Kleine Geheimnisträger

Im Gegensatz zu 1D-Codes (Barcodes) können 2D-Codes (QR-, Data-Matrix-, Maxi- und Aztec-Code) Informationen auch senkrecht zur Hauptausrichtung kodieren.

Beim Aztec- und Maxi-Code sind die Module um ein zentrales Muster angeordnet, welches als Ausrichtung dient. Beim Data-Matrix-Code dienen L-förmig angeordnete Linien oder Punktreihen zur Lageerkennung. Der QR-Code besitzt je nach Version drei oder vier Ausrichtungsmuster.

Der wohl bekannteste 2D-Code im europäischen und amerikanischen Raum ist der Data-Matrix Code. In Japan und restlichem asiatischen Raum hat sich auch der QR-Code etabliert, da dieser neben numerischen, alphanumerischen und binären Werten auch Kanji/Kana-Zeichen codieren kann.

Großer Vorteil von 2D-Codes ist der geringe Platzbedarf pro Zeichenzahl. So lassen sich auf kleinstem Raum eine Vielzahl von Informationen hinterlegen. Mit dem Data-Matrix-Code 144×144 ECC 200 können beispielsweise bis zu 1558 Bytes, 3116 Ziffern oder 2335 ASCII-Zeichen kodiert werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Code robust gegen Störungen ist, da die Informationen redundant enthalten sind.

Durch die verwendete Reed-Solomon-Fehlerkorrektur können zudem bis zu 25 % der Fehler in den einzelnen Elementen automatisch korrigiert werden. Das ist beispielsweise notwendig, wenn Teile des Codes überdeckt oder zerstört wurden. Großer Vorteil der 1D-Codes ist die weite Verbreitung und somit die Marktdominanz in vielen Bereichen. Allerdings erschließt sich die 2D-Code-Technologie zunehmend Applikationsfelder, welche mit 1D-Code-Verfahren nicht möglich sind.

Gängige Verfahren zur Herstellung von 2D-Codes sind neben allen Druckverfahren das Lasermarkieren, Nageln oder Stanzen.

Gedruckte Codes eignen sich für Etiketten und Verpackungen, welche weder mechanisch noch thermisch beansprucht werden. Auf Metallteilen wie einem Motorblock müssen hingegen verschleißfeste Codes aufgebracht werden. Hier kommt Nageln oder Lasern zum Einsatz. Ein Vorteil genagelter Codes gegenüber gelaserten oder gedruckten Varianten ist, dass nachfolgende Beschichtungen den Code lesbar erhalten. Nachteil genagelter Codes ist, dass die Oberfläche durch die Prägung mechanisch verformt wird, was nicht immer erwünscht und möglich ist.

Eine Lasermarkierung erzielt bei vielen Materialien einen Farbumschlag. Der 2D-Code wird somit nur in den äußersten Schichten der Oberfläche aufgebracht. So lassen sich beispielsweise dünne Folien mit einem kontrastreichen 2D-Code versehen.

Gestanzte Codes eignen sich besonders für Metallbleche oder Folien. Beim Stanzen werden die einzelnen Module des 2D-Codes herausgetrennt.

Für das Lesen von Data-Matrix- und QR-Codes im automatisierten Produktionsprozess bietet Panasonic den Code-Reader PD50 und das Bildverarbeitungssystem P400S an.

Geht es ausschließlich um das sichere Lesen von 2D-Codes, eignet sich besonders der stationäre 2D-Code-Leser PD50. Bei ihm sind Beleuchtung, Objektiv und Auswerteelektronik in einem IP67-Gehäuse aus Silber eloxiertem Aluminium integriert. Seine interne Beleuchtung leuchet die Fläche, in welcher sich der 2D-Code befindet, optimal aus. Über zwei Pilotstrahlen lässt sich bei der Montage leicht der optimale Arbeitsabstand finden. Die serielle RS232-Schnittstelle ermöglicht die Ausgabe des dekodierten Ergebnisstring an eine SPS, eine Bedieneinheit oder einen PC. Die digitale Schnittstelle dient zum Triggern des Sensor (wenn sich dieser nicht im Autotrigger-Modus befindet) sowie der Status-Abfrage. Die USB-Schnittselle ermöglicht einen Zugriff mit der PC-Software „PDTOOL“ auf die PD50-Hardware. PDTOOL dient zum Einstellen der Prüfparameter, als Backup-Programm und zum Aufzeichnen der Ergebnisse. Bei entsprechender Einstellung der Prüfparameter können gespiegelte, invertierte sowie beliebig rotierte Data-Matrix- oder QR-Codes gelesen werden – egal, ob genagelt oder gelasert.

Sollen zum Decodieren zusätzliche Erkennungs- oder Prüfaufgaben durchgeführt werden, ist der Imagechecker P400S bei vielen Kunden erste Wahl. Das Bildverarbeitungssystem ist dank komfortabler Benutzeroberfläche und leistungsstarker Algorithmen ideal dafür geeignet, schnelle und stabile Bildverarbeitungslösungen zu erzielen.

Unter www.panasonic-electric-works.de lassen sich kostenlos die Parametriersoftware PDTOOL sowie die Demoversion des P400S herunterladen, mit der man komfortabel offline Applikationsuntersuchungen durchführen kann.

Beim Einrichten des Markiergerätes ist es von Vorteil, wenn sich der markierte Code im Zusammenspiel mit einem Lesegerät optimieren lässt. Zum Lesen des 2D-Codes muss ein zweidimensionales Bild aufgenommen werden. Hier kann die Auswertung nicht mehr wie bei einem Barcode basierend auf den Informationen einer Zeile erfolgen. Deshalb sind bei den meisten 2D-Code-Lesegeräten Flächenbildsensoren integriert.

Da ein Kamerasystem meist eine andere optische Empfindlichkeit hat wie das menschliche Auge, gilt es unbedingt zu untersuchen, wie der markierte Code mit der verwendeten Beleuchtung zu erkennen ist. So ist es beispielweise bei runden Objekten von Vorteil, die Codegröße so zu wählen, dass möglichst wenig Verzerrungen entstehen.

Auf einem Zylinder ist entlang der radialen Fläche ein 2D-Code aufgebracht. Wird der Sensor senkrecht zur Achse des Zylinders montiert, tritt ein starker Reflex durch die integrierte Beleuchtung in der Mitte des Codes auf. Verkippt man den Sensorkopf, entsteht ein guter Kontrast zwischen den Modulen und dem Hintergrund. Der Code erscheint nun verzerrt und kann von einem 2D-Code-Reader ohne Bildentzerrung nicht korrekt gelesen werden. Um dies zu unterbinden empfiehlt es sich, einen rechteckigen Code entlang der Zylinderachse zu markieren. Das minimiert die Verzerrung und der Code kann zuverlässig dekodiert werden. Bei ebenen, stark reflektierenden Flächen kann es von Vorteil sein, das Lesegerät zu verkippen, um direkte Spiegelung der oft integrierten Beleuchtung zu vermeiden.

Ebenso kann es bei genagelten oder gelaserten Codes durch eine zu schwache Markierung geschehen, dass Module des 2D-Codes überstrahlt werden. Der Kontrast zwischen dem Modul und dem Hintergrund ist zu schwach. Dann ist es hilfreich, die Markierung zu verstärken, damit eine stabile Dekodierung mit dem Lesegerät möglich ist. Ein Vorteil dabei ist, dass eine stärkere Markierung eine höhere Intensität der Beleuchtung zulässt, was eine stabilere Erkennung des Codes ermöglicht.

Die eindeutige Identifizierung und Rückverfolgbarkeit von Produkten gewinnt immer mehr an Bedeutung. Dieser Trend wird angetrieben durch Richtlinien und Verordnungen sowie dem Wunsch nach einem transparenten und automatisierten Produktionsablauf und einer optimalen Logistik. Zwei Applikationsbeispiele zeigen, wie 2D-Codes dank hoher Informa- tionsdichte, hoher Lesesicherheit und der Möglichkeit der dauerhaften Anbringung auf verschiedenen Materialien zunehmende Verbreitung finden.

Um verschiedene Schaumstoffe beim späteren Verarbeiten automatisch unterscheiden zu können, werden sie mittels eines Lasermarkiersystems durch einen 2D-Code gekennzeichnet. Markieren mit OCR-Schriften oder Barcode hat sich bei diesem Projekt als ungeeignet herausgestellt, da für beide bei gleichem Informationsgehalt viel mehr Platz notwendig wäre. Durch Auslesen des 2D-Codes kann der Schaumstoff eindeutig klassifiziert werden.

Bei einer anderen Applikation müssen Gaskapseln durch einen 2D-Code gekennzeichnet werden, damit es im Produktionsprozess zu einer eindeutig nachvollziehbaren Zuordnung kommen kann. Der Data-Matrix-Code wird auf die tiefgezogene Gaskapsel aufgenagelt. Somit bleibt er auch nach einer späteren Schutzbeschichtung der Kapsel eindeutig lesbar. Beim Abfüllen werden dann die Produktionsdaten der Kapsel verglichen um eine Fehlbefüllung auszuschließen. Halle 6, Stand 6617

Code-Reader PD50 KEM 537

Bildverarbeitungssystem P400S KEM 538

Lasermarkiersystem LP-Serie KEM 539