Steigerung der Leserate: Flexibilität durch ID-Codelese-Geräte mit Flüssiglinsen-Optik

Eine Rollendrehmaschine richtet in der Produktionsanlage für Fiberglas – bei der Firma Owens Corning – die Geweberollen so aus, dass ein Barcode sichtbar ist, bevor die Rollen auf Paletten gestapelt werden. Früher hatten zwei unterschiedliche, parallel arbeitende ID-Codelesegeräte gemeinsam eine Leserate von nur 75%, da es Schwierigkeiten bei der Fokussierung auf die unterschiedlich großen Rollen gab. Außerdem ergab sich das Leseproblem durch die Schrumpfverpackung hindurch. Bei Lesefehlern musste der Bediener manuell in den automatischen Ablauf eingreifen, um sicherzustellen, dass sich das Etikett auf der Oberseite der Rolle befindet. Mitunter hatte das System einen falschen Treffer, und die große Rolle wurde mit dem Etikett nahe der Unterseite zur weiteren Palettenstapelung übergeben. Nachträglich erforderte das erhebliche körperliche Anstrengungen und Zeitaufwand, um die Rolle auf der Palette richtig auszurichten. \“Wir haben einen Ingenieur von Cognex eingeladen, der sich die Anwendung angesehen hat\“, sagte Frank Peel, Elektrosupport-Fachmann von Owens Corning. \“Er erwähnte, dass Cognex vor Kurzem für die Lesegeräte der Serie DataMan 200 die Flüssiglinsentechnologie eingeführt hat.\“ Diese Objektive eignen sich für Anwendungen mit wechselnden unterschiedlichen Abständen zum Etikett bzw. Code. Mit den bislang eingesetzten Codelesern ergab das immer wieder Probleme. \“Wir haben uns dazu entschieden mit Cognex zusammenzuarbeiten um eine Problemlösung zu finden.\“ Die Objektive mit Flüssiglinsen sind eine elektronisch gesteuerte Technologie der automatischen Fokussierung. Als Option werden die DataMan 200 ID-Code-Lesegeräte auch mit diesen austauschbaren Linsensystemen angeboten. Flüssiglinsen-Technologie Die austauschbaren Linsen mit verschiedenen Brennweiten und geringen Abmessungen bieten den schnellen Autofocus für unterschiedliche Objektabstände vom Zentimeterbereich bis unendlich. Die Objektive ermöglichen eine hohe optische Qualität und eine schnelle wiederholgenaue Fokussierung. Durch den wasserdicht abgeschlossenen Aufbau und ohne bewegliche Teile sind die Objektive robust gegenüber Umwelteinflüssen und Erschütterungen. Der schnelle Autofokus ist die Basis für einen breiten Anwendungsbereich im bildbasierten 1D- und 2D-Codelesen. Der Einsatz dieser Objektive ermöglicht eine flexible Arbeitsweise, weil die mit Codes versehenen Objekte nicht im festen Abstand zum ID-Lesergerät dargeboten werden müssen. Das reduziert den mechanischen Aufbau und benötigten Platz von ID-Lesestationen. Die Objektive bestehen aus einer 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 +13dpt bei hoher Wiederholpräzision und linearem Verhalten erzielt. Die Grenzfläche der beiden Flüssigkeiten steht in Verbindung mit dem konischen Metallring, der mit einem elektrisch stark isolierenden dünnen Film beschichtet ist (Bild 2). Durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden A und B wird eine Kraft erzeugt, die auf die Flüssigkeit einwirkt und die Grenzfläche exakt gesteuert deformiert. Je nach Spannung nehmen die Flüssigkeiten eine konkav/konvexe Form mit geringer oder starker Krümmung an – das ist beliebig reversibel steuerbar. Die Objektive erschließen einen Autofokus im Bereich weniger zehntel Millisekunden. Die Flüssiglinsen benötigen nur wenig Energie, weshalb der Einsatz im DataMan über die Stromversorgung durch Power-over-Ethernet (PoE) erfolgt. Der Arbeitsbereich liegt zwischen -20 bis +60°C. Mechanische Autofokussysteme sind etwa auf eine Lebensdauer von einigen hunderttausend Arbeitszyklen ausgelegt. Bei den Flüssigkeitslinsen wurden im Lebensdauertest Größenordnungen bis zu 30Mio. Arbeitszyklen erreicht. Das ist ein wichtiger Aspekt, wenn es um Aufgaben für das schnelle und sichere Codelesen von hohen Stückzahlen im Dauerbetrieb geht. Reibungsloser Prozess Ingenieure von Cognex und Owens Corning haben für die Problemlösung gemeinsam die Idee entwickelt, das Lesegerät anstelle an der Oberseite – mit Blick nach unten – in der Nähe der Unterseite der Rollen zu montieren. Das hat den Vorteil, dass die automatische Brennweitenänderung des DataMan 200 die Abstandsdifferenzen der Rollen mit einem Durchmesser von 23 bis 56cm kompensieren kann. Mit einem Trick verwendet man den DataMan zusätzlich zur direkten Ansteuerung der SPS des Rollendrehgerätes, damit sich für die weitere Handhabung der Code immer auf der oberen Seite der Rolle befindet. Die Lösung besteht darin, den Code zweimal abzulesen. Durch den Zeitabstand zwischen den beiden Ablesungen kann man bestimmen, wie schnell sich die Rolle dreht. Nach der zweiten Ablesung des Codes darf sich die Rolle eine halbe Umdrehung weiter drehen und wird dann angehalten. Damit befindet sich der Code immer auf der Rollenoberseite. \“Cognex garantierte, dass diese Vorgehensweise funktionieren würde. Daraufhin haben wir ihr Versprechen getestet. Das DataMan 200 ID-Lesegerät funktionierte tatsächlich so wie es sollte\“, sagt Peel. \“Durch die automatische Fokussierung und die Möglichkeit der Feineinstellung über den Computerbildschirm wurde eine Leserate von so gut wie 100% erreicht\“, berichtet Frank Peel. Es sei schwierig, die Ersparnisse quantitativ genau zu bestimmen. \“Es ist aber offensichtlich, dass das Bedienpersonal durch das zuverlässige Codelesen und exaktes Positionieren der Geweberollen zeitlich entlastet wird und sich anderen Arbeiten widmen kann\“, fügt er hinzu. Dementsprechend konnte die Produktionsleistung seit dem Einbau des neuen ID-Code-Lesegerätes gesteigert und auch die Prozessqualität angehoben werden. Die vormaligen negativen Auswirkungen durch Fehllesungen gibt es nicht mehr.