DE10320383A1

DE10320383A1 - Codierung, Verfahren zum Codieren von Objekten und Codierwerkzeug

Info

Publication number: DE10320383A1
Application number: DE2003120383
Authority: DE
Inventors: Jürgen Oehlmann
Original assignee: VISOLUTION GmbH
Current assignee: VISOLUTION GmbH
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-12-02

Abstract

Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Codieren von Objekten sowie ein Codierwerkzeug vorgeschlagen, bei dem der Informationscode aus Ringen (2) oder Ringabschnitten (3) besteht, die während des Herstellungsverfahrens des Werkstücks mit einem Stempel (6) direkt auf das Werkstück aufgebracht werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Codieren von Objekten.
Bei den bekannten Codes, bei denen die Codierung mittels fortlaufenden Zahlen bzw. Buchstaben, ein- oder zweidimensionalen lesbaren Streifen und Punktcodes („Barcodes", „Data-Matrix") erfolgt, wird ein hoher Kontrast zwischen Codierungsmerkmal und Untergrund benötigt. Deshalb sind sie meist als Schwarz-weiß-Aufdruck auf Etiketten ausgebildet.
Es ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kennzeichnung und Identifizierung eines Objekts bekannt ( DE 199 10 226 A1 ), bei dem das Objekt durch einen nach dem Herstellungsverfahren aufgebrachten ringförmigen Bereich, in dem ein Strichcode (= Barcode) aufgebracht wird, codiert wird. Der optisch lesbare, aus Strichen und Lücken bestehende Strichcode ist strahlenförmig von einem Zentrum des ringförmigen Bereiches aus angeordnet. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass das Aufbringen nach dem Herstellungsprozess schon eine Fehlerquelle durch uneinheitliche Platzierung birgt. Außerdem ist ein hoher Messaufwand zur Messung der Dicke der Striche und Abstände notwendig.
Außerdem ist es bekannt, ein optoelektronisch erfassbares Identifizierungs- oder Zielelement sowie ein Verfahren zu seiner Erfassung ( DE 196 32 058 C1 ) mit einer von einer kreisförmigen Umfangslinie begrenzten Erkennungsmarke zu verwenden, die durch um das Erkennungszentrum herum angeordnete kreisförmige Codierungselemente gekennzeichnet ist. Die darin verwendete Kombination von Codierungspunkten mit Winkelpositionen, die sich jeweils um 30°, 20° 360°/24 voneinander unterscheiden, birgt sowohl durch diese Merkmalskombination als auch durch ihr Erscheinungsbild als elliptische Struktur für die digitale Bildaufnahmeeinrichtung eine erhebliche Fehlerquelle, da ein hoher Rechenaufwand zur Decodierung notwendig ist.
Weiterhin ist eine kodierte Aufschrift bzw. ein Aufkleber zur automatischen Identifizierung von Gegenständen bekannt ( US 3,808,405 ), bei der die Codierung durch Segmentpaare erreicht wird, die jeweils ein „digitales Impulspaar" definieren. Die Breite und Anordnung der Segmente ist festgelegt und nicht variabel. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass Aufkleber vom zu codierenden Gegenstand abfallen können und eine Aufschrift beschädigt werden kann, so dass eine eindeutige Identifizierung des Gegenstandes nicht mehr möglich ist.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zur Durchführung des Verfahrens zum Codieren von Objekten hat demgegenüber die Vorteile, dass die Codierung dadurch erfolgt, dass der Informationscode aus mehreren lesbaren Ringen oder Ringabschnitten besteht, die zentralsymmetrisch um einen Mittelpunkt angeordnet sind. Dieser Ringcode ist rotationsinvariant lesbar. Durch das Vorhandensein oder Fehlen eines Ringes ergibt sich eine binäre Information mit der maximalen Codierungszahl 2ⁿ, wobei n die Anzahl der Datenringe ist. Ebenso denkbar ist eine Codierung durch die Anordnung von gegeneinander versetzten Ringsegmenten, wodurch die Codierungsvariabilität stark erhöht wird. Bei einer vierstufigen (90°) – Verdrehung der beispielsweise halbkreisförmigen Ringsegmente erhöht sich der Codierungsumfang auf 4ⁿ bzw. 4[^n-1) für die rotationsinvariante Ablesung. Durch die einfache geometrische Form der konzentrischen Ringe und die Möglichkeit, den Code an mehreren Stellen zu lesen, ergibt sich eine hohe Zuverlässigkeit für die gewünschte Identifizierung des Werkstücks.
Bei der erfindungsgemäßen Codierung erfolgt eine Gestaltung der Oberfläche des Werkstücks durch räumliche Vertiefungen und/oder Erhöhungen. Sowohl die Ringstärke als auch die Ringhöhe als auch die Abschnitte zwischen den Ringabschnitten sind variabel. Dadurch lässt sich der Dateninhalt erheblich erhöhen. Die Oberflächengestaltung kann ebenso durch Aufrauen von Abschnitten der Oberfläche in der Form von Ringen oder Ringsegmenten erfolgen sowie durch Abschnitte mit den oben genannten Formen, deren Materialgefüge durch die Einwirkung von Druck oder Hitze verändert worden ist. Die Codierung kann aber ebenso durch Einätzen, Gravieren, Prägen oder Lasern erfolgen.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ablesen des Codes entlang eines Radius oder mehrerer Radien der Ringe entweder von außen nach innen oder umgekehrt. Um den Ablesevorgang zu ermöglichen, ist das Anbringen eines oder mehrer Fangringe, die innen und/oder außen angebracht sein können, vorgesehen. Die Ringe bzw. Ringabschnitte besitzen eine Markierung im Zentrum, welche die 0-Stellung definiert.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Codierung direkt während des Herstellungsverfahrens auf das zu codierende Werkstück aufgebracht und damit eine Fehlerquelle zur Erfassung des Werkstücks ausgeschlossen. Durch die in das Herstellungsverfahren integrierte Codierung ist eine Nutzung der Codierung zum Identifizieren und/oder Sortieren und Zuordnen des Werkstücks zu einer bestimmten Warengruppe ohne zusätzlichen Arbeitsschritt möglich, es entfallen auch die dazu benötigten Geräte. Die Codierung ist unzertrennlich mit dem Werkstück verbunden und kann im Lebenszyklus nicht abfallen oder ohne Beschädigung vom Werkstück entfernt werden. Das Werkstück wird nicht mit Tinte, Farbe oder Klebematerialien verunreinigt, was sowohl bei der Verwendung im Lebensmittelbereich als auch beim Recycling von Vorteil ist.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird beim Herstellungsvorgang des Werkstücks der Informationscode mit der Einspritzdüse direkt in das Werkstück mit eingebracht. Die Werkzeugform muss bei Änderung der Codierung nicht verändert werden, die Änderung der Codierung erfolgt mit dem Austausch der Einspritzdüse. Bei Bedarf kann die Codierung in gewissen Abständen ohne Mehraufwand geändert werden, da die Buchse mit der Einspritzdüse beim Herstellungsverfahren ohnehin häufig gewechselt werden muss. Dabei kann der Informationscode variiert werden.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zum Einbringen der Codierung während des Verfahrens, das beispielsweise Spritzgiessen, Spritzblasen, Blasen, Druckgiessen, Schmieden, Sintern, Fließpressen, Pressen o.ä. ist, ein Stempel verwendet. Dieser Stempel ist am formgebenden Werkzeug, also beispielsweise an der Einspritzbuchse, angebracht. Er kann entweder fest oder veränderlich sein, mit einer Negativform des Codes ausgestattet sein oder eine Vorrichtung haben, die mit Licht, Wärme oder mit Hilfe eines anderen physikalischen Effektes einen ausreichenden Kontrast auf der Oberfläche erzeugt. Der Stempel ist vorzugsweise rund, die Codierungsmerkmale werden auf einer Drehbank aufgebracht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Stempel aus mehreren ineinanderliegenden Ringhülsen, die gegeneinander verdrehbar sind. Auf jeder Ringhülse liegt ein Ringsegment des Codes. Die Ringsegmente sind von Hand verstellbar oder werden elektromotorisch angetrieben. Daraus ergibt sich auch die Möglichkeit, dass jedes Werkstück bei jedem „Schuß", d.h. bei jedem Einspritzvorgang, einen neuen Code erhält.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung und dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1: Ringe zur Codierung
2: Ringabschnitte zur Codierung
3: anderes Beispiel mit Ringabschnitten zur Codierung
4: variable Codierung mit Ringhülsen
5: Prinzip der Drehlagen der Ringabschnitte
6: Ringabschnitte mit großem Codiervolumen
7: einzelne Komponenten des Stempels
8: zusammengebauter Stempel
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine Codierung durch Ringe dargestellt. Sie beinhaltet einen äußeren Fangring 1 sowie weitere Ringe 2 zur Codierung. Die Ringe 2 ergeben einen Wert zur Codierung von 2ⁿ Möglichkeiten, wobei n die Anzahl der Ringe 2 ist. Diese sind zentralsymmetrisch angeordnet, in diesem Beispiel rotationsinvariant, da die Ringe 2 als Vollringe ausgeführt sind.
In 2 wird ein fester Code aus Ringabschnitten 3 dargestellt, der eine Markierung 4 besitzt, welche die 0-Stellung definiert und in diesem Beispiel als Positionszeiger ausgebildet ist. Diese Codierung mit den Ringabschnitten 3 ergibt einen Wert von (2^a)ⁿ Möglichkeiten, wobei a die Anzahl der Abschnitte je Ring und n die Anzahl der Ringe ist.
3 zeigt ein weiteres Beispiel einer Codierung durch Ringabschnitte 3 mit der Markierung 4.
In 4 wird ein variabler Code aus Ringabschnitten 3 mit einer Markierung 4 dargestellt, der aus 4 verdrehbaren Ringhülsen 5 besteht. Die Anzahl der Codierungsmöglichkeiten ist in diesem Fall (a)ⁿ, wobei a die Anzahl der Drehstellungen und n die Anzahl der Ringe ist.
In 5 ist ein drehbarer Ringabschnitt 3 mit der Markierung 4 und der prinzipielle Ablauf der Drehlagenveränderung dargestellt. Die linke Position zeigt die Drehlage 0°. Der Ringabschnitt wird nach rechts gedreht, um weitere gültige Drehlagen zu erhalten. Die Markierung 4 (Pfeil) ist die entsprechende Bezugsgröße und zeigt immer die 0°-Position an. Beispielsweise ist bei 40 gültigen Winkelstellungen das Codiervolumen 40.
6 zeigt mehrere drehbare Ringabschnitte 3 mit der Markierung 4. Durch die Erhöhung der Anzahl der Ringabschnitte 3 steigt das Codiervolumen stark an. Bei der Verwendung von beispielsweise 6 konzentrischen Ringabschnitten 3 ist das Codiervolumen bei 40 Winkelstellungen 406 = 4.096.000.000 Möglichkeiten.
7 zeigt einen von Hand verstellbaren Stempel 6 aus einem runden, im Werkzeug fest eingebauten Einsatz 7 mit dem äußeren Fangring 1 und vier verstellbaren Einsätzen 8, 9, 10 und 11. Die drei inneren Dreiviertel-Ringabschnitte 3 der Einsätze 8 bis 10 können, wenn der Stempel zerlegt wird, jeweils um 15° gegeneinander verdreht werden. Wenn der Stempel wieder zusammengesetzt wird, sind die Ringabschnitte 3 durch die Verzahnung gegen Verdrehen gesichert. Der Einsatz mit dem Pfeil (Markierung 4) dient zum Befestigen des Stempels 6 und als Sicherung gegen Herausfallen der Einsätze 7 bis 11. Mit diesem Stempel 6 können 243 = 13.824 verschiedene Codes eingestellt werden.
8 zeigt den Stempel 6 in zusammengesetztem Zustand, der in dieser Ausführung das in der Zeichnung dargestellte Codierungsbeispiel 12 erzeugt, das während des Herstellungsvorgangs direkt auf das zu codierende Werkstück, beispielsweise aus Kunststoff, aufgebracht wird.
Alle in der Beschreibung und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

1: Äußerer Fangring
2: Ringe
3: Ringabschnitte
4: Markierung
5: Verdrehbare Ringhülse
6: Stempel
7: Einsatz
8: Verstellbarer Einsatz
9: Verstellbarer Einsatz
10: Verstellbarer Einsatz
11: Verstellbarer Einsatz
12: Codierungsbeispiel

Claims

Codieren von Objekten – mit einem auf dem Objekt anzubringenden Informationscode dadurch gekennzeichnet, – dass der Informationscode aus in die Oberfläche des Objektes eingebrachte maschinenlesbare Oberflächenunterschieden besteht.
Codierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die den Informationscode bildenden Oberflächenunterschiede aus räumlichen Vertiefungen und/oder Erhöhungen in der Oberfläche des Objekts besteht und – dass das Lesen durch Erfassen des Profils dieser Vertiefungen und/oder Erhöhungen erfolgt.
Codierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationscode aus Rauhigkeitsunterschieden der Oberfläche des Objekts besteht.
Codierung nach Anspruch 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationscode durch mehrere lesbare Ringe (2) bzw. lesbare oder ausgelassene Ringabschnitte (3) gebildet wird, die von einem Fangring (1) umschlossen sind.
Codierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (2) oder Ringabschnitte (3) zu einem Mittelpunkt weitgehend zentralsymmetrisch angeordnet sind.
Codierung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringverlauf spiralförmig ist.
Codierung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringabschnitte (3) eine Aufteilung aufweisen mit lesbaren oder ausgelassenen Ringabschnitten mit einem Drehlageversatz zwischen Beginn und Ende des jeweiligen Ringsegments und dass die Ausgangsstellung durch eine die 0-Stellung definierende Markierung (4) versehen ist.
Codierung nach Anspruch 4 – 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (2) oder Ringabschnitte (3) unterschiedlich breit sind.
Codierung nach Anspruch 4 – 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lesbaren Ringe (2) oder Ringabschnitte (3) unterschiedlich tief oder hoch sind.
Verfahren zum Codieren von Objekten, bei dem ein Informationscode auf dem Objekt angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung des Informationscodes auf dem Objekt während der Herstellung des Objektes aufgebracht wird.
Verfahren zum Codieren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationscode durch Gefügeveränderungen von Abschnitten der Oberfläche des Objektes, beispielsweise aufgrund von Druck- und/oder Hitzeeinwirkung gebildet wird.
Codierwerkzeug zum Codieren von Objekten, insbesondere zur Erzeugung des Informationscodes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkzeug ein den Informationscode als Negativform aufweisender Stempel (6) dient.
Codierwerkzeug nach Anspruch 12 für den Einsatz bei gespritzten Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzdüse im Zentrum des Stempels (6) angeordnet ist.
Codierwerkzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, – dass der Stempel (6) aus mehreren ineinanderliegenden Ringhülsen (5) besteht – dass die Ringhülsen (5) gegeneinander verdrehbar sind – dass auf jeder Ringhülse (5) ein Ringabschnitt des Codes liegt.
Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringhülsen (5) des Stempels (6) manuell verstellbar sind.
Werkzeug für das Codierungsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringhülsen (5) des Stempels (6) einen elektromotorischen Antrieb haben.
Verfahren nach Anspruch 1 – 3 in Verbindung mit den Ansprüchen 14 – 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringhülsen (5) des Stempels (6) bei jedem Codierungsvorgang verstellt werden.