SEYMOUR TRI-21: точностная робототехника, революционизирующая сборку микроигл

SEYMOUR TRI-21 — роботизированная полуавтономная машина, построенная SEYMOUR Advanced Technologies (SAT). Она собирает микроиглы для окулярной хирургии на 400% быстрее, чем раньше. Проектированная для тесных пространств в чистой комнате и оснащённая тремя шестиосевыми роботизированными руками Meca500, SEYMOUR TRI-21 может вставлять 25-миллиметровые стержни в полый цилиндр с зазором всего 60 микрометров. Это примерно толщина зерна соли или человеческого волоса!

Фармацевтическая компания ожидает добавить шесть дополнительных машин SAT для 2000% роста пропускной способности к концу 2022 года.

 

Предыстория

Офтальмологическая фармацевтическая компания разработала микроигла для использования в окулярной хирургии. В медицинской отрасли критически важно, чтобы сборка была и бесшовной, и стерильной, и эта компания признала необходимость более эффективного способа сборки этих микроигл.

Цель — существенно снизить бионагрузку (bioburden) и также увеличить продуктивность примерно на 70%. Лицом к лицу с этой агрессивной целью, было крайне важно привлечь инженера автоматизации, который мог бы начать с нуля и построить полностью новое роботизированное решение для удовлетворения их очень специфических потребностей. После поиска эксперта с таким уровнем экспертизы, компания обратилась за помощью к SEYMOUR Advanced Technologies (SAT), провайдеру автономных промышленных технологий, для создания уникальной роботизированной полуавтономной машины, которая могла бы автоматизировать экстремально точный процесс сборки хирургического инструмента.

Вызов

Создать автоматизированный, стерильный и точный процесс сборки для взятия 25-мм стержня и точного вставления в полый цилиндр с зазором всего 60 микрометров (0.0015 дюйма).

 

Нажмите для просмотра источника изображения

В текущей производственной среде этот процесс выполняется вручную с использованием высокомощного увеличительного стекла и человеческих рук. Это экстремально трудоёмко и затратно по времени — в среднем только 63 микроиглы в час могут быть точно произведены таким способом. Также есть значительное количество отходов из-за поломки игл в процессе вставки. Кроме того, есть повышенный шанс загрязнения от «бионагрузки» (т.е. количества загрязненных организмов, найденных в данном количестве материала до его стерилизации).

Эта инициатива решит многие проблемы для фармацевтической компании, а именно:

• Ускорить процесс сборки;
• Устранить ненужные отходы или затраты;
• Стерилизовать рабочее пространство.

Кроме того, работая над процессом сборки, SAT заметил одну общую проблему — игла не была в точно том же месте при каждом тяге робота, делая процесс вставки экстремально сложным.

Решения

В ответ на эти вызовы SAT создала SEYMOUR TRI-21, полуавтономную машину, доставляющую точность, стерилизацию и устранение отходов. Она содержит три 6-осевых робота Meca500, которые берут шприц из точки А в точку В, вставляя 25-мм провод в иглу без сбоев.

Что делает решение SEYMOUR TRI-21 ещё более надёжным — микроигла компании теперь будет производиться в полностью автоматизированной среде, против ручных и полуавтоматизированных процессов, используемых другими производителями.

 

• Мощное машинное зрение
  Этот уникальный процесс начинается с подбора объекта и размещения его под микроразрешающей камерой, использующей технологию переменной стробоскопической подсветки, также известную как «структурированная модуляция света». Эта технология обнаруживает тени, чтобы найти, где физические части объекта находятся в определённой близости.
  
  Толщина, длина и прямоты затем вычисляются. Далее SAT использует эти исходные данные для расчёта относительной позиционной ошибки и перемещения роботов в новую позицию, позволяющую точную сборку. Этот процесс критичен, так как внутренние части «плавают» внутри оболочки, которая подбирается. Так что, хотя они повторяемы, окно, в котором они повторяются, намного больше допуска для сборки частей без вероятного интерференса.

Точность с машинным обучением

Как было сказано ранее, процесс автоматизации должен был быть экстремально точным из-за свойств собираемых элементов. Именно поэтому SAT внедрила машинное обучение (ML). Оно позволило SAT автоматически отслеживать данные, учиться на предыдущих циклах, затем корректировать и оптимизировать для будущих циклов — гарантируя, что каждая вставка иглы выровняет провод и иглу идеально. Целевой приемлемый уровень успеха — 90% или выше с 70% ростом продуктивности, оба будут достигнуты с SEYMOUR TRI-21.

 

 

Дизайн:

Важно было, чтобы дизайн SEYMOUR TRI-21 был адаптирован к потребностям фармацевтической компании. Эти потребности включали:

• Диагностическая рукоятка
  SAT перенастроила перпендикулярную рукоятку в параллельное положение, давая ей более видное место, а также позволяя минимальное ограничение движения для пользователя. Затем SAT установила процесс для подачи данных к рукоятке, переведённых через цветовые режимы, оповещающие оператора о здоровье машины для помощи в управлении обслуживанием и уходом.
  
  
• Чистая комната уровня ISO 7
  SEYMOUR TRI-21 была создана с медицинским стеклом для контроля количества частиц, которые могут войти в машину, чтобы обеспечить стерильность всех блоков до требований уровня ISO 7. Также использовались сухие подшипники, удаляющие загрязнители смазки из производственной среды.
  
  
• Интернет вещей (IoT)
  В соответствии с Индустрией 4.0, подключённой экосистемой IoT, SAT предоставит компании интерфейс удалённого компьютера, позволяющий им управлять машиной удалённо на телефоне или планшете через приложение.
  
  
• Мониторинг
  Машина, строящая детали для другой машины, должна быть тщательно мониторимой. Элементы такие как сила, крутящий момент, скорость, ускорение, время, давление, объём, веса и массы, трансляция и вращение все должны быть мониторимы.

Семь базовых единиц SI состоят из:

• • Длина — метр (м)
  • Время — секунда (с)
  • Количество вещества — моль (моль)
  • Электрический ток — ампер (А)
  • Температура — кельвин (К)
  • Светосила — кандела (кд)
  • Масса — килограмм (кг)

Мониторя эти, или подмножество из них, относящихся к продукту, решение SAT может затем верифицировать, что продукт становится и повторяемым, и предсказуемым, в конечном счёте улучшая и развивая технологию.

SAT также мониторит и предоставляет данные для поддержки операции и направлений. Существует множество переменных, влияющих на качество продукта, но только небольшое окно, где продукты работают последовательно. Для этого проекта окно качества было 60 микрометров.

• Малый футуринт, большой выход

В текущем пространстве чистой комнаты 1000 кв. футов фармацевтическая компания может иметь максимум двух человек, работающих 8-часовыми сменами. Каждый обученный рабочий может производить примерно 63 единицы/час или 1 ед./мин. Во время типичной смены это переводится в среднее 500 единиц на человека.

Новый SEYMOUR TRI-21 размером 60″ш x 42″г x 77″в и один оператор теперь смогут производить примерно 250 единиц в час (4/мин), или 2000 единиц/8-часовая смена. Это 400% рост пропускной способности!

Эти модульные роботизированные машины могут использоваться для R&D, а также для Good Manufacturing Practice (GMP) коммерческого использования. Шесть разных единиц оборудования теперь могут быть размещены в той же чистой комнате, работая независимо, имея от двух до 10 операторов одновременно.

Что дальше? 

По словам CEO SAT, Роба Сеймура, «как только офтальмологическая фармацевтическая компания полностью внедрит использование SEYMOUR TRI-21, они увеличат общую продуктивность как минимум на 70% и достигнут минимального уровня успеха 95%. Они также увидят значительное снижение бионагрузки». Он продолжает: «в следующем году компания добавит шесть дополнительных роботов SAT в свою линию, позволяя им увеличить производство на 2000% к концу 2022 года».

Версия этой статьи впервые появилась на официальном сайте SAT. Воспроизведена с разрешения.

 

Узнайте больше о продуктах и решениях Mecademic

Готовы узнать, как наши продукты и решения могут увеличить вашу производственную пропускную способность в минимально возможном футуринте, не жертвуя точностью или дальностью?

➡️ Исследуйте наши продукты: https://www.mecademic.com/en/products

➡️ Или свяжитесь с нами прямо сейчас, чтобы забронировать демо!

 

---