Premiere für den Data Matrix Code

Der Data Matrix Code ist einer der derzeit leistungsfähigsten Codes zum Identifizieren und Kennzeichnen. In einem neuen Positioniersystem kommt Data Matrix Code jetzt erstmals auch zur Codierung von Positionsinformationen zur Anwendung.

Zahlreiche hochkarätige Funktionen hat Pepperl+Fuchs in dem neuen System mit Data-Matrix-Code-Technologie vereint. Dazu gehören extreme Fehlersicherheit und Redundanz unter typischen Industrieumgebungen, hohe Auflösung bei Ausdehnungen von bis zu 10.000 m, Auswertung von Höheninformationen und etliches mehr. Im Gegensatz zum eindimensionalen Barcode handelt es sich beim Data Matrix Code um einen zweidimensionalen Code, der durch die Verteilung der Datenbits auf zwei Dimensionen wesentlich leistungsfähiger ist. Der entscheidende Vorteil liegt darin, dass sich auf derselben Fläche weitaus mehr Informationen unterbringen lassen oder im Umkehrschluss, man benötigt für dieselben Informationen weniger Platz. Zwar ist der Data Matrix Code ebenso ein optisch lesbarer Code, doch zum Decodieren ist folglich auch ein höherer technischer Aufwand erforderlich. Die Lösung bieten moderne integrierte Kamerasysteme, die entweder als praktische Handleser oder stationäre Lesegeräte zur Verfügung stehen. Beim Einsatz des Data Matrix Code muss das Speichern großer Datenmengen jedoch gar nicht an erster Stelle stehen, denn im Industrieeinsatz genießen unter anderem Sicherheit und Zuverlässigkeit eine hohe Priorität. Während der Barcode lediglich eine Prüfziffer zur Fehlererkennung bietet, eröffnet der Data Matrix Code hier wesentlich weiterreichende Möglichkeiten. Insbesondere profitiert man von der Leistungsfähigkeit des Data Matrix Code hinsichtlich seiner Redundanz und Fehlerkorrekturverfahren. Das neue Positioniersystem PCV (Positioning Coded Vision) ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie die clevere Kombination moderner Technologien zu einem überlegenen System mit außergewöhnlichen Leistungsdaten führt.

Das Positioniersystem von Pep­perl+Fuchs besteht aus einem Codeband, auf welchem quadratische Data Matrix Codes neben- und übereinander angeordnet sind sowie einer entsprechenden Leseeinheit. Während das Codeband in der Regel an stationären Anlagenteilen wie z. B. der Tragschiene einer Elektrohängebahn oder in einem Fahrstuhlschacht befestigt wird, befindet sich der kamerabasierte Lesekopf an mobilen Gondeln, Fahrwerken oder Fahrstuhlkabinen. Das Funktionsprinzip ist ebenso einfach wie effektiv: Der Lesekopf liest fortlaufend die in seinem Erfassungsbereich liegenden Codes, dekodiert diese und liefert die darin enthaltenen Positionsinformationen an die Steuerung.

Das Verfahren arbeitet völlig berührungslos und enthält keinerlei bewegliche Teile womit verschleißbedingtes Versagen ausgeschlossen ist. Interessant ist, dass nicht nur jeder einzelne Data Matrix Code Redundanzinformationen speichert, sondern der Lesekopf auch immer mindestens sechs Codes gleichzeitig erfasst und auswertet − drei in X-Richtung und zwei in Y-Richtung. Daraus resultiert eine bei Positioniersystemen bisher nicht gekannte Fehlersicherheit und Robustheit gegenüber Verschmutzung und Beschädigung; lediglich einer der Codes in X-Richtung muss fehlerfrei dekodiert werden. Auch den baulichen Erfordernissen kommen diese Eigenschaften zugute. So darf das Codeband an beliebigen Positionen bis zu 20 mm unterbrochen sein, etwa durch Stromschienenbefestigungen und andere konstruktive Maßnahmen. An Trennstellen wie Weichen einer Elektrohängebahn ist eine lückenlose Verlegung des Bandes möglich.

Auflösung kontra Reichweite: Konflikt entschärft

Weiterhin bietet das PCV-System aufgrund des großen Speichervermögens der Data Matrix Codes sowohl hohe Genauigkeiten als auch große Verfahrwege − zwei Eigenschaften, die sich naturgemäß wechselseitig einschränken. Bei Auflösungen von wahlweise ±0,1 mm, 1 mm oder 10 mm steht eine Codelänge von 10.000 m zur Verfügung. Pepperl+Fuchs liefert das Codeband praxisgerecht in Rollen zu je 100 m Länge aus. Das aus silikonfreier Polyesterfolie bestehende Material ist laminiert, chemisch resistent und selbstklebend. Damit stehen den Anwendern alle erdenklichen Möglichkeiten zur Verfügung, um nicht nur eine robuste und ausfallsichere, sondern auch hochauflösende Positionierung entlang ihrer diversen Fördersysteme zu realisieren. Selbst bei sehr großen Anlagen mit vielen Verzweigungen oder parallelen Förderstrecken gibt es keine Einschränkungen, denn es dürfen etwa auch Steigungs- und Gefällestrecken mit bis zu 30% Steigung enthalten sein. Ein typisches Beispiel hierfür sind große Fördersysteme und Elektrohängebahnen, die sich über große Teile von Firmengeländen erstrecken − vom Anliefer- und Lagerbereich bis zu Montagehallen. Die maximale Verfahrgeschwindigkeit beträgt 12,5 m/s, was ausreichen sollte.

Frühwarnsystem schützt vor Ausfällen

Zu den weiteren Besonderheiten des PCV-Systems zählen Funktionen wie ein integriertes Frühwarnsystem, die Auswertung von Höheninformationen sowie extrem schmale Codebänder. Das Frühwarnsystem ist eine Innovation bei Positioniersystemen. Es detektiert kritische Verschmutzungen an der Optik und den Codebändern in einem frühen Stadium, so dass der Anwender rechtzeitig reagieren kann, bevor es zu einem Ausfall kommt. Dazu wertet der PCV-Lesekopf insgesamt acht geräteunabhängige Qualitätsparameter aus, die in der ISO/IEC 15415 definiert sind. Die Vorausfallmeldung lässt sich sowohl über das Protokoll an die Steuerung senden, als auch über einen separaten DC PNP Schaltausgang melden. Da auf den Codebändern standardmäßig zwei übereinanderliegende Codereihen aufgedruckt sind, sind auch Höheninformationen kodier- und auswertbar, wie an Steigungs- und Gefällestrecken. Durch sein extrem schmales Codeband von nur 25 mm Breite spart das Positioniersystem überall wertvollen Montageplatz. Als Codeschema verwendet Pepperl+Fuchs den ECC200-Code, die derzeit leistungsfähigste Data Matrix Variante, bei der bis zu 25 % des Codes überdeckt oder unlesbar sein dürfen.

Der hochintegrierte Lesekopf des PCV-Systems enthält eine 2D-Kamera, eine LED-Beleuchtungseinheit und die intelligente Signalverarbeitung. Zur Benutzerinteraktion stehen zwei Taster sowie sieben Anzeige-LEDs bereit. Der Verzicht auf Laserdioden sorgt für eine hohe Lebensdauer. Eine integrierte Ausrichthilfe unterstützt den Anwender bei der genauen Befestigung und Ausrichtung relativ zum Codeband. Der Leseabstand beträgt 80 mm bei einem Tiefenschärfebereich von ±15 mm. Das optimierte Lesefeld der Kamera ermöglicht engste Kurvenradien bis 0,1 m. Zudem ist eine RS485-Schnittstelle vorhanden, die zusätzliche Anschaltboxen zur Busanschaltung überflüssig macht. Das PCV-System arbeitet zwischen 10 und 30 VDC bei -20 bis 60°C.

Mit speziellen Event-Markern, die man auf das Standard-Codeband klebt, lassen sich an vorgegebenen Positionen bis zu insgesamt 1.000 Steuersignale in Echtzeit über den PCV-Lesekopf auslösen. Das System lässt sich entweder mit einem komfortablen Konfigurations-Tool über einen PC parametrieren oder mit Codekarten, die man einfach vor die Kamera hält. Letzteres ist interessant, da man sich die Codekarten einfach kopieren, ausdrucken und bei sich tragen kann, so dass im Servicefall unabhängig von einem PC oder Notebook schnelle Hilfe vor Ort verfügbar ist. W

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