DE102011083252B3 - Handgeführtes Beschriftungssystem - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein handgeführtes Beschriftungssystem. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein handgeführtes Beschriftungssystem, das mit einer Strahlquelle zum Aufbringen einer Markierung auf eine Oberfläche eines Werkstücks ausgestattet ist. Ferner ist das handgeführte Beschriftungssystem mit einer Kamera und mindestens einer Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung mindestens eines Teils der Oberfläche des Werkstücks versehen.
- Hintergrund der Erfindung
- Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, auf Werkstücke Sicherheitskennzeichnungen aufzubringen. In der Regel werden diese Sicherheitskennzeichnungen mittels eines Lasers auf die Oberfläche des Werkstücks aufgebracht. Diese Sicherheitskennzeichnungen bzw. Beschriftungen werden als „Data-Matrix-Code” (DMC) bezeichnet.
- Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2008 000 503 A1 ist ein Verfahren zum Verifizieren von Data-Matrix-Codes bekannt. Auf Werkstücke wird während eines Bearbeitungsvorgangs eine Kennzeichnung aufgebracht. Anhand dieser Kennzeichnung ist das Werkstück dauerhaft identifizierbar. Zur Verifizierung der aufgebrachten Kennzeichnung ist mit dem Laserbeschriftungssystem eine Kamera verbunden. Mit dieser Kamera wird der auf das Werkstück aufgebrachte Data-Matrix-Code gelesen und mit dem Soll-Code verglichen und verifiziert. - Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10153943 A1 offenbart einen Laserbeschrifter und ein Verfahren zum Aufbringen eines Matrix-Codes auf einen Gegenstand. Die Vorrichtung enthält einen Laser zum Erzeugen eines Laserstrahls und eine Ablenkeinheit zum Fokussieren und Führen des Laserstrahls innerhalb eines Beschriftungsfeldes auf den Gegenstand bzw. dem Werkstück. - Zum Auslesen des auf den Gegenstand erzeugten Matrix-Codes enthält der Laserbeschrifter außerdem ein Lesegerät. Das Sichtfeld des Lesegeräts ist über die Ablenkeinheit zumindest auf einen Teil des Beschriftungsfeldes einstellbar, das den Matrix-Code enthält. Zur Umlenkung des Lasers auf das Beschriftungsfeld bzw. zum gleichzeitigen Führen des Lichts vom Beschriftungsfeld zu dem Lesegerät ist ein dichroitischer Strahlteiler im Strahlengang vorgesehen.
- Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 103 08 684 A1 offenbart ein Verfahren zur Qualitätskontrolle von zweidimensionalen Matrix-Codes an metallischen Werkstücken mit einem Bildverarbeitungsgerät. Der Matrix-Code wird in Form von Markierungspunkten auf den metallischen Werkstücken angebracht. Der Prägevorgang der Markierungspunkte erfolgt anhand vorgegebener digitaler Positionsdaten mittels eines Markierwerkzeugs. Anschließend werden mittels des Bildverarbeitungsgeräts nur an den durch die Positionsdaten vorgegebenen Stellen die entsprechenden Bilddaten zur Prüfung erfasst. - Die U.S.-Patentanmeldung US 2004/0099724 A1 offenbart ein Werkstück mit einem maschinenlesbaren Datenträger. Der Datenträger umfasst einen zweidimensionalen Matrix-Code. Der Matrix-Code wird auf dem Werkstück mittels Bohrungen hergestellt. Eine mechanische Bearbeitung wird bevorzugt, da das Einbrennen des Codes mittels eines Lasers zu strukturellen Veränderungen des Materials führen kann. Bevor das Werkstück von dem Halter für die Aufbringung des Matrix-Codes aufgenommen wird, wird der Matrix-Code mittels eines Lesegerätes überprüft.
- Die
DE 100 59 246 A1 befasst sich ebenfalls mit einem Beschriftungssystem, bei welchem eine einen Laserstrahl emittierende Strahlenquelle innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist. Zudem befindet sich in dem Gehäuse eine Scaneinrichtung, die den Laserstrahl in eine Schutzhausung umlenkt. - Aus der
DE 199 15 071 A1 ist ein weiteres Beschriftungssystem bekannt, bei dem eine Strahlenquelle innerhalb eines Schutzgehäuses an einer Führung angeordnet ist und nicht, wie bei dem Beschriftungssystem gemäß Patentanspruch 1, in einem Tragegestell außerhalb des Schutzgehäuses. - Aufgabe der Erfindung ist, ein handgeführtes Beschriftungssystem zu schaffen, bei dem auf einfache Weise unterschiedliche Strahlquellen eingesetzt werden können und die Sicherheitsbedingungen für die eingesetzten Strahlquellen erfüllt.
- Die Aufgabe wird durch ein handgeführtes Beschriftungssystem gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
- Das handgeführte Beschriftungssystem trägt an einem Tragegestell eine Schutzhausung. Die Schutzhausung hat eine Öffnung ausgebildet, die der Oberfläche des Werkstücks, auf der die Markierung angebracht werden soll, gegenüber liegt. Die Strahlquelle ist derart im Traggestell anbringbar, dass eine optische Achse der Strahlquelle durch die Öffnung der Schutzhausung verläuft. Die Strahlquelle ist ein Laser, der im Traggestell in einem Laserträger montiert ist. Der Laserträger besitzt einen Laserboden, der mehrere Führungselemente zum Einsetzen der Strahlquelle trägt. Ferner hat der Laserboden eine Öffnung ausgeformt, die zur Aufnahme zumindest eines Teils einer Optik der Strahlquelle dient.
- Der Laserträger ist mit mindestens einem Griffelement zur manuellen Handhabung versehen. Ferner kann zusätzlich eine Aufhängung zur maschinellen Handhabung befestigt sein. An der Aufhängung kann das handgeführte Beschriftungssystem auf das Werkstück abgesenkt werden, auf dessen Oberfläche die Markierung aufgebracht werden soll. Bevorzugter Weise sind die aufzubringenden Markierungen Data-Matrix-Codes (DMC). Zur Überprüfung der Qualität der aufgebrachten Markierung ist an der Schutzhausung eine Kamera angebracht. Mittels der Kamera wird das von der Oberfläche des Werkstücks zurückgestrahlte Licht erfasst und somit die aufgebrachte Markierung auf einem Bildaufnahmechip der Kamera abgebildet. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass die Kamera die für die Abbildung notwendige Optik beinhaltet.
- Im Innern der Schutzhausung ist ein schwenkbarer Spiegel angebracht. Der schwenkbare Spiegel kann in eine erste Stellung und in eine zweite Stellung geschwenkt werden. In der ersten Stellung gelangt das Licht von der Strahlquelle entlang der optischen Achse der Strahlquelle zu der Oberfläche des Werkstücks, um dort die entsprechende Markierung auszuführen. In der zweiten Stellung ist der Spiegel derart angeordnet, dass das Licht von der Strahlquelle blockiert ist und dass das von der Oberfläche des Werkstücks zurückkommende Licht auf die Kamera gerichtet ist.
- Die Schutzhausung selbst trägt eine Bodenplatte, in der die Öffnung für den Durchtritt des Lichts der Strahlquelle vorgesehen ist. Die Öffnung der Bodenplatte der Schutzhausung liegt der Oberfläche des Werkstücks gegenüber. An mindestens einer Außenwand der Schutzhausung ist mindestens ein Sicherheitsinitiator angebracht. Der Sicherheitsinitiator ermittelt, ob eine richtige Positionierung des handgeführten Beschriftungssystems in Bezug auf das Werkstück vorliegt. Somit wird ein Ausritt von Licht der Strahlquelle aus der Schutzhausung verhindert und die Strahlquelle abgeschaltet, wenn die Schutzhausung nicht richtig aufgesetzt ist. Aufgrund des Signals des Sicherheitsinitiators wird die Strahlquelle abgeschaltet. Eine weitere Möglichkeit ist, dass aufgrund des Signals vom Sicherheitsinitiator der Spiegel in die zweite Stellung schwenkt, und somit das von der Strahlquelle kommende Licht blockiert.
- An mindestens einer Innenwand der Schutzhausung ist die Beleuchtungseinrichtung angeordnet, um die für eine Bildaufnahme durch die Kamera erforderliche diffuse Beleuchtung bereitzustellen.
- Zur Aufbringung der Sicherheitskennzeichnungen auf die Oberfläche von Werkstücken werden als Strahlquellen Laser eingesetzt. Die Sicherheitskennzeichnungen werden als Data-Matrix-Codes (DMC) bezeichnet. Für die Aufbringung der Sicherheitskennzeichnung bzw. Markierung kommen mobile Systeme zum Einsatz. Das erfindungsgemäße handgeführte Beschriftungssystem ist mit einer Schutzhausung versehen. Diese Schutzhausung zeigt alle erforderlichen Sicherheitseinrichtungen (insbesondere die Sicherheitsinitiatoren) auf. Die Kamera dient zur Kontrolle der auf der Oberfläche des Werkstücks aufgebrachten Sicherheitskennzeichnung und ist hierzu direkt an der Schutzhausung angebracht. Das handgeführte Beschriftungssystem eignet sich besonders für die Laserbeschriftung von Großlagern, bei denen es sich aufgrund der Abmaße der Lager nicht lohnt, entsprechende stationäre und feste Hausungen bzw. Anordnungen zu bauen, um die Werkstücke mit der Laserbeschriftung zu versehen.
- Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen handgeführten Beschriftungssystems; -
2 eine perspektivische Ansicht des Traggestells von oben, wobei im Traggestell keine Strahlquelle eingesetzt ist; -
3 eine perspektivische Ansicht des Traggestells von unten, wobei die Öffnung in der Bodenplatte der Schutzhausung erkennbar ist; -
4 eine Schnittdarstellung durch die Schutzhausung des handgeführten Beschriftungssystems, wobei sich der schwenkbare Spiegel in der ersten Stellung befindet; -
5 eine Schnittansicht der in4 gezeigten Schutzhausung, wobei sich der Schwenkspiegel in der zweiten Stellung befindet und -
6 eine schematische Darstellung eines Teils des Werkstücks, bei dem auf der Oberfläche des Werkstücks eine Markierung angebracht ist. - Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen handgeführten Beschriftungssystems1 . Das handgeführte Beschriftungssystem1 besteht aus einer Strahlquelle2 , welche als Laser ausgeführt ist. Ferner umfasst das handgeführte Beschriftungssystem1 eine Kamera4 , mit der die auf der Oberfläche101 eines Werkstücks102 aufgebrachten Markierungen100 gelesen, bzw. verifiziert werden können (siehe hierzu6 ). Ferner ist das handgeführte Beschriftungssystem1 mit einer Schutzhausung10 versehen. Die Schutzhausung10 ist an einem Traggestell12 montiert. Am oberen Bereich des Traggestells12 ist die Strahlquelle2 eingesetzt. Die Strahlquelle2 wird von einem Laserboden18 getragen, der Teil des Laserträgers15 ist. Der Laserträger15 ist mit dem Traggestell12 verbunden. Auf dem Laserboden18 sind mehrere Führungselemente20 angeordnet, mit denen eine seitliche Führung der Strahlquelle2 erreicht wird. Ebenso ist mittels der Führungselemente20 die Ausrichtung der Strahlquelle2 im handgeführten Beschriftungssystem1 erleichtert. Im oberen Bereich des handgeführten Beschriftungssystems1 ist mindestens ein Griffelement24 vorgesehen. Mit mindestens einen Griffelement24 kann das handgeführte Beschriftungssystem1 in Bezug auf die Oberfläche101 des Werkstücks102 ausgerichtet werden. - Zur Unterstützung der Handhabung des handgeführten Beschriftungssystems
1 ist ferner eine Aufhängung26 vorgesehen, mit der zusätzlich eine maschinelle Handhabung des handgeführten Beschriftungssystems1 ermöglicht ist. Durch das Zusammenspiel des Griffelements24 und der Aufhängung26 ist somit für den Benutzer eine leichte, einfache und körperschonende Positionierung des handgeführten Beschriftungssystems1 in Bezug auf den Teil der Oberfläche101 des Werkstücks102 , an der die Markierung100 angebracht werden soll, möglich. - Im Bereich der Schutzhausung
10 , der der Oberfläche101 des Werkstücks102 gegenüberliegt, ist eine Bodenplatte36 vorgesehen. Zwischen der Bodenplatte36 und dem Laserboden18 ist eine Strebe17 angebracht, die für eine zusätzliche mechanische Stabilisierung des handgeführten Beschriftungssystems1 sorgt. In der hier dargestellten Ausführungsform ist die Schutzhausung10 rechteckig ausgebildet. An mindestens einer Außenwand10A der Schutzhausung10 ist ein Sicherheitsinitiator39 angebracht. Mit dem Sicherheitsinitiator39 ist es möglich das richtige Aufsetzen des handgeführten Beschriftungssystems1 auf das zu beschriftende Werkstück102 zu prüfen und festzustellen. Der Sicherheitsinitiator39 kann als ein induktiver Näherungsschalter ausgebildet sein, welcher sich selbst überwacht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei dieser Sicherheitsinitiatoren39 vorgesehen, um das Aufsetzen direkt auf das zu beschriftende Werkstück102 zu kontrollieren. Ein Sicherheitsinitiator39 kontrolliert dabei, dass sich das handgeführte Beschriftungssystems1 in einer Teileaufnahme (wird auf das Lager aufgesetzt) befindet. Damit ist das handgeführte Beschriftungssystem1 bzw. die Strahlquelle2 kontrolliert am Werkstück102 aufgesetzt. Mittels des kontrollierten Aufsetzens ist es möglich, dass aus dem Innern der Schutzhausung10 kein Licht der Strahlquelle2 austritt. In Abhängigkeit von der Bestimmung durch den Sicherheitsinitiator39 kann somit eine entsprechende Aktion ausgelöst werden, um die Sicherheitsbestimmungen für den Betrieb des angeführten Beschriftungssystems1 zu gewährleisten. -
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Traggestells12 aus Sicht von oben. Wie bereits in der Beschreibung zu1 erwähnt, ist unterhalb des Laserbodens18 die Schutzhausung10 vorgesehen. Die Schutzhausung10 trägt ebenfalls die Kamera4 . In dem Laserboden18 ist eine Öffnung22 ausgebildet, in die mindestens ein Teil der Optik25 der Strahlquelle2 ragt (siehe hierzu4 und5 ). Die Schutzhausung10 ist durch eine Bodenplatte36 abgeschlossen. Von der Außenwand10A der Schutzhausung10 ist der mindestens ein Sicherheitsinitiator39 angebracht. Ebenfalls ist an der Schutzhausung10 ein Antrieb31 vorgesehen, mit dem ein Spiegel30 von einer ersten Stellung301 in eine zweite Stellung302 (siehe hierzu4 und5 ) geschwenkt werden kann. - In
3 ist das Traggestell12 in perspektivischer Ansicht von unten dargestellt. Die Bodenplatte36 hat eine Öffnung37 ausgebildet. Die Öffnung37 ist somit gegenüber dem Bereich der Oberfläche101 des Werkstücks102 angeordnet, auf dem die Markierung100 angebracht werden soll. An mindestens einer Innenwand101 der Schutzhausung10 ist mindestens eine Beleuchtungseinrichtung6 vorgesehen. Mittels der Beleuchtungseinrichtung6 (siehe hierzu4 und5 ) ist es möglich, die auf der Oberfläche101 aufgebrachte Markierung100 zu beleuchten, damit eine Abbildung der Markierung100 von ausreichender Qualität mit der Kamera4 erzielt werden kann. Daraus resultiert letztendlich eine sichere Lesbarkeit der Markierung100 . -
4 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Bereich des handgeführten Beschriftungssystems1 , der im Wesentlichen die Schutzhausung10 darstellt. Die Optik25 der Strahlquelle2 greift dabei zum Teil durch die Öffnung22 im Laserboden18 . Die Optik25 der Strahlquelle2 legt somit eine optische Achse16 fest, entlang der sich das Licht der Strahlquelle2 ausbreitet. Bei der in4 gezeigten Darstellung ist der Spiegel30 in der ersten Stellung301 . Die erste Stellung301 bedeutet, dass sich das von der Strahlquelle2 zur Verfügung gestellte Licht entlang der optischen Achse16 ungehindert ausbreiten kann und durch die Öffnung37 der Bodenplatte36 auf die Oberfläche101 des Werkstücks102 gelangt. - In
5 ist die Situation dargestellt, dass der Spiegel30 in die zweite Stellung302 geschwenkt ist. Wenn sich der Spiegel30 in der zweiten Stellung302 befindet, ist somit das Licht der Strahlquelle2 , welches sich entlang der optischen Achse16 ausbreitet, blockiert. Mit dem an der Innenwand101 der Schutzhausung10 angebrachten Beleuchtungseinrichtung6 kann die Oberfläche101 des Werkstücks102 in geeigneter Weise beleuchtet werden, damit eine qualitativ ausreichende Erkennung der Markierung100 auf der Oberfläche101 des Werkstücks102 möglich ist. Das von der Oberfläche101 des Werkstücks102 ausgehende Licht gelangt durch die Öffnung37 in der Bodenplatte36 entlang der optischen Achse32 der Kamera4 zu der Kamera4 . Wie aus den4 und5 zu erkennen ist, ist die Kamera4 mit einem Kameragehäuse4G an der Schutzhausung10 angebracht. - Durch das Schwenken des Spiegels
30 von der ersten Stellung301 (Schreibstellung der Strahlquelle2 ) in die zweite Stellung302 ist es somit möglich, dass nach dem Schreiben der Markierung100 mit der Strahlquelle2 die Qualität der geschriebenen Markierung100 mit der Kamera4 überprüft werden kann. Hierzu ist es nicht notwendig, das handgeführte Beschriftungssystem1 hinsichtlich seiner Position in Bezug auf die geschriebene Markierung100 zu verändern. Durch die Bodenplatte36 ist sichergestellt, dass kein Licht der Strahlquelle2 nach außen gelangt. Somit ist die Sicherheit bzw. Lasersicherheit bei der Handhabung des handgeführten Beschriftungssystems1 gewährleistet. Ferner stellt die Bodenplatte36 sicher, dass kein Licht von außen in das Innere der Schutzhausung10 gelangt, wodurch eine sicherere Lesbarkeit der Markierung100 mittels der Kamera4 gewährleistet ist, da kein Störlicht von außen seinen Beitrag leistet. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- handgeführtes Beschriftungssystem
- 2
- Strahlquelle
- 4
- Kamera
- 4G
- Kameragehäuse
- 6
- Beleuchtungseinrichtung
- 10
- Schutzhausung
- 10A
- Außenwand der Schutzhausung
- 101
- Innenwand der Schutzhausung
- 12
- Traggestell
- 14
- Öffnung
- 15
- Laserträger
- 16
- optische Achse der Strahlquelle
- 17
- Strebe
- 18
- Laserboden
- 20
- Führungselemente
- 22
- Öffnung
- 24
- Griffelement
- 25
- Optik
- 26
- Aufhängung
- 301
- erste Stellung
- 302
- zweite Stellung
- 31
- Antrieb
- 32
- optische Achse der Kamera
- 36
- Bodenplatte
- 37
- Öffnung
- 39
- Sicherheitsinitiator
- 100
- Markierung
- 101
- Oberfläche
- 102
- Werkstück
Claims (9)
- Handgeführtes Beschriftungssystem (
1 ), mit einer Strahlquelle (2 ) zum Aufbringen einer Markierung (100 ) auf eine Oberfläche (101 ) eines Werkstücks (102 ), einer Kamera (4 ) und mindestens einer Beleuchtungseinrichtung (6 ) zur Beleuchtung mindestens eines Teils der Oberfläche (101 ) des Werkstücks (102 ), dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzhausung (10 ) an einem Traggestell (12 ) angebracht ist, dass eine Öffnung (14 ) der Schutzhausung (10 ) der Oberfläche (101 ) des Werkstücks (102 ) gegenüberliegt und dass die Strahlquelle (2 ) derart im Traggestell (12 ) anbringbar ist, dass eine optische Achse (16 ) der Strahlquelle (2 ) durch die Öffnung (14 ) der Schutzhausung (10 ) verläuft. - Handgeführtes Beschriftungssystem (
1 ) nach Anspruch 1, wobei die Strahlquelle (2 ) ein Laser ist, der im Traggestell (12 ) in einem Laserträger (15 ) montiert ist. - Handgeführtes Beschriftungssystem (
1 ) nach Anspruch 2, wobei der Laserträger (15 ) einen Laserboden (18 ) umfasst, der mehrere Führungselemente (20 ) zum Einsetzen der Strahlquelle (2 ) trägt und wobei der Laserboden (18 ) eine Öffnung (22 ) ausgeformt hat, die zur Aufnahme zumindest eines Teils einer Optik (25 ) der Strahlquelle (2 ) dient. - Handgeführtes Beschriftungssystem (
1 ) nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei der Laserträger (15 ) mit einem Griffelement (24 ) zur manuellen Handhabung und/oder einer Aufhängung (26 ) zur maschinellen Handhabung befestigt hat. - Handgeführtes Beschriftungssystem (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an der Schutzhausung (10 ) die Kamera (4 ) angebracht ist. - Handgeführtes Beschriftungssystem (
1 ) nach Anspruch 5, wobei im Inneren der Schutzhausung (10 ) ein schwenkbarer Spiegel (30 ) angebracht ist, der in einer ersten Stellung (301 ) Licht in der optischen Achse (16 ) der Strahlquelle (2 ) nicht blockiert und in einer zweiten Stellung (302 ) eine optische Achse (32 ) der Kamera (4 ) auf die Oberfläche (101 ) des Werkstücks (102 ) richtet. - Handgeführtes Beschriftungssystem (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schutzhausung (10 ) eine Bodenplatte (36 ) trägt, in der eine Öffnung (37 ) ausgebildet ist, die der Oberfläche (101 ) des Werkstücks (102 ) gegenüberliegt. - Handgeführtes Beschriftungssystem (
1 ) nach Anspruch 7, wobei an mindestens einer Außenwand (10A ) der Schutzhausung (10 ) mindestens ein Sicherheitsinitiator (39 ) angebracht ist, der die richtige Positionierung des handgeführten Beschriftungssystems (1 ) in Bezug auf das Werkstück (102 ) bestimmt, um somit einen Austritt von Licht der Strahlquelle (2 ) aus der Schutzhausung (10 ) zu verhindern und die Strahlquelle (2 ) abzuschalten. - Handgeführtes Beschriftungssystem (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an mindestens einer Innenwand (101 ) der Schutzhausung (10 ) die Beleuchtungseinrichtung (6 ) in einer Dunkelfeldanordnung für eine Bildaufnahme durch die Kamera (4 ) angeordnet ist.
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