Das Werk des Automobil-Zulieferers Continental in Frankfurt verfolgt seine Produkte im Lager vollautomatisch. Dazu erfasst ein Bildverarbeitungssystem Barcodes und 2D-Matrix-Codes. Bevor die Daten in das übergeordnete Logistiksystem gelangen können, muss die Lösung die Codes auf den Transportbehältern jedoch erst finden.

Bild: Stemmer Imaging

Der Begriff Rückverfolgbarkeit – oder Traceability – ist in der Automobilzulieferindustrie heute fest verankert. Eine tragende Rolle im innerbetrieblichen Transport-System des Continental-Standorts in Frankfurt spielen dabei mehrere hunderttausend Transport-Trays. Auf diesen Kunststoffpaletten bewegt der internationale Automobilzulieferer einen Großteil seiner Komponenten, die später in Automobilen verbaut werden. Die standardisierten Transportbehälter legen in ihrem bewegten Leben weite Wege zurück und bilden eine wichtige Basis für die interne Logistik. Das weit verzweigte Produktions- und Liefernetzwerk des Unternehmens benötigt eine präzise Steuerung und zuverlässige Kontrolle. Barcodes oder 2D-Matrix-Codes verleihen den Trays dazu ihre unverwechselbare Identität.

Um eine zuverlässige Logistik zu sichern, muss es jederzeit möglich sein, den Standort einer Charge von Einzelteilen nachzuverfolgen. Hierzu sind in regelmäßigen Abständen und an entscheidenden Schnittstellen Kontrollinstanzen notwendig. In vielen Unternehmen realisieren dies Mitarbeiter, die mit Handscannern die Codes erfassen. Damit wird der Standort der Transportpalette und der im Produktionsablauf benötigten Teile im Logistiksystem aktualisiert. Der Automobilzulieferer ging bei der Automation seiner Lager- und Produktionsversorgungprozesse nun einen wichtigen Schritt weiter: Der Konzern automatisierte in Zusammenarbeit mit Stemmer Imaging, einem führenden Technologielieferanten für die Bildverarbeitung, das zuvor manuelle Erfassen einzelner Tray-Barcodes mittels intelligenter, hoch auflösender Vision-Systeme der Baureihe In-Sight 5605 von Cognex.

Warenbewegungen, die zuvor von Mitarbeitern per Handscanner erfasst wurden, verfolgt nun ein auto- matisches Bildverarbeitungssystem.
Bild: Stemmer Imaging

Lage, Art und Inhalt der Produkte erfassen

Das Vision-System erkennt die Codes mit einer Auflösung von fünf Megapixeln und liest diese auch von hohen Stapeln mit unterschiedlicher Anzahl von Trays innerhalb weniger Millisekunden ein. Die Maschinensteuerung wertet die Daten nach drei Kriterien aus. Dabei prüft das System zuerst, ob der Code vorhanden und lesbar ist. Anschließend wird bestimmt, ob es sich um den erwarteten Code handelt. „Das Vision-System identifiziert zuerst die Lage der bis zu elf Codes im Stapel, unterscheidet daraufhin deren Art, also ob es sich um einen Barcode oder 2D-Matrix-Code handelt, und liest dann die Informationen in das Logistiksystem ein“, beschreibt Marc Wilhelm von Continental den Ablauf der Station, die er als Projektleiter mit seinem Entwicklungsteam realisiert hat. „Der unterste Code der Palettenstapel dient dabei als Master-Code, mittels dessen der gesamte Stapel identifiziert werden kann. Es müssen dann an einer nachgelagerten Kontrollstelle nicht erneut alle einzelnen Codes gelesen werden, der Check des untersten Codes genügt.“ Neben der Code-Erfassung findet zusätzlich eine Messung der Stapelhöhe statt. Diese dient der zusätzlichen Verifizierung des Leseergebnisses. Damit wird der Prozess im Vergleich zur manuellen Erfassung deutlich beschleunigt und doppelt oder nicht gescannte Codes gehören der Vergangenheit an.

Vorabuntersuchungen im Labor

„Während der Konzeptionsphase konnten wir in Voruntersuchungen im Labor von Stemmer Imaging die möglichen Bildverarbeitungskomponenten testen und schon weitgehend auswählen. Die finale Festlegung erfolgte dann bei uns vor Ort anhand von Leihstellungen“, schildert Wilhelm die Zusammenarbeit mit den Bildverarbeitungsexperten. Das Unternehmen half bei der Planung und Umsetzung der Anlage. Die Zusammenarbeit im Vorfeld ging jedoch noch weiter, sagt Wilhelm: „Stemmer Imaging hat uns bei der Erstellung der Software stark unterstützt und gegen Ende des Projekts auch eine Schulung durchgeführt, die unser Wissen in Sachen Bildverarbeitung nochmal deutlich vertieft hat.“

Das hochauflösende Bildsystem In-Sight 5605 erfasst mit einer Aufnahme Palettenstapel mit Höhen von bis zu 600 Milimetern. Bild: Stemmer Imaging

Herausforderung farbige Trays

Eine entscheidende Hürde, die es für die Bildverarbeitungsexperten zu nehmen galt, waren neben verschiedenfarbigen Trays die unterschiedlichen ‚Ruhezonen‘ um die Barcodes herum. Diese nicht bedruckten, weißen Flächen werden zum Erkennen der Code-Etiketten vor dem Auslesen benötigt. Zur Lösung der Aufgabenstellung setzte der Technologielieferant das Erkennungsverfahren Patmax ein: „Patmax verwendet eine hochentwickelte Technologie für den geometrischen Mustervergleich, um Teile zuverlässig und präzise selbst unter schwierigsten Bedingungen zu lokalisieren“, erklärt Christian Berg, Vertrieb Bildverarbeitungslösungen, der das Projekt auf der Seite von Stemmer Imaging betreut hat. „Patmax erfasst die Geometrie der Codes mithilfe mehrerer Begrenzungskurven, die an kein Pixelraster gebunden sind, und sucht dann nach ähnlichen Formen im Bild, ohne sich dabei auf bestimmte Graustufen zu stützen. Das Ergebnis ist eine deutliche Verbesserung der Lokalisierungsfähigkeit und -präzision auch bei wechselnden Winkeln, Größen und Schattierungen“, sagt Berg. Damit gelang es den Bildbearbeitungsspezialisten, bislang als nicht lesbar geltende Codes zu erfassen. Das Pilotprojekt in Frankfurt gilt nach Angaben von Wilhelm als Vorreiter für eine sichere und schnelle Logistikkette und soll möglicherweise bald in weiteren Logistik-Anwendungen des Standortes auf ähnliche Weise umgesetzt werden.

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