1引言

CPS模塊化設備理念為博世包裝技術有限公司針對制藥行業(yè)的產(chǎn)品提供了智能化的整體解決方案，為藥品量身定做包裝、系列化、封裝、防篡改防啟封等功能。來自SICK的DeltaPac多任務型光電傳感器則為包裝與追溯系統(tǒng)的結合過程保駕護航，在CPS封裝模塊中對無間隙產(chǎn)品流實現(xiàn)了無誤差計數(shù)。案例如圖1所示。

圖1

DeltaPac是一個光電傳感器（如圖2所示），它能夠在如包裝和瓦楞紙盒等產(chǎn)品流中準確無誤地檢測出數(shù)量，哪怕物品之間的縫隙不透光。實現(xiàn)這一功能的基礎是其獨有的Delta-S-Technologie專利技術：四路PinPoint2.0-LED類激光光源對一堆堆連續(xù)傳輸而來的包裝進行探測，兩路高精度能量尺各有兩個接收元件識別反射回來的光。創(chuàng)新的SICK-ASIC芯片技術SIRIC對反射光的分散情況作出評估，根據(jù)包裝和瓦楞紙盒表面和輪廓反射特征的不同完成區(qū)分。同時集成距離檢測系統(tǒng)可靠地屏蔽了可能存在的背景環(huán)境影響。“我們能夠以這種方式，在30mm到40mm的距離內，準確識別邊緣輪廓半徑在1mm到20mm的（不透光）縫隙，”KnutHelmer工程師說道。他是SICK公司在杜塞爾多夫的消費品行業(yè)大客戶經(jīng)理。因此，DeltaPac能做到在無間隙產(chǎn)品流中對每一個包裝箱的計數(shù)都準確無誤。“這反過來也為包裝與可追溯封裝級別（如捆扎，運輸箱和墊倉板）的基本物理連接，更主要的是信息層面的結合提供了可能性，”DanielSanwald，博世包裝技術有限公司CPS產(chǎn)品經(jīng)理這樣說道。

圖2

2博世包裝：藥品包裝線解決方案的領導者

作為流程技術和包裝解決方案領先的供應商之一，在德國魏布林根，博世包裝技術的制藥產(chǎn)品部門為藥品包裝、系列化、封裝和防啟封提供了全方位的整體解決方案。在產(chǎn)品追溯這個廣義概念范圍內，博世包裝技術專注于研發(fā)集打印、檢驗、稱重、貼防偽標簽、防啟封保護及將產(chǎn)品封裝成可處理、便于運輸于一體的多功能單元。博世包裝技術提供的CPS產(chǎn)品系列為客戶實現(xiàn)了可模塊化連接的包裝線解決方案，最多每分鐘能處理400個瓦楞紙盒。“拼接組成的打印和控制系統(tǒng)能滿足所有標準，符合全球法律法規(guī)對制藥行業(yè)標識、系列化和瓦楞紙盒封裝的要求”，DanielSanwald解釋到。“目前規(guī)定特別嚴格的是土耳其和中國-這兩個國家設立了相應法規(guī)，要求藥品從生產(chǎn)到病人拿到手中的整個過程都保持100%的可追溯性。”因此過程穩(wěn)定是最重要的—DeltaPac就是CPS封裝模塊的理想解決方案。

3更優(yōu)無間隙計數(shù)

在連續(xù)物品流中對包裝的探測和計數(shù)本質上是由標準光電傳感器完成的。不過“一般情況下”還是需要一個機械分離，也就是在包裝之間拉出一段可透光的空隙，對前部邊緣做出更可靠的識別。“這一方面會影響產(chǎn)品流的連續(xù)性，因為有可能導致碰撞或產(chǎn)品堆積。如果在包裝分組時有缺漏或墊倉板上的數(shù)量有偏差，那么也就無法保證系列化的準確性，只有巨大的花費才能達到這一點，”DanielSanwald說。“另外，包裝運輸用更緊湊的整塊方式能為封裝模塊節(jié)約更多空間。”正是DeltaPac的優(yōu)點使其得到應用，因為它能在無間隙的物品流中準確識別各個包裝。“與視覺系統(tǒng)的解決方式相比，多任務光電傳感器的優(yōu)點在于，如果形狀、外表面或幾何結構發(fā)生變化，不需要重新調整它的設置”，KnutHelmer說。DanielSanwald補充到：“如果包裝更換頻繁，這在實際應用中是一個很大的問題。”SICK的DeltaPac是一個光電傳感器，在博世包裝技術的CPS系統(tǒng)中，它能夠在封裝時面對無間隙產(chǎn)品流清點出正確的包裝數(shù)量。如圖3所示。

圖3

4DeltaPac：全球創(chuàng)新技術，獨一無二的應用

從工作原理上來說，DeltaPac對包裝和瓦楞紙盒的邊緣輪廓進行了利用。四路PinPoint2.0LED燈發(fā)出類激光光源經(jīng)過物品正面進行照射。在這種情況下兩組高精度能量尺上的共四個接收器接收到等量的光線，由此反射光保持平衡。當?shù)竭_某個物體正面邊緣時，就只剩下一條光線經(jīng)過，這個平衡就改變了。一旦光能在接收器上的強度分配有區(qū)別，能量尺就會像普通的秤一樣變得不平衡。物品輪廓就以這種方式創(chuàng)造了一個明確的能量信號。DeltaPac準確地識別出了這種通過反射光線方向的改變而產(chǎn)生的能量信號，隨后發(fā)出相應的開關信號。DeltaPac高精度的感應和評估性能，可以保證即使是極其細微的角度變化，例如非常小的邊角、半徑或通道都能準確地探測出來。同時粘合的邊緣又得到抑制。“此外這種探測方式不會錯誤識別任何已知的干擾因素，因為在進行設定的時候它會主動利用顏色、外表面和背景，”KnutHelmer解釋說。“眩光，對比度變化，表面結構不平整——也包括使用環(huán)境中的電磁干擾——都不會對DeltaPac的探測準確性造成任何負面影響。”特別的功能性結合了高易用性：DeltaPac是一個全球技術創(chuàng)新品，有著獨一無二的設備技術應用。如圖4所示。

圖4

5對所有封裝級別都保證產(chǎn)品和過程的穩(wěn)定性

CPS瓦楞紙盒印刷和檢驗系統(tǒng)能夠完成初級包裝——如膠囊或片劑在灌裝成瓶或成板的整個過程，為制藥行業(yè)提供高適應性的系列化解決方案。“使用帶檢驗秤和防篡改功能的CPS1900，我們塑造出了整個系列化過程，”DanielSanwald提到了博世包裝技術的高端解決方案。如果藥品（膠囊或片劑）被預裝入標記好的透明塑料殼內，將在一級結合時被裝入瓦楞紙盒中。而這些藥品在CPS貼標模塊中還將重新一一檢測，并加上連續(xù)的獨立序列號。接下來的防篡改模塊則將在開口鴨舌的插入點上貼一個透明的、穿過孔的防啟封標簽。“這個防啟封標簽是用于防止瓦楞紙盒被篡改的，必須能夠說明包裝是否已經(jīng)被打開過或者仍是全新的，”DanielSanwald說。在包裝已經(jīng)確認可以銷售并擁有安全保障后，在封裝模塊的下一步就是包裝盒的打包成捆——這既是指實物的，也是指信息技術上的。在這里他們就會被DeltaPac所識別，由一臺基于圖像的讀碼器Lector620完成讀碼。博世包裝技術在封裝模塊中將兩個傳感器都內置在了一個外形美觀的不銹鋼罩里-“出于美觀考慮”-Danielanwald這樣強調了這個從工業(yè)設計角度看來非常注重觀感的設計。如圖5所示。

圖5

DeltaPac通過探測正面輪廓清點打包成捆的包裝數(shù)量。下一步成捆的包裝將按照控制系統(tǒng)設定好的包裝數(shù)量，被放到下一個機器人模塊上，加上外層包裝。“如果沒有DeltaPac，現(xiàn)在還完全不可能實現(xiàn)這種自動化、無間隙的封裝過程，”DanielSanwald回憶說。而現(xiàn)在，只有在單獨取出一個個包裝進行掃描，再放到下一個封裝單元的位置上才需要一個人進行手工操作。整個的外層包裝將運送到一個堆垛機上進行。“每一個封裝步驟都是無間隙檢驗的，”DanielSanwald說。“ERP系統(tǒng)生成的是一個類似金字塔的完整封裝結構，包括所有捆扎級別，實現(xiàn)了無間隙的可追溯性。”使用DeltaPac，保證了包裝識別和準確計數(shù)過程的最高可靠性，并且隨時都能在整

個生產(chǎn)、包裝及運輸過程中對某件產(chǎn)品進行追溯。SICK的LECTOR620產(chǎn)品系列基于圖像的讀碼器在封裝過程中激活了DeltaPac光電傳感器。如圖6所示。

圖6

6DeltaPac支持將擴展封裝模塊進行簡單集成

博世包裝在CPS的模塊化配置后，也設計了將封裝的功能性作為獨立組成部分用于包裝線上的解決方案。“這樣我們就能將封裝模塊提供給已經(jīng)投入使用的包裝機，作為擴展包使用，”DanielSanwald指出了一個有趣的市場。這樣一來，傳感器技術就有了明顯的優(yōu)勢，DeltaPac可以非常簡單靈活地根據(jù)不同要求自我調整，它為傳感器集成和包裝機的生產(chǎn)提供了量身定做的運行理

念，能夠顧及各種特殊需求-還考慮了工業(yè)4.0的要求。預設參數(shù)版本的傳感器特別適用于圓角的、菱形的或圓形包裝以及直角邊緣的瓦楞紙盒。這樣就保證了各種不同探測要求的最高靈活適應度。安裝，連接，探測-在進行系統(tǒng)集成時，系統(tǒng)集成商在擴展封裝模塊或產(chǎn)品極為多樣化的情況下也沒必要四處查找操作說明或動用傳感器上某個不知名的開關。

如果要在一個無間隙物品流中清點包裝數(shù)量，需要對設備參數(shù)做單獨優(yōu)化，就可以選擇配有IO-Link的DeltaPac傳感器。“借助SICK獨有的SOPAS-ET軟件，可將DeltaPac通過這個接口調整到與個別特殊需求一致，”KnutHelmer說。“輸入包裝直徑，包裝寬度和傳送帶速度等數(shù)據(jù)后，就能簡單地完成對應各種不同應用條件（如針對不同的包裝）的傳感器參數(shù)設置。”

7使用SICK傳感技術做到可靠的包裝，系列化和封裝

DeltaPac的創(chuàng)新探測理念使博世包裝技術得以研發(fā)出了最靈活、緊湊、保證過程穩(wěn)定的封裝模塊。“除了該多任務光電傳感器和之前提到的Lector?620讀碼器外，還有一系列其他的SICK傳感器也在CPS系統(tǒng)中占據(jù)一席之地，如絕對值讀碼器AFS60EtherCAT，IDM160系列手持式掃描儀，UF-next超聲波槽形傳感器，WTB4-3光電開關，新型光澤傳感器Glare和IME08系列電感式接近傳感器，”KnutHelmer總結說。所有產(chǎn)品都同出一脈，也因為有SICK全球聯(lián)網(wǎng)服務的保證而值得信賴-除了傳感器的性能-更能從全球領先的設備制造商，如博世包裝技術有限公司的例子中看到這一點。