Maximale Qualitätskontrolle für RFID-Etiketten und Labels

Verbesserte Inspektion schafft neue Möglichkeiten. Erhard+Leimer rüstete die französische Firma Tageos mit seiner 200%-Inspektion aus und verhalf damit dem Unternehmen zu höchster Sicherheit.

Die Verfolgbarkeit von Produkten und Produktlieferketten wird im Zeitalter der Digitalisierung immer mehr gefordert. Gerade in Branchen wie der Bekleidungs- und Lebensmittelindustrie, aber auch in der Logistik, der Automatisierungsindustrie und im Gesundheitswesen ist eine transparente, sichere und eindeutige Rückverfolgung der Lebenszyklen von Produkten unabdingbar.

RFID und die speziellen Anforderungen

Für diese Ablaufdokumentation werden oftmals Labels mit sogenannten RFID-Inlays und -Tags auf den Produkten oder auch Produktverpackungen angebracht. Mit entsprechenden Lesegeräten wie RFID-Readern, aber auch mit Smartphones für NFC-Applikationen, können die auf die jeweiligen Frequenzen, z. B. UHF oder auch HF und NFC abgestimmten RFID-Labels durch eingearbeitete RFID-Inlays und -Tags identifiziert und damit entsprechend verlässliche Produktinformationen ausgelesen werden.

Gemeinsam mit Alexander Thomalla, Produktmanager bei der Firma Erhardt+Leimer (Deutschland), haben wir die Qualitätskontrolle eines solchen RFID-Labels näher durchleuchtet und uns auch mit einem Anwender unterhalten. Dabei ging es weniger um die elektronische Prüfung; vielmehr haben wir uns für die Sichtprüfung der RFID-Inlays sowie die Sichtprüfung der eingearbeiteten RFID-Chips interessiert. Die Herausforderung dabei: Die Chips sind oftmals mit dem Auge oder einer Kamera nicht sichtbar, da sie in das Inlay bzw. finale Label eingearbeitet sind.

Das RFID-Design

Zu Beginn schauen wir uns ein klassisches RFID-Label einmal genauer an. Als Beispiel verwenden wir hierfür ein auf einem Träger aufgebrachtes, entgittertes Selbstklebeetikett, gefertigt aus Papier. In dieses ist ein RFID-Inlay eingearbeitet, das auf den ersten Blick von außen nicht sichtbar ist. Das RFID-Inlay soll auf folgende Kriterien geprüft werden:

• Chip vorhanden
• Chip korrekt platziert
• Chip frei von Fehlern
• Inlay korrekt gestanzt
• Inlay ohne Beschädigungen oder Verschmutzungen

Dies alles soll idealerweise mit nur einem Kamerasystem geprüft werden. Relevante Fehler müssen zuverlässig erkannt und fehlerhafte Etiketten ausgeschleust werden.

Frage an Alexander Thomalla: Worin genau liegt nun die Herausforderung an ein Kamerasystem?

„Ein Kamerasystem arbeitet prinzipiell wie ein Auge. Wir betrachten etwas und je nach Lichtquelle können wir Details sehen oder eben auch nicht sehen. Anhand unseres Beispieletiketts ist dies einfach erklärt. Beleuchten wir es von oben, so können wir Beschädigungen in der Oberfläche sichtbar machen. Hierbei kann es sich um Materialfehler, um Kratzer, Verschmutzungen oder auch um Druckfehler handeln. Der Nachteil: der eingearbeitete Chip und das zugehörige Inlay werden nicht gesehen.

Nimmt man nun die Auflichtquelle weg und setzt hingegen eine Lichtquelle hinter das Label, so wird der Chip selbst sichtbar. Vorhandensein, Positionierung und auch Beschädigungen können somit erkannt werden. Der Nachteil bei diesem Durchlichtverfahren ist der, dass ohne Auflicht Oberflächenfehler nahezu untergehen. Somit kann gerade der mit dem Auge sichtbare Teil eines RFID-Labels nicht geprüft werden. Sichtbare Fehler sind jedoch für jeden Betrachter sofort erkennbar und würden sofort zu einer Reklamation führen.

Folglich könnte man nun denken, dass wenn man beide Lichtquellen zeitgleich verwendet, man auch alle relevanten Details erkennen kann. Genau dem ist jedoch nicht so. Durch die beiden zeitgleich genutzten Beleuchtungen werden die Kontraste, die zur Sichtbarmachung von Fehlern notwendig sind, reduziert. Positive Effekte werden somit durch die hellere Lichtquelle wieder aufgehoben.  Die Kontrastwerte reichen dann nicht mehr aus, um Fehler automatisiert und zuverlässig zu erkennen.“

Wie löst das Kamerasystem von Erhardt+Leimer nun diese Aufgabe?

„Das Inspektionssystem Smartscan bietet eine spezielle 200%-Prüfung. Smartscan ist ausgestattet mit einer hochauflösenden Kamera und bietet für die Prüfung von RFID-Labels zwei Beleuchtungsvarianten an. Sowohl eine Hintergrundbeleuchtung als auch eine Auflichtbeleuchtung sind verbaut. Das Spezielle an Smartscan ist die Art der Bildverarbeitung. Bei der Prüfung wechselt Smartscan ständig zwischen den Beleuchtungsvarianten hin und her. Die Labels werden nacheinander einmal von oben und einmal von unten beleuchtet. Je nach aktivierter Lichtquelle werden die einzelnen Elemente sichtbar und Fehler werden erkannt.

Sowohl die Umschaltung der Lichtquellen, die jeweilige Bildaufnahme und auch die Auswertung der Bilder auf Fehler geschehen in Echtzeitverarbeitung. Durch diesen hochperformanten Ablauf können Geschwindigkeiten von über 400 m/min realisiert werden. Auch eine Ausschleusung von Fehlern bei diesen Geschwindigkeiten ist zuverlässig möglich, so dass fehlerhafte Etiketten sofort korrigiert werden können.

Ein weiterer Vorteil von Smartscan ist der, dass der Maschinenbediener am Monitor auch gleich ein Bild des jeweils inspizierten Etiketts sieht, speziell auch für die Anzeige der fehlerhaften Labels. In dieser Bildanzeige kann zwischen den Aufnahmen der unterschiedlichen Beleuchtungen gewechselt werden. Der Bediener kann somit sowohl das Bild von der Durchlichtbeleuchtung sehen oder direkt auf die Auflicht-Aufnahme wechseln, um ein klares Bild der Labeloberfläche zu bekommen.“

Anwendererfahrung: Qualitätssicherung bereits während der Produktion

Die Firma Tageos aus Montpellier, Frankreich, ist ein Marktführer und Spezialist für die Fertigung von hochsensiblen RFID-Inlays und Tags und produziert und liefert diese für die ganze Welt. Während die elektronische 100%-Auslesung (Prüfung) der Chips schon lange fester Bestandteil der Qualitätskontrolle ist, so gewährleistet die 200%-Prüfung durch Smartscan nun weitere wichtige Qualitäts-Kriterien. Die umfassende Qualitätskontrolle ihrer Produkte ist ein wichtiger Bestandteil im Produktionsprozess bei Tageos, und für alle Produktionsstandorte gleichermaßen von Bedeutung. Das Unternehmen hat bereits sehr viel Erfahrung mit kamerabasierten 100%-Inspektionssystemen. Dabei war die Wahl für die „richtige“ Lichtquelle ein wichtiger Faktor. „Wir sind froh, dass wir mit Smartscan eine hochwertige und einfach zu bedienende All-in-One-Lösung gefunden haben, die unsere hohen Ansprüchen im Qualitätsmanagement erfüllt und sich mittlerweile bereits bei vielen unserer Maschinen im täglichen Einsatz befindet.“, so Alexandre Vautravers, Industrial Process Manager bei Tageos.

Ergänzend weist Alexander Thomalla noch auf einen weiteren Vorteil hin. Bei Tageos wird Smartscan bereits bei der Produktion der RFID-Inlays eingesetzt. Schon hier profitiert man durch das 200%-Inspektionskonzept. Fehler können dabei sofort erkannt werden. Dies ist enorm wichtig, damit im Produktionsablauf die unmittelbare Möglichkeit besteht, bei eventuell anfallenden Mängeln sofort zu reagieren und der Fehlerquelle entgegenzuwirken.

Alexandre Vautravers von Tageos kann dem nur umfänglich zustimmen. „Bei unseren hohen Fertigungsmengen ist es enorm wichtig, dass wir unseren Qualitätsstandard immer entsprechend gleich hoch halten, und dabei die Zeit und damit auch die Kosten für eventuelle Fehlerbeseitigungen so gering wie möglich. All diese Ziele können wir heute bereits mit Smartscan erfüllen.“