Neues Positioniersystem

Hochregallager mit hohen Geschwindigkeiten, große Beschleunigungskräfte, hohe Auflösung und Reproduzierbarkeit sowie die Möglichkeit der Eventmarker mit Protokoll Ausgabe oder auch Parametrierung von DC Schaltausgängen bieten die optimale Plattform für PCV.

Das neue Positioniersystem ist für typische Industrieanwendungen mit Schwerpunkten auf der Förder- und Lagertechnik konzipiert. Es kennzeichnet sich durch außergewöhnliche Flexibilität, hohe Auflösung, lange Lebensdauer und insbesondere Robustheit gegenüber Verschmutzung und Beschädigung der Codes. Ermöglicht wird dies durch die erstmalige Verwendung des leistungsfähigen Data Matrix Code in einem Positioniersystem, der – anders als der verbreitete Barcode – die Informationen in zwei Dimensionen statt einer speichert und somit eine ungleich höhere Informationsdichte liefert. In Verbindung mit moderner Bildverarbeitungstechnologie stellt das System mit der Bezeichnung PCV (Positioning Coded Vision) ein innovatives hochauflösendes Positioniersystem dar, von dem man überall dort profitiert, wo eine hochgenaue Positionierung entlang eines großen Verfahrweges gefragt ist. Darüber hinaus ist neben der Positionsbestimmung in X-Richtung auch die Auswertung von Höheninformationen (Y-Richtung) möglich.

Der Data Matrix Code als Codeband bietet höchste Datensicherheit mit maximaler Redundanz; hier dargestellt als grüner Bereich das Lesefenster der Kamera (6 Codes lesbar).

Kamerasystem tastet Codeband berührungslos ab

Ein 2D-Kamerasystem mit integrierter LED-Beleuchtung, Mikroprozessorauswertung und RS485-Schnittstelle liest die auf einem Codeband in zwei übereinanderliegenden Reihen aufgedruckten quadratischen Data Matrix Codes, decodiert diese und gibt die X- und Y-Position an eine entsprechende Steuerung weiter. Das in Einheiten von jeweils 100 Meter Länge erhältliche Codeband befestigt man entlang des Verfahrweges, während die Kamera auf dem beweglichen zu positionierenden Maschinenelement montiert wird. Selbstverständlich ist sowohl horizontaler als auch vertikaler Betrieb möglich, z. B. in einem Hochregallager. Daneben beherrscht das Data Matrix Positioniersystem auch Kurven und bis zu 30 %ige Steigungs- bzw. Gefällestrecken. Da der Abtastvorgang völlig berührungslos und verschleißfrei abläuft sowie keine beweglichen Komponenten und Laserdioden im Spiel sind, kann das System aus dem Haus Pepperl+Fuchs mit besonders hoher Ausfallsicherheit und langer Lebensdauer punkten.

Einen wesentlichen Beitrag zu den überlegenen Eigenschaften des PCV Systems leistet der Data Matrix Code, der quasi eine Weiterentwicklung des Barcodes ist.

Codeband und Kamera bestimmen die Position in 2 Richtungen.

Data Matrix Code: Informationen im „Pixelchaos“

Durch Begrenzungsmuster wie den schwarzen Balken am linken und unteren Rand („Finder“) sowie das „Alternatingpattern“ rechts und oben lassen sich die quadratischen Data Matrix Codes leicht erkennen bzw. auffinden. Die Informationen sind in der innen liegenden Pixelmatrix gespeichert, sie enthalten fünf Nutzbytes und sieben Fehlerkorrekturbytes. Für hohe Lesesicherheit sorgt das Codeschema mit seiner Datenredundanz. Der beim PCV System verwendete ECC200-Code (Error Checking and Correction Algorithm) ist die dzt. am sichersten lesbare Data Matrix Variante. Barcodes bieten lediglich eine Fehlererkennung per Prüfziffer, d. h. Lesefehler werden zwar erkannt, eine Korrektur bzw. Datenwiederherstellung ist allenfalls durch wiederholtes Lesen desselben Codeabschnitts möglich. Spätestens bei Code-Unterbrechungen, Beschädigungen und Verschmutzung muss der Barcode jedoch passen. Der Data Matrix Code dagegen erlaubt die Rekonstruktion teilweise verschmutzter oder beschädigter Informationen. Da die PCV Kamera darüber hinaus stets sechs Data Matrix Codes gleichzeitig erfasst, haben die Pepperl+Fuchs Entwickler die Redundanz des Systems quasi auf die Spitze getrieben, so dass es an Lesesicherheit, Toleranz und Flexibilität kaum zu überbieten ist.

Frühwarnsystem: Blick in die Zukunft

Für die Praxis ergeben sich daraus etliche konkrete Vorteile wie geringer Platzbedarf, Montagefreundlichkeit und ein integriertes Frühwarnsystem. Mit nur 25 mm ist das Codeband zum einen das schmalste, das auf dem Markt erhältlich ist, und zum anderen darf es stellenweise bis zu 20 mm ohne Rücksicht auf die Position unterbrochen werden. So entsteht wichtiger Freiraum für konstruktive Maßnahmen, wie z. B. Stromschienenhalterungen der EHBs oder andere notwendige Details. Eine Innovation ist auch die Früherkennung von Verschmutzung bei Optik und Codeband. Durch die Auswertung der ISO/IEC-15415-Qualitätsparameter erkennt das System vor einem möglichen Ausfall kritische Verschmutzungszustände und sendet über das Protokoll und einen separaten DC PNP Schaltausgang eine Warnmeldung bevor es zu einem wirklichen Ausfall kommt. Die hohe Datendichte und geringe Codebreite erlauben in Verbindung mit einem kleinen Lesefenster der verwendeten Kamera weiterhin besonders enge Kurvenradien ab 0,1 Meter.

10.000 Meter Codelänge: Reserven für große Anlagen

Schränken sich besonders große Verfahrwege und hohe Auflösungen bei absolutmessenden Positioniersystemen normalerweise gegenseitig ein, so liefert das Data Matrix Positioniersystem eine beeindruckende Codelänge bei gleichzeitig hoher Auflösung. Das System ist in der Lage diskrete Positionen auf einer Gesamtstrecke von 10.000 Metern bei einer Auflösung von ±0,1 mm, ±1 mm oder ±10 mm zu unterscheiden. Mit diesen Leistungsdaten, Verfahrgeschwindigkeiten bis 12,5 m/s sowie Kurven- und Steigungsfähigkeit eröffnen sich für das PCV System nahezu unbegrenzte Einsatzmöglichkeiten überall in der Logistik, Förder- und Lagertechnik, z. B. bei Elektrohängebahnen (EHB), an großen Portalkranen, Verlade- und Transporteinrichtungen oder Hochregallagern. So können EHBs in der Automobilindustrie beachtliche Ausdehnungen erreichen und zahlreiche Verzweigungen und Parallelstrecken einschließen.

Zu den typischen Aufgaben eines Positioniersystems gehört es, an definierten Positionen Schaltvorgänge auszulösen. Das PVC System stellt für diesen Zweck bis zu 1.000 verschiedene Event-Marker zur Verfügung, die man an den gewünschten Stellen als Spezial-Code einfach über das normale Codeband klebt. Trifft die Leseeinheit auf einen Event-Marker, wird das entsprechende Ereignis in Echtzeit ausgelöst. Eine Besonderheit ist ferner die Möglichkeit, Höheninformationen zu codieren und auszuwerten, denn ein Codeband trägt stets (mindestens) zwei über einander liegende Codereihen. Je nach Anwendung kann dies an Steigungs- oder Gefällestrecken sinnvoll sein.

Bei Servicearbeiten zügig über Codekarten parametrierbar

Die Verwendung modernster Technologien sorgt beim Data Matrix Positioniersystem nicht zuletzt für eine einfache Installation und Inbetriebnahme. Das laminierte, chemisch resistente Codeband ist selbstklebend und lässt sich leicht verlegen. Die integrierte Ausrichthilfe im Lesekopf stellt die korrekte Ausrichtung relativ zum Codeband sicher. Neben einer komfortablen Konfigurations-Software für den PC hat Pepperl+Fuchs die Möglichkeit vorgesehen, das System über Codekarten zu parametrieren, indem man diese im Parametriermodus einfach vor die Optik hält. Die Codes lassen sich vom Anwender selbst ausdrucken, so dass das Bedienpersonal häufig benötigte Codes ständig bei sich tragen kann. Ein ständiges Mitführen kostspieliger Programmier-Hardware wie Notebooks ist damit überflüssig.