Identifikation in der Batteriefertigung: wo der gelesene Code Freigabe, Zuordnung und Sperre auslöst
In einem Batteriewerk wird an vielen Stellen gelesen, und an fast jeder hängt eine Entscheidung. Eine Wanne soll erst in die Dichtprüfanlage, wenn sie die Bearbeitung hinter sich hat. Ein Prüfergebnis zählt nur, wenn es beim richtigen Modul landet. Eine Zelle soll mit dem werkseigenen Code weitergeführt werden und nicht mit dem des Lieferanten. Dieser Leitfaden folgt dem Werk in der Reihenfolge, in der die Identität eines Teils verloren gehen kann: Wanne und Gehäuse in der Fertigung, die Zelle vor dem ersten Prozessschritt, Prüffeld und Bandende, danach Brennstoffzelle und Ladetechnik. Den Schluss bildet die Frage, wie viele Leser ein Werk braucht und wo ein Handgerät hingehört. Die Beispiele stammen aus dokumentierten Anwendungen.
Wichtige Punkte im Überblick
- In den dokumentierten Anwendungen kehren vier Reaktionen auf den gelesenen Code wieder: Die Station gibt einen Schritt frei oder verweigert ihn, ordnet ein Prüfergebnis einer Nummer zu, hält ein Teil mit ausgelassenem Schritt an oder ersetzt eine Handeingabe.
- Wanne und Gehäuse durchlaufen Rührreibschweißen, Bearbeiten, Dichtprüfen und Waschen, und jeder dieser Schritte ändert Oberfläche, Abstand oder Zugänglichkeit und soll trotzdem dem richtigen Teil gutgeschrieben werden.
- Bei zugelieferten Zellen muss vor dem Folieren, Bestücken oder Verschalten feststehen, welche Nummer gilt, denn die Linie soll mit dem werkseigenen Code weiterarbeiten und nicht mit dem des Lieferanten.
- Im Prüffeld ist ein Prüfergebnis nur so viel wert wie seine Verbindung zu genau einer Identität, und wo kein Werker mehr zwischen den Schritten steht, soll jeder Schritt gescannt werden.
- Ein Handgerät wie der Robuste AI-Handscanner der Modellreihe HR-X gehört dorthin, wo die Station keinen festen Lesepunkt hat, etwa an die Gieß- und Waschlinie der Deckel oder an den Werkerplatz hinter dem EOL-Tester.
Gelesen und dann? Identifikation als Auslöser in der Batteriefertigung
Rückverfolgbarkeit beginnt mit der Kennzeichnung. Wie ein Data-Matrix-Code auf Wanne, Zelle oder Elektrodenbahn kommt, wie seine Güte nachgewiesen wird und an welchen Stationen der Modul- und Packmontage er gelesen wird, behandeln die Artikel zur Kennzeichnung in dieser Reihe. Hier geht es um den Schritt danach. Was tut die Station, weil sie weiß, welches Teil vor ihr liegt?
In den dokumentierten Anwendungen kehren wenige Reaktionen immer wieder. Die Station gibt einen Bearbeitungsschritt frei oder verweigert ihn. Sie ordnet ein Mess- oder Prüfergebnis einer Nummer zu. Sie hält ein Teil an, das einen Schritt ausgelassen hat, statt es weiterzugeben. Oder sie ersetzt eine Nummer, die bisher ein Werker eingetippt oder mit dem Handgerät erfasst hat. Wird die Variante aus dem Code bestimmt, bleibt das eine Lesefrage; wird sie am Erscheinungsbild erkannt, gehört sie zur Typunterscheidung. Ob ein Etikett überhaupt vorhanden ist, klärt die Anwesenheitsprüfung.
Wanne und Gehäuse: die Identität durch Schweißen, Bearbeiten, Dichtprüfen und Reinigen tragen
Lange bevor ein Modul eingesetzt wird, durchläuft die Batteriewanne eine eigene Fertigung. Sie wird rührreibgeschweißt, gefräst, auf Dichtheit geprüft und gewaschen. Jeder Schritt ändert Oberfläche, Abstand oder Zugänglichkeit, und jeder soll dem richtigen Teil gutgeschrieben werden. An einer Rührreibschweißanlage liegt der Code womöglich mehr als einen Meter vom Leser entfernt. In einer anderen Anwendung sollen Wannen an Bearbeitungszentren, einer Schleifmaschine und einer Dichtprüfanlage verschiedener Maschinenbauer mit derselben Leserfamilie gelesen werden.
An einer Maschine, die Batterieträger bearbeitet, soll ein Leser einen kontrastarmen Code lesen. In einer Gehäuselinie bekommt jede Steuerung mindestens einen eigenen Leser. Deckel aus Aluminiumguss werden durch eine Gieß- und Waschlinie verfolgt; gelesen werden soll dort von Hand, mit dem Robusten AI-Handscanner der Modellreihe HR-X.
An einer Reinigungsstation sollen zwei Leser die Wanne beim Einfahren und beim Ausfahren lesen; so lässt sich prüfen, dass keine Wanne die Station ungebucht verlässt. An einem Hybridgehäuse wurde mit einer Kamera gezeigt, dass sich der Code auf der Rückseite in einem Bildfeld von rund 650 x 1000 mm lesen lässt.
Für die Stationen ist der AI-Codeleser der Modellreihe SR-X die naheliegende Klasse; in der Ausführung SR-X300 liest er von 70 bis 1000 mm. Steht der Leser außerhalb der Zelle und liest aus größerer Entfernung, deckt der 1D- und 2D-Codeleser der Modellreihe SR-2000 Leseabstände von 100 bis 2000 mm ab. Das große Bildfeld am Gehäuserücken spricht für die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS. Wie Einbauort und Abstand an großen Gehäusen gewählt werden, vertieft der Artikel zur Wanne in der Fertigung.
Die Zelle, bevor die Linie sie verarbeitet: Lieferantencode, zwei Codes und keine Handeingabe
Zellen, die von außen kommen, bringen eine Identität mit, die nicht immer die ist, mit der die Linie arbeitet. Bevor die Zelle foliert, bestückt oder verschaltet wird, muss feststehen, welche Nummer gilt. Ein Packhersteller, der Rundzellen im eigenen Haus montiert, hat die Codes bisher von Hand eingegeben und will sie künftig bei einem Takt von etwa einer Sekunde lesen. In einem Zellwerk soll ein am Roboter montierter Leser nur einen von zwei Codes auf dem Teil lesen, entschieden über Vergleichsdaten, und die Handscanner-Stationen desselben Werks sollen dieselbe Regel befolgen.
Ähnlich liegt die Aufgabe in einer Folierungsanlage. Die Zelle trägt dort einen Lieferantencode und den werkseigenen Code und wird vor der Lesung um 180 Grad gedreht. Für eine Bestückungsanlage ist abzuwägen, ob mehrere Leser oder zwei Weitwinkelleser die Zellen erfassen. Ein Hersteller von Packs für schwere Maschinen verarbeitet Zellen aus Asien, deren gelaserter QR-Code glänzt und wenig Kontrast hat. Ein solcher Code auf Metall verlangt eine Beleuchtung, die für direkt markierte Codes ausgelegt ist.
Der Codeleser bietet einen Lesedatenvergleich mit registrierten Daten im Gerät. Ob sich die Regel, von zwei Codes nur den eigenen weiterzugeben, damit im Leser abbilden lässt, klärt ein Test mit den Vergleichsdaten der Linie. Der Handscanner wählt die Beleuchtung automatisch, laut Anleitung polarisiert für glänzende Metalle und diffus für raue und reflektierende Metalle. Für schwierige 2D-Codes haben der Codeleser in der Ausführung SR-X300 und die DPM-Ausführung des Handscanners einen AI-Filter; er zieht eine Datenbank mit über 100.000 Bildern heran, was die Dekodierzeit verlängert.
Prüffeld und Bandende: Prüfergebnis und Freigabe gehören zu einer Nummer
Im Prüffeld verbringen Zellen und Module Stunden bis Wochen. Ein Prüfergebnis ist dort nur so viel wert wie seine Verbindung zu genau einer Identität. Für eine Finishing-Linie von Zellen sind mehrere Lesepunkte geplant, unter anderem nach einer Hubstation, nach Temperatur- und Dickenmessung, nach der Isolierung und vor dem Laser. In der Planung automatisierter Prüfstände für Stacks und Einzelzellen soll jeder Schritt gescannt werden, weil kein Werker mehr dazwischen steht, und die Codes sitzen auf unterschiedlichen Flächen. Bei einem Dienstleister für Lebensdauertests ist auf den Zellen ein Prüf-Connector angeschweißt, der Code muss deshalb im Winkel gelesen werden.
In einer Prüfzelle für Module erfasst bisher ein Werker die Module mit einem Handscanner; künftig sollen die Module entweder alle auf einmal in einem Feld von rund 300 x 500 mm oder beim Einfahren gelesen werden, beim Einfahren am ehesten mit zwei Weitwinkellesern. Ein zweiteiliger Batteriedeckel soll am EOL-Tester gelesen und freigegeben und am Werkerplatz, der ihn weiterverarbeitet, mit einem Handscanner erneut gelesen werden. An einer Standby-Station soll das Etikett eines HV-Speichers mit DMC, QR-Code und Klarschrift gelesen werden, während der Speicher auf einem fahrerlosen Transportfahrzeug steht, dessen Position um etwa 50 mm schwankt.
Für Klarschrift und Code in einem Bild ist die All-in-One Kamera mit dem Werkzeug AI-OCR die passende Klasse. An Prüfständen und Finishing-Stationen kommt der Codeleser in Frage. Er kann Bilder in Echtzeit an einen FTP-Server senden, auf Wunsch nur bei Lesefehlern, sodass sich eine fehlende Zuordnung im Nachhinein nachvollziehen lässt.
Brennstoffzelle und Ladetechnik: identifizieren, wo nicht markiert wird
Die Kennzeichnung von Tank, Membran und Stack hat einen eigenen Artikel. Gelesen wird in der Brennstoffzellen- und Ladetechnikfertigung aber auch dort, wo nichts markiert wird. In einer Brennstoffzellenabteilung sollen Teilenummern erfasst und in Excel geschrieben werden, bis das eigene ERP bereitsteht. Dafür kommt ein Mobiler Computer der Modellreihe BT-A600 in Frage.
In einem Brennstoffzellenwerk, in dem stationäre Codeleser von KEYENCE installiert sind, sollen Bipolarplatten zusätzlich mit einem Handscanner mit induktiver Ladestation gelesen werden. An einer Technikumsanlage für Brennstoffzellen soll ein auf Folie gedruckter DMC aus etwa 100 mm Abstand bei 10 m/min gelesen werden, in der späteren Produktion bei 3 m/min. Für Magnete von Wallboxen geht es um drei Stationen: zwei Codes miteinander verheiraten, einen Code lesen und am Ende alle sechs Codes auf einem Tray von rund 600 x 500 mm auf einmal erfassen. Der Codeleser lässt sich dafür auf eine Zahl zu lesender Codes zwischen 1 und 250 einstellen und meldet Fehlercodes für nicht gelesene Reihen.
Eine Leserfamilie für das ganze Werk: Stückzahlen, Ersatzteile und der Platz für das Handgerät
Die dokumentierten Stückzahlen reichen von einem oder zwei Lesern je Station über ein halbes bis ein ganzes Dutzend je Anlage bis zu mehreren Dutzend je Linie. Eine im Ausland gebaute Zelllinie ist mit rund siebzig Codelesern von KEYENCE in drei Varianten installiert. Eine Leserfamilie über alle Stationen vereinfacht in der Anwendungspraxis Ersatzteilhaltung, Schulung und die Übernahme erprobter Einstellungen an gleichen Stationen.
Ein Handgerät gehört dorthin, wo die Station keinen festen Lesepunkt hat: an die Gieß- und Waschlinie der Deckel, an den Werkerplatz hinter dem EOL-Tester, an die Bipolarplatte. Der Handscanner liest je nach Ausführung von 10 bis 600 mm und ist nach IP65/IP67 ausgeführt. Wo der Werker neben dem Scan eine Buchung oder eine App braucht, ist der mobile Computer die passende Klasse.
Häufige Fragen
F Was bedeutet Identifikation in der Batteriefertigung über die Rückverfolgbarkeit hinaus?
A
Rückverfolgbarkeit hält fest, welches Teil wo war. Identifikation im Sinne dieses Leitfadens heißt, dass die Station mit dem gelesenen Code handelt: Sie gibt einen Schritt frei, ordnet ein Prüfergebnis zu, hält ein Teil an oder ersetzt eine Handeingabe. In dokumentierten Anwendungen betrifft das Wanne und Gehäuse, Zellen vor der Verarbeitung, das Prüffeld und die Brennstoffzellenfertigung.
F Wie liest man einen Code an einer Batteriewanne aus mehr als einem Meter Abstand?
A
Der 1D- und 2D-Codeleser der Modellreihe SR-2000 deckt Leseabstände von 100 bis 2000 mm ab und kommt in Frage, wenn der Leser außerhalb einer Schweiß- oder Bearbeitungszelle steht. Der AI-Codeleser der Modellreihe SR-X reicht in der Ausführung SR-X300 von 70 bis 1000 mm. Kontrast, Oberfläche nach der Bearbeitung und Lagetoleranz der Wanne gehören vor der Auswahl in einen Test am Originalteil.
F Wie liest eine Linie nur den eigenen von zwei Codes auf einer Zelle?
A
In einer dokumentierten Planung soll ein am Roboter montierter Leser nur einen der beiden Codes lesen, entschieden über Vergleichsdaten, und die Handscanner-Stationen sollen dieselbe Regel befolgen. Der AI-Codeleser der Modellreihe SR-X bietet einen Lesedatenvergleich mit registrierten Daten im Gerät. Ob das die Regel der Linie abbildet, zeigt der Test mit echten Zellen.
F Kann ein Kamerasystem Klarschrift und Code auf einem Batterieetikett gemeinsam lesen?
A
Die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS liest Klarschrift mit dem Werkzeug AI-OCR und erfasst Codes im selben Bild. In einer dokumentierten Anwendung trägt das Etikett eines HV-Speichers DMC, QR-Code und Klarschrift, und der Speicher steht mit etwa 50 mm Lagetoleranz auf einem fahrerlosen Transportfahrzeug. Das Bildfeld muss diese Toleranz mit Reserve abdecken.
F Wann ist ein Handscanner die richtige Lesestelle im Batteriewerk?
A
Ein Handgerät passt dort, wo die Station keinen festen Lesepunkt hat, etwa am Werkerplatz hinter dem EOL-Tester oder in einer Gieß- und Waschlinie. Der Robuste AI-Handscanner der Modellreihe HR-X liest je nach Ausführung von 10 bis 600 mm und wählt die Beleuchtung für glänzende oder raue Metalle automatisch. Braucht der Werker zusätzlich eine Buchung oder eine App, ist ein mobiler Computer die passende Klasse.
Weiterführende Artikel
Übergeordnete Themenseite: Messen, Kennzeichnen und Prüfen in der Batterie- und E-Mobility-Produktion: Der Überblick für Qualitäts- und Fertigungsverantwortliche
Weiterer Artikel im Thema: Batteriewanne und Batteriegehäuse durch die Fertigung verfolgen: Codelesen an Rührreibschweißen, Bearbeitungszentrum, Dichtprüfung und Reinigung
Weiterer Artikel im Thema: Prüffeld, Lebensdauertest und End-of-Line in der Batteriefertigung: Prüfergebnis und Freigabe über den Code zuordnen
Weiterer Artikel im Thema: Zellen identifizieren, bevor die Linie sie verarbeitet: Lieferantencode, zwei Codes auf einer Zelle und manuelle Eingabe ablösen