Automatisierte Sortieranlagen bewegen Millionen von Sendungen in einer einzigen Woche, und jede einzelne muss erkannt, gewogen, vermessen und in Richtung des richtigen Ausgangsziels gesteuert werden. Diese Erkennung hängt von der konsistenten Dekodierung der Barcodes und Versandetiketten ab, die auf jedem Paket angebracht sind. Da Pakete in einem enormen Spektrum an Abmessungen, Formen und Oberflächenbeschaffenheiten auftreten, wobei die Etiketten an allen möglichen Stellen und Winkeln angebracht sind, müssen die lesenden Bildverarbeitungssysteme Dekodierraten von fast 100 % erreichen, obwohl die Förderbänder vorbeirasen und nur einen winzigen Bruchteil einer Sekunde Zeit lassen, um jedes Objekt zu erfassen und zu dekodieren.
Alles Zuverlässige beim Scannen von Paketen beginnt mit der Beleuchtung. Über den breiten Förderbändern, die für übergroße Pakete verwendet werden, sind LED-Lichtleisten die etablierte Beleuchtungslösung. Jede LED-Lichtleiste wirft ein helles, gleichmäßiges Lichtband über die gesamte Förderbandbreite und löst im Stroboskopmodus aus, sodass sich bewegende Pakete vollkommen unbewegt erscheinen. Die Anordnung mehrerer LED-Lichtleisten in gezielt gewählten Winkeln beleuchtet das Paket aus Richtungen, die den Barcode-Kontrast erhöhen und spiegelnde Blendung unterdrücken, die von glänzendem Etikettenmaterial zurückgeworfen wird.
Die anspruchsvolle Seite des Scannens übergroßer Pakete
Übergroße Pakete bringen Beleuchtungshürden mit sich, die bei der Inspektion winziger Bauteile niemals auftreten. Ein Scanner, der ein großes Paket erfasst, muss unter Umständen ein Sichtfeld von 600 mm bis 1200 mm Breite und 400 mm bis 800 mm Höhe abdecken. Eine Beleuchtung, die einen Arbeitsabstand von 500 mm bis 1500 mm gleichmäßig abdeckt, erfordert Beleuchtungen, die eine starke Lichtleistung mit einem ausgewogenen Lichtstrahl und sorgfältig kontrollierten Abstrahlwinkeln kombinieren.
Paketoberflächen sind selten vollkommen eben. Kartons wölben sich durch Innendruck oder aufgesaugte Feuchtigkeit ein wenig nach innen oder außen, und Polybeutel sowie flexible Umhüllungen passen sich an das an, was sich darin befindet. Barcodes und Etiketten, die sich auf diesen unebenen Oberflächen befinden, stehen niemals rechtwinklig zum Objektiv. Die Beleuchtung muss über die gesamte Bandbreite an Oberflächenwinkeln, die die Linie hervorbringt, ausreichend Helligkeit und Kontrast aufrechterhalten.
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Bandgeschwindigkeit und unscharfe Bilder
In Anlagen mit hohem Durchsatz bewegen sich Sortierbänder zwischen 1,5 m/s und 3,5 m/s. Bei einem Betrieb mit 2 m/s muss die Kamerabelichtung bei einem Barcode mit einem schmalsten Strich von 0,5 mm unter 250 Mikrosekunden gehalten werden, da sonst Unschärfe sichtbar wird. Einfache Beleuchtungen im Dauerbetrieb können innerhalb eines so winzigen Zeitfensters einfach nicht genug Licht auf die Oberfläche bringen. Die Lösung ist eine leistungsstarke Stroboskopbeleuchtung, die mit Spitzenströmen weit über dem Nennwert des Dauerbetriebs betrieben wird, sodass während dieser kurzen Belichtung reichlich Licht auf dem Bildsensor landet.
Anordnung von LED-Lichtleisten für die Paketlesung
Für das Lesen übergroßer Pakete werden LED-Lichtleisten oberhalb, entlang der Seiten und hin und wieder unter dem Förderband angebracht, sodass jede Fläche, die ein Etikett tragen könnte, abgedeckt ist. Die Anordnung ist so ausgelegt, dass der Etikettenkontrast so hoch wie möglich getrieben wird, während Hotspots und Schatten von der Paketoberfläche ferngehalten werden.
Lesen von oben: Überkopf-Anordnung der LED-Lichtleisten
Die weitaus häufigste Anordnung platziert eine oder mehrere Kameras über dem Förderband, um die Oberseite des Pakets zu erfassen. Eine LED-Lichtleiste befindet sich auf jeder Seite des Kamerasichtfelds, nach unten geneigt in einem Winkel zwischen 30° und 45° zur Horizontalen. Diese paarweise Anordnung eliminiert die von den Paketkanten geworfenen Schatten und verteilt das Licht gleichmäßig über die gesamte Oberseite. Der Winkel von 30° bis 45° wird so gewählt, dass flache Etiketten bei direktem Einfall keine spiegelnde Reflexion zurückwerfen, während die Oberfläche dennoch hell erleuchtet bleibt.
Über besonders breiten Förderbändern halten drei oder vier LED-Lichtleisten die Abdeckung bis ganz zu den Kanten ohne Helligkeitsabfall stabil. RODER Vision LED-Lichtleisten sind in modularen Längen erhältlich und werden miteinander verschraubt, um sich vor Ort exakt an die Förderbandbreite anzupassen. Benachbarte Segmente sind in Bezug auf Helligkeit und Farbtemperatur aufeinander abgestimmt, sodass im erfassten Bild kein sichtbarer Übergang erscheint.
Lesen von Seitenetiketten und Rundumetiketten
Eine Vielzahl von Paketen trägt ihr Versandetikett auf einer Seitenfläche anstatt auf der Oberseite. Seitlich montierte Kameras, die jeweils mit einer eigenen LED-Lichtleiste kombiniert sind, erfassen diese Etiketten, während das Paket den Scantunnel durchläuft. Ein vollständiger Scantunnel kombiniert möglicherweise Kameras für oben, links, rechts und manchmal für die Vorder- und Rückseite, jede einzelne mit einer eigenen dedizierten LED-Lichtleiste. Jede Kameraposition wird eigenständig ausgelöst und mit der Kamerabelichtung dieser Kamera synchronisiert.
Timing der Blitze in Mehrkamera-Tunneln
Ein Scantunnel mit fünf oder sechs Kamerapositionen erfordert eine sorgfältige Steuerung der Stroboskop-Auslöserihenfolge. Wenn jede Beleuchtung im selben Moment auslöst, kann Licht von einer Position vom Paket in das Sichtfeld einer benachbarten Kamera reflektiert werden und dort den Kontrast verringern. Die Lösung besteht darin, jede Beleuchtung nur auszulösen, während ihre eigene Kamera belichtet, wobei un ausreichend großer Abstand zwischen den Blitzen eingehalten wird, um eine gegenseitige Beleuchtung zu verhindern.
RODER Vision LED-Lichtleisten akzeptieren externe Triggereingänge und reagieren in weniger als 2 Mikrosekunden. Der zentrale Bildverarbeitungs-Controller steuert die Auslöserihenfolge und lässt jede Beleuchtung zum richtigen Zeitpunkt relativ zur Kamerabelichtung aufblitzen. Der Triggereingang verarbeitet sowohl 5V- als auch 24V-Logik und verbindet sich direkt mit den Ausgangsformaten der standardmäßigen Bildverarbeitungs-Controller und PLC-Systeme, die in der Logistikautomation eingesetzt werden.
Auswahl der Wellenlänge für das Lesen von Paketetiketten
Paketetiketten tragen jede Art von gedruckten Barcodes, QR-Codes und Texten. Die überwiegende Mehrheit der Versandbarcodes besteht aus schwarzer Tinte auf einem weißen oder hellgrauen Untergrund. Für Monochromkameras liefert rotes Licht bei 625 nm bis 660 nm einen hohen Kontrast auf diesen Etiketten und trifft die Spitzenempfindlichkeit von Siliziumsensoren in diesem Band. Rotes Licht mildert zudem das Erscheinungsbild der Oberflächentextur auf Karton ab, was andernfalls die Dekodierung stören kann, wenn es zu sichtbaren Dichteschwankungen im erfassten Bild führt.
Weißlicht zur Verifizierung farbiger Etiketten
Einige Logistikaufgaben erfordern zusätzlich zur reinen Barcode-Lesung die Verifizierung farbiger Etiketten. Weißlicht bewältigt dies, indem es Farben im erfassten Bild naturgetreu wiedergibt. RODER Vision LED-Lichtleisten können mit High-CRI-Weißlicht-LEDs für eine farbgenaue Beleuchtung bestellt werden. Die Farbtemperatur der Beleuchtung sollte mit der Weißabgleichskalibrierung der Farbkamera übereinstimmen, die die Etikettenprüfung durchführt.
Wärmemanagement im Non-Stop-Logistikbetrieb
Logistik-Sortierzentren arbeiten 24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr, sodass die Beleuchtung ihre Lichtleistung über diesen ununterbrochenen Betriebszyklus stabil halten muss. LED-Beleuchtungen, die kontinuierlich bei hohen Einschaltdauern betrieben werden, erzeugen viel Wärme. Wo das Wärmemanagement unzureichend ist, steigt die LED-Sperrschichttemperatur, die optische Leistung sinkt und die Lebensdauer verkürzt sich.
RODER Vision LED-Lichtleisten verfügen über ein integriertes HTTM-Wärmemanagement. Das HTTM-System regelt den Wärmewiderstand zwischen der LED-Sperrschicht und dem Beleuchtungsgehäuse, um die Sperrschichttemperatur bei jeder Umgebungstemperatur und Einschaltdauer, die ein Logistikstandort aufweist, innerhalb ihres Nennbereichs zu halten. Dies hält die optische Leistung konstant und erhöht die LED-Lebensdauer auf ein Maximum, was die Wartungsintervalle verlängert und ungeplante Ausfallzeiten in stark ausgelasteten Sortieranlagen reduziert.
IP-Schutzart und Schutz vor der Umgebung
Logistikumgebungen können die Hardware stark beanspruchen. Förderbänder wirbeln Staub von Kartons, Verpackungen und Klebebandrückständen auf, und Lebensmittel-Verteilzentren erfordern die gelegentliche Nassreinigung von Förderbandoberflächen. Beleuchtungen für das Scannen von Paketen müssen für die jeweiligen Bedingungen, in denen sie sich befinden, entsprechend ausgelegt sein.
RODER Vision LED-Lichtleisten sind in Versionen mit den Schutzarten IP65 und IP67 für Umgebungen erhältlich, in denen Staub und Wasser ausgeschlossen werden müssen. Die Schutzart IP65 deckt staubige Förderbandbereiche und gelegentliches Spritzwasser ab. Die Schutzart IP67 bietet Schutz gegen Untertauchen für die Lebensmittelverteilung und Kühllagerstandorte, in denen eine Hochdruckreinigung die Norm ist. Die frühzeitige Festlegung auf die richtige IP-Schutzart erübrigt jeglichen Bedarf an zusätzlichen Schutzgehäusen um die Beleuchtung, was sowohl den Installationsaufwand als auch die Kosten senkt.
Produkte und Technologien
RODER Vision Beleuchtungsfamilien für Logistik und Paket-Scannen
Die unten aufgeführten RODER Vision Produktfamilien eignen sich für das Scannen übergroßer Pakete, die Barcode-Lesung und die Etikettenprüfung auf Logistik-Förderbandsystemen.
DL5 – Hochintensitäts-LED-Matrix
Spitzenlichtleistung im Stroboskopbetrieb für die Barcode-Lesung auf Hochgeschwindigkeitsförderbändern. Geliefert in verlängerter Lichtleistenform für das Scannen von Paketen in einem großen Sichtfeld. Rote und weiße Wellenlängen.
DL6 – LED-Matrix mit hoher Packungsdichte
HTTM-Wärmekontrolle für den Non-Stop-Logistikbetrieb. Mehrere Wellenlängen, einschließlich Rot und Weiß. Stroboskop-kompatibel. Großformat für eine breite Förderbandabdeckung.
BL3 – LED-Hintergrundbeleuchtung
Durchlichtbeleuchtung für Paket-Volumenvermessung und Silhouette-Profilprüfung. Gleichmäßige Lichtleistung. Stroboskop-kompatibel für die Integration auf Hochgeschwindigkeitsförderbändern. Mehrere Formatgrößen verfügbar.
DC6 — LED-Ringbeleuchtung mit hoher Dichte
Ringbeleuchtung für kleine Paket- und Etiketten-Lesestationen. Kompakter Einbau über dem Förderband. Mehrere Wellenlängen. Stroboskop-kompatibel für schnelle Leseanwendungen.
Häufig gestellte Fragen
Jede LED-Lichtleiste wirft ein helles, gleichmäßiges Lichtband über die gesamte Breite breiter Förderbänder, und modulare Längen ermöglichen la Anpassung an jede Förderbandgröße. Im Stroboskopbetrieb erreicht sie Spitzenintensitäten, die hoch genug sind, um die Paketbewegung bei Förderbandgeschwindigkeiten von 2–3,5 m/s einzufrieren. Mehrere in gewählten Winkeln positionierte LED-Lichtleisten sorgen für eine paarweise Beleuchtung, die Kantenschatten eliminiert und Etiketten in jeglicher Ausrichtung erreicht.
Die Standardanordnung platziert zwei LED-Lichtleisten auf gegenüberliegenden Seiten des Kamera-Sichtfelds, in einem Winkel zwischen 30 und 45 Grad zur Horizontalen. Diese paarweise Geometrie eliminiert Paket-Kantenschatten und vermeidet die Spiegelreflexion, die flache Etiketten bei direktem Einfallswinkel zurückwerfen. Möglicherweise müssen Sie den Winkel an die Oberflächenbeschaffenheit des Etiketts und die Streuung der Pakethöhen auf der Linie feinjustieren.
Steuern Sie jede Beleuchtung nur an, während die zugehörige Kamera belichtet, und halten Sie einen ausreichend großen Abstand zwischen den Blitzen ein, sodass Licht von einer Position niemals das Sichtfeld einer benachbarten Kamera erreicht. Der zentrale Vision-Controller steuert die Triggerreihenfolge. RODER Vision-Beleuchtungen akzeptieren externe Trigger und reagieren in weniger als 2 Mikrosekunden für ein präzises Timing.
Rotes Licht bei 625–660 nm liefert einen hohen Kontrast für Barcodes mit schwarzer Tinte auf weißen oder hellgrauen Etiketten, und Siliziumsensoren erreichen in diesem Bereich ihre höchste Empfindlichkeit für das beste Signal-Rausch-Verhältnis. Rot mildert zudem die Kartonstruktur ab, die andernfalls die Dekodierung stören könnte. Weißlicht kommt zum Einsatz, wenn farbige Etiketten parallel zur Barcode-Lesung verifiziert werden müssen.
IP65 eignet sich für die meisten Logistik-Förderbandumgebungen, schützt vor Staub von Karton und Verpackungen und widersteht Spritzwasser während der Reinigung. IP67 ist die richtige Wahl für Lebensmittelvertriebs- und Kühllagerstandorte, an denen die Hochdruckreinigung auf Förderbandoberflächen zur Routine gehört. Die Entscheidung für die richtige Schutzart macht zusätzliche Schutzgehäuse um die Beleuchtung überflüssig.
Kontakte & Informationen
Kontakt für allgemeine Informationen : info@roder.it
Partner für System- und Sensorintegration : www.roder.it
RODER Bildverarbeitungs-Abteilung : www.rodervision.com
RODER Abteilung Messinstrumente : www.innovacheck.com
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