Automatisierte Code- und Klarschriftprüfung für Automotive-Bauteile
1D- und 2D-Codes, DPM-Markierungen sowie OCR und OCV inline prüfen
Eindeutige Kennzeichnungen verbinden Automotive-Bauteile mit Produktions-, Qualitäts- und Prozessdaten. Damit unterstützen sie die Rückverfolgbarkeit, Variantensteuerung und automatisierte Weiterverarbeitung innerhalb der Fertigung.
OCTUM entwickelt kundenspezifische Bildverarbeitungssysteme zum Lesen und Prüfen von Codes und Klarschrift. Die Systeme erfassen beispielsweise Barcodes, Data-Matrix-Codes, direkt aufgebrachte Markierungen und alphanumerische Zeichen – auch auf metallischen, strukturierten, glänzenden oder gekrümmten Bauteiloberflächen.
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Was ist eine automatisierte Code- und Klarschriftprüfung?
Bei der automatisierten Codeprüfung erfasst eine Kamera den gekennzeichneten Bereich eines Bauteils. Die Bildverarbeitungssoftware lokalisiert den Code oder die Zeichen, liest die enthaltenen Informationen und prüft sie anhand definierter Kriterien.
Je nach Prüfaufgabe können die erfassten Daten mit einem Sollwert, einem Produktionsauftrag, einer Datenbank oder einer zusätzlich aufgebrachten Klarschrift abgeglichen werden. Das Prüfergebnis wird anschließend an die SPS, Maschinensteuerung oder ein übergeordnetes Produktionssystem übermittelt.
Dadurch können Bauteile identifiziert, Varianten zugeordnet, nachfolgende Prozessschritte gesteuert und fehlerhaft gekennzeichnete Komponenten gezielt ausgeschleust werden.
Welche Codes und Zeichen reproduzierbar gelesen werden können, hängt unter anderem von Markierverfahren, Kontrast, Oberfläche, Codegröße, Bauteillage, Verschmutzung und optischer Zugänglichkeit ab.
Codes lesen, Inhalte prüfen und Codequalität bewerten
Diese Prüfaufgaben werden häufig unter dem Begriff Codeprüfung zusammengefasst, verfolgen jedoch unterschiedliche Ziele.
Codes lesen
Beim Codelesen wird die im Code enthaltene Zeichenfolge decodiert. Das System ermittelt beispielsweise eine Seriennummer, Materialnummer, Chargenkennung oder Varianteninformation.
Codeinhalte prüfen
Der gelesene Inhalt wird mit vorgegebenen Sollinformationen abgeglichen. So lässt sich beispielsweise kontrollieren, ob der Code zum Bauteil, Produktionsauftrag oder jeweiligen Bearbeitungsschritt gehört.
Codequalität bewerten
Zusätzlich kann die optische Qualität einer Kennzeichnung anhand definierter Merkmale beurteilt werden. Dazu gehören beispielsweise Kontrast, Beschädigungen, unvollständige Codeelemente oder Störungen innerhalb des Codes.
Eine normbezogene Qualitätsklassifizierung oder ein standardisiertes Code-Grading erfordert dafür ausgelegte Prüfbedingungen. Ob diese benötigt werden, wird deshalb projektspezifisch festgelegt.
OCR und OCV
OCR – Optical Character Recognition – liest unbekannte oder wechselnde Buchstaben und Ziffern.
OCV – Optical Character Verification – vergleicht aufgebrachte Zeichen mit einer vorgegebenen Zeichenfolge oder einem angelernten Sollbild.
Beide Verfahren können eingesetzt werden, um Seriennummern, Typenbezeichnungen, Datumsangaben oder weitere Klarschriftinformationen zu kontrollieren.
Welche Codes und Kennzeichnungen können geprüft werden?
1D-Codes
Lineare Barcodes können gelesen und ihre Inhalte mit hinterlegten Produktionsdaten abgeglichen werden.
2D-Codes
Zweidimensionale Codes wie Data Matrix oder QR-Codes speichern Informationen auf einer kleinen Fläche und eignen sich daher besonders zur Kennzeichnung einzelner Bauteile.
Direkt markierte Codes
Beim Direct Part Marking – kurz DPM – wird die Kennzeichnung unmittelbar auf der Bauteiloberfläche erzeugt. Typische Verfahren sind Lasermarkierung, Nadelprägung oder Ritzmarkierung.
Gedruckte Klarschrift
Aufgedruckte Buchstaben, Ziffern und Zeichen können mit OCR gelesen oder mit OCV gegen eine Vorgabe geprüft werden.
Geprägte und eingeschlagene Zeichen
Auch vertiefte oder erhabene Kennzeichnungen können bei geeigneter Beleuchtung optisch erfasst werden. Entscheidend ist, dass die Konturen der Zeichen reproduzierbar sichtbar gemacht werden können.
Kombinierte Kennzeichnungen
Codes und Klarschrift können innerhalb eines Prüfschritts gemeinsam kontrolliert werden. Dadurch lässt sich beispielsweise prüfen, ob der codierte Inhalt mit der sichtbaren Zeichenfolge übereinstimmt.
Typische Markierungsverfahren in der Automotive-Produktion
Lasermarkierung
Laser erzeugen dauerhafte Codes und Zeichen direkt auf Metall-, Kunststoff- oder beschichteten Oberflächen. Je nach Material können Kontrast und Reflexionsverhalten stark variieren.
Nadelprägung
Bei der Nadelprägung entsteht die Kennzeichnung aus einzelnen Vertiefungen. Für die optische Prüfung müssen Punktstruktur und Bauteiloberfläche durch ein geeignetes Beleuchtungskonzept voneinander getrennt werden.
Inkjet-Druck
Inkjet-Verfahren ermöglichen kontrastreiche Kennzeichnungen auf unterschiedlichen Bauteiloberflächen. Geprüft werden können unter anderem Vollständigkeit, Lesbarkeit und Inhalt.
Prägung und mechanische Kennzeichnung
Mechanisch erzeugte Zeichen können abhängig von ihrer Tiefe, Form und Oberflächenstruktur mit 2D- oder 3D-Verfahren erfasst werden.
Herausforderungen beim Lesen direkt markierter Codes
Automotive-Bauteile stellen hohe Anforderungen an die optische Erfassung. Codes und Zeichen befinden sich häufig auf Oberflächen, die keine gleichmäßigen Aufnahmebedingungen bieten.
Typische Herausforderungen sind:
- geringe Kontraste zwischen Kennzeichnung und Bauteil
- glänzende, dunkle oder strukturierte Oberflächen
- gewölbte oder unebene Bauteilbereiche
- schwankende Position und Orientierung
- unterschiedliche Markiertiefen und Zeichenformen
- Verschmutzungen, Öl oder Prozessrückstände
- Beschädigungen oder unvollständige Markierungen
- kleine Codes bei begrenztem Bauraum
- bewegte Bauteile und kurze Taktzeiten
Kamera, Optik, Beleuchtung und Auswerteverfahren werden deshalb auf das Bauteil, die Kennzeichnung und die Produktionsbedingungen abgestimmt.
Wie funktioniert die automatische Codeprüfung?
1. Kennzeichnungsbereich erfassen
Das Bauteil wird in einer definierten Position oder während der Bewegung aufgenommen. Abhängig von Position, Geometrie und Anzahl der Kennzeichnungen können mehrere Kameras oder Ansichten erforderlich sein.
2. Code oder Zeichen sichtbar machen
Die Beleuchtung wird auf Oberfläche und Markierungsverfahren abgestimmt. Bei geprägten, gelaserten oder genadelten Kennzeichnungen kann eine gezielte Beleuchtungsrichtung entscheidend sein, um Konturen und Höhenunterschiede sichtbar zu machen.
3. Inhalt lesen und prüfen
Die Bildverarbeitungssoftware lokalisiert den Code oder die Zeichen und ermittelt den enthaltenen Inhalt. Anschließend können Sollwerte, Schreibweise, Vollständigkeit, Position oder weitere Qualitätsmerkmale kontrolliert werden.
4. Prüfergebnis übergeben
Das Ergebnis wird an die Maschinensteuerung oder ein übergeordnetes System übertragen. Abhängig vom Anlagenkonzept können fehlerhaft gekennzeichnete Bauteile ausgeschleust, gesperrt oder zur Nacharbeit weitergeleitet werden.
Gelesene Daten, Bilder und Prüfergebnisse lassen sich bei Bedarf zusätzlich dokumentieren.
Typische Anwendungen in der Automotive-Produktion
OCTUM entwickelt Prüflösungen unter anderem für folgende Aufgaben:
- Lesen von Data-Matrix-Codes auf metallischen Bauteilen
- Kontrolle laserbeschrifteter Codes und Seriennummern
- Lesen genadelter Codes auf Motor- und Antriebskomponenten
- OCR-Prüfung von Typen-, Material- und Seriennummern
- OCV-Prüfung vorgegebener Zeichenfolgen
- Kontrolle gedruckter Kennzeichnungen auf Bremsenkomponenten
- Lesen geprägter oder eingeschlagener Zeichen
- Prüfung auf Anwesenheit und Vollständigkeit einer Kennzeichnung
- Abgleich von Code und Klarschrift
- Zuordnung von Bauteilen zu Varianten oder Produktionsaufträgen
- Steuerung nachfolgender Bearbeitungs- und Montageschritte
- Bereitstellung von Daten für Rückverfolgbarkeit und Dokumentation
Rückverfolgbarkeit und Prozesssteuerung unterstützen
Eine nicht lesbare oder falsche Kennzeichnung kann dazu führen, dass ein Bauteil nicht eindeutig zugeordnet oder im weiteren Prozess nicht korrekt verarbeitet wird.
Durch eine Inline-Codeprüfung kann die Kennzeichnung unmittelbar nach dem Markierprozess kontrolliert werden. Fehlerhafte Codes und Zeichen werden dadurch erkannt, bevor das Bauteil weitere Bearbeitungs- oder Montageschritte durchläuft.
Die automatische Code- und Klarschriftprüfung unterstützt:
- die eindeutige Identifikation von Bauteilen
- die Zuordnung von Varianten und Produktionsaufträgen
- die Rückverfolgbarkeit innerhalb des Produktionsprozesses
- die Kontrolle direkt nach dem Markiervorgang
- die Vermeidung falsch gekennzeichneter Komponenten
- die automatisierte Steuerung nachfolgender Prozessschritte
- die Dokumentation gelesener Inhalte und Prüfergebnisse
- eine objektive und wiederholbare Qualitätskontrolle
Integration in neue und bestehende Produktionsanlagen
OCTUM stimmt das Prüfsystem auf die jeweilige Produktionsumgebung und die vorhandenen Schnittstellen ab. Berücksichtigt werden unter anderem Taktzeit, Bauraum, Bauteilbewegung, Positionierung, Markierungsverfahren und erforderlicher Datenaustausch.
Je nach Anwendung sind unterschiedliche Systemkonzepte möglich:
- stationäre Code-Lesestationen
- Inline-Prüfung im laufenden Produktionstakt
- kamerabasierte Systeme mit mehreren Ansichten
- kompakte Smart-Kamera-Lösungen
- PC-basierte OCR- und OCV-Systeme
- Prüfung stehender oder bewegter Bauteile
- Integration in Markier-, Bearbeitungs- und Montagestationen
- Nachrüstung bestehender Fertigungsanlagen
- Kommunikation mit SPS und Maschinensteuerung
- Anbindung an Datenbanken und übergeordnete Produktionssysteme
- bauteil- und variantenspezifische Prüfprogramme
Von der Machbarkeitsstudie bis zur Inbetriebnahme
Die Entwicklung einer Prüflösung beginnt mit der Definition der Codes, Zeichen, Sollinhalte und zulässigen Abweichungen. Idealerweise stehen Originalteile mit repräsentativen Unterschieden bei Kontrast, Position, Markiertiefe und Oberflächenbeschaffenheit zur Verfügung.
Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie kann OCTUM untersuchen, unter welchen Aufnahmebedingungen sich die Kennzeichnungen reproduzierbar erfassen und auswerten lassen. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für die Auswahl von Kamera, Optik, Beleuchtung und Auswertesoftware.
OCTUM begleitet das Projekt von der Konzeption und Umsetzung über die Integration und Inbetriebnahme bis zum Support während des laufenden Betriebs.
FAQ zur automatisierten Code- und Klarschriftprüfung
Welche Codes können mit Bildverarbeitung gelesen werden?
Je nach Anwendung können unter anderem 1D-Barcodes, Data-Matrix-Codes, QR-Codes und weitere 2D-Codes gelesen werden. Auch direkt auf Bauteilen markierte Codes lassen sich prüfen, wenn sie optisch ausreichend sichtbar gemacht werden können.
Was bedeutet DPM bei der Codeprüfung?
DPM steht für Direct Part Marking. Dabei wird ein Code oder eine Zeichenfolge unmittelbar auf der Oberfläche eines Bauteils erzeugt, beispielsweise durch Laser, Nadelprägung oder Ritzmarkierung.
Was ist der Unterschied zwischen OCR und OCV?
OCR liest unbekannte oder wechselnde Zeichenfolgen. OCV vergleicht eine Kennzeichnung mit vorgegebenen oder angelernten Zeichen und prüft, ob die erwartete Beschriftung vorhanden ist.
Was ist der Unterschied zwischen Codelesen und Codeverifikation?
Beim Codelesen wird der codierte Inhalt ermittelt. Bei der Inhaltsprüfung wird dieser Wert zusätzlich mit einer Vorgabe oder einem Datensatz abgeglichen. Eine normbezogene Codeverifikation bewertet darüber hinaus die optische Qualität eines Codes unter definierten Prüfbedingungen.
Können Codes auf glänzenden oder schlecht kontrastierenden Oberflächen gelesen werden?
Das ist grundsätzlich möglich, wenn der Code durch eine geeignete Kombination aus Beleuchtung, Optik und Bildauswertung reproduzierbar sichtbar gemacht werden kann. Die Machbarkeit hängt unter anderem von Oberfläche, Markierungsverfahren, Codegröße und Bauteilgeometrie ab.
Können Code und Klarschrift miteinander verglichen werden?
Ja. Ein System kann sowohl den codierten Inhalt als auch eine sichtbare Zeichenfolge lesen und beide Werte miteinander vergleichen. Dadurch lässt sich prüfen, ob Code und Klarschrift übereinstimmen.
Ist eine vollständige Inline-Prüfung möglich?
Alle Bauteile, die eine entsprechend ausgelegte Prüfstation durchlaufen, können automatisiert kontrolliert werden. Welche Codes, Zeichen und Qualitätsmerkmale dabei geprüft werden können, hängt von ihrer Zugänglichkeit und den festgelegten Prüfgrenzen ab.
Kann eine Codeprüfung nachgerüstet werden?
Eine Nachrüstung ist grundsätzlich möglich. Dafür müssen unter anderem der verfügbare Bauraum, die Bauteilpositionierung, die Taktzeit, die Beleuchtungssituation und die vorhandenen Schnittstellen geprüft werden.
Ihre Kennzeichnung ist nicht aufgeführt?
Codearten, Markierungsverfahren und Produktionsbedingungen unterscheiden sich von Anwendung zu Anwendung. Gemeinsam mit Ihnen bewerten wir, wie sich Ihre Codes und Zeichen optisch erfassen und in den Produktionsprozess integrieren lassen.
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