Barcode, RFID, Vision-Sensoren und Co. Trends bei Identifikation und Bildverarbeitung für die Industrie

RFID (Radio frequency identification), frei übersetzt als \’das Identifizieren mithilfe elektromagnetischer Wellen\‘, ist schon lange das Mittel der Wahl, wenn es z.B. im Materialfluss gilt, Objekte zuverlässig zu identifizieren – zumindest theoretisch. In der Praxis scheuten jedoch viele mittelständische und kleinere Unternehmen davor zurück, wirklich konsequent in die Technik zu investieren. Mittlerweile hat sich das geändert. Praxisgerechte Produkte, bei denen der Anwender nur für die Technik bezahlen muss, die er auch wirklich braucht, und vereinfachte Bedienung haben dazu beigetragen. Kein Wunder also, dass zahlreiche Aussteller der SPS/IPC/Drives 2010 sich des Themas RFID angenommen haben und zahlreiche Besucher in Nürnberg die Möglichkeit nutzten, sich über den aktuellen Stand der Technik und die neuesten Trends zu informieren. RFID – vielseitig, leistungsfähig und kombinierbar Eine flexible RFID-Lösung beispielsweise präsentierte Pepperl+Fuchs: An die Ident Control Compact (Bild 2) können Schreib-/Leseköpfe unterschiedlicher Bauform und für verschiedene Frequenzbereiche angeschlossen werden. Die SPS-Einbindung ist einfach, da alle Schreib-/Lesesysteme die gleiche Softwarestruktur haben und somit identische Funktionsblöcke verwendet werden können. Diese Standardisierung wird durch die einheitliche Befehlsstruktur und Bedienphilosophie der LF-, MF- und UHF-Systeme ermöglicht. Unterschiedliche Tags tragen dazu bei, dass sich ein derart aufgebautes Identifikationssystem gut an verschiedene Anwendungsgegebenheiten anpassen lässt. Auch die Siemens Division Industry Automation hat ihr RFID-Produktportfolio erweitert. Zu den aktuellen Neuvorstellungen gehörten UHF-Antennen (Bild 3), ein mobiles Lesegerät sowie hitzefeste und kompakte Datenträger im Smart-Label-Format. RFID-Systeme, die im UHF-Spektrum arbeiten, werden aufgrund ihrer Reichweiten von mehreren Metern in der Logistik, im Materialfluss und zunehmend auch in der Fertigung verwendet. Der neue UHF-Reader lässt sich durch seine ergonomische Tastatur mit nur einer Hand bedienen. Auch Siemens vertritt die Philosophie einheitlicher Strukturen bei RFID- und Code-Lesesystemen. Anwender sollten sich nicht mit unterschiedlichen Identifikationstechnologien auseinandersetzen müssen, sondern schlicht und ergreifend die für die jeweilige Applikation passende Technik bekommen. Für jeden Anwendungsfall die richtige Identifikationstechnik nutzen zu können, ist auch in explosionsgefährdeten Bereichen ein wichtiges Thema. Der mobile Computer MC 9090 für den Ex-Bereich (Bild 4), den die Bartec GmbH in Nürnberg zeigte, eignet sich deshalb für alle drei RFID-Frequenzbereiche (LF, MF sowie UHF) und kann zusätzlich sowohl 1D- als auch 2D-Codes lesen. Typische Einsatzbereiche für das kompakte, Atex-zugelassene Gerät sind beispielsweise Instandhaltungsarbeiten bei komplexen Anlagen in der chemischen und petrochemischen Industrie. Integrierte Lösungen – Datenträger plus Sensor Eine eindeutige Identifikation, z.B. zur Materialflussverfolgung, Objektidentifikation oder im Rahmen des Plagiatschutzes, ist heute längst nicht das einzige Anwendungsgebiet von RFID-Lösungen. So hat die Hans Turck GmbH & Co. Datenträger mit zusätzlicher Sensorfunktion entwickelt (Bild 5). Tags mit induktiven Sensoren können z.B. bei Pressen oder Förderanlagen neben der Identifikation gleichzeitig die Position erfassen. Auch Temperatursensor-Tags bieten neue Möglichkeiten, z.B. in der Lebensmittelproduktion. So kann der Tag etwa in Autoklaven die Temperatur über den gesamten Prozess erfassen. Damit lässt sich dann lückenlos nachweisen, ob der Vorgang für jeweilige Charge korrekt durchgeführt wurde. Eine ganz konkrete Anwendung für Tags mit integrierten Sensoren fand sich auf dem Messestand der Stuttgarter Lapp Gruppe. Kleine RFID-Chips und RFID-Sensoren werden innerhalb der Produktion in das Kabel oder den Steckverbinder integriert. Derart ausgerüstet lassen sich diese dann nicht nur eindeutig identifizieren, sondern man kann anhand von Feuchte-, Druck- oder Temperaturwerten deren Zustand überwachen (Bild 6). Teure Produktionsausfälle lassen sich durch die \’sprechenden\‘ Kabel vermeiden und Gefahrenzustände rechtzeitig erkennen. Code-Reader – industriegerechte Alleskönner Ebenfalls spannend sind die Entwicklungen im Bereich der Codelesegeräte. Hier geht der Trend zu industriegerechten Ausführungen, die auch in anspruchsvoller Umgebung eine zuverlässige Identifikation ermöglichen. Außerdem sind die Geräte vielseitig, da sich die meisten für unterschiedliche Codes eignen und einfach bedient werden können. Ein anschauliches Beispiel dafür findet sich im Programm von Eltrotec (Bild 7). Die dritte Generation des Code-Readers der Serie ELCR-4840 mit verstellbarem Lesefeld lässt sich über eine grafische, pulldown-geführte Software parametrieren. Das widerstandsfähige Gerät eignet sich für die kleinen 2D-Matrixcodes der Pharmaindustrie, kann aber zusätzlich viele andere Codearten lesen. Der kompakte, kamerabasierte Code-Reader Lector 620, den Sick in Nürnberg vorstellte, ist ebenfalls robust und vielseitig. Er eignet sich für alle gängigen Codearten und Markierverfahren, ist einfach, weil grafisch zu bedienen und kann aufgrund zahlreicher eingebauter Schnittstellen in alle relevanten Industrienetze integriert werden. Auch auf dem Stand von Leuze electronic gab es einen industriegerecht ausgelegten Allrounder. Die Smart Kamera LSIS 462i (Bild 9) beherrscht das Lesen von Codes ebenso wie die BLOB-Analyse zur Kontrolle auf Anwesenheit, Vollständigkeit und Typ-, Positions- sowie Lageerkennung von Objekten. BLOB ist die Abkürzung von \’Binary Large OBject\‘ und kennzeichnet einen zusammenhängenden Bereich von Bildpunkten, deren Lichtintensität zwischen definierten Grenzwerten liegt. Durch die Einstellung von BLOB-Merkmalen lassen sich einzelne Objekte oder Objektgruppen anhand ihrer geometrischen Merkmale sicher erkennen und unterscheiden – selbst dann, wenn andere Verfahren bereits fehlerhafte Ergebnisse liefern. Das Gerät wird über einen Standard-Webbrowser bedient; das heißt, man kann es ohne vorherige Software-Installation in Betrieb nehmen. Für unterschiedliche Identifikationsaufgaben die passende Lösung versprechen die Geräte der ­Veri­Sens-Serie auf dem Baumer-Messestand (Bild 10). Zur Familie gehören Code-Reader zum lageunabhängigen Lesen und Verifizieren unterschiedlicher 1D- und 2D-Codes ebenso wie Lesegeräte, die zusätzlich Schriften erkennen und bewerten können. Die leistungsfähigsten Vision-Sensoren der Serie eignen sich zur Prüfung von Produktmerkmalen und für Qualitätsinspektionen bei gleichzeitiger Identifikation. Alle Geräte sind industriegerecht ausgelegt, schnell und haben eine einheitliche Bedienstruktur. Auch Nicht-Bildverarbeitungsspezialisten kommen dadurch mit den VeriSens-Geräten gut zurecht, obwohl die High-End-Version Möglichkeiten erschließt, die früher nur mit komplexen Bildverarbeitungssystemen realisierbar waren. Vision-Sensor und Kamerasysteme bieten individuelle Lösungen Dass \’intelligente\‘ Vision-Sensoren in zahlreichen Anwendungen zur praxisgerechten Alternative für komplexe Bildverarbeitungssysteme werden können, zeigte sich auch auf dem Messestand von Omron. Nach Angaben des Herstellers verfügt der FQ (Bild 11) als erster Vision-Sensor seiner Produktklasse über HDR-Technologie (High Dynamic Range) und Echtfarbverarbeitung mit über 16Mio. Farben. Der Anwender profitiert von kristallklaren Bildern. Zahlreiche Funktionen sind bereits integriert, was einerseits die potenziellen Einsatzfelder vergrößert und andererseits die Bedienung vereinfacht. Trotz aller Leistungssteigerungen im Smart-Vision-Bereich sind leistungsfähige Bildverarbeitungssysteme in vielen Anwendungsbereichen unverzichtbar. Hier könnte sich der ColorRanger E (Bild 12), den Sick im November 2010 vorgestellt hat, eignen. Die Hochgeschwindigkeits-3D-Kamera mit Farbverarbeitung ermöglicht ein gleichzeitiges Erfassen von 3D-Konturen und Farben von Objekten oder Teilen und damit eine zuverlässige Optimierung von Produktionsabläufen und Produktqualität. Der ColorRanger E ersetzt mehrere unterschiedliche Kameras, die bisher für diese Aufgabenkombination erforderlich waren. Die Zukunft: Abläufe vereinfachen und Kosten reduzieren Die in Nürnberg präsentierte Vielfalt praxisgerechter Lösungen für industrielle Identifikation und Bildverarbeitung zeigt, dass es heute durchaus auch für mittelständische und kleinere Unternehmen sinnvoll ist, bei überschaubaren Investitionen eine genau für die jeweilige Applikation passende Lösung zu finden. Durch die richtige Wahl lassen sich Abläufe vereinfachen, Fehlerquoten senken und letztendlich Kosten reduzieren. Das kann bereits beim Wareneingang beginnen: SEW Eurodrive beispielsweise unterstützt seine Kunden schon heute mit den so genannten Drive Tags bei der Optimierung ihrer Geschäftsprozesse. Die funktionalen Labels können auf Antrieben oder Packstücken angebracht werden (Bild 13) und enthalten sowohl maschinenlesbare Informationen als auch Klarschrift. Damit helfen sie, Wareneingangsprozesse zu automatisieren und den internen Materialfluss reibungsloser und effizienter zu gestalten.