10 суждений о прямой маркировке детали
На многих предприятиях контроль качества в процессе производства обеспечивается с помощью прямой маркировки деталей машиночитаемыми кодами и отслеживания этих деталей в течение всего жизненного цикла изделия. Этот процесс известен как прямая маркировка идентификационных знаков (DPMI).
Быстрая, точная и надежная прямая маркировка детали представляет собой сложную проблему, так как может оказаться, что коды трудно прочитать из-за плохой контрастности, неоднородности поверхности деталей, а также частичных повреждений в процессе обработки и воздействия окружающей среды. Если код оказывается нечитаемым, то деталь не будет обработана, может остановиться процесс производства и произойти сбой в работе автоматической линии.
Повышение мощности процессоров цифровых сигналов, датчиков изображения и алгоритмов декодирования позволили разработать считывающие устройства идентификации (ID), которые оправдывают затраты и демонстрируют результаты считывания, отвечающие требованиям производителей. При внедрении прямой маркировки идентификационных знаков необходимо принимать во внимание ряд факторов.
1. Выбор кода
Стандарт кода ANSI (Национального института стандартов США) наиболее широко применяется для прямой маркировки таких материалов, как металл, стекло, керамика или пластик. Поскольку этот код является общепринятым, поставщики оборудования для маркировки и считывания вкладывают большие средства в научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в целях совершенствования работы оборудования, поддерживающего ECC200. Однако некоторые считывающие устройства работают только с фирменными кодами, привязанными к единственному производителю, или с другими символиками кода небольшого числа производителей.
2. Кодирование данных
Матричный код имеет ряд преимуществ для прямой маркировки детали, включая небольшой размер, высокую емкость кодирования данных и исправление ошибок, что позволяет успешно считывать код, даже если повреждено до 60% кода. При создании матричного кода кодировка данных сопоставляется с количеством информации, хранящейся в матрице. В ECC200 предусмотрены 24 квадратных формата и 6 прямоугольных, которые обеспечивают пользователям гибкость кодирования от 6 до 3116 цифр в одном коде.
Размер кода может повлиять на возможность считывания, он обычно определяется количеством данных, которые нужно закодировать, размером модуля (элемента) и шероховатостью поверхности детали, на которую наносится код. При заданных требованиях промышленных спецификаций размер, соответствующий техническим условиям, будет определяться требованиями применения. На решение о том, какую информацию необходимо закодировать, обычно влияют требования пользователя к программе отслеживания.
Также следует принять во внимание имеющееся в наличии место на детали. Если место для метки ограничено, то матричный код может использоваться как «номерной знак» с тем, чтобы просто идентифицировать деталь. Это сокращает объем закодированных данных и уменьшает размер кода. В этом случае централизованная база данных, в которой содержатся сведения о процессе производства и данные истории производства детали, обновляется по мере того, как деталь идентифицируется в процессе изготовления и в цепочке поставки. Если же места на детали достаточно, пользователи могут извлечь выгоду из большого объема данных в коде и закодировать больше информации о детали путем создания «портативной» базы данных.
3. Процессы маркировки
Выбор процесса маркировки обычно связан с конструкцией детали. При отклонении от конструкции может потребоваться специальное утверждение таких технических изменений. Основные методы, которые используются для создания машиночитаемых символов для прямой маркировки, включают насечку точек, лазерную маркировку, электрохимическое травление и струйную печать. К важным факторам, определяющим выбор метода маркировки, относятся ожидаемый жизненный цикл детали, состав материала, из которого она изготовлена, износ под воздействием окружающей среды, а также объемы производства. К другим факторам можно отнести текстуру поверхности, объем данных, которые необходимо закодировать, доступное пространство и местоположение метки на детали.
4. Размещение метки
Местоположение кода на детали напрямую влияет на его удобочитаемость. Это место должно быть хорошо видимым на протяжении всего процесса производства, лучше всего помещать метки на плоской части детали. Следует также выбирать выступающие места, на которых считывающее устройство может легко увидеть метку. Необходимо избегать мест, где рельеф окружающей поверхности мог бы повлиять на освещенность кода от источника освещения считывающего устройства.
Там, где это возможно, лучше всего иметь «чистую зону» вокруг метки, где на код не влияют ни особенности детали, ни её края, ни помехи или другие факторы. Если метку нужно поставить на деталь цилиндрической формы, необходимо проследить за тем, чтобы был выбран оптимальный размер кода. Кривизна поверхности может вызвать искажение кода, возникают также трудности в надлежащем освещении. Для решения этой проблемы нужно, чтобы размер кода составлял не более 16% диаметра или 5% окружности детали.
5. Удобочитаемость
Удобочитаемость определяет, насколько легко или трудно считывающему устройству успешно считывать код. Поставщики технологии прямой маркировки должны показать, что они в состоянии обеспечить уровень считываемости шесть сигм, то есть такой уровень качества, при котором число ошибок не превышает 4 на миллион. Пользователь, планирующий внедрить прямую маркировку, должен осознавать все факторы, которые оказывают влияние на удобочитаемость кода. Надежнее всего в этом случае хорошо разбираться в конструкции и других вопросах, относящихся к символике и удобочитаемости матричного кода.
Характерные детали, которые присутствуют в символе матрицы данных, включают свободную зону, шаблон поиска, шаблон синхронизации и область данных. Каждый отдельный элемент рассматривается как модуль (ячейка). То, как на самом деле выглядит код, зависит от типа размещенной на детали метки. Так, например, матричный код, сформированный с помощью лазерного маркировочного станка или принтера будет иметь вид непрерывного L-образного рисунка и прямоугольных модулей; насечка точек и струйная маркировка дает коды с дискретным L-образным рисунком, состоящим из круглых модулей.
Для четкого и надежного считывания кода необходим рисунок с характерными модулями, стойкими и заметно отличающимися по форме и размеру от других особенностей на поверхности детали. Однако при использовании прямой маркировки эта задача может оказаться достаточно трудной вследствие разнообразия текстуры поверхности, способа подачи детали в процессе маркировки и разнообразия маркировочных устройств. Например, на изображении поверхности отлитых деталей будут видны выбоины. Если они совпадут по размеру или/и форме с метками точечного кода, пострадает надежность считывания кодируемой информации.
6. Проверка
С помощью системы проверки можно немедленно определить проблемы в процессе маркировки, которые могут быть вызваны плохой фиксацией детали, повреждением маркирующего станка, таким как сломанный наконечник станка для нанесения точечного кода, или неправильной установкой при смене детали. Кроме того, система проверки кода может обеспечить обратную связь в ходе процесса маркировки для профилактического обслуживания. Так, например, с помощью контрольного устройства можно отслеживать износ наконечника станка для нанесения точечного кода. В этом случае отслеживается размер точки и, когда возникает необходимость замены наконечника, подается сигнал оператору.
7. Виды считывающих устройств
Для распознавания прямой маркировки традиционно используются три вида считывающих устройств (декодеров): стационарные, презентационные и ручные.
Стационарные считывающие устройства используются для идентификации деталей, которые обрабатываются и перемещаются с помощью конвейера, шагового устройства или автомата. Устройство такого типа монтируется в заданном положении таким образом, чтобы имелась возможность разместить метку перед считывающим устройством в ходе непрерывного или шагового перемещения. Устройство запуска подает сигнал на считывающее устройство о том, что деталь подготовлена для считывания метки. Такой сигнала запуска формируется внешним датчиком, определяющим наличие детали, или энкодером, который способен определять положение детали и подавать сигнал на декодирование.
Подобно стационарному презентационное считывающее устройство устанавливается в фиксированном положении, однако оно работает в непрерывном цикле считывания, автоматически выполняя задачу декодирования сразу после того, как оператор размещает перед ним деталь. С помощью презентационных считывающих устройств можно быстро считывать код на деталях там, где они перемещают вручную. Презентационное считывающее устройство может использоваться совместно со стационарным или ручным.
Использование ручных считывающих устройств предпочтительно в тех случаях, когда процесс производства не автоматизирован, или если детали значительно различаются по размерам. Можно осуществлять как проводное, так и беспроводное соединение ручных считывающих устройств. Подсоединение с помощью кабеля имеет то преимущество, что его нельзя переместить на другое место. Беспроводное соединение требуется в том случае, когда длина кабеля становится ограничением в ходе считывания кода с деталей определенного размера или местоположения.
8. Выбор считывающего устройства
Решающим условием является устойчивое считывание кода. При выборе важно отдавать предпочтение таким считывающим устройствам, которые могут работать при значительном разнообразии искажений кода. Набор образцов деталей, в котором представлено различное качество меток, может послужить основой для предварительного тестирования скорости работы считывающего устройства. Однако рекомендуется всесторонняя предварительная проверка для сбора и анализа статистики показателей считывания.
Считывающее устройство также должно быстро выдавать результат. Несмотря на то, что главным в использовании автоматического считывающего устройства является отсутствие ошибок и точность считывания, его работа никак не должна замедлять процесс производства или работу автоматического оборудования.
9. Возможность взаимодействия
В случае применения стационарных считывающих устройств результаты передаются через сеть предприятия на производственное оборудование или в базу данных, таким образом, устройство считывания прямой маркировки должно поддерживать связь по сети или по последовательному интерфейсу. Последовательная связь используется обычно в тех случаях, когда результаты считывания или проверки являются «локальными», то есть важны только для подразделения предприятия или для автоматического оборудования цеха. Сетевое же соединение позволяет считывающему устройству передавать декодированные данные на ПК и в базы данных на уровне предприятия.
И, наконец, по мере того, как все больше считывающих устройств используется в процессе производства, возникает необходимость в централизованном управлении их работой. Необходимо убедиться в том, что считывающее устройство позволяет осуществлять контроль и управление работой системы машинного зрения по сети дистанционно как с территории предприятия, так и извне.
Выбор методов взаимодействия ручных считывающих устройств зависит от того, каким образом осуществляется соединение (проводное или беспроводное). Проводные считывающие устройства часто передают результаты через интерфейс, называемый «разрыв клавиатуры» («keyboard wedge»), который имитирует нажатие клавиш, что упрощает интеграцию с ПК. Другой метод – соединение через интерфейс RS-232-C. В беспроводном ручном считывающем устройстве для соединения с основной станцией ПК или другим контроллером используется такая беспроводная технология как Bluetooth.
10. Выбор поставщика
Поставщик должен предоставить поддержку, необходимую для применения прямой маркировки, и гарантировать успешную установку оборудования. Сеть учреждений по всему миру помогает осуществлять предпродажную и послепродажную поддержку, которая особенно важна, если система скомплектована в одном месте, а перевезена в другое. И, наконец, поставщик также должен иметь хороший послужной список и финансовую стабильность.