultiplier oder Fotowiderstände handeln.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch das transmittierte Licht der Ampulle auf einem Schirm aufgefangen und ausgewertet wird

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mittels dieses Spektrum auf dem Schirm, bzw. die Ablenkung des äußersten Strahls der Lichtquelle entschieden wird, ob das Indikationsmittel in der Ampulle vorhanden ist oder nicht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Daten an der Kontrollstelle direkt oder über eine Schnittstelle ausgegeben oder andersartig telematisch übertragen werden. Als Weiterverarbeitung der Daten und Auswertung ist vorzugsweise eine SPS vorgesehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidungsschwellen zur Beurteilung von Anwesenheit des Indikators einstellbar sind und in Abhängigkeit der Lichtverhältnisse, sowie der Umwelteinflüsse erfolgen.