EP3582924A1 - Method for coding a plate-like workpiece, method for identifying a plate-like workpiece, coding system - Google Patents

Method for coding a plate-like workpiece, method for identifying a plate-like workpiece, coding system

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Publication number
EP3582924A1
EP3582924A1 EP18705906.8A EP18705906A EP3582924A1 EP 3582924 A1 EP3582924 A1 EP 3582924A1 EP 18705906 A EP18705906 A EP 18705906A EP 3582924 A1 EP3582924 A1 EP 3582924A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coding
workpiece
reaction
base material
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18705906.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Popp
Berthold Schmidt
Klaus Bauer
Eberhard Wahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Publication of EP3582924A1 publication Critical patent/EP3582924A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/0342—Observing magnetic fields related to the workpiece
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    • G06K1/12—Methods or arrangements for marking the record carrier in digital fashion otherwise than by punching
    • G06K1/125—Methods or arrangements for marking the record carrier in digital fashion otherwise than by punching by magnetic means

Definitions

  • the present invention relates to a method of encoding a plate-like workpiece, a method of identifying a plate-like workpiece, and a coding system for identifying a plate-like workpiece.
  • a method of encoding a plate-like workpiece In order to identify and track products, it is known to provide the products with a readable code.
  • a method for encoding plate-like workpieces is known for example from DE 10 2014 210 611 AI.
  • a visible code is applied to the workpiece.
  • the problem here is that a post-processing of these components, eg. As by powder coating, grinding and deburring, causes the previously applied laser marking is no longer present or at least damaged, so that the workpieces can then no longer be tracked or identified.
  • DE 102 48 142 B3 describes a method for producing a magnetically scannable coding in a metallic component by generating permanent microstructural changes by means of a radiation source, which by changing the lattice structure and incorporation of ions, a change in the magnetic conductivity in the irradiated areas compared to the non-irradiated areas of the Causes component.
  • the process is limited to a few materials that can be magnetized in this way.
  • the coding thus obtained can be read out with only very complex reading heads
  • the coding method according to the invention comprises the following method steps: defining a coding region of the workpiece; Producing a coding by irradiation of the workpiece in the Kodier Suite with radiation, in particular laser radiation, such that a chemical reaction of the base material of the workpiece caused and a reaction material is formed within the Kodier Suites, wherein the chemical reaction causes a change in the magnetic remanence and thus the reaction material has a different magnetic remanence than the base material; and activating the coding by aligning the magnetic moments of the reaction material at least in the coding region.
  • the reaction of the base material of the workpiece with the introduced radiation in the coding region forms a layer of reaction material (coding layer), which may comprise different "islands.”
  • the workpiece therefore additionally comprises the reaction material after the coding in addition to the base material, whereby a different one in the coding region Remanence (ie the magnetization that retains the material after exposure and subsequent removal of an external magnetic field) is realized as being in the non-irradiated area of the workpiece
  • the chemical reaction is preferably effected on the surface of the workpiece to make the different magnetic remanences measurable Coding is activated by temporarily exposing the workpiece to a magnetic field, at least in the coding region, which aligns the magnetic moments of the reaction material (and possibly of the surrounding base material) From the magnetic field, the workpiece has a different magnetization in the coding region than outside the coding region.
  • the chemical reaction increases or decreases the magnetic signal in the coding region.
  • the inventive method can be carried out with a variety of base materials.
  • the base material comprises at least one of the elements: Fe, Al, Ni, Cu (eg, stainless steel, structural steel, aluminum). It is crucial that the base material of the workpiece and the reaction product of the chemical reaction have different magnetic remanences and thus different magnetizations after activation of the coding.
  • the workpiece comprises a magnetizable base material.
  • the base material of the workpiece is ferromagnetic or ferrimagnetic, since these materials have magnetic domains. From the combination of the statistical distribution of the magnetic domains of the base material, which is different for each workpiece, and the distribution of the reaction product over a range to be read later (read range) creates an individual (unique) coding pattern (mag. Fingerprint), which is also easy with portable Readers can be read.
  • the base material in the coding region is exposed during the irradiation to a reaction gas, wherein preferably the reaction gas is supplied by means of a gas supply device.
  • the reaction gas can trigger and / or enhance and / or accelerate the chemical reaction.
  • a gas nozzle is particularly advantageous because in this way in the coding region a relative to the ambient air increased concentration of the reaction gas is provided and the chemical reaction can be controlled specifically.
  • oxygen can serve as the reaction gas.
  • the chemical reaction preferably produces an oxide, in particular a magnetic metal oxide, for example iron (II, III) oxide or aluminum oxide, as reaction material.
  • a magnetic metal oxide for example iron (II, III) oxide or aluminum oxide
  • the magnetic signal is amplified or reduced by formation of the oxide layer.
  • iron (II, III) oxide layer Fe304 magnetite
  • the irradiation of the workpiece in the Kodier Scheme by means of a movable relative to the workpiece laser optics of a laser marking machine or a laser processing machine, in particular a laser cutting machine, performed.
  • the laser optics is moved over the coding region, so that the workpiece is exposed to laser radiation in the region to be marked (coding region).
  • the laser beam scans the coding region by means of a scanning device, in particular a galvanometer scanner or MEMS mirror.
  • Galvanometer scanners are highly dynamic multi-turn actuators with high resolution, good repeatability and good drift values.
  • a diffusion barrier is created between the reaction material and the base material of the workpiece. This will Longer lasting and does not lose their recognizability due to mixing of the materials of the reaction material with the base material of the workpiece.
  • a diffusion barrier is a barrier layer with low diffusion rate into consideration.
  • special chemical reaction products eg with carbide or silicon are suitable. This can also be done, for example, by a special temperature profile generated by the control of the radiation or by a pulsed radiation.
  • the method of laser optics relative to the workpiece by means of a flying optics or a robot can be done.
  • Flying optics ie devices in which the workpiece to be machined is stationary on a workpiece support, while the optics moves in three axes, are known, for example, from 2D laser cutting devices.
  • the activation of the coding is preferably carried out by a permanent magnet or electromagnet in the vicinity of Kodierbreichs, preferably a distance of approx. 0, 1 to 5 mm is brought.
  • a surface treatment of the workpiece is carried out after the irradiation of the workpiece.
  • the surface treatment occurs after the formation of the reaction material.
  • the activation of the reaction material may be carried out before or after the surface treatment.
  • the workpiece can be provided with conventional means with an "invisible" coding
  • the surface treatment preferably includes painting, powder coating, gluing or deburring.
  • the invention also relates to a method for identifying a plate-like workpiece from a base material, in particular sheets, the method according to the invention comprising: coding the workpiece according to the method described above; Reading the coding by measuring the local distribution of the magnetization in a readout area; Storage of read coding in a memory device; re-reading the coding by measuring the local distribution of the magnetization; Comparison of the stored coding and the re-read coding;
  • the coding region can comprise a number of non-contiguous subareas ("islands"), between which there are regions without reaction material, so that a more complex coding can also be realized.
  • the workpiece is provided with a marking for positioning a reading device for reading out the coding.
  • the readout region it is also possible to select the readout region so that it extends over the entire workpiece or at least over the entire length or width of the workpiece, or to repeat the coding along the entire length and / or width, so that the coding independently can be read from the start positioning of the reader.
  • the magnetic field strength is preferably detected in particular by means of a Hall sensor and the movement of the reading device relative to the workpiece, in particular by means of an acceleration sensor and / or gyro sensor.
  • a "portable reader” is to be understood as a mobile handheld device, such as, for example, a smartphone or a tablet computer, and the result of the comparison can advantageously be displayed on the portable reading device.
  • the invention also relates to a coding system for coding and identifying a plate-like workpiece, in particular by means of a previously described method, comprising an irradiation device for coding the workpiece.
  • the irradiation device is adapted to cause a chemical reaction of the base material of the workpiece and to form a reaction material within the Kodier Suites by applying the radiation to the workpiece, in particular laser radiation, in a Kodier Scheme, wherein the chemical reaction causes a change in the magnetic remanence and thus the reaction material has a different magnetic remanence than the base material.
  • the coding system according to the invention furthermore comprises a device for activating the coding by aligning the magnetic moments of the reaction material at least in the coding region and a reading device for reading out the coding.
  • the reader is portable.
  • the coding system comprises a memory device for storing the coding and a comparison device for comparing codes.
  • a memory device for storing the coding
  • a comparison device for comparing codes.
  • a particularly compact arrangement results if the reading device and / or the device for activating the coding are integrated in the irradiation device.
  • the irradiation device comprises a gas supply device for supplying a reaction gas.
  • the irradiation device is a laser processing machine with a workpiece support and a laser processing head which can be positioned relative to the workpiece support, wherein the laser processing machine has a first operating mode for shaping, in particular for cutting and / or welding, a plate-like workpiece. and wherein the laser processing machine has a second mode of operation for encoding the workpiece.
  • the laser processing machine may be part of a flat bed machine, in particular for processing plate-like metallic workpieces.
  • the flatbed machine may be configured to perform further processing steps on the workpiece, such. As stamping and / or bending and / or drilling and / or threading and / or the surface pre- or post-treatment and / or heating or cooling and / or activation of the coding.
  • the laser processing machine comprises a control device, wherein the control device is adapted to set the intensity of the laser beam generated by the laser processing head and the volume flow of the gas to be supplied by the gas supply means in the second operating mode such that irradiation of the workpiece in the coding region with the Laser beam is triggered and / or amplified a chemical reaction of the base material with the reaction gas, wherein the reaction material, which has a different magnetic remanence than the base material is generated by the chemical reaction.
  • the base material of the workpiece, the reaction gas and the intensity of the laser can be coordinated so that the laser irradiation, a chemical process is set in motion, which may the desired change in the base material with respect to the mag. Remanence causes.
  • control device is set up to reduce the intensity of the laser in the second operating mode with respect to the intensity in the first operating mode, for example by reducing the power and / or by widening the laser beam.
  • control device controls the movement of the laser processing head.
  • the control device is equipped for this purpose with a corresponding computer program product.
  • the invention therefore also relates to a computer program product with a stored program code for an electronic control device suitable for data processing for a previously described coding system, the computer program product containing control commands which cause the control device to carry out the method described above.
  • the reading device has a Hall sensor with which the alignment of the domains of the workpiece and the signal intensity of the magnetic flux density emanating from the workpiece can be detected.
  • the reading device may have an acceleration sensor and / or a gyrosensor and / or a GPS receiver. In this way, the position and orientation of the workpiece relative to the portable device can be determined.
  • the coding system has access to the Internet via LAN, WiFi, etc.
  • Fig. 1 shows a coding system according to the invention for applying a code to a workpiece
  • Fig. Fig. 2 shows an arrangement of white areas within a section of the workpiece with applied coding; detected by a Hall sensor waveforms as a function of the position of the Hall sensor for a workpiece made of stainless steel and for a workpiece made of structural steel.
  • Fig. 3 shows a portable reading device, a comparison and a memory device for a coding system according to the invention
  • FIG. 1 shows an inventive coding system with an irradiation device 1 with a radiation unit 2, for example in the form of a laser processing head.
  • a workpiece 4 made of a base material is arranged on a workpiece support 5 and can be acted upon by the radiation unit 2 with radiation 3.
  • a coding region 13 is defined, in which the magnetic remanence with respect to the remanence of the base material is to be changed.
  • the coding region 13 preferably has a size in the microscopic range and therefore comprises a plurality of magnetic domains, which are generally ten nanometers to a few micrometers in size.
  • the radiation unit 2 is preferably designed to scan at least a portion of the workpiece 4.
  • the radiation 3 is directed to different areas of the workpiece 4 or in that the radiation unit 2 and the workpiece holder 5 can be moved relative to each other in the example shown, such as in Fig. 1 indicated by the arrows.
  • the radiation unit 2 can be equipped with an objective 6.
  • a chemical reaction with the base material of the workpiece 4 is caused, which causes a change in the magnetic remanence by forming a reaction material.
  • a reaction gas is supplied to the coding region 13 by means of a gas supply device 7.
  • a coding layer of metal oxide (reaction material) is applied to the workpiece surface in the irradiated region 13. generated.
  • the gas supply device 7 and the radiation unit 2 can be controlled by means of a control device 23.
  • a gas supply device 7 connected to the radiation unit 2 is shown. However, it is also possible that the gas supply device 7 is integrated in the radiation unit 2 or is arranged separately from the radiation unit 2.
  • the read-out region 10 preferably has an extension in the cm range.
  • the reader 11 may be permanently integrated in the irradiation device 1; however, a portable reader 15 can also be used.
  • FIG. 2 shows the read-out region 10 of a ferromagnetic workpiece 4 with its individual pattern of magnetic domains 12. Depending on how strong the base material of the workpiece 4 is magnetic, the magnetic signal in the coding region 13 is increased or decreased by the chemical reaction.
  • a particularly preferred embodiment of the coding system comprises a portable reading device 15, a comparison device 16, as shown in FIG.
  • the coding is read out via the reading device 15, for example by means of Hall sensors 17, which are installed in a mobile device 18, for example a smartphone or a tablet computer.
  • the reading device 15 is used to read out the coding at a distance of approx. 1 to 3 cm over the workpiece 4 moves away.
  • the reading device 15 must be brought to the correct position on or over the workpiece 4, for this it is helpful if a mark is placed on the workpiece 4 or a rule is determined where the coding is to be attached (eg. "always lower left corner"). If the portable reading device 15 is guided with the Hall sensors 17 over the workpiece 4, the movement can be detected via a further sensor 21 (gyrosensor and / or acceleration sensor), so that the signal is dependent on the location (here along the example Direction x) can be specified. If the portable reader 15 has a GPS receiver 20, the location of the workpiece 4 can also be determined during readout of the fingerprint and transmitted via the Internet, for example, to a product vendor.
  • this unique fingerprint can be checked for authenticity.
  • the data of the sensors 17, 20, 21 are to, preferably via W-LAN, transmitted to the comparator 16 and compared there with the stored in the memory device 22 signature data. This way you can the workpiece 4 identified and stored in the memory device 22 properties of the workpiece 4 are verified.

Abstract

The invention relates to a method for coding a plate-like workpiece (4), in particular a metal sheet, made of a base material, which method comprises: defining a coding region (13) of the workpiece (4); producing a coding by irradiating the workpiece (4) in the coding region (13) with radiation (3), in particular laser radiation, in the coding region (13) in such a way that a chemical reaction of the base material of the workpiece (4) is caused and a reaction material is formed within the coding region (13), the chemical reaction causing a change in the magnetic remanence and therefore the reaction material having a different magnetic remanence than the base material; and activating the coding by orienting the magnetic moments of the reaction material in the coding region (13). The method according to the invention makes it possible to make workpieces traceable in a simple manner, regardless of any surface treatments that have been performed or that are to be performed later.

Description

Verfahren zum Kodieren eines plattenartigen Werkstückes, Verfahren zum Identifizieren eines plattenartigen Werkstückes, Kodiersystem  Method for coding a plate-like workpiece, method for identifying a plate-like workpiece, coding system
Hintergrund der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kodieren eines plattenartigen Werkstückes, ein Verfahren zum Identifizieren eines plattenartigen Werkstückes und ein Kodiersystem zum Identifizieren eines plattenartigen Werkstücks. Um Produkte identifizieren und nachverfolgen zu können, ist es bekannt, die Produkte mit einem auslesbaren Code zu versehen. Background of the Invention The present invention relates to a method of encoding a plate-like workpiece, a method of identifying a plate-like workpiece, and a coding system for identifying a plate-like workpiece. In order to identify and track products, it is known to provide the products with a readable code.
Ein Verfahren zum Kodieren von plattenartigen Werkstücken ist beispielsweise bekannt aus DE 10 2014 210 611 AI . Mittels einer Laserbeschriftungsmaschine wird einen sichtbaren Code auf das Werkstück aufgebracht. Problematisch hierbei ist, dass eine Nachbearbeitung dieser Bauteile, z. B. mittels Pulverbeschichtung, Schleifen und Entgraten, dazu führt, dass die vorher aufgebrachte Laserbeschriftung nicht mehr vorhanden oder zumindest beschädigt ist, so dass die Werkstücke dann nicht mehr nachverfolgt oder identifiziert werden können. A method for encoding plate-like workpieces is known for example from DE 10 2014 210 611 AI. By means of a laser marking machine a visible code is applied to the workpiece. The problem here is that a post-processing of these components, eg. As by powder coating, grinding and deburring, causes the previously applied laser marking is no longer present or at least damaged, so that the workpieces can then no longer be tracked or identified.
DE 102 48 142 B3 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer magnetisch abtastbaren Kodierung in einem metallischen Bauelement durch Erzeugung bleibender Gefügeveränderungen mittels einer Strahlenquelle, die durch Veränderung der Gitterstruktur und Einlagerung von Ionen eine Änderung der magnetischen Leitfähigkeit in den bestrahlten Bereichen gegenüber den nicht bestrahlten Bereichen des Bauteils hervorruft. Das Verfahren ist aber beschränkt auf wenige Materialien, die sich auf diese Weise magnetisieren lassen. Zudem ist die so erzielte Kodierung mit nur sehr aufwändigen Leseköpfen auslesbar DE 102 48 142 B3 describes a method for producing a magnetically scannable coding in a metallic component by generating permanent microstructural changes by means of a radiation source, which by changing the lattice structure and incorporation of ions, a change in the magnetic conductivity in the irradiated areas compared to the non-irradiated areas of the Causes component. However, the process is limited to a few materials that can be magnetized in this way. In addition, the coding thus obtained can be read out with only very complex reading heads
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Es ist Aufgabe, der Erfindung ein Kodierverfahren und eine Kodiersystem vorzuschlagen, die es erlauben, Werkstücke unabhängig von eventuell durchgeführten oder später durchzuführenden Oberflächenbehandlungen auf einfache Weise nachverfolgbar zu machen.  It is an object of the invention to propose a coding method and a coding system, which make it possible to trace workpieces independently of any surface treatments that may or may not be carried out in a simple manner.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kodierverfahren gemäß Anspruch 1, ein Identifizierungsverfahren nach Anspruch 7 und ein Kodiersystem nach Anspruch 9 gelöst. Das erfindungsgemäße Kodierverfahren umfasst folgende Verfahrensschritte : Festlegen eines Kodierbereichs des Werkstücks; Erzeugung einer Kodierung durch Bestrahlung des Werkstücks im Kodierbereich mit Strahlung, insbesondere mit Laserstrahlung, derart, dass eine chemischen Reaktion des Grundmaterials des Werkstücks hervorgerufen und ein Reaktionsmaterial innerhalb des Kodierbereichs gebildet wird, wobei die chemische Reaktion eine Änderung der magnetischen Remanenz bewirkt und so das Reaktionsmaterial eine andere magnetische Remanenz aufweist als das Grundmaterial; und Aktivierung der Kodierung durch Ausrichten der magnetischen Momente des Reaktionsmaterials zumindest im Kodierbereich. This object is achieved by a coding method according to claim 1, an identification method according to claim 7 and a coding system according to claim 9. The coding method according to the invention comprises the following method steps: defining a coding region of the workpiece; Producing a coding by irradiation of the workpiece in the Kodierbereich with radiation, in particular laser radiation, such that a chemical reaction of the base material of the workpiece caused and a reaction material is formed within the Kodierbereichs, wherein the chemical reaction causes a change in the magnetic remanence and thus the reaction material has a different magnetic remanence than the base material; and activating the coding by aligning the magnetic moments of the reaction material at least in the coding region.
Durch die Reaktion des Grundmaterials des Werkstücks mit der eingebrachten Strahlung im Kodierbereich wird eine Schicht aus Reaktionsmaterial gebildet (Kodierschicht), die verschiedenen„Inseln" umfassen kann. Das Werkstück umfasst daher nach der Kodierung neben dem Grundmaterial zusätzlich das Reaktionsmaterial, wodurch im Kodierbereich eine andere Remanenz (also jene Magnetisierung, die das Material nach Aussetzen und anschließendem Entfernen eines äußeren Magnetfelds beibehält) realisiert wird als im nicht bestrahlten Bereich des Werkstücks. Die chemische Reaktion wird vorzugsweise an der Werkstückoberfläche bewirkt. Um die unterschiedlichen magnetischen Remanenzen messbar zu machen, wird die Kodierung aktiviert, indem das Werkstück zumindest im Kodierbereich kurzzeitig einem Magnetfeld ausgesetzt wird, wodurch die magnetischen Momente des Reaktionsmaterials (und ev. des umgebenden Grundmaterials) ausgerichtet werden. Nach Abschalten des Magnetfeldes bzw. Entfernen des Werkstücks aus dem Magnetfeld weist das Werkstück im Kodierbereich eine andere Magnetisierung auf als außerhalb des Kodierbereichs. The reaction of the base material of the workpiece with the introduced radiation in the coding region forms a layer of reaction material (coding layer), which may comprise different "islands." The workpiece therefore additionally comprises the reaction material after the coding in addition to the base material, whereby a different one in the coding region Remanence (ie the magnetization that retains the material after exposure and subsequent removal of an external magnetic field) is realized as being in the non-irradiated area of the workpiece The chemical reaction is preferably effected on the surface of the workpiece to make the different magnetic remanences measurable Coding is activated by temporarily exposing the workpiece to a magnetic field, at least in the coding region, which aligns the magnetic moments of the reaction material (and possibly of the surrounding base material) From the magnetic field, the workpiece has a different magnetization in the coding region than outside the coding region.
Je nachdem ob bzw. wie stark das Grundmaterial des Werkstücks magnetisch ist, wird durch die chemische Reaktion das magnetische Signal im Kodierbereich erhöht oder verringert. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer Vielzahl an Grundmaterialien durchgeführt werden. Vorzugsweise umfasst das Grundmaterial mindestens eines der Elemente: Fe, AI, Ni, Cu (z. B. Edelstahl, Baustahl, Aluminium). Entscheidend ist, dass das Grundmaterial des Werkstücks und das Reaktionsprodukt der chemischen Reaktion unterschiedliche magnetische Remanenzen und damit nach Aktivierung der Kodierung unterschiedliche Magnetisierungen aufweisen. Depending on whether or how strong the base material of the workpiece is magnetic, the chemical reaction increases or decreases the magnetic signal in the coding region. The inventive method can be carried out with a variety of base materials. Preferably, the base material comprises at least one of the elements: Fe, Al, Ni, Cu (eg, stainless steel, structural steel, aluminum). It is crucial that the base material of the workpiece and the reaction product of the chemical reaction have different magnetic remanences and thus different magnetizations after activation of the coding.
Vorzugsweise umfasst das Werkstück ein magnetisierbares Grundmaterial . Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Grundmaterial des Werkstücks ferromagne- tisch oder ferrimagnetisch ist, da diese Materialien magnetische Domänen aufweisen. Aus der Kombination der statistischen Verteilung der magnetischen Domänen des Grundwerkstoffs, die für jedes Werkstück unterschiedlich ist, und der Verteilung des Reaktionsproduktes über einen später auszulesenden Bereich (Auslesebereich) entsteht ein individuelles (einzigartiges) Kodiermuster (mag . Fingerabdruck), welches auch mit einfachen portablen Lesegeräten ausgelesen werden kann. Preferably, the workpiece comprises a magnetizable base material. It is particularly advantageous if the base material of the workpiece is ferromagnetic or ferrimagnetic, since these materials have magnetic domains. From the combination of the statistical distribution of the magnetic domains of the base material, which is different for each workpiece, and the distribution of the reaction product over a range to be read later (read range) creates an individual (unique) coding pattern (mag. Fingerprint), which is also easy with portable Readers can be read.
Bei paramagnetischen Materialien, wie z. B. Aluminium, liegt aufgrund des Fehlens von magnetischen Domänen zwar kein einzigartiges Kodiermuster vor, eine Kodierung aufgrund der unterschiedlichen Remanenzen des Grundmaterial und des Reaktionsproduktes ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch trotzdem möglich. For paramagnetic materials, such. As aluminum, is due to the absence of magnetic domains, although no unique Kodiermuster before, a coding due to the different remanences of the base material and the reaction product is still possible with the inventive method.
Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Grundmaterial im Kodierbereich während der Bestrahlung einem Reaktionsgas ausgesetzt, wobei vorzugsweise das Reaktionsgas mittels einer Gaszuführungseinrichtung zugeführt wird. Das Reaktionsgas kann die chemische Reaktion auslösen und/oder verstärken und/oder beschleunigen. Ein gezielte Zuführen des Reaktionsgases mittels einer Gaszuführungseinrichtung, z. B. einer Gasdüse, ist besonders vorteilhaft, da auf diese Weise im Kodierbereich eine gegenüber der Umgebungsluft erhöhte Konzentration des Reaktionsgases zur Verfügung gestellt wird und die chemische Reaktion gezielt gesteuert werden kann. Als Reaktionsgas kann beispielsweise Sauerstoff dienen. In a preferred variant of the method according to the invention, the base material in the coding region is exposed during the irradiation to a reaction gas, wherein preferably the reaction gas is supplied by means of a gas supply device. The reaction gas can trigger and / or enhance and / or accelerate the chemical reaction. A targeted supply of the reaction gas by means of a gas supply device, for. As a gas nozzle, is particularly advantageous because in this way in the coding region a relative to the ambient air increased concentration of the reaction gas is provided and the chemical reaction can be controlled specifically. For example, oxygen can serve as the reaction gas.
Durch die chemische Reaktion wird vorzugsweise ein Oxid, insbesondere ein magnetisches Metalloxid, bspw. Eisen(II, III)oxid oder Aluminiumoxid, als Reaktionsmaterial erzeugt. Je nachdem ob bzw. wie stark magnetisch das Werkstück ist und ob die Oxidschicht diamagnetisch, ferromagnetisch, ferrimagnetisch oder antiferromagnetisch ist, wird das magnetische Signal durch Bildung der Oxidschicht verstärkt oder verringert. The chemical reaction preferably produces an oxide, in particular a magnetic metal oxide, for example iron (II, III) oxide or aluminum oxide, as reaction material. Depending on whether or how strongly magnetic the workpiece is and whether the oxide layer is diamagnetic, ferromagnetic, ferrimagnetic or antiferromagnetic, the magnetic signal is amplified or reduced by formation of the oxide layer.
Bei einer besonders bevorzugten Variante wird ein Werkstück aus einem nicht oder nur schwach magnetisierbaren Edelstahl-Grundmaterial durch die chemische Reaktion mit Sauerstoff mit einer Eisen(II, III)oxidschicht (Fe304-Magnetit) im Kodierbereich versehen, wodurch das magnetische Signal im Bereich der ferrimagnetischen Oxidschicht gegenüber dem nicht oxidierten Grundmaterials erhöht wird . In a particularly preferred variant, a workpiece made of a non-magnetizable or only weakly magnetizable stainless steel base material by the chemical reaction with oxygen with an iron (II, III) oxide layer (Fe304 magnetite) provided in the Kodierbereich, whereby the magnetic signal in the ferrimagnetic Oxide layer is increased compared to the non-oxidized base material.
Bei einer besonders bevorzugten Variante wird die Bestrahlung des Werkstücks im Kodierbereich mittels einer relativ zum Werkstück verfahrbaren Laseroptik einer Laserbeschriftungsmaschine oder einer Laserbearbeitungsmaschine, insbesondere einer Laserschneidmaschine, durchgeführt. Dazu wird die Laseroptik über den Kodierbereich verfahren, so dass das Werkstück in dem zu kennzeichnenden Bereich (Kodierbereich) mit Laserstrahlung beaufschlagt wird. In a particularly preferred variant, the irradiation of the workpiece in the Kodierbereich by means of a movable relative to the workpiece laser optics of a laser marking machine or a laser processing machine, in particular a laser cutting machine, performed. For this purpose, the laser optics is moved over the coding region, so that the workpiece is exposed to laser radiation in the region to be marked (coding region).
Bei einer speziellen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens scannt der Laserstrahl mittels einer Scanvorrichtung, insbesondere eines Galvanometer- Scanners oder MEMS-Spiegel, den Kodierbereich ab. Galvanometer-Scanner sind hochdynamische Drehantriebe, die eine hohe Auflösung, eine gute Wiederholgenauigkeit und gute Driftwerte aufweisen. In a special variant of the method according to the invention, the laser beam scans the coding region by means of a scanning device, in particular a galvanometer scanner or MEMS mirror. Galvanometer scanners are highly dynamic multi-turn actuators with high resolution, good repeatability and good drift values.
Bei einer bevorzugten Variante wird zwischen dem Reaktionsmaterial und dem Grundmaterial des Werkstücks eine Diffusionssperre erzeugt. Damit wird die Ko- dierung länger haltbar und verliert nicht ihre Erkennbarkeit auf Grund von Vermischung der Materialien des Reaktionsmaterials mit dem Grundmaterial des Werkstücks. Als Diffusionssperre kommt eine Barriereschicht mit geringer Diffusionsrate in Betracht. Dazu eignen sich spezielle chemische Reaktionsprodukte, z.B. mit Carbid oder Silizium . Das kann beispielsweise aber auch durch ein spezielles Temperaturprofil, erzeugt durch die Steuerung der Strahlung oder durch eine gepulste Strahlung erfolgen . In a preferred variant, a diffusion barrier is created between the reaction material and the base material of the workpiece. This will Longer lasting and does not lose their recognizability due to mixing of the materials of the reaction material with the base material of the workpiece. As a diffusion barrier is a barrier layer with low diffusion rate into consideration. For this purpose, special chemical reaction products, eg with carbide or silicon are suitable. This can also be done, for example, by a special temperature profile generated by the control of the radiation or by a pulsed radiation.
Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren der Laseroptik relativ zum Werkstück mittels einer fliegenden Optik oder eines Roboters erfolgen. Fliegende Optiken, also Vorrichtungen, bei denen das zu bearbeitende Werkstück unbewegt auf einer Werkstückauflage liegt, während sich die Optik in drei Achsen bewegt, sind bspw. bekannt von 2D-Laserschneidenvorrichtungen. Alternatively or additionally, the method of laser optics relative to the workpiece by means of a flying optics or a robot can be done. Flying optics, ie devices in which the workpiece to be machined is stationary on a workpiece support, while the optics moves in three axes, are known, for example, from 2D laser cutting devices.
Die Aktivierung der Kodierung erfolgt vorzugsweise indem ein Dauer- oder Elektromagneten in die Nähe des Kodierbreichs, vorzugsweis ein einen Abstand von ca . 0, 1 bis 5 mm gebracht wird . The activation of the coding is preferably carried out by a permanent magnet or electromagnet in the vicinity of Kodierbreichs, preferably a distance of approx. 0, 1 to 5 mm is brought.
Bei einer speziellen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach der Bestrahlung des Werkstücks eine Oberflächenbehandlung des Werkstücks durchgeführt. Die Oberflächenbehandlung erfolgt nach der Bildung des Reaktionsmaterials. Die Aktivierung des Reaktionsmaterials kann vor oder nach der Oberflächenbehandlung erfolgen. Durch diese erfindungsgemäße Verfahrensvariante kann das Werkstück mit gängigen Mitteln mit einer„unsichtbaren" Kodierung versehen werden. Die Oberflächenbehandlung beinhaltet vorzugsweise Lackieren, Pulverbeschichten, Bekleben oder Entgraten. In a special variant of the method according to the invention, a surface treatment of the workpiece is carried out after the irradiation of the workpiece. The surface treatment occurs after the formation of the reaction material. The activation of the reaction material may be carried out before or after the surface treatment. By means of this variant of the method according to the invention, the workpiece can be provided with conventional means with an "invisible" coding The surface treatment preferably includes painting, powder coating, gluing or deburring.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Identifizieren eines plattenartigen Werkstückes aus einem Grundmaterial, insbesondere von Blechen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren umfasst: Kodieren des Werkstücks gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren; Auslesen der Kodierung durch Messung der örtlichen Verteilung der Magnetisierung in einem Auslesebereich; Speicherung der ausgelesenen Kodierung in einer Speichereinrichtung; erneutes Auslesen der Kodierung durch Messung der örtlichen Verteilung der Magnetisierung; Vergleich der gespeicherten Kodierung und der erneut ausgelesenen Kodierung; The invention also relates to a method for identifying a plate-like workpiece from a base material, in particular sheets, the method according to the invention comprising: coding the workpiece according to the method described above; Reading the coding by measuring the local distribution of the magnetization in a readout area; Storage of read coding in a memory device; re-reading the coding by measuring the local distribution of the magnetization; Comparison of the stored coding and the re-read coding;
Beim Auslesen der Kodierung werden magnetische Signale (i.A. magnetische Flussdichte) aus einem Auslesebereich, der den Kodierbereich umfasst, detek- tiert, so dass der Unterschied der Magnetisierung innerhalb und außerhalb des Kodierbereichs ermittelt werden kann. Der Kodierbereich kann mehrere nicht zusammenhängende Teilbereiche („Inseln") umfassen, zwischen denen sich Bereiche ohne Reaktionsmaterial befinden, so dass auch eine komplexere Kodierung realisiert werden kann. When reading out the coding, magnetic signals (i.a., magnetic flux density) are detected from a readout area including the coding area, so that the difference of the magnetization inside and outside the coding area can be detected. The coding region can comprise a number of non-contiguous subareas ("islands"), between which there are regions without reaction material, so that a more complex coding can also be realized.
Um sicherzustellen, dass beim ersten Auslesen und beim erneuten Auslesen derselbe Auslesebereich ausgelesen wird, ist es vorteilhaft, wenn das Werkstück mit einer Markierung zur Positionierung eines Lesegeräts zum Auslesen der Kodierung versehen wird . Es ist jedoch auch möglich, den Auslesebereich so zu wählen, dass er sich über das gesamte Werkstück oder zumindest über die gesamte Länge oder Breite des Werkstücks erstreckt, oder die Kodierung entlang der gesamten Länge und/oder Breite zu wiederholen, so dass die Kodierung unabhängig von der Startpositionierung des Auslesegeräts ausgelesen werden kann. In order to ensure that the same read-out area is read out during the first read-out and read-out, it is advantageous if the workpiece is provided with a marking for positioning a reading device for reading out the coding. However, it is also possible to select the readout region so that it extends over the entire workpiece or at least over the entire length or width of the workpiece, or to repeat the coding along the entire length and / or width, so that the coding independently can be read from the start positioning of the reader.
Vorzugsweise erfolgt zumindest das erneute Auslesen der Kodierung des Werkstücks mittels eines portablen Lesegeräts. Dabei wird vorzugsweise die magnetische Feldstärke insbesondere mittels eines Hall-Sensors und die Bewegung des Lesegeräts relativ zum Werkstück insbesondere mittels eines Beschleunigungssensors und/oder Gyrosensors detektiert. Unter einem„portablen Lesegerät" ist ein mobiles Handbediengerät zu verstehen, wie bspw. ein Smartphone oder ein Tablet-Computer. Das Ergebnis des Vergleichs kann vorteilhafterweise auf dem portablen Lesegerät angezeigt werden. Preferably, at least the re-reading of the coding of the workpiece by means of a portable reader takes place. In this case, the magnetic field strength is preferably detected in particular by means of a Hall sensor and the movement of the reading device relative to the workpiece, in particular by means of an acceleration sensor and / or gyro sensor. A "portable reader" is to be understood as a mobile handheld device, such as, for example, a smartphone or a tablet computer, and the result of the comparison can advantageously be displayed on the portable reading device.
Die Erfindung betrifft auch ein Kodiersystem zum Kodieren und Identifizieren eines plattenartigen Werkstücks, insbesondere mittels eines zuvor beschriebenen Verfahrens, umfassend eine Bestrahlungseinrichtung zum Kodieren des Werk- Stücks, wobei die Bestrahlungseinrichtung dazu eingerichtet ist, durch Beaufschlagung des Werkstücks mit Strahlung, insbesondere mit Laserstrahlung, in einem Kodierbereich eine chemischen Reaktion des Grundmaterials des Werkstücks hervorzurufen und ein Reaktionsmaterial innerhalb des Kodierbereichs zu bilden, wobei die chemische Reaktion eine Änderung der magnetischen Remanenz bewirkt und so das Reaktionsmaterial eine andere magnetische Remanenz aufweist als das Grundmaterial. Das erfindungsgemäße Kodiersystem umfasst darüber hinaus eine Einrichtung zur Aktivierung der Kodierung durch Ausrichten der magnetischen Momente des Reaktionsmaterials zumindest im Kodierbereich und ein Lesegerät zum Auslesen der Kodierung. The invention also relates to a coding system for coding and identifying a plate-like workpiece, in particular by means of a previously described method, comprising an irradiation device for coding the workpiece. Piece, wherein the irradiation device is adapted to cause a chemical reaction of the base material of the workpiece and to form a reaction material within the Kodierbereichs by applying the radiation to the workpiece, in particular laser radiation, in a Kodierbereich, wherein the chemical reaction causes a change in the magnetic remanence and thus the reaction material has a different magnetic remanence than the base material. The coding system according to the invention furthermore comprises a device for activating the coding by aligning the magnetic moments of the reaction material at least in the coding region and a reading device for reading out the coding.
Vorzugsweis ist das Lesegerät portabel. Preferably, the reader is portable.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Kodiersystem eine Speichereinrichtung zur Speicherung der Kodierung und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich von Kodierungen. Auf diese Weise kann das Werkstück, insbesondere zu einem späteren Zeitpunkt und an einem anderen Ort als dem Kodierort, identifiziert werden.  In an advantageous embodiment, the coding system according to the invention comprises a memory device for storing the coding and a comparison device for comparing codes. In this way, the workpiece, in particular at a later time and at a location other than the Kodierort be identified.
Eine besonders kompakte Anordnung ergibt sich, wenn das Lesegerät und/oder die Einrichtung zur Aktivierung der Kodierung in der Bestrahlungseinrichtung integriert sind .  A particularly compact arrangement results if the reading device and / or the device for activating the coding are integrated in the irradiation device.
Vorzugsweise umfasst die Bestrahlungseinrichtung eine Gaszuführungseinrichtung zum Zuführen eines Reaktionsgases. Preferably, the irradiation device comprises a gas supply device for supplying a reaction gas.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Bestrahlungseinrichtung eine Laserbearbeitungsmaschine ist, mit einer Werkstückauflage und einem relativ zur Werkstückauflage positionierbaren Laserbearbeitungskopf mit einer Laseroptik, wobei die Laserbearbeitungsmaschine einen ersten Betriebsmodus zur formenden Bearbeitung, insbesondere zum Schneiden und/oder Schweißen, eines plattenartigen Werkstücks, aufweist, und wobei die Laserbearbeitungsmaschine einen zweiten Betriebsmodus zum Kodieren des Werkstücks aufweist. Die Laserbearbeitungsmaschine kann Teil einer Flachbettmaschine, insbesondere zur Bearbeitung von plattenartigen metallischen Werkstücken, sein. Die Flachbettmaschine kann ausgestaltet sein, weitere Bearbeitungsschritte an dem Werkstück vornehmen, wie z. B. Stanzen und/oder Biegen und/oder Bohren und/oder Gewindeschneiden und/oder die Oberfläche Vor- oder Nachbehandeln und/oder Erwärmen oder Abkühlen und/oder Aktivierung der Kodierung. A particularly preferred embodiment provides that the irradiation device is a laser processing machine with a workpiece support and a laser processing head which can be positioned relative to the workpiece support, wherein the laser processing machine has a first operating mode for shaping, in particular for cutting and / or welding, a plate-like workpiece. and wherein the laser processing machine has a second mode of operation for encoding the workpiece. The laser processing machine may be part of a flat bed machine, in particular for processing plate-like metallic workpieces. The flatbed machine may be configured to perform further processing steps on the workpiece, such. As stamping and / or bending and / or drilling and / or threading and / or the surface pre- or post-treatment and / or heating or cooling and / or activation of the coding.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Laserbearbeitungsmaschine eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, im zweiten Betriebsmodus die Intensität des vom Laserbearbeitungskopfs erzeugten Laserstrahls und den Volumenstrom des mittels der Gaszuführungseinrichtung zuzuführenden Gases so einzustellen, dass durch Bestrahlung des Werkstücks im Kodierbereich mit dem Laserstrahl eine chemischen Reaktion des Grundmaterials mit dem Reaktionsgas ausgelöst und/oder verstärkt wird, wobei durch die chemische Reaktion das Reaktionsmaterial, welches eine andere magnetische Remanenz aufweist als das Grundmaterial, erzeugt wird. Das Grundmaterial des Werkstücks, das Reaktionsgas und die Intensität des Lasers können so aufeinander abgestimmt werden, dass durch die Laserbestrahlung ein chemischer Prozess in Gang gesetzt wird, der die gewünschte Veränderung des Grundmaterials bzgl. der mag. Remanenz bewirkt. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Intensität des Lasers im zweiten Betriebsmodus gegenüber der Intensität im ersten Betriebsmodus zu verringern, bspw. durch Reduzierung der Leistung und/oder durch Aufweiten des Laserstrahls. Darüber hinaus steuert die Steuereinrichtung die Bewegung des Laserbearbeitungskopfes. It is particularly advantageous if the laser processing machine comprises a control device, wherein the control device is adapted to set the intensity of the laser beam generated by the laser processing head and the volume flow of the gas to be supplied by the gas supply means in the second operating mode such that irradiation of the workpiece in the coding region with the Laser beam is triggered and / or amplified a chemical reaction of the base material with the reaction gas, wherein the reaction material, which has a different magnetic remanence than the base material is generated by the chemical reaction. The base material of the workpiece, the reaction gas and the intensity of the laser can be coordinated so that the laser irradiation, a chemical process is set in motion, which may the desired change in the base material with respect to the mag. Remanence causes. In particular, the control device is set up to reduce the intensity of the laser in the second operating mode with respect to the intensity in the first operating mode, for example by reducing the power and / or by widening the laser beam. In addition, the control device controls the movement of the laser processing head.
Die Steuereinrichtung ist dazu mit einem entsprechenden Computerprogrammprodukt ausgestattet. Die Erfindung betrifft daher auch ein Computerprogrammprodukt mit einem gespeicherten Programmcode für eine zur Datenverarbeitung geeignete elektronische Steuereinrichtung für ein zuvor beschriebenes Kodiersystem, wobei das Computerprogrammprodukt Steuerbefehle enthält, die die Steuereinrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens veranlassen. The control device is equipped for this purpose with a corresponding computer program product. The invention therefore also relates to a computer program product with a stored program code for an electronic control device suitable for data processing for a previously described coding system, the computer program product containing control commands which cause the control device to carry out the method described above.
Vorzugsweise weist das Lesegerät einen Hall-Sensor auf, mit dem die Ausrichtung der Domänen des Werkstücks und die vom Werkstück ausgehende Signalstärke der magnetischen Flussdichte detektiert werden können. Preferably, the reading device has a Hall sensor with which the alignment of the domains of the workpiece and the signal intensity of the magnetic flux density emanating from the workpiece can be detected.
Zusätzlich kann das Lesegerät einen Beschleunigungssensor und/oder einen Gy- rosensor und/oder einen GPS-Empfänger aufweisen. Auf diese Weise kann die Position und Ausrichtung des Werkstücks gegenüber dem portablen Gerät ermittelt werden. In addition, the reading device may have an acceleration sensor and / or a gyrosensor and / or a GPS receiver. In this way, the position and orientation of the workpiece relative to the portable device can be determined.
Um eine Verbindung zu einer Datenbank herzustellen ist es darüber hinaus vorteilhaft wenn das Kodiersystem einen Zugang zum Internet über LAN, WiFi usw. aufweist. In order to connect to a database, it is also advantageous if the coding system has access to the Internet via LAN, WiFi, etc.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung . Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung . Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, according to the invention, the above-mentioned features and those which are still further developed can each be used individually for themselves or for a plurality of combinations of any kind. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung Detailed description of the invention and drawing
Fig . 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kodiersystem zum Aufbringen einer Kodierung auf ein Werkstück; Fig. 1 shows a coding system according to the invention for applying a code to a workpiece;
Fig . 2 zeigt eine Anordnung von Weissschen Bezirken innerhalb eines Ausschnitts des Werkstücks mit aufgebrachter Kodierung; durch einen Hall- Sensor detektierte Signalverläufe in Abhängigkeit von der Position des Hall-Sensors für ein Werkstück aus Edelstahl und für ein Werkstück aus Baustahl . Fig. Fig. 2 shows an arrangement of white areas within a section of the workpiece with applied coding; detected by a Hall sensor waveforms as a function of the position of the Hall sensor for a workpiece made of stainless steel and for a workpiece made of structural steel.
Fig . 3 zeigt ein portables Lesegerät, eine Vergleichs- und eine Speichereinrichtung für ein erfindungsgemäßes Kodiersystem; Fig. 3 shows a portable reading device, a comparison and a memory device for a coding system according to the invention;
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kodiersystem mit einer Bestrahlungseinrichtung 1 mit einer Strahlungseinheit 2, bspw. in Form eines Laserbearbeitungskopfes. Ein Werkstück 4 aus einem Grundmaterial ist auf einer Werkstückauflage 5 angeordnet und kann mittels der Strahlungseinheit 2 mit Strahlung 3 beaufschlagt werden. Dazu wird zunächst ein Kodierbereich 13 festgelegt, in welchem die magnetische Remanenz gegenüber der Remanenz des Grundmaterials verändert werden soll. Der Kodierbereich 13 weist vorzugsweise eine Größe im mikroskopischen Bereich auf und umfasst daher eine Vielzahl an magnetischen Domänen, die im Allgemeinen zehn Nanometer bis wenige Mikrometer groß sind. Die Strahlungseinheit 2 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, zumindest einen Teilbereich des Werkstücks 4 abzuscannen. Dies kann dadurch erfolgen, dass mittels einer Umlenkeinrichtung (z. B. MEMS-Spiegel) die Strahlung 3 auf verschiedene Bereiche des Werkstücks 4 gerichtet wird oder dadurch, dass die Strahlungseinheit 2 und die Werkstückaufnahme 5 können im gezeigten Beispiel relativ zueinander verfahren werden, wie in Fig . 1 mittels der Pfeile angedeutet. Zur Fokus- sierung der Strahlung 3 kann die Strahlungseinheit 2 mit einem Objektiv 6 ausgestattet sein. 1 shows an inventive coding system with an irradiation device 1 with a radiation unit 2, for example in the form of a laser processing head. A workpiece 4 made of a base material is arranged on a workpiece support 5 and can be acted upon by the radiation unit 2 with radiation 3. For this purpose, first of all a coding region 13 is defined, in which the magnetic remanence with respect to the remanence of the base material is to be changed. The coding region 13 preferably has a size in the microscopic range and therefore comprises a plurality of magnetic domains, which are generally ten nanometers to a few micrometers in size. The radiation unit 2 is preferably designed to scan at least a portion of the workpiece 4. This can be done by means of a deflection device (eg MEMS mirror) the radiation 3 is directed to different areas of the workpiece 4 or in that the radiation unit 2 and the workpiece holder 5 can be moved relative to each other in the example shown, such as in Fig. 1 indicated by the arrows. For focusing the radiation 3, the radiation unit 2 can be equipped with an objective 6.
Durch Bestrahlung des Kodierbereichs 13 wird eine chemische Reaktion mit dem Grundmaterial des Werkstücks 4 hervorgerufen, die durch Bildung eines Reaktionsmaterials, eine Änderung in der magnetischen Remanenz bewirkt. Um die chemische Reaktion zu verstärken und/oder zu beschleunigen, wird bei der in Fig . 1 gezeigten Ausführungsform dem Kodierbereich 13 ein Reaktionsgas mittels einer Gaszuführungseinrichtung 7 zugeführt. Bei Verwendung eines metallischen Grundmaterials und Sauerstoff als Reaktionsgas wird an der Werkstückoberfläche im bestrahlten Bereich 13 eine Kodierschicht aus Metalloxid (Reaktionsmaterial) erzeugt. Die Gaszuführungseinrichtung 7 und die Strahlungseinheit 2 können mittels einer Steuereinrichtung 23 gesteuert werden. In Fig . 1 ist eine mit der Strahlungseinheit 2 verbundene Gaszuführungseinrichtung 7 gezeigt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Gaszuführungseinrichtung 7 in der Strahlungseinheit 2 integriert ist oder aber getrennt von der Strahlungseinheit 2 angeordnet ist. By irradiation of the coding region 13, a chemical reaction with the base material of the workpiece 4 is caused, which causes a change in the magnetic remanence by forming a reaction material. In order to enhance and / or accelerate the chemical reaction, in the embodiment shown in FIG. 1, a reaction gas is supplied to the coding region 13 by means of a gas supply device 7. When using a metallic base material and oxygen as the reaction gas, a coding layer of metal oxide (reaction material) is applied to the workpiece surface in the irradiated region 13. generated. The gas supply device 7 and the radiation unit 2 can be controlled by means of a control device 23. In Fig. 1, a gas supply device 7 connected to the radiation unit 2 is shown. However, it is also possible that the gas supply device 7 is integrated in the radiation unit 2 or is arranged separately from the radiation unit 2.
Um die eingebrachte Kodierung zu aktivieren, wird zumindest ein Auslesebereich 10 des Werkstücks 4, der den Kodierbereich 13 umfasst (s. Fig . 2), in ein von einer Aktivierungseinrichtung 8 erzeugtes Magnetfeld 9 gebracht, durch welches die magnetischen Momente im Auslesebereich 10 ausgerichtet werden. Wird das Werkstück 4 aus dem Magnetfeld 9 entfernt oder das Magnetfeld 9 ausgeschaltet, behalten das Grundmaterial und das Reaktionsmaterial des Auslesebereichs 10 jeweils eine Magnetisierung entsprechend ihrer Remanenz bei. Die verbleibende Magnetisierung im Auslesebereich 10 wird mittels eines Lesegeräts 11 ausgelesen und kann in einer Speichereinrichtung 22 als Signatur-Daten abgelegt werden. Der Auslesebereich 10 hat vorzugsweise eine Ausdehnung im cm- Bereich. Das Lesegerät 11 kann fest in der Bestrahlungseinrichtung 1 integriert sein; es kann jedoch auch ein portables Lesegerät 15 verwendet werden. In order to activate the introduced coding, at least one read-out region 10 of the workpiece 4, which comprises the coding region 13 (see FIG. 2), is brought into a magnetic field 9 generated by an activation device 8, by which the magnetic moments in the read-out region 10 are aligned , If the workpiece 4 is removed from the magnetic field 9 or the magnetic field 9 is switched off, the base material and the reaction material of the read-out region 10 each retain a magnetization corresponding to their remanence. The remaining magnetization in the read-out region 10 is read out by means of a reading device 11 and can be stored in a memory device 22 as signature data. The read-out region 10 preferably has an extension in the cm range. The reader 11 may be permanently integrated in the irradiation device 1; however, a portable reader 15 can also be used.
Fig. 2 zeigt den Auslesebereich 10 eines ferromagnetischen Werkstücks 4 mit seinem individuellen Muster an magnetischen Domänen 12. Je nachdem wie stark das Grundmaterial des Werkstücks 4 magnetisch ist, wird durch die chemische Reaktion das magnetische Signal im Kodierbereich 13 erhöht oder verringert. 2 shows the read-out region 10 of a ferromagnetic workpiece 4 with its individual pattern of magnetic domains 12. Depending on how strong the base material of the workpiece 4 is magnetic, the magnetic signal in the coding region 13 is increased or decreased by the chemical reaction.
Fig. 2 zeigt auch Verläufe der magnetischen Flussdichte B (magnetisches Signal) in Abhängigkeit von der Position des Lesegeräts 11, 15 exemplarisch für ein fer- romagnetisches Werkstück aus einem schwach magnetischen Edelstahl, bei dem durch die Kodierung das magnetische Signal erhöht wird, und für ein Werkstück aus einem stark magnetischen Baustahl, bei dem durch die Kodierung das magnetische Signal verringert wird. Aus der Kombination der magnetischen Ausrichtung der Domänen 12 des Grundwerkstoffs des Werkstücks 4 (die stets charak- teristisch für das spezielle Werkstücks 4 sind) und dem durch die Bestrahlung erzeugten Reaktionsprodukt im Kodierbereich 13 mit vom Grundwerkstoff abweichender magnetischen Remanenz wird eine einmalige magnetische Kodierung (Fingerabdruck) erzeugt, die überlackiert oder pulverbeschichtet werden kann, ohne dass ihre Lesbarkeit beeinflusst wird. 2 also shows curves of the magnetic flux density B (magnetic signal) as a function of the position of the reader 11, 15 as an example of a ferromagnetic workpiece made of a weak magnetic stainless steel, in which the magnetic signal is increased by the coding, and for a workpiece made of a highly magnetic structural steel, in which the encoding reduces the magnetic signal. From the combination of the magnetic alignment of the domains 12 of the base material of the workpiece 4 (the always characteristic teristic for the special workpiece 4) and the reaction product produced by the irradiation in the coding region 13 with deviating from the base material magnetic remanence a unique magnetic coding (fingerprint) is generated, which can be painted or powder coated, without their readability is affected.
Wird das kodierte Werkstück 4 nun bspw. zu einer anderen Arbeitsstation gebracht, kann die Kodierung dort erneut ausgelesen werden, bspw. um das Werkstück 4 zu identifizieren. Dazu umfasst eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kodiersystems ein portables Lesegerät 15, eine Vergleichseinrichtung 16, wie in Fig. 3 gezeigt. Das Auslesen der Kodierung erfolgt über das Lesegerät 15, bspw. mittels Hall-Sensoren 17, die in einem mobilen Gerät 18, beispielsweise einem Smartphone oder einem Tablet-Computer, verbaut sind. Das Lesegerät 15 wird zum Auslesen der Kodierung in einem Abstand von ca . 1 bis 3 cm über das Werkstück 4 hinweg bewegt. Das Lesegerät 15 muss dabei an die richtige Position auf dem bzw. über das Werkstück 4 gebracht werden, hierfür ist es hilfreich, wenn eine Markierung auf dem Werkstück 4 angebracht wird oder eine Regel festgelegt wird, wo die Kodierung anzubringen ist (z. B. "immer linke untere Ecke"). Wird das portable Lesegerät 15 mit den Hall- Sensoren 17 über das Werkstück 4 geführt, kann die Bewegung über einen weiteren Sensor 21 (Gyrosensor und/oder Beschleunigungs-Sensor) erfasst werden, so dass das Signal in Abhängigkeit vom Ort (hier beispielhaft entlang der Richtung x) angegeben werden kann. Wenn das portable Lesegerät 15 über einen GPS-Empfänger 20 verfügt, kann darüber hinaus beim Auslesen des Fingerabdrucks der Standort des Werkstücks 4 ermittelt werden und über das Internet z.B. an einen Produktverkäufer übermittelt werden. Durch die Vergleichseinrichtung (bspw. in Form einer eine App, die mit einer Datenbank über das Internet verbunden ist) kann dieser einmalige Fingerabdruck auf Echtheit hin überprüft werden. Die Daten der Sensoren 17, 20, 21 werden dazu, vorzugsweise über W- LAN, an die Vergleichseinrichtung 16 übermittelt und dort mit den in der Speichereinrichtung 22 hinterlegten Signatur-Daten verglichen. Auf diese Weise kann das Werkstück 4 identifiziert und in der Speichereinrichtung 22 hinterlegte Eigenschaften des Werkstücks 4 verifiziert werden. If the coded workpiece 4 is now brought to another workstation, for example, the coding can be read there again, for example to identify the workpiece 4. For this purpose, a particularly preferred embodiment of the coding system according to the invention comprises a portable reading device 15, a comparison device 16, as shown in FIG. The coding is read out via the reading device 15, for example by means of Hall sensors 17, which are installed in a mobile device 18, for example a smartphone or a tablet computer. The reading device 15 is used to read out the coding at a distance of approx. 1 to 3 cm over the workpiece 4 moves away. The reading device 15 must be brought to the correct position on or over the workpiece 4, for this it is helpful if a mark is placed on the workpiece 4 or a rule is determined where the coding is to be attached (eg. "always lower left corner"). If the portable reading device 15 is guided with the Hall sensors 17 over the workpiece 4, the movement can be detected via a further sensor 21 (gyrosensor and / or acceleration sensor), so that the signal is dependent on the location (here along the example Direction x) can be specified. If the portable reader 15 has a GPS receiver 20, the location of the workpiece 4 can also be determined during readout of the fingerprint and transmitted via the Internet, for example, to a product vendor. By means of the comparison device (for example in the form of an app which is connected to a database via the Internet), this unique fingerprint can be checked for authenticity. The data of the sensors 17, 20, 21 are to, preferably via W-LAN, transmitted to the comparator 16 and compared there with the stored in the memory device 22 signature data. This way you can the workpiece 4 identified and stored in the memory device 22 properties of the workpiece 4 are verified.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
1 Bestrahlungseinrichtung 1 irradiation device
2 Strahlungseinheit, insbesondere Laserbearbeitungskopf  2 Radiation unit, in particular laser processing head
3 Strahlung, insbesondere Laserstrahl  3 radiation, in particular laser beam
4 Werkstück  4 workpiece
5 Werkstückauflage  5 workpiece support
6 Objektiv  6 lens
7 Gaszuführungseinrichtung  7 gas supply device
8 Aktivierungseinrichtung  8 activation device
9 von der Aktivierungseinrichtung erzeugtes Magnetfeld  9 generated by the activation device magnetic field
10 Auslesebereich  10 read range
11 Lesegerät zum Auslesen der Kodierung nach dem Kodiervorgang 11 Reader for reading the coding after the coding process
12 magnetischen Domänen 12 magnetic domains
13 Kodierbereich  13 coding area
14 Orientierung des Magnetfelds  14 Orientation of the magnetic field
15 portables Lesegerät  15 portable reader
16 Vergleichseinrichtung  16 comparison device
17 Hall-Sensoren  17 Hall sensors
18 mobiles Gerät  18 mobile device
19 vom Werkstück ausgehendes Magnetfeld/Feldlinien  19 magnetic field / field lines emanating from the workpiece
20 GPS-Empfänger  20 GPS receivers
21 weiterer Sensor (Gyrosensor/Beschleunigungssensor)  21 additional sensors (gyrosensor / acceleration sensor)
22 Speichereinrichtung  22 storage device
23 Steuereinrichtung  23 control device

Claims

Patentansprüche  claims
1. Verfahren zum Kodieren eines plattenartigen Werkstückes (4), insbesondere eines Blechs, aus einem Grundmaterial wobei das Verfahren um- fasst: A method of encoding a plate-like workpiece (4), in particular a sheet, from a base material, the method comprising:
• Festlegen eines Kodierbereichs (13) des Werkstücks (4); • defining a coding region (13) of the workpiece (4);
• Erzeugung einer Kodierung durch Bestrahlung des Werkstücks (4) im Kodierbereich (13) mit Strahlung (3), insbesondere mit Laserstrahlung, derart, dass eine chemischen Reaktion des Grundmaterials hervorgerufen und ein Reaktionsmaterial innerhalb des Kodierbereichs (13) gebildet wird, wobei die chemische Reaktion eine Änderung der magnetischen Remanenz bewirkt und so das Reaktionsmaterial eine andere magnetische Remanenz aufweist als das Grundmaterial; und Producing a coding by irradiation of the workpiece (4) in the coding region (13) with radiation (3), in particular with laser radiation, such that a chemical reaction of the base material caused and a reaction material within the Kodierbereichs (13) is formed, wherein the chemical Reaction causes a change in the magnetic remanence and so the reaction material has a different magnetic remanence than the base material; and
• Aktivierung der Kodierung durch Ausrichten der magnetischen Momente des Reaktionsmaterials zumindest im Kodierbereich (13). Activation of the coding by aligning the magnetic moments of the reaction material at least in the coding region (13).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial im Kodierbereich (13) während der Bestrahlung einem Reaktionsgas ausgesetzt wird, wobei insbesondere das Reaktionsgas mittels einer Gaszuführungseinrichtung (7) zugeführt wird . 2. The method according to claim 1, characterized in that the base material in the coding region (13) is exposed during the irradiation of a reaction gas, wherein in particular the reaction gas by means of a gas supply means (7) is supplied.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die chemische Reaktion ein Oxid, insbesondere ein magnetisches Metalloxid, vorzugsweise Eisen(II, III)oxid oder Aluminiumoxid, als Reaktionsmaterial erzeugt wird . 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that by the chemical reaction, an oxide, in particular a magnetic metal oxide, preferably iron (II, III) oxide or alumina, is produced as a reaction material.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung des Werkstücks (4) im Kodierbereich (13) mittels einer relativ zum Werkstück (4) verfahrbaren Laseroptik einer Laserbeschriftungsmaschine oder einer Laserbearbeitungsmaschine, insbesondere einer Laserschneidmaschine, durchgeführt wird . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der Kodierung erfolgt, indem ein Daueroder Elektromagneten in die Nähe des Kodierbreichs (13) gebracht wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the irradiation of the workpiece (4) in Kodierbereich (13) by means of a relative to the workpiece (4) movable laser optics of a laser marking machine or a laser processing machine, in particular a laser cutting machine is performed. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the activation of the coding takes place by bringing a permanent magnet or electromagnet close to the coding region (13).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bestrahlung des Werkstücks (4) eine Oberflächenbehandlung des Werkstücks (4) durchgeführt wird, wobei die Oberflächenbehandlung insbesondere Lackieren, Pulverbeschichten, Bekleben oder Entgraten beinhaltet. Method according to one of the preceding claims, characterized in that after the irradiation of the workpiece (4), a surface treatment of the workpiece (4) is carried out, wherein the surface treatment includes in particular painting, powder coating, gluing or deburring.
Verfahren zum Identifizieren eines plattenartigen Werkstückes (4), insbesondere eines Blechs, aus einem Grundmaterial wobei das Verfahren um- fasst: Method for identifying a plate-like workpiece (4), in particular a sheet, from a base material, the method comprising:
• Kodieren des Werkstücks (4) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche  • Coding of the workpiece (4) according to one of the preceding claims
• Speicherung der Kodierung in einer Speichereinrichtung (22);  • storage of the coding in a memory device (22);
• Auslesen der Kodierung durch Messung der örtlichen Verteilung der Magnetisierung in einem Auslesebereich;  • Reading the coding by measuring the local distribution of the magnetization in a read range;
• Vergleich der gespeicherten Kodierung und der erneut ausgelesenen Kodierung.  • Comparison of the stored coding and the re-read coding.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslesen der Kodierung des Werkstück (4) mittels eines portablen Lesegeräts (15) erfolgt, wobei insbesondere mittels eines Hall-Sensors (17) die magnetische Feldstärke und insbesondere mittels eines Beschleunigungssensors und/oder Gyrosensors (21) die Bewegung des Lesegeräts (15) relativ zum Werkstück (4) detektiert wird . A method according to claim 7, characterized in that the reading of the coding of the workpiece (4) by means of a portable reading device (15) takes place, in particular by means of a Hall sensor (17), the magnetic field strength and in particular by means of an acceleration sensor and / or gyrosensor ( 21) the movement of the reading device (15) relative to the workpiece (4) is detected.
9. Kodiersystem zum Kodieren und Identifizieren eines plattenartigen Werkstücks (4), insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 8, umfassend : 9. coding system for coding and identifying a plate-like workpiece (4), in particular by means of a method according to one of claims 7 to 8, comprising:
eine Bestrahlungseinrichtung (1) zum Kodieren des Werkstücks (4), wobei die Bestrahlungseinrichtung (1) dazu eingerichtet ist, durch Beaufschlagung des Werkstücks (4) mit Strahlung (3), insbesondere mit Laserstrahlung, in einem Kodierbereich (13) eine chemischen Reaktion des Grundmaterials des Werkstücks hervorzurufen und ein Reaktionsmaterial innerhalb des Kodierbereichs (13) zu bilden wird, wobei die chemische Reaktion eine Änderung der magnetischen Remanenz bewirkt und so das Reaktionsmaterial eine andere magnetische Remanenz aufweist als das Grundmaterial;  an irradiation device (1) for coding the workpiece (4), wherein the irradiation device (1) is set up by subjecting the workpiece (4) to radiation (3), in particular laser radiation, in a coding region (13) a chemical reaction of the To cause base material of the workpiece and to form a reaction material within the coding region (13), wherein the chemical reaction causes a change of the magnetic remanence and so the reaction material has a different magnetic remanence than the base material;
eine Aktivierungseinrichtung (8) zur Aktivierung der Kodierung durch Ausrichten der magnetischen Momente des Reaktionsmaterials im Kodierbereich (13); und  an activation device (8) for activating the coding by aligning the magnetic moments of the reaction material in the coding region (13); and
ein Lesegerät (11, 15) zum Auslesen der Kodierung .  a reading device (11, 15) for reading out the coding.
10. Kodiersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Lesegerät (15) um ein portables Lesegerät handelt. 10. coding system according to claim 9, characterized in that it is the reader (15) is a portable reader.
11. Kodiersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kodiersystem eine Speichereinrichtung (22) zur Speicherung der Kodierung und eine Vergleichseinrichtung (16) zum Vergleich von Kodierungen umfasst. 11. coding system according to one of claims 9 to 10, characterized in that the coding system comprises a memory device (22) for storing the coding and a comparison device (16) for comparing codes.
12. Kodiersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät (11) und/oder die Aktivierungseinrichtung (8) in der Bestrahlungseinrichtung (1) integriert sind. 12. coding system according to one of claims 9 to 11, characterized in that the reading device (11) and / or the activation device (8) in the irradiation device (1) are integrated.
13. Kodiersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlungseinrichtung (1) eine Gaszuführungseinrichtung (7) zum Zuführen eines Reaktionsgases umfasst. 13. coding system according to one of claims 9 to 12, characterized in that the irradiation device (1) comprises a gas supply means (7) for supplying a reaction gas.
14. Kodiersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, 14. coding system according to one of claims 9 to 13, characterized
dass die Bestrahlungseinrichtung (1) eine Laserbearbeitungsmaschine ist, mit einer Werkstückauflage (5) und einem relativ zur Werkstückauflage (5) positionierbaren Laserbearbeitungskopf (2) mit einer Laseroptik; dass die Laserbearbeitungsmaschine einen ersten Betriebsmodus zur formenden Bearbeitung, insbesondere zum Schneiden und/oder Schweißen eines plattenartigen Werkstücks (4), aufweist; und dass die Laserbearbeitungsmaschine einen zweiten Betriebsmodus zum Kodieren des Werkstücks (4) aufweist.  in that the irradiation device (1) is a laser processing machine with a workpiece support (5) and a laser processing head (2) which can be positioned relative to the workpiece support (5) with a laser optical system; the laser processing machine has a first operating mode for shaping processing, in particular for cutting and / or welding a plate-like workpiece (4); and that the laser processing machine has a second mode of operation for encoding the workpiece (4).
15. Kodiersystem nach Anspruch 9 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbearbeitungsmaschine eine Steuereinrichtung (23) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, im zweiten Betriebsmodus die Intensität des vom Laserbearbeitungskopfs (2) erzeugten Laserstrahls (3) und den Volumenstrom des mittels der Gaszuführungseinrichtung (7) zuzuführenden Gases so einzustellen, dass durch Bestrahlung des Werkstücks (4) im Kodierbereich mit dem Laserstrahl (3) eine chemischen Reaktion des Grundmaterials mit dem Reaktionsgas ausgelöst und/oder verstärkt wird, durch die das Reaktionsmaterial, welches eine andere magnetische Remanenz aufweist als das Grundmaterial, erzeugt wird . 15. coding system according to claim 9 and 14, characterized in that the laser processing machine comprises a control device (23), wherein the control device (23) is adapted to, in the second operating mode, the intensity of the laser processing head (2) generated laser beam (3) and the Volume flow of the gas to be supplied by the gas supply means (7) to be adjusted so that by irradiation of the workpiece (4) in the Kodierbereich with the laser beam (3) a chemical reaction of the base material with the reaction gas is triggered and / or amplified by the reaction material, which has a different magnetic remanence than the base material is generated.
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