Lackier- und Trocknungsanlagen der Automobilindustrie sind ein typisches Beispiel für Anwendungen, in denen Identifikationssysteme mit Standard- Codeträgern an ihre Grenzen stoßen. Überlackierte Klebe-Etiketten mit Barcodes oder Data-Matrix-Codes sind ebenso wirkungslos wie RFID-Tags, deren sensible Elektronik-Komponenten durch zu hohe Temperaturen zerstört worden sind. Außerdem überstehen Batterien, mit denen elektronische Codeträger teilweise ausgestattet sind, die regelmäßigen Hitzebehandlungen nicht ohne Blessuren. Eine lückenlose Materialverfolgung ist jedoch beim Einsatz rationeller Steuerungs- und Überwachungskonzepte in modernen Betrieben unverzichtbar.

Deshalb gibt es beispielsweise die elektronischen Codeträger längst auch in Spezialausführungen für hohe Temperaturen, die für den Anwender allerdings nicht unerhebliche Kosten bedeuten: Für einen Mikrowellen-Tag können sich diese ohne weiteres auf 350 Euro belaufen, während ein entsprechender UHF-Tag immerhin noch mit rund 90 Euro zu Buche schlägt. In großen Anlagen mit vielen Objekten beziehungsweise Warenträgern summiert sich dies schnell zu enormen Beträgen. Und dennoch sind auch solche Spezial- Tags lediglich für Temperaturen bis maximal etwa +300 °C geeignet. Ergo haben sich die Entwickler bei Pepperl+Fuchs zum Ziel gesetzt, eine Lösung zu finden, die nicht nur deutlich kostengünstiger ist, sondern darüber hinaus Temperaturen bis +500 °C meistert.

Herausgekommen ist ein Hochtemperatur-Identifikationssystem, genannt OIT. Die in Zusammenarbeit mit der Automobilindustrie entstandene Lösung nutzt Codeträger aus Edelstahl, die durch Bohrungen mit einem Löchercode versehen sind. Die Codebleche sind mechanisch extrem robust, vertragen Temperaturen bis +500 °C und weisen ein überaus günstiges Kosten-Nutzen-Verhältnis auf. Die Kosten liegen je nach Ausführung bei etwa 20 Euro und sind somit wesentlich günstiger als derzeitige Mikrowellenoder UHF-Tags. Außerdem sind sie nicht rostend und chemisch gegenüber Farben, Lacken und Lösungsmitteln beständig, so dass auch eine Reinigung mit aggressiven und abrasiven Medien möglich ist.

Das zugehörige Lese- und Auswertesystem basiert auf Vision-Technologie mit einem digitalen Signalprozessor und ist mit 260 mm × 170 mm × 90 mm kompakt aufgebaut. Kamera, Infrarot-Blitz - bestehend aus 80 Hochenergie-Infrarot-LEDs - sowie sämtliche Elektronik-Komponenten befinden sich in einem Metallgehäuse aus pulverbeschichtetem Aluminium-Druckguss. Auf zusätzliche Anbauteile ist das einteilige Gehäusekonzept nicht angewiesen. Es sei denn, der Anwender will von den optionalen Möglichkeiten einer abgesetzten Beleuchtung Gebrauch machen und beispielsweise einen externen Triggersensor anschließen.

Ersteinsatz in Lackieranlagen

Das OIT kommt bereits in einigen Lackieranlagen zum Einsatz. Zur Markierung der jeweiligen Waren werden die Codebleche am jeweiligen Warenträger befestigt. Bei Lackieranlagen für die Automobilindustrie fährt der Warenträger samt Karosserie und Codeblech in den jeweiligen Lackierbereich, wo ein Roboter die Lackierung übernimmt. Dieser sprüht die jeweilige Farbe selektiv an die betreffenden Stellen, so dass das Codeblech nur sehr wenige Farbpartikel abbekommt.

Anschließend fährt der Warenträger zum Trocknen in einen Ofen, verlässt danach den Lackierbereich und fährt samt Codeblech über das OIT. Das OIT liest das Lochmuster im Codeblech und wertet dabei die Loch-Anordnung ähnlich einem Data-Matrix-Code aus. Da die Auswerte-Einheit die Referenzlöcher sogar bei leichter Verschmutzung sicher erkennen und decodieren kann, ist selbst nach vielen Durchläufen und auch bei kleineren Farbspritzern eine sichere Lesbarkeit garantiert.

Beispiel für den Einsatz des neuen Identsystems innerhalb einer Lackieranlage: Eine Live-Bild-Anzeige auf der Auswerte-Einheit sorgt für eine intuitive und zügige Inbetriebnahme; langwierige Teach-In-Prozeduren sind damit hinfällig.

© Pepperl+Fuchs

Die Steuerung des Systems geschieht idealerweise mit einfachen Befehlssätzen über Ethernet-TCP/IP. Neben Ethernet ist das Identifikationssystem I/O-seitig mit einem Triggereingang, zwei weiteren Steuereingängen und einem 24-V-PNP-Schaltausgang ausgestattet. Das sogenannte Easy-Interface erlaubt eine unkomplizierte Kommunikation mit der SPS, indem es einen Betriebsmodus zur direkten Lesung durch Trigger-Auslösung bereitstellt. Für einen schnellen Ein- und Ausbau des Geräts sind alle Anschlüsse steckbar ausgeführt.

Zur Versorgung sind 24 V(DC) erforderlich. Diverse Ausführungen mit verschiedenen Brennweiten beziehungsweise Optiken decken unterschiedlichste Leseabstände von 100 mm bis 450 mm ab. Die Codebleche selbst sind in verschiedenen Größen mit einem 4- oder 6-stelligem numerischen Code plus einer Prüfziffer verfügbar. Das Lesegerät der hitzeresistenten Ident-Lösung arbeitet in einem Temperaturbereich von 0 bis +45 °C und kann mechanische Kräfte von 100 kg und mehr aufnehmen. Damit besteht beispielsweise auch keine Gefahr der Beschädigung, wenn das Gerät von Bedienern „versehentlich" als Fußtritt missbraucht wird.

Da die Infrarotbeleuchtung stets für einen hohen Kontrast gegen einen definierten Hintergrund sorgt, bleibt die Erkennungsleistung des Systems selbst dann erhalten, wenn die Codeträger verschmutzt sind oder überlackiert wurden. Die Frontscheibe des Gehäuses der Schutzart IP64 besteht aus kratzfestem Mineralglas und ist bei Bedarf austauschbar. Obwohl aus den Anforderungen des Automobil-Rohbaus heraus entstanden, finden sich auch in anderen Branchen potenzielle Einsatzbereiche für das neue Identkonzept - zum Beispiel in Großbäckereien und allgemein bei der Lebensmittelherstellung in Trocknungsund Backstraßen oder auch in der chemischen und pharmazeutischen Industrie.

Autor: Dr. Tim Weis ist Produktmanager Industrial Vision Components bei Pepperl+Fuchs