In der Industrie 4.0-Anlage ist der 2D-Code-Leser SR-1000 der Firma Keyence verbaut. Er sitzt über der Rutsche am Bandende und scannt die QR-Codes auf den Dosendeckeln ein, wertet sie aus und versendet die Ergebnisdaten via Profinet an eine S7-1200 SPS im Schaltschrank -U2. Der Scanner zeichnet sich durch folgende Punkte besonders aus und hebt sich daher von der Konkurrenz ab:

  • Autofokus
  • integrierter Polarisationsfilter (siehe Bild obere Hälfte des Sichtfensters)
  • automatisches Tuning der Kamera
  • schnelles und effizientes Lesen und Auswerten von QR-Codes im Produktionsprozess

Bild der Unterseite des Codelesers

Konfiguration des Scanners
Der Scanner bzw. die Kamera kann mittels der Software AutoID Network Navigator (ebenfalls von Keyence) über einen PC wahlweise via USB, Ethernet oder RS232 konfiguriert und auch gesteuert werden. Dass heißt, mit der Software kann eine Konfigurationsdatei gegebenenfalls mit Skriptdatei für die Kamera erstellt und an die Kamera gesendet und/oder abgespeichert werden. Die Stromversorgung +24 VDC kann entweder über Power over Ethernet (PoE) oder über die Steuerleitung der Kamera erfolgen. Wir haben uns in der Abfüllanlage aus Kostengründen für Letzteres entschieden, obwohl wir die damit verbundene RS232 Schnittstelle, die über die Steuerungsleitung mit angeschlossen wird nicht verwenden.
Mit der Konfigurations-Software lassen sich folgende Punkte konfigurieren:
  • Tuning der Kamera, d.h. die Art der zu lesenden Codes mit verschiedenen Helligkeiten einlernen, um optimale Lesebdingungen zu schaffen
  • Schnittstelle, über die die Kamera kommunizieren soll (E/A-Kontakte, Ethernet, RS232C)
  • Master-/Slave-Funktion
  • E/A - Kontaktbelegung
  • Abspeicherung der aufgenommenen Bilder (RAM, Anzahl der zu speichernden Bilder, Versendung an einen FTP-Server,...)
  • Art der Kommunikation (Handshake / kein Handshake)
  • Vergleich von vorgegebenen Daten mit den Ergebnisdaten
  • Überprüfung der Code-Qualität nach gewünschter Norm (z.B. ISO/IEC 15416)
  • Überprüfung der Druck-Qualität (als numerischer Wert im Bereich 0-100)
  • Bearbeitung der Daten mit Skripten
Die aktuelle Konfiguration des 2D-Codelesers findest du hier.

Ablauf eines Lesevorganges
Diese Kamera kommuniziert in der Abfüllanlage via Profinet mit einer Siemens S7-1200 SPS. Dabei werden Peripherieein- und ausgänge benutzt, um die Daten zu übertragen.
Ein Lesevorgang kann man sich wie folgt vorstellen:
  1. Der Lesevorgang wird über das Signal Read_Request gestartet. Sobald dies geschehen ist, sucht die Kamera nach einem QR-Code im Scanbereich, was durch das Signal Trigger_Busy von der Kamera signalisiert wird.
  2. Dann wird entweder ein Code gefunden oder nicht. Wird ein Code gefunden, zeigt die Kamera dies mit dem Ausschalten des Signals Trigger_Busy. In dem anderen Fall wird das Signal Read_Request von der SPS wieder ausgeschaltet, wodurch die Kamera signalisiert bekommt, dass sich der Code nicht mehr im Scanbereich befindet.
  3. Ist ein QR-Code erfolgreich gelesen worden, wird das Signal Trigger_Busy ausgeschaltet, wodurch die SPS erkennt, dass der Lesevorgang erfolgreich war.
  4. In beiden Fällen wird das Signal Read_Complete der Kamera eingeschaltet, bis es von der SPS mit dem Signal Read_Complete_Clear bestätigt wird.
  5. Danach können die Daten über weitere Peripherieeingänge von der SPS zur Weiterverarbeitung abgerufen werden.

Dies ist der Ablauf eines Lesevorganges ohne Handshake-Funktion. Ist die Handshake-Funktion aktiviert, wartet die Kamera mit dem Bereitstellen der Ergebnisdaten, bis die SPS die Peripherieeingänge mit dem Signal Result_Data_Latch freigibt. Erst dann werden die von der Kamera zwischengepufferten Ergebnisdaten in den Ein-/Ausgabebereich kopiert.


Das Tuning und die Reihen der Kamera

Um die Kamera für die gewünschte Anwendung zu konfigurieren, wird zunächst ein Tuning der Kamera durchgeführt. Diesen Prozess übernimmt die Software auf der Kamera komplett selbst.


Ansicht des Tuning-Bildschirms bei der KonfigurationDas Tuning ist ein für den Anwender einfacher Vorgang, durch den die Kamera-Parameter zum Lesen von QR-Codes selbstständig auf optimale Werte eingestellt und gespeichert werden. Es ist lediglich notwendig, sich den zu scannenden Bereich anzusehen (rechter Bereich). Dann muss noch während der zu scannende Code im Bild zu sehen ist mit dem Autofokus die Schärfe des Bildes eingestellt werden und dann kann das Tuning beginnen. Dabei probiert die Kamera einige Millionen unterschieldiche Einstellungen (der Belichtung, Polarisationsfilter, etc.) aus, um den Code auch bei wechselnden Lichtverhältnissen erkennen zu können. Ist das Tuning abgeschlossen, sollte die Kamera den Code auf jeden Fall erkennen. Wenn sie den Code nicht in allen Fällen erkennt oder die Codequalität noch zu niedrig ist, können bis zu 10 Reihen des Tunings eingelernt werden.


Dies bedeutet, man führt das Tuning der Kamera mit demselben Code aber unterschiedlichen Umgebungsbedingungen durch. Dadurch entstehen mehrere Reihen mit unterschiedlichen Parameter-Einstellungen, die im Lesevorgang den Leseerfolg erhöhen. Bei einem Lesevorgang geht die Kamera die Reihen dann systematisch durch, um den QR-Code im Scanbereich in geeigneter Qualität zu finden.

In der M&M-Abfüllanlage wurden 3 Reihen aufgenommen. Eine bei normaler Belichtung, eine mit sehr dunkler Umgebung und eine mit zusätzlich starker Beleuchtung.



Ansicht der aufgenommenen Reihen in der Software.

Last modified: Thursday, 26 October 2017, 7:48 AM