DE3802056A1 - Verfahren und vorrichtung zur identifizierung von werkstuecken - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur identifizierung von werkstueckenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Identifizierung von
Werkstücken im Laufe eines Bearbeitungsverfahrens bzw. im
Laufe der Herstellung.
Es ist häufig erforderlich, Werkstücke individuell zu
identifizieren, wenn sie eine Reihe von Herstellungsstu
fen durchlaufen, so daß die Geschichte ihrer Herstellung
zu Vergleichszwecken verfügbar wird. Aus Gründen einer
sicheren Identifizierung ist es natürlich besser, das
Werkstück selbst zu markieren, aber es gibt zahlreiche
Bearbeitungsverfahren, die notwendigerweise die Identifi
zierungsmarkierung entfernen oder beschädigen, die auf
der Oberfläche angebracht war. In diesen Fällen muß das
Werkstück erneut markiert werden, aber abgesehen von den
dadurch bedingten zusätzlichen Kosten und Arbeitsgängen,
die eine weitere Behandlungsstufe während der Herstellung
einschließen, besteht die Gefahr einer Fehlidentifizie
rung, wenn die Verfahren nicht sorgfältig kontrolliert
werden und alle Risiken menschlicher Fehler ausgeschlos
sen werden.
Die Erfindung befaßt sich mit einem verbesserten Verfah
ren und einer Vorrichtung, durch die Identifizierungsmar
kierungen während der Herstellung auf den Werkstücken
aufgebracht werden.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren vor
gesehen, durch welches ein eine Identifizierungsmarkierung
tragendes Werkstück einer Vorrichtung zugeführt wird, in
der es einem Verfahren unterworfen wird, durch das die
Markierung entfernt oder beschädigt wird, wobei die Mar
kierung durch eine Maschine ausgelesen wird, nachdem das
Werkstück in die Vorrichtung eingesetzt wurde, jedoch be
vor der Bearbeitungsvorgang beginnt. Die hierdurch ge
wonnenen Auslesedaten werden gespeichert und am Ende des
Bearbeitungsvorganges wird die Identifizierung erneut ge
mäß den gespeicherten Daten auf dem Werkstück angebracht,
während das Werkstück in einer vorbestimmten Lage in der
Bearbeitungsvorrichtung gehalten wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Vor
richtung zur Identifizierung eines Werkstücks im Laufe
seines Herstellungsverfahrens vorgesehen, die eine Lese
vorrichtung zum Auslesen vorher bestehender Identifizie
rungsmarkierungen am Werkstück, einen Datenspeicher zur
Speicherung der Auslesung, Markierungsmittel zum Aufbrin
gen von Identifizierungsmarkierungen, die an den Speicher
angeschlossen sind und gemäß den gespeicherten Daten der
vorexistierenden Markierung eine Markierung bewirken,
sowie eine Folgesteuerung zur Betätigung der Auslesevor
richtung umfaßt, bevor ein Verfahren auf das Werkstück
ausgeübt wird, wobei die vorbestehende Markierung ent
fernt oder beschädigt werden kann, wobei die Markierungs
vorrichtung nach Abschluß der Verfahrensstufe betätigt
wird, um aus den gespeicherten Daten wiederum eine Mar
kierung aufzubringen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Werk
zeugmaschine vorgesehen, die eine vom Computer numerisch
gesteuerte Vorrichtung aufweist, um einen
Bearbeitungsvorgang am Werkstück vorzunehmen, wobei
außerdem Mittel vorgesehen sind, die erfindungsgemäß vor
bestehende Identifizierungsmarkierungen am Werkstück aus
lesen, und außerdem Mittel, die die Identifizierungsmar
kierungen aufbringen, wobei die Steuervorrichtung so aus
gebildet ist, daß die Auslesemittel betätigt werden, be
vor der Bearbeitungsvorgang beginnt, um vorher existieren
de Markierungen auszulesen und Daten dieser Auslesung
während des Bearbeitungsvorgangs zu speichern, während
die Markierungsvorrichtung nach Vollendung des Verfahrens
gemäß den gespeicherten Daten betätigt wird, um die Mar
kierungen wiederum auf dem Werkstück aufzubringen, bevor
das Werkstück freigegeben wird.
Zweckmäßigerweise werden Punktmatrix-Identifizierungs
markierungen benutzt, die robust sind und eine minimale
Anfälligkeit für Ablesungsfehler bieten und durch berüh
rungslose, insbesondere optische Leseeinrichtungen mit
beträchtlichen Lagetoleranzen zwischen Markierung und
Lesevorrichtung erkannt werden können. Außerdem können
solche Markierungen leicht in situ in der Werkzeugmaschi
ne durch kompakte und robuste Vorrichtungen aufgebracht
werden. Die Wiederaufbringung der Markierungen kann, wenn
dies zweckmäßig erscheint, an unterschiedlichen Stellen
am Werkzeug erfolgen. Es ist auch möglich, daß das Werk
stück mehrere Markierungen an verschiedenen Stellen wäh
rend einiger Herstellungsstufen trägt, beispielsweise
wenn die Zahl der späteren Stufen im Herstellungsverfah
ren einen Zugriff zu der einen oder anderen Stelle als
unzweckmäßig erscheinen läßt.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf
ein Werkstück in einer Werkzeugmaschine, beispielsweise
einer Drehmaschine, kann die Werkzeugmaschine mit einer
Videokamera ausgerüstet sein, um die Markierung auszule
sen, und es kann ein Punktmarkierer die ausgelesenen Mar
kierungen an der gleichen Stelle oder einer anderen
Stelle des Werkstückes aufbringen, wobei die Punktmarkie
rungsvorrichtung vorzugsweise auf einer zusätzlichen Be
arbeitungsstation der Werkzeugmaschine montiert sein
kann, beispielsweise am Werkzeughalter des Maschinen
supports.
Die Erfindung kann zweckmäßigerweise in einer durch Com
puter numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine benutzt wer
den. Dann kann die Ablesung und Wiedermarkierung der
Werkstückidentifizierung ohne menschliches Zutun durch
die Werkzeugmaschinensteuerung in einer vorprogrammierten
Folge durchgeführt werden, ohne daß der Werkstückfluß ge
stört wird und ohne die Gefahr einer Fehlidentifizie
rung. Da jedes Werkstück individuell im Laufe seiner Be
arbeitung durch die Werkzeugmaschine identifiziert wird,
ist das Verfahren auch für flexible Herstellungssysteme
geeignet.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zei
gen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungs
gemäßen Vorrichtung in der Anwendung bei einer
über einen Computer numerisch gesteuerten
Werkzeugmaschine,
Fig. 2 eine Punktmatrix für einen Werkstück-Identifi
zierungs-Code,
Fig. 3 ein Muster von Codierungselementen innerhalb
der Matrix gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Systems zum
Auslesen und Speichern der Punktmatrixmarkie
rung.
Die Werkzeugmaschine (2) gemäß Fig. 1 kann in herkömmli
cher Weise, beispielsweise als Drehmaschine, ausgebildet
sein, die ein Drehfutter (4) besitzt, um ein Werkstück,
beispielsweise eine Scheibe (D), zu haltern. Ein Werk
zeugsupport (6) trägt einen einstellbaren Schlitten (8)
mit einem oder mehreren (nicht dargestellten) Werkzeugen
zur Bearbeitung der Scheibe. Ein von einem Computer nume
risch gesteuertes System (10) steuert die Arbeitsweise
der Werkzeugmaschine einschließlich Beschickung und Ent
nahme von Werkstücken sowie die Bearbeitungsfolge.
In einer früheren Bearbeitungsphase der Scheibe wurde
diese mit einer Identifizierungsmarkierung versehen, die
durch ein berührungslos arbeitendes Verfahren abgelesen
werden kann. Hierzu eignet sich eine optische Identifi
zierung mittels einer Punktmatrix in besonderem Maße
(vgl. "Automated Visual Inspection", S. 517-521, von
Batchelor, Hill & Hodgson, IFS, 1985). Obgleich es in ge
wissen Fällen möglich sein kann, einfachere Codierungen
zu benutzen, und zwar in Abhängigkeit von dem Herstel
lungssystem, bei dem das Identifizierungsverfahren
benutzt wird, schafft eine 8×11-Punktmatrix gemäß Fig. 2
die Möglichkeit, einen 8-Bit-Zeichencode mit Revisions
elementen zu benutzen, die eine automatische Bestimmung
des Codes trotz einer Beeinträchtigung des Bildes ermög
lichen, die beispielsweise durch mechanische Beschädigung
oder durch Fremdkörper hervorgerufen werden kann.
Fig. 3 veranschaulicht ein bevorzugtes Muster von Codie
rungselementen in der Matrix gemäß Fig. 2. Jedes Zeichen
der Identifizierung wird durch einen Zeichencode darge
stellt, der durch einen jeweils eigenen Prüfcode (audit
code) vervollständigt wird, so daß ein Lesefehler im Zei
chencode korrigiert werden kann. Das 4-Punkt-Prüfcode
muster hat die Möglichkeit, für jedes Zeichen einen ein
zigen Fehler zu korrigieren. Um zu verhindern, daß ein
Doppelfehler sich selbst so darstellt, als wäre kein Feh
ler oder ein einziger korrigierbarer Fehler vorhanden,
bewirkt eine zyklische Redundanzprüfung, die nur die Zei
chencode-Bits benutzt, eine Sicherheit der Integrität der
Ablesung. Die zyklische Redundanzprüfung setzt sich
selbst zusammen aus einem 8-Bit-Wort und einem 4-Bit-
Prüfcode, der eine Korrektur eines einzigen Fehlers der
Ablesung ermöglicht. Schließlich sind zwei Bezugspunkte
dargestellt, von denen aus die Orientierung des Codes be
stimmbar ist.
Die Punktmatrix wird in eine geeignete Oberfläche der
Scheibe eingeschlagen, zweckmäßigerweise an mehreren
Stellen, so daß der Code in verschiedenen Werkzeugmaschi
nen ablesbar ist, wo die Zugänglichkeit der Oberflächen
unterschiedlich sein kann. Wegen der Anordnung der Be
zugspunkte in der Punktmatrix kann die Ablesung in jeder
Winkellage der Matrix in der Ableseebene vorgenommen wer
den.
Außerdem ist auf der Drehbank eine Lampe (12) (Fig. 4)
angeordnet, um die vorhandene Punktmatrix auf der Scheibe
zu beleuchten, wenn diese in die Drehbank eingelegt
wird. Eine Videokamera (14) liest die beleuchtete Markie
rung ab. Die Lampe wird unter einem kleinen Einfallswin
kel gegenüber der Oberfläche eingestellt, um den Kontrast
der Punkte zu erhöhen, und sie ist mit einer Helligkeits
intensitätssteuerung (16) versehen, die auf einen Eingang
eines Photodetektors (18) anspricht, um das Bild der
Videokamera zu stabilisieren. Das lebende Bild in der
Kamera (14) kann stillgesetzt werden, bevor die Bildver
arbeitung erfolgt, so daß die Bearbeitung beginnen kann,
während die Werkstückidentifizierungsdaten verarbeitet
werden. Das beschriebene System ist nicht nur in der
Lage, Veränderungen in der Winkellage der Markierung re
lativ zur Kamera zu akzeptieren, sondern es können auch
sämtliche Stellungsänderungen toleriert werden, abhängig
von dem Sichtfeld der Kamera.
Wie in Fig. 4 dargestellt, wird der Kameraeingang durch
einen Prozessor (32) in digitale Form umgesetzt und dann
in einem Speicher (34) gespeichert, wo das Bild progressiv
rasterartig aufgebaut wird. Das digitalisierte Bild wird
außerdem über einen Ausgangsprozessor (46) nach einem
Monitor (48) ausgegeben. Ein Mikrocomputer (36), der ge
wöhnlich als zusätzliche Einheit benutzt wird, aber auch
einen Teil des Steuercomputers der Werkzeugmaschine sein
kann, steuert die Arbeitsweise des Speichers (34) über
die Steuerregister (38).
Wenn die Oberfläche, auf der der Kenncode aufgebracht
werden soll, bearbeitet worden ist, dann liefert der Com
puter (36) unter der Wirkung der Werkzeugmaschinensteue
rung (10) Ausgänge der gespeicherten Identifizierungs
codedaten an ein Punktmarkierungsgerät (50), das auf dem
Werkzeugschlitten (8) angeordnet ist, und es wird eine
Datenverbindung (nicht dargestellt), beispielsweise eine
Infrarot-Übertragung, benutzt. Die Leistung wird dem
Punktmarkierer entweder über einen weiteren Strahlungs
eingang oder über eine innere Energiequelle, beispiels
weise eine Batterie, zugeführt, wodurch die Einschlag
elemente der Markierungsvorrichtung auf den Identifizie
rungscode eingestellt werden und das Einschlagen bewirkt
wird, um die Codierungsmarkierung auf der bearbeiteten
Oberfläche der Scheibe anzubringen. Die Punktmarkierung,
die an dieser Stelle angebracht wird, kann zusätzliche
Informationen enthalten, beispielsweise eine Anzeige
eines Toleranzbandes des Werkstücks, die von der Bearbei
tung herrührt, um das Zusammenpassen von Bauteilen beim
Zusammenbau zu unterstützen.
Es kann ein Flußlinienverfahren unter Benutzung der Er
findung angewendet werden, bei dem die Werkstücke automa
tisch zwischen den Bearbeitungsstellen übertragen werden,
an denen jeweils die Ablesung der Markierung den erfor
derlichen Arbeitsvorgang auslöst. Das Steuerprogramm ist
so ausgebildet, daß dann, wenn keine Identifizierungs
markierung abgelesen wird, auch wenn sich ein Werkstück
in einer Werkzeugmaschine befindet, der Bearbeitungs
prozeß nicht weiter fortschreiten kann. Daher ist das
Verfahren ausfallsicher.
Falls erforderlich, kann die Bauteilidentifizierung, die
im Speicher gehalten wird, auch zur automatischen Spei
cherung der Herstellungsgeschichte des Werkstücks und da
zu dienen, eine Werkstücksteuerung innerhalb der Bearbei
tungsanlage durchzuführen. Es können zusätzliche Daten
gespeichert und gesammelt werden, um beispielsweise eine
Aufzeichnung von Trends und Konzessionen zu liefern und
um ganz allgemein eine Managementinformation zu liefern.
Claims (12)
1. Verfahren zur Identifizierung eines Werkstücks im
Laufe seines Herstellungsverfahrens, bei welchem
das Werkstück eine existierende Identifizierungs
markierung trägt und einer Vorrichtung zugeführt
wird, in der das Werkstück einer Bearbeitung un
terzogen wird, die möglicherweise die Markierung
entfernt oder beschädigt, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Markierung
durch eine Maschine gelesen wird, nachdem das
Werkstück in der Vorrichtung plaziert ist, jedoch
bevor der Bearbeitungsvorgang einsetzt, daß Daten
aus der Ablesung gespeichert werden und daß am
Ende des Verfahrens die Identifizierung erneut auf
dem Werkstück gemäß den gespeicherten Daten mar
kiert wird, während das Werkstück in einer vorbe
stimmten Stellung in der Vorrichtung gehaltert
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Markierung durch
ein optisches Ausleseverfahren auslesbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Markierung
optisch gelesen wird, daß ein Bild der Ablesung in
einem Rahmenspeicher gespeichert und in digitale
Daten umgesetzt wird, die einem digitalen Datenspei
cher zugeführt werden, während die Bearbeitung des
Werkstücks beginnt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Markierung die Gestalt einer Punktmatrix hat.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei welchem das Bearbeitungsverfahren in einer durch
Computer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine
stattfindet, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Auslesen und die Wieder
aufbringung der Markierung durch die Werkzeugma
schine nacheinander während des Herstellungsverfah
rens gesteuert werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch die Auf
bringung entsprechender Markierungen an verschiede
nen Stellen des Werkstücks.
7. Vorrichtung zur Identifizierung eines Werkstücks im
Laufe seines Herstellungsverfahrens, gekenn
zeichnet durch die Kombination fol
gender Merkmale: eine Lesevorrichtung (14) zum Aus
lesen vorher bestehender Identifizierungsmarkierun
gen am Werkstück (D); ein Datenspeicher (34) zur
Speicherung der Auslesung; Markierungsmittel (50)
zum Aufbringen von Identifizierungsmarkierungen, die
an den Speicher (34) angeschlossen sind und gemäß
den gespeicherten Daten der vorexistierenden Markie
rung eine Markierung bewirken; und eine Folgesteue
rung (36) zur Betätigung der Auslesevorrichtung
(14), bevor ein Verfahren auf das Werkstück ausgeübt
wird, wobei die vorbestehende Markierung entfernt
oder beschädigt werden kann, wobei die Markierungs
vorrichtung (50) nach Abschluß der Verfahrensstufe
betätigt wird, um aus den gespeicherten Daten wie
derum eine Markierung aufzubringen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Videokamera
(14) vorgesehen ist, um die vorher existierende Mar
kierung optisch auszulesen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Rahmenspeicher
(34) das Kamerabild speichert und daß Mittel (32)
vorgesehen sind, um digitalisierte Signale des
Kamerabildes der Markierung zu erzeugen und um diese
dem Rahmenspeicher (34) zuzuführen.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß eine
Punktmarkierungsvorrichtung (50) die Identifizie
rungsmarkierung nach Vollendung des Bearbeitungsver
fahrens wieder aufbringt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Markierungsvorrichtung (50) eine innere Energie
quelle aufweist und daß eine Strahlungsverbindung
vorgesehen ist, um die Arbeitsweise der Markierungs
vorrichtung (50) zu steuern.
12. Werkzeugmaschine mit einer von einem Computer nume
risch gesteuerten Vorrichtung zur Durchführung eines
Bearbeitungsverfahrens an einem Werkstück, da
durch gekennzeichnet, daß Mit
tel (14) vorgesehen sind, um vorbestehende Identifi
zierungsmarkierungen auf dem Werkstück auszulesen,
und daß Mittel (50) vorgesehen sind, um Identifizie
rungsmarkierungen aufzubringen, wobei die Steuervor
richtung (10) die Ausleseeinrichtung (14) betätigt,
bevor der Bearbeitungsprozeß beginnt, um vorbeste
hende Markierungen auszulesen und Daten, die durch
die Auslesung gewonnen sind, während des Bearbei
tungsverfahrens zu speichern und um die Markierungs
vorrichtung (50) zu betätigen, nachdem das Bearbei
tungsverfahren durchgeführt ist, wobei die Markie
rungsvorrichtung gemäß den gespeicherten Daten betä
tigt wird, um erneut eine Markierung auf dem Werk
stück anzubringen, bevor das Werkstück freigegeben
wird.
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