Mehrere Codes in einem Bild: Nutzen, Multiboard, Tray und Palette in einer Lesung erfassen

Ein Nutzen mit neun Einzelplatinen, ein Tray mit zwanzig Baugruppen, ein Chargenträger mit bis zu hundert Leiterplatten, eine gewickelte Palette mit fünfzig Kartoncodes auf der Längsseite: In der Elektronikfertigung gehört selten nur ein Code zu einer Fertigungseinheit. Gebucht wird trotzdem als eine Einheit, und das heißt, dass alle Inhalte zusammen und im selben Takt vorliegen müssen. Dieser Beitrag beschreibt, wie eine solche Mehrfachlesung ausgelegt wird: welche drei optischen Größen gegeneinander arbeiten, wann ein breiter Leser genügt und wann mehrere Leser oder eine bewegte Achse die bessere Antwort sind, wie jeder decodierte Inhalt seiner Position zugeordnet wird und was beim Produktwechsel umgeschaltet werden muss.

Wichtige Punkte im Überblick

Der Anlass für die Mehrfachlesung ist eine Zeitrechnung und keine Qualitätsfrage, denn bei einer Charge von bis zu hundert Leiterplatten auf einem Träger von 750 x 620 mm und 300 s Prozesszeit verbringt der Werker ein bis zwei Minuten allein mit dem Einzelscannen.
Drei Größen ziehen bei jeder Mehrfachlesung gegeneinander, das Sichtfeld über alle Codes, die kleinste noch aufgelöste Zelle und die Tiefenschärfe über den Höhenunterschied zwischen dem nächsten und dem entferntesten Code, und die dritte wird am häufigsten unterschätzt.
Aus diesem Dreieck folgen drei Bauformen der Station: ein einzelner Leser mit weitem Feld, der als Logistik-Codeleser der Modellreihe SR-5000 viele Codes in einer Lesung erfasst, mehrere verkettete Leser dichter an der Ware oder eine Achse, die die Baugruppe an einem fest montierten Leser vorbeiträgt.
Zwanzig decodierte Zeichenketten in beliebiger Reihenfolge sind noch kein Datensatz, deshalb entsteht die Zuordnung zum Platz entweder aus den Eckkoordinaten und der Leserate je Code oder aus Bereichen, die im Leser je Platz definiert werden.
Beim Produktwechsel ändert sich die Erwartung der Station, und wenn die Zahl der zu lesenden Codes, die Bereiche und die Codeart nicht über eine eigene Bank mitgezogen werden, wertet die Station eine unvollständige Charge als Gutfall.

Eine Lesung statt vieler Einzellesungen: was die manuelle Erfassung im Takt kostet

Der Anlass für die Umstellung ist fast immer eine Zeitrechnung und keine Qualitätsfrage. In einem dokumentierten Fall aus der Baugruppenfertigung liegt eine Charge von einer bis etwa hundert Leiterplatten auf einem Träger von 750 x 620 mm, der Prozess dauert 300 Sekunden, und davon verbringt der Werker ein bis zwei Minuten allein damit, jeden Code einzeln zu scannen. Diese Minuten sind nicht nur Taktzeit. Sie binden auch die Person, die in derselben Spanne die Anlage rüsten oder das nächste Los vorbereiten könnte.

Eine ausgelöste Lesung, die den ganzen Träger auf einmal erfasst, verschiebt diesen Aufwand in die Station. Der zweite Effekt wiegt fast schwerer. Beim händischen Scannen entscheidet der Mensch, ob wirklich alle Codes erfasst wurden. Eine Station mit hinterlegter Sollanzahl entscheidet das anhand einer Zahl und meldet die Lücke, bevor die Charge weiterläuft.

Sichtfeld, Tiefenschärfe und kleinste Zelle: das Auslegungsdreieck

Drei Größen ziehen bei jeder Mehrfachlesung in unterschiedliche Richtungen. Das Sichtfeld muss alle Codes umfassen, in dokumentierten Anwendungen etwa 100 x 100 mm über einem Nutzen bis 300 x 200 mm über einer Entstapelstation. Die kleinste Zelle im Bild muss noch aufgelöst werden. Und die Tiefenschärfe muss den Höhenunterschied zwischen dem nächsten und dem entferntesten Code tragen. Wer nur die ersten beiden Größen prüft, baut die Station, die an der Palette scheitert: Das Sichtfeld reichte, die Tiefenschärfe nicht, und die äußeren Codes fielen aus.

Die zugehörigen Werte sind Gerätespezifikationen und lassen sich vorab abgleichen. Der AI-Codeleser der Modellreihe SR-X löst 2D-Zellen ab 0,024 mm auf und arbeitet von 70 bis 1000 mm. Der 1D- und 2D-Codeleser der Modellreihe SR-2000 beginnt bei 0,040 mm und deckt 100 bis 2000 mm ab. Der Codeleser der Modellreihe SR-5000 liest Zellen ab 0,060 mm, je nach Modell von 100-2000, 200-3000 oder 300-4000 mm, und erreicht als repräsentativen Wert eine Tiefenschärfe bis 1840 mm beim SR-5000X. Genau diese letzte Größe entscheidet über eine bepackte Palette von 120 x 80 cm und bis zu 1,5 m Höhe, deren Codes in ganz verschiedenen Ebenen sitzen.

Ein breiter Leser, mehrere verkettete Leser oder eine bewegte Achse

Aus dem Dreieck folgen drei Bauformen der Station. Ein einzelner Leser mit weitem Feld ist die einfachste Lösung und die richtige, solange die Codes ungefähr in einer Ebene liegen und die Zellgröße das Feld verträgt. Der Codeleser der Modellreihe SR-5000 erfasst viele Codes in einer Lesung und deckt damit auch Fälle ab, in denen niemand die genaue Zahl vorher kennt.

Mehrere verkettete Leser sind der Weg, wenn Auflösung oder Blickwinkel das breite Feld verbieten. In einem Palettenprojekt wurden beide Varianten gegeneinander gerechnet, ein Gerät für die ganze Fläche und mehrere Geräte dichter an der Ware, weil die zweite Anordnung jedem Leser ein kleineres und damit schärferes Feld gibt. Der Preis dafür ist die Verkabelung. Die Teilergebnisse führt im dokumentierten Master-Slave-Betrieb das Mastergerät zusammen, auf dem auch die Gesamtzahl der zu lesenden Codes eingestellt wird und das die Beurteilung für alle Geräte ausgibt.

Die dritte Variante wird oft übersehen. Wo weder Feld noch Anzahl feststehen, trägt eine einfache Achse die Baugruppe an einem fest montierten Leser vorbei, der im Durchlauf liest. In einem dokumentierten Projekt zur Demontage von Elektronikbaugruppen löste genau dieser Aufbau die Aufgabe, an der die statische Auslegung gescheitert war.

Jeden Code seiner Position zuordnen: Eckkoordinaten und Leserate je Code

Zwanzig decodierte Zeichenketten in beliebiger Reihenfolge sind noch kein Datensatz. Die Buchung braucht die Zuordnung, welcher Inhalt zu welchem Platz im Nutzen oder im Tray gehört, sonst lässt sich eine später auffällige Platine nicht wiederfinden.

Zwei Mechanismen leisten das. Der Codeleser der Modellreihe SR-5000 gibt zu jedem gefundenen Code Eckkoordinaten und eine Leserate aus, sodass sich die Position aus dem Bild selbst ergibt und die Ausgabereihenfolge nicht vom Zufall abhängt. Wo die Plätze konstruktiv festliegen, ist der zweite Weg praktischer: Im Leser werden Bereiche definiert, je Platz einer, und das Ausgabeformat pro Bereich hält die Reihenfolge fest. In der Anwendungspraxis markieren Anwender genau so die Positionen mehrerer Codes im Sichtfeld.

Bleibt ein Code unlesbar, sollte das Ergebnis nicht als vollständige Charge weitergehen und auch nicht komplett verworfen werden. Der Leser gibt für die nicht gelesene Reihe einen Fehlercode aus, sodass sich der fehlende Platz einzeln melden lässt und nur diese eine Platine nachgearbeitet oder von Hand nacherfasst werden muss.

Wenn Anzahl und Lage der Codes nicht feststehen

Es gibt Stationen, an denen niemand vorab sagen kann, wie viele Codes kommen. Beim Zerlegen und Verschrotten von Elektronikbaugruppen tragen Platinen und Komponenten Etiketten in 1D und 2D, deren Zahl und Ort von Gerät zu Gerät wechseln. Eine Sollanzahl gibt es dort nicht, und ein Lesefenster mit fester Erwartung würde die Station dauernd blockieren.

Für diesen Fall ist ein Leser mit hoher Codeanzahl je Lesung in Verbindung mit einem kontinuierlichen Durchlauf die belastbare Kombination, weil die Station nicht mehr wissen muss, was sie sucht. Sie liest, was da ist, und übergibt die Menge als Liste. Verweilt dasselbe Teil dabei länger im Feld oder wird mehrfach getriggert, verhindert die Einstellung Doppellesung verhindern, dass ein Inhalt doppelt in dieser Liste landet.

Codes auf gegenüberliegenden Seiten und unter der Baugruppe

Sobald Codes nicht in einer Ebene liegen, wird aus einer Leseaufgabe eine Frage der Stationsplanung. In einem Fall aus der Leistungselektronik sollen bis zu neun Platinen vor dem Stopper gelesen werden, und weil an der zweiten Station unterhalb des Transportbandes verpresst wird, bleibt für den Leser dort kaum Bauraum.

Solche Geometrien löst man nicht über das Sichtfeld, sondern über die Einbauplanung. Zwei kompakte Leser an gegenüberliegenden Positionen sind meist leichter zu integrieren als ein großes Gerät, das beide Seiten gleichzeitig sehen soll. In dokumentierten Anwendungen standen zwischen 120 mm und 150 mm Einbautiefe zur Verfügung, was Gehäusemaß und Steckerabgang zu einem echten Auswahlkriterium macht. Legen Sie diese Positionen fest, solange der Anlagenbauer die Vorrichtung noch ändern kann.

Produktwechsel: Sollanzahl und Konfigurationssatz umschalten

Eine Mehrfachlesung ist immer auf eine Erwartung eingestellt: so viele Codes, an diesen Plätzen, in dieser Größe. Beim Wechsel auf das nächste Produkt ändert sich diese Erwartung, und wenn niemand sie mitzieht, wertet die Station eine unvollständige Charge als Gutfall.

Praktikabel ist, je Produkt eine Bank im Leser abzulegen und die Umschaltung von außen anzustoßen. Die Steuerung wählt die Banknummer über die Schnittstelle, und in dokumentierten Anwendungen wird die Zahl der benötigten Banken sogar zum Auswahlkriterium für das Gerät. Wo keine Steuerung eingreifen soll, lädt ein gedruckter Schnelleinrichtungscode die nächste Konfiguration, sodass ein Produktwechsel ohne Eingriff in die Anlagenprogrammierung bleibt.

Für die Anbindung stehen neben der nativen EtherNet/IP-Schnittstelle die Kommunikationseinheiten SR-PN1 für PROFINET und SR-EC1 für EtherCAT bereit. Welcher Code auf dem Träger unter dem Nutzen sitzt und wie er mit den Bauteilcodes verheiratet wird, behandelt der Beitrag zu Werkstückträgern, Ladungsträgern und Behältern.

Häufige Fragen

F Wie viele Codes lassen sich in einer Lesung erfassen?

Der Codeleser der Modellreihe SR-5000 erfasst viele Codes in einer Lesung, und die erwartete Anzahl wird als Zahl der zu lesenden Codes eingestellt. Die praktische Grenze liegt meist früher, weil Sichtfeld, Zellgröße und Tiefenschärfe zuerst an ihre Grenze kommen. In den dokumentierten Projekten liegen die Anzahlen typischerweise zwischen vier Codes an einer Station und fünfzig Codes auf der Längsseite einer Palette.

F Was ist wichtiger, Sichtfeld oder Tiefenschärfe?

Beides zusammen, und die Tiefenschärfe wird häufiger unterschätzt. Eine Station, deren Sichtfeld die ganze Palette umfasst, deren Schärfentiefe aber nur die vordere Ebene trägt, verliert genau die äußeren Codes. Prüfen Sie den Höhenunterschied zwischen dem nächsten und dem entferntesten Code, bevor Sie das Feld festlegen.

F Wie wird jeder gelesene Code seinem Platz im Nutzen zugeordnet?

Über zwei Wege. Der Codeleser der Modellreihe SR-5000 gibt zu jedem Code Eckkoordinaten und eine Leserate aus, womit sich die Position direkt aus dem Bild ergibt. Liegen die Plätze konstruktiv fest, definieren Sie im Leser je Platz einen Bereich, dann ist die Ausgabereihenfolge stabil und nicht zufällig.

F Was passiert, wenn einer von zwanzig Codes nicht lesbar ist?

Die Station sollte diesen Platz einzeln als No-Read melden, statt die gesamte Lesung zu verwerfen. So bleibt der Rest der Charge gebucht und nur die betroffene Platine geht in die Nacherfassung. Die hinterlegte Sollanzahl sorgt dafür, dass eine unvollständige Charge überhaupt auffällt.

F Wie ändert man die erwartete Codeanzahl beim Produktwechsel?

Über Banken im Leser, je Produkt eine, mit der Einstellung zu lesende Codes, den Bereichen und der Codeart. Die Steuerung ruft die passende Banknummer über die Schnittstelle auf, alternativ lädt ein gedruckter Schnelleinrichtungscode die Konfiguration. Ohne diese Umschaltung wertet die Station nach dem Wechsel eine unvollständige Charge als in Ordnung.

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