DE3827541C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Ablesen binär verschlüsselter Informationen auf Serienbauteilen, die stark streuende Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, wobei die Information als in die Bauteiloberfläche in einer oder mehreren Codereihe(n) eingebrachter Vertiefungen gespeichert werden, und die Codereihe(n) gegenüber einer oder zwei Bezugskanten ausrichtet sind und Laserabtaster die Codereihe(n) abtasten.

Zur maschinenlesbaren Codierung von Serienbauteilen ist es bekannt, diese mit binär verschlüsselten Informationen zu versehen, die mittels verschiedener Verfahren aufgebracht und abgelesen werden. So ist beispielsweise aus der DE 30 19 403 A1 bekannt, einen Körper mit einer Strich-Codemarkierung zu versehen, die mittels optischer Verfahren abgetastet wird, wobei die Hell-/Dunkelunterschiede ausgewertet werden. Bei diesem Verfahren werden zwar codierte Markierungen in die Oberfläche in abtragender Weise eingearbeitet, so daß eine gewisse Tiefe der Markierung vorliegt. Dies erfolgt zur Erzielung aus Lichtreflexionsvermögen das sich von der umgebenden Oberfläche wesentlich unterscheidet. Der Nachteil des vorbekannten Verfahrens besteht darin, daß optisch gleichförmige, und sich für jedes Teil wiederholende Oberflächen vorliegen müssen, damit eine automatisierte Lesung der Markierung fehlerfrei arbeitet. Denn ist ein definierter Unterschied im Reflexionsvermögen zwischen Markierung und Umgebung nicht zu gewährleisten, so erfolgen Fehlmessungen.

Diese Voraussetzungen einer gleichförmig reflektierenden Oberfläche liegen bei bestimmten Anwendungsfällen nicht vor, beispielsweise bei wärmebehandelten Werkstücken, bei denen abhängig von Temperatur, Lage, Abkühlmedien, Verfärbungen oder sonstige Oberflächenveränderungen vorkommen können. In diesen Fällen versagt dieses Verfahren.

Ferner ist aus der DE 23 42 906 C2 bekannt, Gegenstände mit Vertiefungen oder Erhebungen zu versehen, wobei die binäre Information durch die Folge der Vertiefungen bzw. Erhebungen gespeichert ist. Das Abtasten dieser Vertiefungen erfolgt auf optischem Wege, wobei entwe­ der das Beugungsvermögen oder die Intensitätsvariationen bei Interfe­ renz ausgenutzt werden.

Nachteil der Beugungsmessung ist, daß die Oberfläche eine gleichblei­ bende Reflektion über der codierten Strecke aufweisen muß, um eine einwandfreie Abtastung zu ermöglichen.

Wird alternativ die Interferenz als Ableseverfahren genutzt, so kommen nur Vertiefungen im Bereich von λ/2 in Frage, was bei der Wellen­ länge des verwendbaren Lichtes Vertiefungen im Bereich einiger µm zuläßt.

Die bekannten Verfahren eignen sich alle nicht zur Beschriftung von Serienbauteilen, die stark streuende Oberflächenbeschaffenheiten auf­ weisen. Diese können daher herrühren, daß das Bauteil eine Folge von Bearbeitungsschritten und Wärmebehandlungsschritten zu durchlaufen hat. Hierdurch können kleinere Vertiefungen entfernt oder zugedeckt werden, bzw. Oberflächenbeschaffenheiten verschieden sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfah­ ren zum automatischen Ablesen anzugeben, mittels dessen auch bei stark streuenden Oberflächenbeschaffenheiten eine sichere Ablesung der co­ dierten Information ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angege­ benen Merkmale gelöst.

Dies hat den Vorteil, daß die Abhängigkeit von optischen Kontrasten der markierten Oberfläche beseitigt ist. Andererseits haben die Vertie­ fungen derartige Maße, daß diese auch bei Bearbeitungsschritten, bei­ spielsweise Wärmebehandlungen erhalten bleiben, und bei relativ rauhen Oberflächen von der Rauhigkeit unterscheidbar sind. Vorteilhafterweise ist die Abhängigkeit von geometrischen Genauigkeitsforderungen besei­ tigt. Eine Schräglage des Schriftfeldes führt zu verändertem Abstand zum Abtaster, jedoch die Tiefendifferenz bleibt erhalten, so daß die Schräglage kompensiert werden kann.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden die Codereihen mittels eines Lasers abgetastet. Dafür eignet sich insbesondere ein Laser-Fokussierverfahren. Dies hat den Vorteil, daß die Codereihe sehr schnell und mit großer Genauigkeit abtastbar ist. Alternativ kann ein Laser mit Triangulationsverfahren, insbesondere mit balkenförmigem Sensorfeld, zur Anwendung gelangen. Damit kann eine einzelne Lochreihe ohne allzu genaues Justieren abgetastet werden. Beispielsweise eignet sich ein Laser mit einer Balkenbreite von 5- bis 20fachem Vertiefungs­ durchmesser.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Vertiefungen trichterförmig ausgeführt. Derartige Vertiefungen sind einfach herzu­ stellen, beispielsweise mittels Schlagpunktmaschinen.

Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Ver­ tiefungen grabenförmig ausgeführt sind, und in der Codereihe in Quer­ richtung ausgerichtet sind. Hierdurch wird vorteilhafterweise er­ reicht, daß beim Abtasten die Codereihe nicht exakt angefahren werden braucht, wodurch eine schnellere Abtastung ermöglicht und eine genaue, zeitraubende, damit kostspielige Justierung vermieden wird. Vorzugs­ weise ist die Länge einer grabenartigen Vertiefung 3- bis 20mal so groß wie deren Tiefe. Dadurch wird ein ausreichend breiter Ablese­ streifen definiert, und gleichzeitig die zur Codierung benötigte Flä­ che relativ gering gehalten.

Vorteilhafterweise haben die Vertiefungen eine Tiefe von 10 bis 200 µm. Dieser Bereich liegt außerhalb der Rauhigkeit der meisten bearbeiteten Werkstückoberflächen. Bei der Abtastung mittels Laserfo­ kussierverfahren ist somit eine fehlerfreie Abtastung des Codes mög­ lich, die nicht durch die Rauhigkeit der Werkstückoberfläche beein­ flußt wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Codereihe in regelmäßigen Abständen abgetastet wird und jeweils geprüft wird, ob eine Vertiefung vorliegt oder nicht. Hierdurch wird gegenüber einer kontinuierlichen Abtastung eine Beschleunigung des Abtastvorganges erzielt, was bei Großserienbauteilen zu verkürzten Durchlaufzeiten führt.

Vorzugsweise liegen die Bauteile mit einer ihrer Bezugskanten an einer Führungsschiene an und werden automatisch unter einem ausgerichteten Laserabtaster bewegt. Diese Ausführung ermöglicht eine schnelle manuelle oder maschinelle Zuführung und Ablesung der Codereihen, auch wenn die Codereihen als trichterförmige Vertiefungen ausgebildet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die Mar­ kierung von Gasturbinenschaufeln, da dort häufig große Anzahlen von Schaufeln aus verschiedenen Werkstoffen, von verschiedenen Herstel­ lern, Oberflächenbeschaffenheiten und Formen datentechnisch erfaßt werden müssen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch den Aufbau einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein Bauteil 1 (Turbinenschaufel 1) weist im wesentlichen ein Schaufelblatt 2, ein Deckband 3 und einen Schaufelfuß 4 auf. Im Boden des Schaufelfußes 4 ist eine Anzahl trichterförmiger Vertiefungen 5 eingeschlagen, die zusammen mit Stellen 6, an denen keine Vertiefungen angebracht sind, in codifizierter Form eine Kenn- Nummer der Turbinenschaufel darstellen. Die Kenn-Nummer besteht dabei aus ca. 20 bis 30 Stellen, an denen eine Vertiefung 5 vorgesehen sein kann. Dabei bedeutet eine Stelle ohne Vertiefung 6 beispielsweise lo­ gisch 1. Mittels eines Laserabtasters 7, der entlang der Codereihe 8 geführt wird, erfolgt die Ablesung der Codereihe 8. Dabei ist es unwesentlich, ob der Laserabtaster 7 bewegt wird und die Turbinenschaufel 1 feststeht oder umgekehrt. Die Tiefeninformation der Codereihe 8 wird vom Laserabtaster 7 über eine Leitung 9 einer Dekodereinheit 10 zugeführt, die hieraus die Kenn-Nummer der Turbinenschaufel 1 entschlüsselt. Die so gewonnene Kenn-Nummer kann sodann weiter verarbeitet werden, beispielsweise mittels eines digitalen Datenverarbeitungssystems, für Beschriftungs­ geräte, die Klartext erzeugen oder für die Steuerung von Bearbeitungs- und Transportmaschinen.

Claims (11)

1. Verfahren zum automatischen Ablesen binär verschlüsselter Informationen auf Serienbauteilen, die stark streuende Oberflächenbeschaffenheit aufweisen wobei die Information als in die Bauteiloberfläche in einer oder mehreren Codereihe(n) eingebrachter Vertiefungen gespeichert werden, und die Codereihe(n) gegenüber einer oder zwei Bezugskanten ausgerichtet sind und Laserabtaster die Codereihe(n) abtasten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen eine Tiefe größer als 10 µm aufweisen und vom Laserabtaster (7) die Tiefendifferenz zwischen Bauteiloberfläche (12) und Vertiefung (5) erfaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Code­ reihe(n) (8) mittels eines Laser-Fokussierverfahrens abgetastet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Code­ reihe(n) (8) mittels eines Laser-Triangulationsverfahrens abgeta­ stet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vertiefungen (5) trichterförmig ausgeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand­ durchmesser einer Vertiefung (5) 0,7- bis 1,5mal so groß ist wie deren Tiefe.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vertiefungen (5) grabenförmig ausgeführt sind, und zu der Codereihe (8) in Querrichtung ausgerichtet sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge einer grabenartigen Vertiefung (5) 3- bis 20mal so groß ist wie deren Tiefe.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vertiefungen (5) eine Tiefe von 10 bis 200 µm haben.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Codereihe (8) in bevorzugten regelmäßigen Ab­ ständen abgetastet wird und jeweils geprüft wird, ob eine Vertie­ fung (5) vorliegt oder nicht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß für den Laserabtaster (7) eine Wellenlänge im sichtbaren Bereich verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bauteile (1) mit einer ihrer Bezugskanten an einer Führungsschiene anliegen und automatisch unter dem ausge­ richteten Laserabtaster (7) bewegt werden.