Barcodes sind ein wichtiges Hilfsmittel, um eine lückenlose Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln und Getränken sicherzustellen. Ebenso wichtig sind die in die Produktionslinie integrierten Lesesysteme zur Erfassung der Codes. Sie müssen in rauer Umgebung, bei wechselnden Lichtverhältnissen und Verpackungsformen sowie hohem Durchsatz zuverlässig ihre Aufgabe erfüllen, wie das beispielsweise der bildbasierte Barcode-Leser Dataman 500 von Cognex tut.
Im US-Bundesstaat Texas muss jede auf Großhandelsebene verkaufte Spirituosenflasche mit einer Steuermarke versehen werden. Goody Goody Liquors Inc. aus Dallas, Texas beschloss das Leseverfahren der Steuermarken zu automatisieren. Sicherzustellen war, dass jede Flasche eine Steuermarke aufweist und deren Nummer zusammen mit der Flaschennummer für Kontrollzwecke in einer Datenbank gespeichert wird. Dabei handelt es sich um eine überaus anspruchsvolle Barcode-Leseanwendung. In der Fertigungslinie muss jeweils eine Flasche pro Sekunde etikettiert und gelesen werden – und diese unter schwierigen Rahmenbedingungen. So weisen die Flaschen unterschiedliche Größen und Formen auf und die Etiketten haben ganz verschiedene Hintergründe. Darüber hinaus variiert die Position jeder Flasche auf dem Förderband und auch die Etiketten auf der Flasche können unterschiedlich positioniert sein. Hinzu kommt, dass sich auch die Beleuchtungsverhältnisse in der Fertigungslinie fortwährend ändern.
Als sich Goody Goody Liquors für die Automatisierung der Steuermarkenanbringung entschied, wandte sich das Management an Cisco-Eagle, ein Systemhaus, das über umfangreiche Erfahrungen bei der Implementierung von Code-Lesesystemen verfügt. Es entwickelt Lösungen für das Befördern, Lagern, Kommissionieren, Kontrollieren und Schützen von Materialien und Produkten während ihrer Herstellung, ihres Vertriebs, ihres Verbrauchs und ihrer Entsorgung.
Fast alle 20 s ein Lesefehler
Cisco-Eagle entwickelte das automatisierte System zum Anbringen der Marken. Es konnte mit dem ersten getesteten Barcode-Lesegerät eine Leserate von lediglich 95 % erzielen. Das bedeutet, dass das Lesegerät ungefähr alle 20 s einen Barcode nicht lesen konnte. Die Folgen wären erhebliche manuelle Nacharbeit und zusätzliche Kosten gewesen. Neben weiteren Systemen testete Cisco-Eagle auch das Barcode-Lesegerät Dataman 500 und stellte fest, dass es so gut wie nie vorkam, dass ein Barcode nicht gelesen werden konnte.
Die Aufgabe bestand darin, ein System zu entwickeln, das die Steuermarken mit den 1-D-Codes automatisch anbringt und den Barcode für Prüf- und Rückverfolgungszwecke absolut zuverlässig liest. Die Spirituosenflaschen werden auf den Förderbändern bei hoher Geschwindigkeit bearbeitet. Eine Etikettiermaschine bringt die Marken an. Dabei muss das System aber auch in der Lage sein, mit Fällen fertig zu werden, in denen die Etikettierung versagt. Industrielle Bildverarbeitung wird eingesetzt, um Flaschen ohne Marke sicher zu identifizieren und diese auszuschleusen. Das bildbasierte Lesegerät erfasst zudem die Steuermarkennummer, um diese zusammen mit der Flaschennummer für Kontrollzwecke in einer Datenbank zu speichern.
„Wir haben für diese Anwendung verschiedene industrielle Bildverarbeitungssysteme getestet. Immer wieder gab es Probleme mit deren Zuverlässigkeit“, erklärt Sam Chen, leitender Roboter- und Softwaretechniker bei Cisco-Eagle. Eine Herausforderung war, dass die Etiketten sehr rasch am Barcode-Lesegerät vorbeilaufen und die Position der Flaschen auf dem Förderband variiert. Des Weiteren haben die Flaschen unterschiedliche Formen, wodurch die Barcodes nicht immer gleich erscheinen, und Hintergründe (hell/dunkel, Spirituosen mit unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit etc.). Auch dieser Punkt erschwert das Lesen der Code-Marken.
Einfache Integration in die SPS
Als großer Vorteil des Dataman 500 erwies sich dessen einfache Integration in die Controllogix SPS von Rockwell, denn das Lesegerät verfügt bereits über einen integrierten Treiber für die genannte SPS. Nach der Installation wird die Kamera als Komponente der SPS angezeigt. Letztere kann dann ganz einfach programmiert werden, um beliebige Befehle an die Kamera auszugeben, sodass ein Bild mit minimaler Programmierung erfasst werden kann. Bei dieser Anwendung wurde die Ausgabe der Befehle an das Barcode-Lesegerät – Bild zu erfassen, Vorhandensein oder Fehlen eines Barcodes melden und die Barcode-Nummer zu senden – mit nur drei Code-Zeilen ausgeführt. „Außerdem entschieden wir uns für den Dataman 500 aufgrund seiner großen Aufnahmefeldtiefe, seiner hohen Bildauflösung von 1024 x 768 Pixeln und seiner extrem sicheren Dekodiertechnologie“, sagt Chen. „All diese Punkte gewährleisten ein zuverlässiges Lesen der Barcodes trotz schwieriger Anwendungsbedingungen.“
Dataman 500 arbeitet mit Autofokus-Flüssiglinsentechnologie, die für eine maximale Feldtiefe sorgt, damit Anwendungen mit wechselnden Packungspositionen zuverlässig bewältigt werden können. Zudem ermöglicht seine hochentwickelte Dekodiertechnologie sicheres Lesen, beispielsweise von schlecht gedruckten, beschädigten oder verzerrten Codes auf unruhigem Hintergrund oder von Bildern aus extremer Aufnahmeperspektive.
Die Konfiguration des Cognex-Barcode-Lesegeräts erfolgt mithilfe eines angeschlossenen PCs. Über eine einfache grafische Benutzeroberfläche legt der Anwender Parameter wie Blendenöffnung, Kontrast, Fokus, Kommunikationseinstellungen etc. fest.
Zählen von Encoder-Impulsen
Unmittelbar vor dem Aufstellen der Flaschen auf das Förderband wird der Barcode auf dem Etikett gelesen und die Nummer automatisch in eine Datenbank eingegeben. Ein Lichtsensor erfasst die Flasche, sobald sie beginnt sich auf der Linie zu bewegen. Die Geschwindigkeit der Linie kann variieren und die SPS verfolgt die Position jeder Flasche durch Abzählen der Encoder-Impulse, die sie seit Passieren des ersten Lichtsensors erfasst hat. Auf ihrem Weg entlang der Linie wird die Steuermarke auf der Flasche angebracht. Ein weiterer Lichtsensor ist auf der Linie unmittelbar vor dem Barcode-Lesegerät angeordnet und gibt jedes Mal, wenn eine Flasche auf dem Förderband vorüberläuft, ein Signal an die SPS aus.
Die SPS liefert ein Signal an den Dataman zur Bildaufnahme und das Lesegerät findet automatisch den Barcode und dekodiert ihn. Anhand der Zeit und des Weges, den die Flasche auf der Linie, zurückgelegt hat, weiß die SPS, welche Flasche vom Barcode-Lesegerät gerade gelesen wurde und speichert den Barcode der Steuermarke im selben Datenbankeintrag, in dem zuvor die ID des Etiketts gespeichert wurde.
Findet das Code-Lesegerät Dataman 500 keinen Code, sendet es ein Signal an die SPS, ein Ausschleusmechanismus wird betätigt und die Flasche wird ausgeschleust.
prozesstechnik-online.de/dei0912424
Schnell, zuverlässig und langlebig
> Flüssiglinsen <
Bei Flüssiglinsen handelt es sich um sehr kleine und damit leicht austauschbare Module, die in verschiedenen Brennweiten erhältlich sind. Sie verfügen über einen schnellen Autofocus, der unterschiedlichste Objektabstände vom Zentimeterbereich bis unendlich bewältigt. Das ermöglicht ein überaus breites Anwendungsspektrum beim bildbasierten Lesen von 1-D- und 2-D-Codes. Die Linsen sind durch ihren einfachen, wasserdichten Aufbau, der ohne bewegliche Teile auskommt, ausgesprochen robust und wartungsarm.
Besonderer Vorteil: Beim Lesen der Codes kann der Abstand der Objekte zum ID-Lesergerät wechseln. Das vereinfacht den Aufbau der Lesestation und spart Platz.
Flüssiglinsen bestehen aus einer wasserdichten Zelle mit zwei getrennten nicht mischbaren Flüssigkeiten für die Linsenfunktion. Die konkav/konvexe Verformung an der Flüssigkeitsgrenzfläche wird durch eine elektrische Spannung erzeugt und gesteuert. Dabei wird ein Betriebsbereich von -5 bis +13 dpt bei hoher Wiederholpräzision und linearem Verhalten erzielt.
Flüssiglinsen benötigen nur sehr wenig Energie. Sie können in einem Temperaturbereich von -20 bis +60 °C eingesetzt werden. Während mechanische Autofokussysteme auf eine Lebensdauer von einigen hunderttausend Arbeitszyklen ausgelegt sind, erreichten Flüssiglinsen im Lebensdauertest bis zu 30 Mio. Arbeitszyklen.
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