通常制药厂中用于灌装药瓶、注射器和其他医药容器的设备都是具有可靠自动化性能的专业设备。因此，设备通常只能灌装一种类型的容器。如果是长期生产，仅仅使用一种容器，那么这是可以接受的控制工程网版权所有，但是当制药厂需要将某些药物以多种容器灌装时，例如药瓶、注射器和静脉注射袋，设备灵活性就很难满足了。其他“短期生产”包括临床试验产品的包装、小批量生产的包装、定制药物的包装。由于大多数自动化灌装系统都依赖于每一种容器尺寸和形状的定位，所以不同的灌装容器意味着制药厂需要购买多种灌装设备，或者能够接受在不同容器之间切换的冗繁的设备调整工作。
　　Automated Systems of Tacoma公司(AST)开发了一种新型的具有视觉功能的灵活的机器人灌装系统，可以处理多种容器形状和尺寸，在每一种尺寸或者形状之间的切换时间大约是30分钟。AST公司AseptiCell产品中的视觉系统使机器人能够“看到”正在灌装的药品容器，末端的机器手臂的动作可以灌装容器并且密封，容器无需精确定位。这种机器人灌装系统的灵活性可以极大地减少生产模式需要经常更改所花费的成本和空间位置需求，例如试验和临床期产品、定制药品、罕见疾病药物和疫苗等。

 AseptiCell使用两台Staubli TX-60 HE机器人，均由Cognex公司的 In-Sight Micro 10摄像机作为视觉向导控制工程网版权所有，对容器（图中为注射器）进行杀菌处理，灌装待用。

　　传统灌装方法的局限性
　　制药领域使用的传统灌装设备允许容器尺寸更改，但是很少。例如，如果一家委托合同生产机构（CMO）需要灌装小药瓶，他们就会购买整体模块式灌装系统，仅仅适用于不同尺寸的小药瓶的灌装。当需要灌装注射器或者静脉注射袋的时候，CMO就无法使用同样的系统完成作业，必须再投资以扩展生产能力。AST公司受一家生命科学研究公司委托，开发一种传统药物灌装设备的替代品。公司要求这台设备能够在一种具有灵活性的平台上灌装并密封他们所有的小批量临床产品。
　　系统的基本概念就是在两台机器人的工作区域内，将针对指定容器的“巢”定位。Cognex 公司的In-Sight Micro视觉系统用于精确放置每一个容器和封口件，并预先告知机器人这些未知性息，用于后续操作。这种工作方法可以通过加载新的机器人程序，迅速完成不同容器形状或尺寸之间的切换。系统的所有接触作业零件都使用一次性材料，减少了更换时间，也减少了交叉污染的风险。

　　机器人与视觉系统的集成
　　开发AseptiCell系统的最大挑战在于将机器人系统和视觉系统集成控制工程网版权所有，以提供高等级的精度和速度，满足应用需要。AST公司生命科学小组的项目工程师Josh Russell说道：“我们曾经使用机器视觉开发了一定数量的设备，我们发现将机器人和视觉系统集成很难。我们希望能够找到一种全新的方法简化工作，使我们能更多地关注与优化设备的产量、鲁棒性和灵活性。”
　　AST公司找到了Olympus Controls公司的自动化工程师Brian LaFave，因为他的公司在开发视觉应用上有着长期的经验。LaFave说道：“我仔细考虑了这个项目，发现关键在于视觉系统和机器人的集成。”Staubli TX-60 HE六轴工业机器人是AST公司的最初选择，因为它的能力能够满足项目对于清洁和无污染的要求。LaFave补充道：“在机器人手臂上安装视觉系统要求视觉系统尺寸必须小巧、轻便，而且接线简便。”

两台具有视觉向导的Staubli TX-60 HE或 Stericlean机器手臂在工作单元内部完成无菌操作。

　　Cognex In-Sight Micro系统重新配置了驱动器，可以使用项目模板和与大多数机器人通讯的代码示例。Cognex也支持最常使用的开放标准的工业以太网和Fieldbus通讯协议，用于与PLC和其他很多自动化设备之间的无缝连接。Cognex公司的 In-Sight Micro 1100提供了640×480像素的解析度，外壳尺寸仅30mm×30mm×60mm。它还具有非线性校准工具，可以安装在待检物体高达45度的角度范围内。Cognex Micro支持以太网供电（PoE），使用一根标准的网络电缆就可以为网络通讯供电。

　　机器人如何完成工作
　　AseptiCell系统设计成可以灌装并密封经过杀毒的注射器、小药瓶、静脉注射袋和其他现有的容器和医药设备。待灌装容器和封口件的置物架包含一种被称为“巢”的机构，可以在垂直位置分别夹持每一个容器和封口件，用于灌装和封口。操作人员使用无菌手套入口，将巢从置物架移动到AspetiCell药物入口处的转盘上。密封无菌作业区域的门自动打开，药物移动到作业区域内。
　　无菌作业区域内的两台Staubli机器人完成所有作业：填充容器、在容器中填充氮气以排除氧气防止渗透、防止封口件、加热密封静脉注射袋。机器人程序可以在两台机器人之间任意分派工作。AST公司将系统设计成这样，确保一台机器人停止工作时，设备仍旧可以提供机器人手臂50%的作业能力。每一台机器人都移动到第一个封口件的大概位置CONTROL ENGINEERING China版权所有，然后移动到带灌装的容器。视觉系统获得每台机器人处的图像。循环扫描装置用来决定容器和封口简单精确位置数据，然后将位置（对于机器人中心位置的相对位置）报告给机器人控制器。
　　由于注射器封口件的定位困难，注射器的灌装是对机器视觉的最大挑战。视觉系统精确定位容器，以防擦碰或者更严重的损害注射器的侧壁。机器人控制器使用视觉系统提供的每个容器和封口件的位置信息CONTROL ENGINEERING China版权所有，以精确放置机器人手臂上的子工具，以完成后续作业。
　　从一种容器切换到另一种容器时，操作人员需要给机器人断电，在无菌操作区域内安装手臂终端工具，在工具上连接消毒液体。操作人员随后为待灌装容器安装物架，然后在触摸屏上选择合适的程序。机器人会自动切换工具。AseptiCell系统的设计对人员提供了保护，免除了暴露于活性药物成分之下的危险，减少了产品污染最大污染源：人对灌装系统的接触。
　　Russell说道：“任何组织想要在不购买多种特定产品或容器形状的灌装设备的前提下提升其容器灌装能力，视觉向导机器人灌装系统是最简单的解决方案。”他说道，这样，解决方案就可以安装在12到16英尺的洁净室内，花费远比重新购买新设备要低得多。
　　（翻译：辛磊夫）