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Barcode-Lesegerät liefert hohe Lesegeschwindigkeiten bei Steuermarken auf Spirituosen unter schwierigen Bedingungen

Goody Goody Liquors Inc using cognex system inspect jager bottles

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Im US-Bundesstaat Texas muss jede auf Großhandelsebene (z.B. in Hotels und Restaurants) verkaufte Spirituosenflasche mit einer Steuermarke versehen werden. Goody-Goody Liquors Inc. in Dallas, Texas, beschloss, das Leseverfahren der Marken zu automatisieren, um sicherzustellen, dass jede Flasche eine Steuermarke aufweist, und um deren Nummer zusammen mit der Flaschennummer für Kontrollzwecke in einer Datenbank zu speichern. Dabei handelt es sich um eine überaus anspruchsvolle Barcode-Leseanwendung. Das System bearbeitet jeweils eine Flasche pro Sekunde. Zudem weisen die Flaschen unterschiedliche Formen auf und die Etiketten haben verschiedene Hintergründe. Darüber hinaus variiert die Position der Etiketten und auch die Beleuchtung ändert sich fortwährend.

Cisco-Eagle, die das automatisierte System zum Anbringen der Marken entwickelte, konnte mit dem ersten getesteten Barcode-Lesegerät eine Leserate von lediglich 95% erzielen. Das bedeutet, dass das Lesegerät ungefähr alle 20 Sekunden einen Barcode nicht lesen konnte. Als nächstes testete Cisco-Eagle das Cognex DataMan® 500 Barcode-Lesegerät und stellte fest, dass es so gut wie nie vorkam, dass ein Barcode nicht gelesen werden konnte. „Der Cognex Kunden-Support ist beeindruckend“, so Sam Chen, leitender Roboter- und Software-Techniker bei Cisco-Eagle. „Sie arbeiteten kontinuierlich mit uns zusammen, um diese Anwendung erfolgreich umzusetzen.“

Als Joe Jansen das Goo Goo Spirituosengeschäft im Januar 1964 kaufte, beschloss er, es Goody Goody zu nennen, damit er kein Geld für ein neues Schild ausgeben musste. Damals befand sich das Geschäft in einem ca. 4,5 m breiten Gebäude mit einem Warenbestand im Wert von $2.400 US-Dollar. 1969 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von $1.000.000 US-Dollar. 1966 startete Goody Goody mit einer Großhandelssparte, verkaufte diese 1974 jedoch wieder, um sich verstärkt auf das Einzelhandelsgeschäft zu konzentrieren. 1995 wurde erneut eine Großhandelssparte gegründet. Heute ist Goody Goody Liquors die größte Einzelhandelskette und seine Großhandelssparte beliefert mehr als 600 Hotels und Restaurants im Großraum Dallas.

Als sich Goody Goody Liquors für die Automatisierung der Steuermarkenanbringung entschied, wandte sich das Management an Cisco-Eagle aufgrund dessen Erfahrung im, wie es das Unternehmen so schön ausdrückt: „Bereitstellen der richtigen Menge des richtigen Materials am richtigen Ort zur richtigen Zeit in der richtigen Reihenfolge an der richtigen Position im richtigen Zustand zum richtigen Preis auf sichere Weise.“ Cisco-Eagle wurde 1953 mit der Gründung von Cisco Material Handling ins Leben gerufen, gefolgt von der Gründung von Eagle Material Handling in Tulsa, Oklahoma, im Jahr 1985. Die beiden Firmen schlossen sich 1995 zusammen. Cisco-Eagle entwickelt Lösungen für das Befördern, Lagern, Kommissionieren, Kontrollieren und Schützen von Materialien und Produkten während ihrer Herstellung, ihres Vertriebs, ihres Verbrauchs und ihrer Entsorgung.

Industrielle Bildverarbeitungsanwendung mit hohen Ansprüchen

Cisco-Eagle arbeitete mit Goody Goody Liquor zusammen, um ein System zu entwickeln, das die Steuermarken mit den 1D-Codes automatisch anbringt und den Barcode für Prüf- und Rückverfolgungszwecke liest. Die Spirituosenflaschen werden auf Förderbändern bei hoher Geschwindigkeit bearbeitet. Eine Etikettiermaschine bringt die Marken an, dabei muss das System aber auch in der Lage sein, mit Fällen fertig zu werden, in denen die Maschine versagt. Industrielle Bildverarbeitung wird eingesetzt, um Flaschen ohne Marke zu identifizieren, um diese von der Linie auszuschleusen. Das bildbasierte Lesegerät erfasst zudem die Steuermarkennummer, um diese zusammen mit der Flaschennummer für Kontrollzwecke in eine Datenbank einzuspeisen.

„Wir haben für diese Anwendung verschiedene industrielle Bildverarbeitungssysteme getestet, aber wir hatten Probleme mit deren Zuverlässigkeit“, so Chen. „Eine der Schwierigkeiten liegt darin, dass die Etiketten sehr rasch am Barcode-Lesegerät vorbeilaufen. Die Flaschen selbst haben unterschiedliche Formen, manche rund, manche eckig, wodurch die Barcodes nicht immer gleich erscheinen. Auf der Linie werden viele verschiedene Spirituosenflaschen bearbeitet, von denen viele einen Hintergrund aufweisen, auf dem die Marken schwer zu lesen sind, etwa sehr dunkel, sehr hell, gestreifte Verpackung, lichtundurchlässiger oder -durchlässiger Inhalt. Die Linie läuft  in einem Warenlager, wo die Beleuchtung ständig wechselt, da Lichter ein- und ausgeschaltet werden und das Tageslicht je nach Tageszeit und Wetter variiert.“

Wahl des Barcode-Lesegeräts

Cisco-Eagle testete mehrere verschiedene Barcode-Lesegeräte. Dabei schaffte ein Barcode-Lesegerät lediglich eine Leserate von 95% beim Lesen der Barcodes auf den häufig variierenden Flaschenhintergründen. Das heißt, ca. alle 20 Sekunden scheiterte der Lesevorgang, was sämtlichen Vorteilen einer Automatisierung widersprach. Die Techniker von Cisco-Eagle testeten ein weiteres Barcode-Lesegerät, hatten jedoch Schwierigkeiten bei dessen Integration in die Rockwell ControlLogix SPS, die die Linie steuert. Der Hersteller dieses Barcode-Lesegeräts zeigte sich nur wenig hilfsbereit, um dieses doch wesentliche Problem zu lösen.

„Wir entschieden uns für das Cognex DataMan 500 Barcode-Lesegerät aufgrund seiner größeren Feldtiefe, seiner höheren Auflösung und seiner Dekodiertechnologie, die ein zuverlässiges Lesen der Barcodes trotz dieser schwierigen Anwendungsbedingungen ermöglichen“, erklärte Chen. DataMan 500 ist das erste Lesegerät für die Logistikbranche mit Autofokus-Flüssiglinsentechnologie, die für eine maximale Feldtiefe sorgt, damit Anwendungen mit wechselnden Packungspositionen zuverlässig bewältigt werden. Das DataMan 500 verfügt über eine 1024 X 768 Bildauflösung. Zudem ermöglicht seine hochentwickelte Dekodiertechnologie, schlecht gedruckte, beschädigte oder verzerrte Codes auf unruhigem Hintergrund, aus extremer Perspektive oder schmale, unscharfe, zerkratzte Codes etc. zu lesen.

„Die übrigen Hersteller der Barcode-Lesegeräte gaben uns ihre Bedienungsanleitungen und die Nummer ihres technischen Supports und wir mussten größtenteils selbst herausfinden, wie diese neuen Produkte anzuwenden und zu integrieren waren“, erklärte Chen weiter. „Cognex hingegen zeigte uns Schritt für Schritt, wie das Produkt zu verwenden ist, und half uns, sein Barcode-Lesegerät in unser System zu integrieren. Sobald es ein Problem gab, kamen die Mitarbeiter und arbeiteten mit uns zusammen, bis die Anwendung erfolgreich lief.“ Die Konfiguration des Cognex Barcode-Lesegeräts erfolgt über einen angeschlossenen PC. Über eine grafische Benutzeroberfläche können Parameter, wie etwa Blendenöffnung, Kontrast, Fokus, Kommunikationseinstellungen etc. festgelegt werden.

Integration des Barcode-Lesegeräts und Etikettiermaschine

Das DataMan 500 kommuniziert mittels Rockwell EtherNet/IP-Protokoll und verfügt über einen Treiber für Rockwell SPS, was die Integration vereinfacht. Nach Installation des Treibers in der SPS wird die Kamera als Komponente angezeigt. Die SPS kann dann ganz einfach programmiert werden, um beliebige Befehle an die Kamera auszugeben, so dass ein Bild mit minimaler Programmierung erfasst werden kann. Bei dieser Anwendung wurde die Ausgabe des Befehls an das Barcode-Lesegerät, ein Bild zu erfassen, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Barcodes zu melden und die Barcode-Nummer zu senden, mit nur drei Code-Zeilen ausgeführt.

Unmittelbar bevor die Flaschen auf das Förderband gestellt werden, liest ein Mitarbeiter mit einem Handlesegerät den Barcode auf dem Etikett ein, wodurch die Nummer automatisch in eine Datenbank eingegeben wird. Dann stellt der Mitarbeiter die Flasche auf die Linie. Ein Lichtsensor erfasst die Flasche, sobald sie sich auf der Linie zu bewegen beginnt. Die Geschwindigkeit der Linie kann variieren und die SPS verfolgt die Position jeder Flasche durch Abzählen der Encoder-Impulse, die sie seit Passieren des ersten Lichtsensors erfasst hat. Auf ihrem Weg entlang der Linie wird die Steuermarke auf der Flasche angebracht. Ein weiterer Lichtsensor ist auf der Linie unmittelbar vor dem Barcode-Lesegerät angeordnet und gibt jedes Mal, wenn eine Flasche auf dem Förderband vorüberläuft, ein Signal an die SPS aus.

Die SPS sendet ein Signal an die Kamera, damit diese mit der Bildaufnahme beginnt. Das Barcode-Lesegerät erfasst Bilder, bis es einen Barcode findet und liest. Anhand der Zeit und des Weges, den die Flasche, seit sie auf die Linie gesetzt wurde, zurückgelegt hat, weiß die SPS, welche Flasche vom Barcode-Lesegerät gerade gelesen wurde und speichert den Barcode der Steuermarke im selben Datenbankeintrag, in dem zuvor die ID des Etiketts gespeichert wurde. Findet das DataMan 500 keinen Code, sendet es ein Signal an die SPS. Dann betätigt die SPS einen Ausschleusmechanismus, um die Flasche an einer nachgelagerten Station von der Linie auszuschleusen.

„Die Zuverlässigkeit des Cognex Barcode-Lesegeräts ist bei weitem höher als bei den anderen Kameras, die wir für diese Anwendung getestet haben“, so Chen. „Es kommt so gut wie nie vor, dass ein Etikett nicht gelesen werden kann - selbst auf Flaschen mit äußerst unruhigem Hintergrund und unter schwierigsten Lichtbedingungen. Das Barcode-Lesegerät trug wesentlich zum Erfolg dieser Anwendung bei, mit der enorm viel Zeit gespart werden kann, die vorher für das Anbringen der Etiketten, das manuelle Scannen der Etiketten und die Eingabe der Steuermarkendaten aufgewendet werden musste. Der Kunde ist mit der Leistung des Systems sehr zufrieden und wir hatten noch keinen einzigen Kundendienst-Einsatz wegen Barcode-Lesegeräts.“

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