Zellen identifizieren, bevor die Linie sie verarbeitet: Lieferantencode, zwei Codes auf einer Zelle und manuelle Eingabe ablösen

Welche Nummer gilt? Die Zelle vor dem ersten Prozessschritt

Ab dem ersten Prozessschritt hängt jedes Ergebnis an der Zellnummer: der Platz im Modul, die Folie, die Kontaktierung, später der Prüfwert. Wird eine Zelle mit der falschen Nummer eingebucht, ist die Kette ab dieser Stelle fehlerhaft, obwohl jede einzelne Lesung technisch gelungen sein kann. Die Entscheidung, welche Nummer gilt, fällt deshalb am Eingang der Linie und nicht erst an der Station, die das erste Ergebnis schreibt.

In den dokumentierten Fällen zeigt sich die Frage in drei Formen. Die Nummer wird bisher von Hand eingegeben und soll künftig gelesen werden. Die Zelle trägt zwei Codes, und die Linie darf nur einen davon verwenden. Oder der Code des Lieferanten ist gelasert und sitzt auf glänzendem Metall, sodass schon das Lesen die Hürde ist. Das Lesen an der Rundzelle über den ganzen Umfang und die Bewertung der Codegüte, auch als Idee für eine Prüfung im Wareneingang, behandeln die Beiträge zur Kennzeichnung in dieser Reihe; hier geht es darum, was die Linie mit dem gelesenen Inhalt anfängt. Wird ein Zelltyp am Aussehen statt am Code erkannt, ist das eine Frage der Typunterscheidung.

Von der Handeingabe zur Lesung: Zellen in der Packmontage

Ein Batteriehersteller montiert Rundzellen im eigenen Haus zu Packs. Bisher werden die Zellcodes dort manuell eingegeben. Gesucht ist eine Lesung von Data-Matrix- oder QR-Codes auf den Rundzellen bei einem Takt von einer Sekunde. Der Arbeitsabstand ist noch offen.

Die Anwendung beschreibt einen häufigen Ausgangspunkt. Eine getippte Nummer kostet in jedem Takt Zeit, und ein Zahlendreher fällt erst auf, wenn ein Ergebnis bei der falschen Zelle gesucht wird. Mit einer Lesung am Linieneingang entsteht die Nummer dagegen aus dem Code selbst, und die Steuerung kann eine Zelle ohne gültige Lesung anhalten, bevor sie in den Pack geht.

Ähnlich liegt der Fall bei einem Unternehmen, das Batteriezellen bearbeitet und gerade seine erste Linie automatisiert. Das Team hat bisher wenig Erfahrung mit Codes.

Für einen festen Lesepunkt ist der AI-Codeleser der Modellreihe SR-X die naheliegende Klasse. Er wählt zwischen direkter, polarisierter und diffuser Beleuchtung selbst. Über Parameterreihe und Reihenwechsel durchläuft er innerhalb einer Lesung mehrere gespeicherte Leseeinstellungen, etwa wenn Zellen verschiedener Lieferungen unterschiedlich markiert sind. Läuft der Timeout beim Dekodieren ab, beginnt die nächste Lesung. Was mit einer Zelle geschieht, deren Code dauerhaft nicht gelesen wird, legt also die Steuerung fest, zum Beispiel über eine Ausschleusung oder einen Hinweis an den Werker. Für ein Team ohne Codeerfahrung ist außerdem hilfreich, dass der Codeleser Bilder in Echtzeit an einen FTP-Server senden kann, auf Wunsch nur bei Lesefehlern. Der Dateiname kennzeichnet, ob ein Bild zu einer erfolgreichen Lesung, einem Vergleich NG oder einem Fehlerbild gehört. So lässt sich eine Fehllesung am Bild nachvollziehen statt an einer Vermutung.

Zwei Codes auf einer Zelle: nur den eigenen lesen

In einem Zellwerk fallen Leseaufgaben jeder Art an: Etikett und DMC, im Durchlauf und im Stillstand, stationär und von Hand. Auf dem Bauteil sitzen zwei Codes, verwendet werden soll nur einer. Ein am Roboter montierter Leser, bevorzugt ein Codeleser in der Ausführung SR-X300, soll das über Vergleichsdaten entscheiden. Dazu kommen mehrere Stationen einer Montagelinie, an denen rückverfolgt werden muss, und zahlreiche Handscanner-Stationen, für die dieselbe Regel gelten soll.

Der Codeleser vergleicht gelesene Daten im Gerät mit registrierten Vergleichsdaten und gibt OK, NG oder Fehler aus; die Vergleichsdaten lassen sich auch registrieren, indem er über ein Signal an einem Eingang einen Code einliest. Damit gibt es zwei Wege, die Regel umzusetzen: Der Leser erkennt anhand der hinterlegten Daten, welcher Inhalt der gültige ist, oder er übergibt beide Inhalte und die Steuerung wählt. Welcher Weg die Anforderung abbildet, zeigt der Test mit den echten Codes der Linie. Für die Handscanner-Stationen gilt dieselbe Anforderung. Der Robuste AI-Handscanner der Modellreihe HR-X hat eine eigene Vergleichsfunktion mit OK/NG-Signal, ist skriptfähig und lässt sich über EtherNet/IP, PROFINET oder EtherCAT anbinden; in der Planung ist für die Handscanner USB als Schnittstelle genannt. Ob die Auswahl des gültigen Codes im Handscanner oder in der Anwendung dahinter liegt, gehört in denselben Test.

Wie die Frage im Anlagenaufbau aussieht, zeigt ein Test in einer Folierungsanlage für Zellen, die ein Integrator errichtet. Auch dort trägt jede Zelle einen Lieferantencode und den Code des Werks. Im Test in der Anlage erkennt ein Sensor den Lieferantencode, die Zelle wird daraufhin um 180 Grad gedreht, und erst dann wird der Codeleser ausgelöst.

Importzelle mit glänzendem QR-Code: DPM-Beleuchtung für den gelaserten Code

Ein Hersteller von Batteriepacks für Baumaschinen bezieht seine Zellen aus Asien und fügt sie im eigenen Werk zusammen. Auf jeder Zelle sitzt ein gelaserter QR-Code, stark glänzend und kontrastarm. In Frage kommen die DPM-Ausführung des Handscanners und der Codeleser für eine feste Lesestelle.

Ein Etikett bietet dunkle Module auf gleichmäßig hellem Grund. Ein Lasercode auf blankem Zellmantel oder Deckel dagegen glänzt je nach Blickwinkel, und der Helligkeitsunterschied zwischen markierter und unmarkierter Fläche ist gering. Diese Technikklasse braucht Beleuchtung und Auswertung für direkt markierte Codes (DPM). Der Handscanner wählt seine Beleuchtung automatisch, laut Benutzerhandbuch polarisiert für Etiketten, glänzende Metalle und Keramik, diffus für raue und reflektierende Metalle und zweiseitig für Metallzylinder. Für direkt markierte Codes ist die DPM-Ausführung HR-X500 vorgesehen, ihre kleinste 2D-Auflösung liegt bei 0,040 mm.

Einen AI-Filter bringen die DPM-Ausführung HR-X500 und die Varianten SR-X300 mit. Er gleicht ein schwieriges 2D-Codebild mit einer Datenbank aus über 100.000 Bildern ab und verlängert dabei die Dekodierzeit. Am Linieneingang mit festem Takt gehört das in die Auslegung. Ob ein Handgerät oder eine feste Lesestelle den Importcode trägt, hängt davon ab, ob die Zellen einzeln von Hand oder im Durchlauf in die Linie kommen.

Bestückungsanlage und Pilotlinie: lesen, bevor die Zelle ihren Platz bekommt

In einer Bestückungsanlage für Batteriezellen stehen zwei Varianten zur Wahl: mehrere Leser für die Zellen oder zwei Codeleser mit Weitwinkeloptik. Das ist eine Abwägung zwischen Bildfeld und Auflösung. Ein Weitwinkelleser deckt mehr Zellen ab, bildet den einzelnen Code aber mit weniger Pixeln ab. Der Lesetest des Codelesers weist die Pixel pro Zelle (PPC) aus, und an diesem Wert lässt sich im Test mit echten Zellen ablesen, ob die Reserve reicht. Unabhängig von der Variante gilt die Reihenfolge: Die Nummer muss feststehen, bevor die Zelle ihren Platz erhält, denn ab dann hängt die Position im Modul an ihr.

Ein anderes Bild zeigt die Pilotanlage eines Unternehmens, das die Fertigung von Batteriezellen optimiert, mit mehr als einem Dutzend Prozessschritten ab dem Mischen des Aktivmaterials. In Frage kommen dort stationäre Codeleser in der Ausführung SR-X300 und ein kabelloser Handscanner in der DPM-Ausführung. In der Anwendungspraxis ändert sich der Ablauf einer Pilotanlage häufig. Ein Handscanner deckt Lesestellen ab, die noch keinen festen Platz haben, während stationäre Leser die Schritte übernehmen, deren Position schon feststeht. Welche Lesestellen sich beim Übergang in eine automatisierte Linie festschreiben lassen, zeigt sich oft erst auf der Pilotanlage selbst.

Handscanner an der Zelle: was Reinigungsmittel und Ex-Bereich fragen

Zum selben Zellwerk gehören viele Handscanner-Stationen, gelesen wird im Stillstand und teils im Durchlauf. Zwei Fragen stehen dort offen: ob der Handscanner eine Zulassung für explosionsgefährdete Bereiche hat, und was geschieht, wenn er mit Isopropanol in Berührung kommt. In der Anwendung sind beide Fragen, keine Anforderungen mit Wert, und so gehören sie auch in das Lastenheft einer Station.

Für beide Punkte gilt, dass sie an der Gerätedokumentation und mit den Verantwortlichen für Arbeitssicherheit des Werks geklärt werden, bevor ein Gerät an einer Station eingeplant wird. Dokumentiert sind für den Handscanner die Schutzart IP65/IP67, eine Fallhöhe von 2,5 m bei der DPM- und der High-Performance-Ausführung und 20.000 Stöße aus 30 cm. Die Ausführung HR-X100ESD entspricht IEC 61340-5-1. Eine ESD-Ausführung ist allerdings keine Zulassung für explosionsgefährdete Bereiche, und die beiden Anforderungen sollten im Lastenheft getrennt stehen. Zur Beständigkeit gegen Isopropanol nennt dieser Beitrag keinen Wert, sie bleibt eine eigene Frage an die Klärung.

Für Stationen, an denen der Werker die Zelle unter das Gerät hält, bietet der Handscanner einen Präsentationsmodus mit Werkstückerkennung, und alle Ausführungen haben einen ToF-Abstandssensor als Trigger. Wie Prüfergebnisse und Freigaben später über den Code bei derselben Zelle landen, behandelt der Beitrag zu Prüffeld und End-of-Line.

Häufige Fragen

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