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Normgerecht beleuchtet

Beleuchtung zur Verifikation direktmarkierter 2D-Codes

In der vollautomatisierten Fertigung von morgen steuern Fabrikate ihren eigenen Fertigungsprozess. Innovative Trackingverfahren ermöglichen mithilfe einer maschinenlesbaren Produktkennzeichnung eine Optimierung der Fertigungsprozesse, Maschinenauslastung, Kosten und Produktqualität. Jedoch steht und fällt der Traum von Industrie 4.0 mit der Kommunikation zwischen Produkt und Maschine. Nur ein Produktcode mit hoher Qualität garantiert einen reibungslosen Informationsfluss. Durch eine bildverarbeitungsbasierte Verifikation des Codes werden Probleme behoben, bevor sie entstehen.

 Verifikations-System mit Lumimax-Dombeleuchtung in einer Fertigungsstrecke des Siemens Ger?tewerks Amberg. (Bild: iim AG measurement + engineering)

Verifikations-System mit Lumimax-Dombeleuchtung in einer Fertigungsstrecke des Siemens Gerätewerks Amberg. (Bild: iim AG measurement + engineering)

Große Schritte in Richtung selbstgesteuerte Produktion macht das Siemens Gerätewerk in Amberg. Hier entstehen in einer der modernsten Fabriken Europas innovative Technologien für eine sichere und flexible Niederspannungs-Energieverteilung. Mehrere Auszeichnungen wie den Bayerischen Qualitätspreis der Staatsregierung oder den Deutschen Six Sigma Preis verdiente sich das Werk in Amberg u.a. durch die vollautomatisierte Fertigungsanlage für Siemens Schütze. In der intelligenten Fabrik kommunizieren die Produkte direkt mit den Maschinen. Über einen Produktcode teilt das Fabrikat der Anlage mit, welcher Schritt als nächster erfolgen muss. Anhand der gewonnenen Informationen lässt sich der komplette Fertigungsprozess jedes einzelnen Produktes nachverfolgen. So werden die Abläufe im Werk optimal gesteuert. Gleichzeitig wird bei einer Qualität von nahezu 100% fast störungsfrei produziert. Die wenigen Fehler werden bereits an den Prüfstationen erkannt und behoben. Die Produktkennzeichnungen kommen nicht nur zur Prozessoptimierung und Qualitätsprüfung zum Einsatz. Ebenso erhält der Anwender über einen Data Matrix Code alle benötigten Informationen. Die App Industry Online Support scannt den Produktcode und stellt die technischen Daten des Artikels zur Verfügung. Egal ob der Nutzer Fragen bei der Umsetzung seines Projektes hat, Unterstützung bei der Beseitigung von Störungen benötigt, die Anlage erweitern oder neu planen möchte – mit der Support App greift er auf alle relevanten Informationen zu. Allerdings funktioniert dies nur dann reibungslos, wenn die Produktcodes zuverlässig ausgewertet werden können. Direktmarkierte Codes sind dabei besonders robust und langlebig. Beim Direct Part Marking (DPM) wird der maschinenlesbare Code unmittelbar auf das Produkt aufgebracht. Im Siemens Gerätewerk Amberg werden zwei verschiedene DPM-Verfahren eingesetzt. In der Fertigung werden die Codes direkt auf das Produkt gedruckt. Für die Supportcodes wird ein Laser verwendet. Lasermarkierte Codes sind nicht nur extrem beständig, sondern auch von bester Qualität. Mithilfe eigens konzipierter Verifikationsstationen stellt man sicher, dass der aufgebrachte Code auch in der Realität dem benötigten Qualitätsstandard entspricht. Die Güte der Codes wird direkt nach dem Markierungsprozess in der Anlage gemäß standardisierter Verfahren bewertet. Über eine Trendanalyse wird zu jeder Zeit sichergestellt, dass der Markierungsprozess optimal verläuft. Lässt ein Markiersystem in seiner Qualität nach, ist dies bereits absehbar, bevor die Markierung tatsächlich nicht mehr auswertbar ist. Eine aufwendige Nacharbeit oder gar Ausschuss kann so von vornherein ausgeschlossen werden. Die Verifikation garantiert eine 100 Prozent Lesbarkeit aller Codes über den gesamten Produktionsprozess. Durch zusätzliche Verifikationsstationen, an denen eine manuelle Kontrolle durchgeführt wird, ist zu jeder Zeit gewährleistet, dass die aufgebrachten Codes den hohen Qualitätsansprüchen genügen.

Verifikations-Station zur manuellen Qualit?tskontrolle von Datamatrix Codes. (Bild: iim AG measurement + engineering)

Verifikations-Station zur manuellen Qualitätskontrolle von Datamatrix Codes. (Bild: iim AG measurement + engineering)

Ausleuchtung von mehr als 1.000 Produktvarianten

Grundlage zur Verifikation direktmarkierter 2D-Codes bildet die Norm ISO/IEC TR 29158 (AIM DPM). Sie definiert neben den Prüfkriterien und -verfahren ebenso die genauen Parameter zur Bildgewinnung. Damit wird sichergestellt, dass der Code nicht durch die ausgewählten Komponenten verfälscht wird. So erfolgt die Auslegung des Bildverarbeitungssystems nicht nur auf den Bauteiluntergrund, sondern auch auf die spezifischen Eigenschaften der Markierung. Bei der Auswahl des Bildverarbeitungssystems hat die Beleuchtung eine besondere Schlüsselrolle. Erlaubt sind drei verschiedene Beleuchtungsanordnungen: Die Anordnung von eins, zwei oder vier Beleuchtungssystemen in einem 30° Winkel. Für stark glänzende oder spiegelnde Oberflächen kann außerdem eine koaxial eingespiegelte oder eine Dombeleuchtung eingesetzt werden. Die Aufgabe der Beleuchtung ist an sich denkbar einfach: Eine reproduzierbare, gleichmäßige und vollständige Ausleuchtung des Produktcodes. Doch bei mehr als 1.000 Varianten, die in Amberg vom Band laufen, ist dies leichter gesagt als getan. Die Produkte unterscheiden sich sowohl in ihrer Funktionalität, als auch in Material, Farbe, Größe, Form und Markierung. Das Verifizier-System soll dabei nicht nur die 1.000 aktuellen Produktvarianten abdecken, sondern ebenso Fabrikate prüfen, die aktuell und in Zukunft entwickelt werden. Nach zahlreichen Tests mit Beleuchtungssystemen verschiedener Hersteller stellte das Team des Siemens Gerätewerks Amberg schnell fest, dass sie den unterschiedlichen Anforderungen ihrer Produkte unter Einhaltung der Norm allein mit einem ausgeklügelten Bildverarbeitungssystem gerecht werden konnten. In Kooperation mit der iiM AG entstand bei gemeinsamen Tests in Suhl und Amberg die Lösung. Die Lumimax Miniaturbalkenbeleuchtungen fanden in zwei- und vierseitiger Anordnung ihren Weg in das Siemens Gerätewerk Amberg. In Kombination mit dem Verifizier-System Siemens Simatic MV440 bilden sie eine Einheit. Bei stark glänzenden und spiegelnden Oberflächen kommt die Lumimax Dombeleuchtung zum Einsatz. Dank funktionellem Montagezubehör für einen standardisierten Aufbau und einem einheitlichen Anschlusskonzept aus dem Hause Lumimax lassen sich die normgerechten LED-Beleuchtungen im Handumdrehen mit der Simatic MV440 zu einem kompakten System zusammenfügen. Innerhalb kürzester Zeit konnten dadurch diverse Verifikations-Einheiten im Siemens Gerätewerk Amberg in Betrieb genommen werden.

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