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LED-Hersteller verwendet DataMan-Lesegeräte für vollständige Rückverfolgbarkeit

Lumileds manufacturing using mounted cognex dataman 360

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Ein in Penang, Malaysia, angesiedelter Produktionsstandort für Leuchtdioden (LEDs) produziert 800 Millionen Stück jährlich. Die weltweit exportierten Produkte werden hauptsächlich für LED-Fernseher und Kfz-Scheinwerfer verwendet.

Zahlreiche Produktionsschritte, wie etwa Ofenprozess und Schaltkreis- sowie Integritätstests, werden an der Fertigungslinie durchgeführt. Um sicherzustellen, dass alle fertigen Komponenten jeden Schritt durchlaufen und die jeweiligen Tests absolviert haben, entschied sich der Hersteller für ein zuverlässiges Rückverfolgbarkeitssystem basierend auf DataMan® Barcode-Lesegeräten zum Lesen der lasermarkierten 2D-Codes auf jedem LED-Streifen an jeder Produktionsetappe.

Herausforderungen

Die für die LED-Herstellung verwendeten Materialien stammen von verschiedensten Lieferanten aus unterschiedlichen Ländern. Auch die Lasermarkierungen zum Anbringen der 2D-Codes und somit auch die Druckqualität der Codes sind von Lieferant zu Lieferant verschieden. Die verwendeten Keramikarten können ebenfalls variieren, wodurch sich das Problem weiter erschwert. Aufgrund der winzigen Komponentengrößen misst jeder 2D-Code normalerweise höchstens 2 Millimeter.

Ferner durchlaufen die LEDs einen Ofenprozess, bei dem elektrische Leiter des Bauteils über einzelne Lötflächen, die sich auf der Plattenoberfläche befinden, mit der Platte verbunden werden. Die zum Trocknen der Lötverbindungen angewandte Hitze (ca. 300°C) kann eine Verzerrung der Codes verursachen.

Das damalige Barcode-Scansystem des Herstellers konnte aufgrund dieser Beeinträchtigungen keine 100%-Leserate erzielen. Daran war zum Teil auch die Tatsache schuld, dass einige der ursprünglich eingesetzten Scanner tragbare Lesegeräte waren, die für schnelles Barcode-Lesen auf schnell laufenden Produktionslinien nicht geeignet waren.

Jedes Mal, wenn ein Lesefehler auftrat, musste ein Mitarbeiter manuell Daten eingeben, was sich auf den gesamten Herstellungsprozess negativ auswirkte. Mit zunehmendem Produktionsvolumen wurde es jedoch notwendig, eine zuverlässige Lösung zu suchen, die imstande war, große Volumen bei Höchstgeschwindigkeiten zu bewältigen.

Lösung

Mit den vom Hersteller zunächst installierten DataMan® Barcode-Lesegeräten konnte eine Leserate von 100% erzielt werden. Schließlich wurden weitere 15 DataMan Barcode-Lesegeräte installiert, so dass der LED-Hersteller eine vollständige Rückverfolgbarkeit der Komponenten erreichen konnte.

DataMan Barcode-Lesegeräte ermöglichen es Herstellern, eine vollständige Rückverfolgbarkeit sicherzustellen, d.h. falls ein Test nicht absolviert wird oder Fehler durch menschliches Versagen geschehen, kann der jeweilige Teil ausgeschleust oder ein Fehler angezeigt werden, sobald der Barcode im nächsten Prozessschritt gelesen wird. Für die Qualitätssicherung bedeutet ein derartiges Rückverfolgbarkeitssystem, dass jede Komponente, welche die Linie verlässt, bereits alle erforderlichen Prüfungen erfolgreich absolviert hat.

Lesetechnologie

Einige der Schlüsselmerkmale des für diese Anwendung gewählten DataMan 300 Barcode-Lesegerätes sind seine hohe Auflösung (1,3 Megapixel) und die flexiblen Beleuchtungsoptionen. Für eine erfolgreiche Umsetzung dieser Anwendung war eine hohe Auflösung erforderlich, da die Barcodes sehr klein sind. Dann wurde für die Anwendung eine blaue Beleuchtung gewählt, um optimale Leseraten zu erzielen. Die Lichtintensität des DataMan Barcode-Lesegerätes kann vom Benutzer gesteuert werden, zudem kann die Beleuchtung so konfiguriert werden, dass sie aus einer Richtung, aus zwei Richtungen oder aus allen Richtungen eingeschaltet wird.

Nach der Feineinstellung wiesen die Bilder eine bessere Qualität auf und der erforderliche starke Kontrast war vorhanden. Dadurch verbesserte sich die Gesamtleseleistung von 90% auf 100%.

Eine weitere Bedingung war es, das Lesegerät in einem "sicheren" Abstand von den zu lesenden Komponenten anzuordnen. Wäre das Lesegerät zu nahe angebracht worden, hätte die statische Elektrizität des Lesegerätes die elektronischen Schaltkreise der LED beschädigen können. Zudem hätte das Lesegerät vom Bedienpersonal beim manuellen Entfernen einer LED von der Produktionslinie versehentlich gestoßen werden können.

Unter Berücksichtigung dieser beiden Faktoren installierte der Hersteller das Lesegerät in ca. 8 cm Entfernung von den zu lesenden Teilen. Dies stellte dank der hohen Auflösung der DataMan-Lesegeräte kein Problem dar, da sie selbst bei diesem Abstand vergrößerte Bilder mit der nötigen Klarheit liefern können.

„Da die Lesegeräte an unterschiedlichen Produktionsetappen installiert wurden, musste das Montageteam mit den Lieferanten der jeweiligen Ausstattung und Technologie zusammenarbeiten“, erklärt Projektmanager Lennard Lim. „Die DataMan-Lesegeräte wurden zum Beispiel auf Maschinen montiert, die von Herstellern wie Siemens stammen. Das Team musste also die Installation zeitlich gut planen und Halterungen für die Lesegeräte anfertigen.“

Optimierung der Funktionen

Um die Lösung an jede Anwendung auf der Produktionslinie anpassen zu können, waren unterschiedliche Vergrößerungsstufen erforderlich. Ermöglicht wurde dies durch die verstellbare Linse des Lesegerätes. Der Software-Code musste zum Lesen der kleinen 2D-Codes "trainiert" werden. So konnte das System die Eigenschaften der Codes, wie etwa Modul- und Pixelgröße, speichern und die Leseleistung effizient optimieren.

Ebenfalls zu lösen galt es die Frage, wie das Lesegerät für jeden einzelnen Prozess getriggert werden sollte. Und es musste festgelegt werden, wie Daten vom Lesegerät an die jeweilige Maschine oder den PC übertragen werden konnten. 

Mit viel Aufwand wurden verschiedenste Konfigurationen getestet, um eine optimale Leistung zu erreichen. Lichtintensität, Belichtungswerte und Objektivabstand waren nur einige der Faktoren, die es zu berücksichtigen galt. Auch mussten Produktmuster der einzelnen Lieferanten gründlich analysiert werden, um deren Auswirkung auf die Leseleistung herauszufinden.
 
„Wir sind mit der Unterstützung von Cognex sehr zufrieden. Auch bei größeren Schwierigkeiten suchten sie immer wieder nach geeigneten Lösungen für uns. Ich bin beeindruckt von deren Hartnäckigkeit bei der Bewältigung von Problemen und bei der Findung von Lösungen, um die Anforderungen unserer Kunden zu erfüllen“, betont Lim.

Um maximale Effizienz sicherzustellen, werden das Bedienpersonal und Maschinenlieferanten geschult, um mögliche Betriebsstörungen selbst zu beheben. Sie gelten als erste Anlaufstelle, wenn technischer Support notwendig ist. Sie müssen ebenfalls wissen, wie die Lesegeräte bei Bedarf neu zu konfigurieren sind.

„Seit Implementierung dieses Systems ist unsere Produktionsausbeute stark gestiegen und wir konnten den Ausschuss massiv verringern“, so Lim.

 

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