Während die Nachfrage nach kleineren und dünneren Produkten und einer detaillierteren Rückverfolgbarkeit weiter zunimmt, steigt der Bedarf, mehr Informationen auf begrenztem Raum über hergestellte Produkte zu packen. 

Ein 2D-Code kann das Zehn- bis Hundertfache der Informationen eines Strichcodes enthalten. Diese hohe Informationsdichte ermöglicht es einem 2D-Code, die gleiche Informationsmenge wie ein Strichcode in nur 1/30 der Größe zu speichern. Diese vorteilhaften Eigenschaften haben zu erweiterten Anwendungen auf verschiedenen Gebieten geführt.

Anwendungsbeispiele für 2D-Code

2D-Code-Grading

3D-Markierungsfunktion

Tiefenschärfe

Markierungsmuster

Anwendungsbeispiele für 2D-Code

Die Verwendung von 2D-Codes vereinfacht die Verwaltung, verbessert die Genauigkeit und reduziert die Arbeitsstunden. In den letzten Jahren wird eine detaillierte Rückverfolgbarkeit nicht nur für fertige Produkte, sondern auch für Einzelteile gefordert. Die Zahl der direkt mit einem Lasermarkierer markierten 2D-Codes nimmt zu. Folglich ist eine qualitativ hochwertige Markierung erforderlich, um ein stabiles Lesen von 2D-Codes zu gewährleisten.

 

Industrie für elektronische Geräte

Kameraeinheit

Kameraeinheit

2D-Codes ermöglichen die serielle Kontrolle von winzigen Teilen mit begrenztem Markierungsraum. Dies ermöglicht Flexibilität, um mit immer strengeren Qualitätskontrollen Schritt zu halten.

Schrittmacher

Schrittmacher

Herstellungs- und Prüfhistorien können in 2D-Codes für das Rückverfolgbarkeitsmanagement gespeichert werden. Sie können den Verlauf schnell überprüfen, indem Sie einfach den Code lesen.

Automobilindustrie

Zylinderblock

Zylinderblock

Auf jedem Produkt ist eine Seriennummer als 2D-Code gekennzeichnet. Der Code wird in späteren Prozessen gelesen, um Robotern Arbeitsanweisungen zu geben.

Injektion

Injektion

Historische Daten, einschließlich Herstellungsdatum und Linieninformationen, werden auf jedem Produkt in einem 2D-Code markiert und für das Rückverfolgbarkeitsmanagement verwendet.

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2D-Code-Grading

Um ein stabiles Lesen zu gewährleisten, ist es wichtig, eine Markierung bereitzustellen, die von 2D-Code-Lesegeräten leicht gelesen werden kann. Es gibt einige Standards für das Lesen von 2D-Codes, die als Richtlinie verwendet werden können. Die Lesefreundlichkeit kann in Noten ausgedrückt werden. Ein Standard namens ISO/IEC TR 29158 (AIM DPM-1-2006)* wird im Allgemeinen verwendet, um die direkte Markierung von Produkten mit Lasermarkierern zu beurteilen. Diese Norm legt die folgenden Kriterien für die Bewertung von Lesenoten fest.

 

Dies ist ein internationaler Standard für die Qualitätsbewertung von 2D-Codemarkierungen bei der direkten Teilemarkierung.

 

1Gesamturteil (Alle)

Das Gesamturteil wird als niedrigste Note unter den Kriterien 2 bis 11 ermittelt. Das Ergebnis wird als Buchstabennote von A bis D oder F ausgedrückt, wobei A die höchste Note ist (Lesestabilität).

 

Gesamturteil (Alle)

2 Dekodierung erfolgreich/fehlgeschlagen (DEC)

Auswertung, ob Dekodierung (Lesen) möglich ist oder nicht

 

3Zellkontrast (CC)

Unterschied der durchschnittlichen Lichtintensitätswerte zwischen hellen Zellen und dunklen Zellen

4Zellmodulation (CM)

Auswertung der Variation der Helligkeit heller Zellen und dunkler Zellen

5Reflexionsmarge (RM)

Bewertung durch Addieren der Beurteilungsgenauigkeit von hellen und dunklen Zellen zu CM (4).

 

6Fester Musterschaden (FPD)

Grad der Beschädigung des festen Musters (siehe Abbildung unten)

 

Fester Musterschaden (FPD)

7Formatinformationsschaden (FID)

Grad der Beschädigung der Formatinformationen eines QR-Codes (siehe folgende Abbildung)

 

Formatinformationsschaden (FID)

8Versionsinformationsschaden (VID)

Grad der Beschädigung der Versionsinformationen eines QR-Codes (Modell 2 ab Version 7)

 

Beschädigung der Versionsinformationen (VID)

9Axiale Ungleichförmigkeit (AN)

Grad der Verzerrung der vertikalen und horizontalen Größen eines Codes

 

Axiale Ungleichförmigkeit (AN)

10Netzungleichförmigkeit (GN)

Bewertung der größten Fehlausrichtung unter den Zellenpositionen

 

Netzungleichförmigkeit (GN)

11Unbenutzte Fehlerkorrektur (UEC)

Anteil der Fehlerkorrekturen, die nicht zum Decodieren verwendet werden

 

Bei der direkten Markierung von Teilen auf Metalloberflächen sind CC, CM, RM und FPD oft niedriger, wenn kein Kontrast erzielt werden kann. Das Verringern dieser Werte ist das Ziel, um eine lesbare Kennzeichnung zu gewährleisten. In den letzten Jahren wird meistens die Note C oder höher verlangt. Es ist wünschenswert, unmittelbar nach der Bewertung höhere Noten zu erzielen.

 

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3D-Markierungsfunktion

Der Kontrastunterschied zwischen schwarzen und weißen Zellen ist wichtig für die Beurteilung von 2D-Codes. Ein Laserhersteller erzeugt verschiedene Farben, indem er die Markierungsbedingungen zwischen weißer Markierung und schwarzer Markierung ändert.

 

3D-Markierungsfunktion

1. Schwarzgeglühte (Oxidations-) Markierung

Wenn der Laserstrahl auf das Markierungsziel gerichtet wird, wird der Fokus verschoben, sodass nur die Wärme geleitet wird. Das Aufbringen von Wärme, ohne das Ziel zu gravieren, bildet einen Oxidfilm auf der Oberfläche. Dieser Film erscheint schwarz und stellt eine schwarze Markierung dar.

2. Weiße Ätzmarkierung

Der Laserstrahl wird im Brennpunkt auf das Markierungsziel gerichtet. Die Metalloberfläche wird leicht entfernt, um eine unebene Oberfläche freizulegen. Dies führt zu einer unregelmäßigen Lichtreflexion, um eine weiß erscheinende Markierung zu erzeugen.

Variable Strahlpunktgröße

Variable Strahlpunktgröße

Beleuchtung an den eingestellten Koordinaten

Die 2D-Code-Markierung erzeugt durch Gravur und Oxidation einen Kontrast zwischen Schwarz und Weiß. Der Schlüssel ist die Verwendung von weißer Markierung mit richtigem Fokus und schwarzer Markierung mit verschwommenem Fokus. Die variablen Strahlfleckgrößen der 3D-Markierungsfunktion sind ein effektiver Ansatz.

 

Kontrast ist wichtig für die 2D-Code-Markierung. Die 3D-Korrektur ist eine effektive Methode, um den Fokus über den gesamten Bereich zu halten.

 

3D-Korrektur

In der Mitte der Beschriftungsfläche ist eine ideale Beschriftung problemlos möglich. Ohne die Korrektur der 3D-Markierungsfunktion kann es schwierig sein, eine Markierung mit klarem Kontrast zwischen Schwarz und Weiß zu erstellen, was zu schlechteren Noten führt.

 

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Tiefenschärfe

Ein Laserstrahl hat eine Tiefenschärfe. Wenn der Fokus abweicht, verschlechtert sich die Markierungsqualität, was sich auch auf das Lesen von 2D-Codes auswirkt.

 

Die 2D-Codequalität ändert sich in Übereinstimmung mit den Brennweiten

Wenn sich die Brennweite weiter von der Referenzposition entfernt, verblasst die Markierung und der Kontrast wird geringer, was zu schlechteren Noten führt. Obwohl die zulässige Schärfentiefe je nach Laseroszillationsverfahren variiert, muss verhindert werden, dass der Fokus abweicht, indem eine konstante Brennweite zwischen dem Ziel und der Lasermarkierung aufrechterhalten oder ein Verschiebungssensor verwendet wird.

 

KEYENCE Faserlasermarkierer

KEYENCE Faserlasermarkierer

KEYENCE YVO4 Lasermarkierer

KEYENCE YVO4 Lasermarkierer

Laseroszillationsverfahren und Schärfentiefe

Vergleich der Strahlleistungsverteilung

 

Faserlaser

Faserlaser

YVO4-Laser (Endpumpverfahren)

YVO4-Laser 

(Endpumpverfahren)

Die Abbildung rechts zeigt einen Vergleich der Markierungsqualität zwischen einem YVO4-Laser und einem Faserlaser. Ein YVO4-Laser erzeugt einen Laser mit hoher Spitzenleistung und einem kurzen Impuls. Dadurch kann der Laser Teile mit idealer Stärke und hoher Energiedichte in kurzer Zeit bestrahlen. Selbst wenn der Fokus aufgrund von Zielbewegungen oder Produkttoleranzen abweicht, ist die Markierungsqualität im Vergleich zu Fasertypen stabil. In Fällen, in denen die Markierung durch einen Einfallswinkel beeinflusst wird, wie z. B. am Rand eines Markierungsbereichs, erzielt ein YVO4-Laser eine stabile Markierungsqualität ohne Ausbleichen.

 

Autofokus-Funktion

Mechanismus der Autofokus-Funktion

 

Mechanismus der Autofokus-Funktion

Die Laserbeschrifter der Serie MD-X von KEYENCE verfügen über eine eingebaute Kamera, um den Fokus automatisch anzupassen, ohne dass ein externes Gerät erforderlich ist. Es behält eine hohe Markierungsqualität auch auf Zielen bei, die aufgrund der instabilen Brennweite herkömmlicherweise schwer zu markieren sind. Darüber hinaus ist keine Umrüstzeit mehr erforderlich, wenn Produkttypen geändert werden, was die Arbeitsstunden erheblich reduziert, Anlagen vereinfacht und die Produktivität verbessert.

 

Die eingebaute Kamera dient zur Überwachung des Längenmess-Laserpointers. Die Brennweite wird aus der Zeigerposition berechnet und zur Autofokussierung verwendet. Diese Messung ist je nach Material, Form oder Oberflächenbeschaffenheit des Ziels möglicherweise nicht möglich.

 

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Markierungsmuster

Der Marker bietet mehrere Arten von 2D-Code-Markierungsmustern, so dass eine optimale Markierung in Übereinstimmung mit verschiedenen Bedingungen möglich ist. Die folgenden Beispiele stellen optimale Markierungsverfahren in Übereinstimmung mit einigen spezifischen Bedingungen vor.

 

Aus verschiedenen Markierungsmustern wählbar

11 Arten von Markierungsmustern

11 Arten von Markierungsmustern

6 Arten von Grundmustern

6 Arten von Grundmustern

Eindeutige 2D-Code-Kennzeichnung

Bei einigen Zielen kann die Messung aufgrund des Einflusses von haarfeinen Metalloberflächen instabil sein. Allein das Ändern des Markierungsmusters von 2D-Codes oder Basen kann die Lesegeschwindigkeit verbessern.

 

Zielscheibe mit haarfeiner Metalloberfläche

Zielscheibe mit haarfeiner Metalloberfläche

 

Wenn das horizontale Raster für die Basisverarbeitung verwendet wird, ist das Lesen aufgrund verbleibender Haarlinien instabil.

Wenn das horizontale Raster für die Basisverarbeitung verwendet wird, ist das Lesen aufgrund verbleibender Haarlinien instabil.

 

Wenn das abgewinkelte Kreuzraster für die Basisverarbeitung verwendet wird, werden Haarlinien unsichtbar und das Lesen ist stabil.

Wenn das abgewinkelte Kreuzraster für die Basisverarbeitung verwendet wird, werden Haarlinien unsichtbar und das Lesen ist stabil.

 

Schnellste 2D-Code-Markierung

Je nach Produktionsvolumen kann die Markierungszeit begrenzt sein. Die Auswahl eines optimalen Markierungsmusters ermöglicht eine kürzere Markierungszeit sowie eine verbesserte Produktivität.

 

Muster B

Muster B

Standardmarkierung, die Zellen einzeln von links nach rechts markiert

Markierungszeit: 637 ms

Gesamtmuster 2

Gesamtmuster 2

Effizientes Muster, das einen ganzen 2D-Code in einem Zug markiert

Markierungszeit: 342 ms

47 % Reduzierung gegenüber herkömmlicher Methode

Die Zeit wurde mit einem Markierungsbeispiel von 16 × 16 DataMatrix mit einer Zellengröße von 0,3 mm berechnet. Die obige Auswertung ist ein typischer Fall. Das Ergebnis variiert je nach Material und Oberflächenbeschaffenheit des Ziels und Markierungsbedingungen.

 

2D-Codeschnitzen

Das Schnitzen kann in Fällen erforderlich sein, in denen das Plattieren oder Härten nach dem Markieren durchgeführt wird. Schnitzmuster werden bereitgestellt, um innerhalb kurzer Zeit ein gleichmäßiges Ausmaß an Schnitzen oder tiefen Schnitzen zu ermöglichen.