Identifikation an der drehenden Welle

Jürgen Kiefer ist Mitarbeiter bei der Sick AG in Waldkirch

In der industriellen Fertigung ist die Objektkennzeichnung mit zweidimensionalen Codes ein Trend. Einer der Gründe ist die vergleichsweise Datendichte bei der Verschlüsselung. So braucht beispielsweise der Datamatrix-Code ECC 200 für die Darstellung einer Information deutlich weniger Platz als herkömmliche Linearcodes. Die benötigte Fläche für einen 2D-Code ist rund zehnmal kleiner als die eines Barcodes, der die gleichen Informationen speichert.

Mit dem wachsenden Interesse an 2D-Codes wächst auch der Bedarf an industriegerechten 2D-Lesesystemen, die sich flexibel an bestehende Prozesse anpassen lassen. Die Anforderungen in den Betrieben sind sehr unterschiedlich. So stand die Muhr und Bender KG vor der Aufgabe, den optischen Prüfprozess an der Nockenwellen-Fügeanlage zu optimieren. Bei dem Automobilzulieferer im Werk Thale wird jede Nockenwelle für die Fertigungssteuerung und Produktverfolgbarkeit mit einem 12 mm x 12 mm großen Datamatrix ECC 200 gekennzeichnet und der Code mit einem diodengepumpten Laser aufgetragen. Die Zellgröße beträgt 0,42 mm und bietet eine gute Kontrastqualität. Dadurch lässt sich der Schlüssel während der Fertigung sicher lesen, was letztendlich die Prozessverfügbarkeit garantiert.

Am Ende des Fertigungsprozesses wird jede fertig gefügte Welle zu 100 % optisch vermessen. Die dabei gewonnenen Daten werden der Seriennummer der Welle, die sich aus dem Datamatrix-Code ergibt, zugeordnet und anschließend im Qualitätssicherungssystem abgelegt. Da jedoch am Erfassungsort die Lage der Welle undefiniert ist, musste der Code wegen der bislang eingesetzten Lesetechnik erst bei langsamer Drehzahl aufwendig gesucht werden. Erst danach konnte die Anlage wieder auf die übliche Prüfdrehzahl heraufgefahren werden.

Das Ziel der Automobilzulieferer war klar: Der aufwendige Prozess-Schritt „Matrix-Code suchen“ sollte eliminiert und dadurch der bisherige Maschinentakt von 15 s auf 12 s reduziert werden. Durch den Einsatz des Codelesers ICR 850 der Sick AG in Waldkirch konnte Muhr und Bender die Zykluszeit in dem gewünschten Maß verkürzen. Der Leser findet mit Hilfe des breiten Lesefeldes jeden Code automatisch. Ein externes Triggersignal ist bei dieser Applikation nicht erforderlich. Zudem erlaubt die hohe Lesefrequenz von 15 kHz hohe Geschwindigkeiten beziehungsweise Drehzahlen der Prüfobjekte. Während die Nockenwelle mit nicht weniger als 600 min-1 rotiert, wird sie in einem Arbeitsschritt geprüft und identifiziert. Da sich über das Ethernet die vom Lesegerät erzeugten Bilder abrufen und kontrollieren lassen, konnte der ICR 850 Schritt für Schritt optimal ausgerichtet werden.

Da sich bei vielen Anwendungen ein wachsender Einsatz von 2D-Codes ankündigt, sind die Betreiber bereits vorhandener Anlagen daran interessiert, 2D-Lesetechnik möglichst einfach zu ergänzen oder ganz darauf umzusteigen. Diesem Wunsch ist der Hersteller nachgekommen. Das Modell ICR 850 ist kompatibel zu den Lesegeräten für Barcodes, die bereits in vielen Unternehmen im Einsatz sind.

Der Code muss nicht mehr aufwendig gesucht werden

Matrixcodes sind auf den ersten Blick wie ein Schachbrett aufgebaut. Die Informationen werden in einem Schwarz-Weiß-Muster verschlüsselt, das typischerweise aus quadratischen, runden und anders geformten Datenzellen besteht. Damit der Code besser identifiziert, segmentiert und dimensioniert werden kann, besitzen die meisten Matrixcodes so genannte Finder Patterns. Das sind zum Beispiel konzentrische Kreise, spezielle Eckmarkierungen oder besondere Randgestaltungen. Durch diesen Aufbau benötigen 2D-Codes zur Darstellung derselben Informationen deutlich weniger Platz als herkömmliche lineare Barcodes. Aus diesem Grund ist in vielen Anwendungen eine Ablösung der bislang noch dominierenden, eindimensionalen Kennzeichnungstechnik zu beobachten. Zu den Branchen, die mittlerweile den zweidimensionalen Schlüssel vorziehen, gehört die Elektronikfertigung. Aber auch Anwendungsbereiche wie das Dokumentenhandling oder die Probenkennzeichnung profitieren von dem unverwüstlichen Informationsträger. Ein weiterer Vorteil: 2D-Codes sind praktisch zu 100 % lesbar und absolut sicher. In die Symbole sind Algorithmen für die Fehlererkennung und -korrektur integriert. Während der Identifikation der Nutzdaten werden auf diese Weise automatisch zusätzliche Bytes erzeugt, mit denen sich Lesefehler erkennen und Informationen rekonstruieren lassen. Das Auslesen falscher Daten ist dadurch so gut wie ausgeschlossen. Bei eindimensionalen Barcodes ist diese Sicherheit nicht gegeben.