EP3698266A1 - Verfahren zum kodieren und identifizieren eines plattenartigen werkstücks, metallbearbeitungsmaschine und verwendung einer metallbearbeitungsmaschine - Google Patents

Verfahren zum kodieren und identifizieren eines plattenartigen werkstücks, metallbearbeitungsmaschine und verwendung einer metallbearbeitungsmaschine

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Publication number
EP3698266A1
EP3698266A1 EP18788714.6A EP18788714A EP3698266A1 EP 3698266 A1 EP3698266 A1 EP 3698266A1 EP 18788714 A EP18788714 A EP 18788714A EP 3698266 A1 EP3698266 A1 EP 3698266A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coding
workpiece
eddy current
reading
base material
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Withdrawn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
EP18788714.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Bossert
Klaus Bauer
Andreas Popp
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Publication of EP3698266A1 publication Critical patent/EP3698266A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
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    • G06K7/14—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation using light without selection of wavelength, e.g. sensing reflected white light
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    • G06K7/082—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by means detecting the change of an electrostatic or magnetic field, e.g. by detecting change of capacitance between electrodes using inductive or magnetic sensors

Definitions

  • the invention relates to a method for coding and identifying a plate-like workpiece, a metal, in particular sheet metal working machine, and a use of a metal, in particular a sheet metal working machine.
  • a metal in particular sheet metal working machine
  • a use of a metal in particular a sheet metal working machine.
  • 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 only a few materials that can be magnetized in this way.
  • the coding thus obtained can be read only with technically very complex reading heads.
  • Reading the coding by measuring the local distribution of the electrical conductivity and / or the permeability of the base material of the workpiece by means of an eddy current sensor in a reading area, which at least partially comprises the Kodier Scheme along a readout distance, one on the distance of the eddy current sensor to the surface of the reading area normalized signal is detected;
  • the invention combines a coding by locally changing the microstructure of the base material of the workpiece with a distance normalized determination of eddy current signals.
  • the local change in the microstructure may be due to a local thermal and / or mechanical stress (eg irradiation with laser radiation, hot or cold forming, additive processes such as build-up welding, in particular laser deposition welding) of the workpiece (for example a metal workpiece, in particular a sheet).
  • a local thermal and / or mechanical stress eg irradiation with laser radiation, hot or cold forming, additive processes such as build-up welding, in particular laser deposition welding
  • the workpiece for example a metal workpiece, in particular a sheet.
  • an eddy current sensor For reading out the coding, an eddy current sensor is used according to the invention.
  • the eddy current sensor comprises a magnetic field generating device e.g. a coil which is adapted to be flowed through by a current.
  • an alternating magnetic field excitation signal
  • the eddy current sensor further has a magnetic field sensor.
  • the magnetic field sensor By means of the magnetic field sensor, the eddy current density is detected by the magnetic field generated by the eddy current (eddy current signals).
  • the magnetic field sensor may also be a coil in which an electric current is induced by the magnetic field generated by the eddy current.
  • a Hall sensor there are other technical possibilities for detecting a magnetic field, e.g. a Hall sensor.
  • the detected eddy current signals information can be extracted which is of interest for the identification of the workpiece, e.g. Leitdozenssl. Permeability differences (coding pattern). This is done as part of the readout process.
  • the detected signals and / or the information extracted therefrom are stored in the memory device and can be retrieved for later identification, in which the coding is read out again.
  • the eddy current signals measured during the renewed measurement and / or the information extracted therefrom are compared with the eddy current signals already stored in the memory device and / or information extracted therefrom for agreement. If the match is positive, a part number associated with the read encoding and referenced in the memory device can be assigned e.g. on a PC screen and thus uniquely identify a workpiece.
  • eddy current signals are determined according to the invention, which are unaffected by any available distance variations (distance normalized). In this way it can be concluded from the measured eddy current signals with high resolution on local changes of structural differences.
  • z. B from 10 kHz to 100 MHz structural changes in different penetration depths can be determined.
  • the quality or hit rate of part identification can be improved.
  • the invention enables an optically and haptically unrecognizable coding, even of structured workpieces, by structural changes.
  • the determination according to the invention of an eddy-current signal which is normalized to the distance between the reading device and the surface of the workpiece, represents rather, that a variation of the signal strength is not falsified due to a varying distance, but can be inferred from the signal strength on the electrical and / or magnetic property of the structural change in the base material.
  • the eddy current sensor and the workpiece can therefore be moved relative to one another parallel to the planar extent of the workpiece, without the unevenness of the surface distorting the measurement result. Tracking the eddy current sensor perpendicular to the areal extent of the workpiece is not necessary.
  • a uniform thickness of the base material can be generated by the deformation of the base material in the reading area.
  • a further possibility for achieving a distance normalization of the detected eddy-current signals according to the invention is that the surface contour of the base material of the workpiece is detected along the read-out path.
  • a contour correction can then be carried out, by means of which signal changes resulting from a change in the surface contour along the readout path are calculated out of the signal detected by the eddy current sensor.
  • a signal adjusted by the surface contour of the base material in the reading area is determined.
  • the contour correction can take place simultaneously or after the detection of the eddy current signal. This can be the exact contour of the workpiece surface.
  • it is also possible by means of the contour correction a rough contour from the detected signal for example, the waviness of the workpiece to increase the sensitivity of the measurement.
  • the thickness of the base material of the workpiece along the readout distance can be detected.
  • a thickness correction can then be carried out, by means of which signal changes resulting from a change in the thickness of the base material along the read-out path are calculated out of the signal detected by the eddy current sensor.
  • the workpiece can be subjected to further processing, in particular painting, bending, punching.
  • further processing in particular painting, bending, punching.
  • the recognition of the coding after a further processing or after an unintentional deformation of the coded workpiece can be ensured if the coding produces a structural change of the base material such that the change in the conductivity and / or the permeability at least in a partial region of the coding region due to the coding, is larger than that resulting from the further processing.
  • This allows further processing without reference measurements being necessary after each processing step.
  • the signals obtained from the abovementioned subarea are then used to identify the parts. This subarea should be at least 30% of the coding range.
  • a predetermined, sufficiently high number of coded locations can be introduced into the workpiece or a specific size of the coded area can be predetermined, which causes a significant number of signals above a limit value during reading.
  • a basic coding pattern which may be the same for all workpieces
  • you know that the actual coding pattern is nearby you know that the actual coding pattern is nearby.
  • a check code such as a checksum
  • the invention also relates to a metal, in particular sheet metal working machine with an eddy current sensor for detecting eddy current signals, an evaluation device for extracting information from the detected signals, in particular the local distribution of the conductivity and / or permeability of a workpiece, a memory device for storing the information and a control device which is adapted to carry out the method described above.
  • the metalworking machine may be a machine that can machine a metal workpiece, particularly a metal sheet, in one or more of the following ways: cutting, stamping, bending, cold and / or hot forming, shearing, pressing, rolling, coating, milling, welding, Graining, drilling, tapping, riveting etc ..
  • the evaluation device can be constructed in analog or digital or as a combination of both techniques.
  • a digital evaluation device can be constructed from logic components, in particular from programmable logic components (PLD). It may include a microprocessor and a data memory and a program memory. The program may comprise algorithms for extracting information from the detected signals, in particular the local distribution of the conductivity and / or the permeability of a workpiece.
  • the eddy current sensor may comprise an acceleration sensor and / or a gyrosensor and / or a receiver for determining the position of the eddy current sensor.
  • An acceleration sensor is a device that can detect acceleration in one or more different directions along a straight line, a surface, or in space.
  • a receiver for location can z.
  • B. be a GPS receiver.
  • the metalworking machine is a laser processing machine or a molding machine, such as bending, rolling, etc.
  • the invention also relates to a use of a metalworking machine, an eddy current sensor for detecting eddy current signals, a device for extracting information from the detected signals, in particular the local distribution of the conductivity and / or permeability of a workpiece, and a memory device for storing the information for implementation of the method described above.
  • the device for extracting information, the memory device and the eddy current sensor may be external devices (that are not part of the metalworking machine) that are shared, for example, with other metalworking machines. All of the method steps and device features mentioned above and below as well as the self-adjusting effects can further improve the use.
  • the processing machine may be computer controlled and form the workpieces from a base material into one or more processing instructions stored in the form of digital data.
  • programs can be used to which the contours and the configuration of the finished formed workpiece are transmitted, or which are generated by them.
  • the program can offer a choice of different coding patterns.
  • the program can query whether the coding pattern should be covered optically and / or haptically. When this option is selected, the program may be designed to suggest the coding region, taking into account the further shaping provided in accordance with the machining instruction, and at least partially exploiting coding and / or masking.
  • the program may be an executable program code located on a storage medium and / or performed in the individual method steps.
  • the storage medium may be part of the above-mentioned storage device
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a metalworking machine according to the invention with a forming tool and a workpiece being processed.
  • FIG. 2 shows a workpiece coded according to the method according to the invention and the local change of the signal intensity due to the introduced coding.
  • FIG. 3 shows in the drawing area (I) a spatial representation of an uncoded workpiece, in the drawing area (II) a spatial representation and a sectional view of a workpiece encoded by deformation and in the drawing area (III) a spatial representation and a sectional view of the encoded workpiece from drawing ⁇ Area (II) after a further transformation according to a first variant (flattening of the surface in the reading area).
  • FIG. 4 shows a spatial representation of a coded workpiece with an uneven surface, in which a coding is read out along an isoline.
  • Fig. 5 shows a Schitt representation of the workpiece of Fig. 4 along the isoline as well as the local change of the signal intensity due to the introduced coding
  • Fig. 6 shows a second embodiment of a metal working machine according to the invention with a laser processing head and a workpiece located in Bear ⁇ processing.
  • FIG. 7b shows a coded workpiece as well as intensity of the measured eddy current signal after a further deformation.
  • a local change of the material structure and thus the conductivity and / or the permeability of the base material of a workpiece 1 is generated as coding and read out by means of eddy current measurement.
  • Structural changes can be introduced, for example, by means of a suitable deformation, for example by means of hot or cold forming in the workpiece 1 become.
  • Cold forming refers to the plastic deformation of metals below the recrystallization temperature, eg. For example, cold rolling, deep drawing, bending, peening or hammering and shot peening.
  • the electrical conductivity and the initial permeability change in particular decrease, due to cold forming.
  • Structural changes can also be achieved during hot forming, for example by quenching or cooling the workpiece.
  • a suitable metal, in particular sheet metal working machine 2 is shown in Fig. 1.
  • a sheet metal working machine 2 with a forming tool 3 comprising a punch or hammer tool 3a and a base 3b (counter bearing).
  • the metal, in particular sheet metal working machine 2 according to the invention comprises an eddy current sensor 4, with which signals can be detected, from which information which is of interest for the identification of the workpiece, such as e.g. Leitdozensspp. Permeability differences can be extracted by using algorithms and machine learning using an evaluation and comparison device 6. This information can then be linked to an identification number and stored in a memory device 5.
  • a predetermined coding pattern can be generated in a coding region 8.
  • the control device 7 can moreover be designed to control the movement of the eddy current sensor 4 and the strength of the magnetic field introduced into the workpiece by the eddy current sensor 4.
  • the surface of the workpiece 1 is deformed, whereby a change in the material structure and thus the conductivity and / or the permeability of the base material of the workpiece 1 in areas 19 of the mechanical surface treatment is effected.
  • the change in conductivity and / or permeability can be measured by means of the eddy current sensor 4, which is moved over the workpiece 1. If the eddy current sensor 4 is moved to read the coding over the workpiece 1, this movement can be detected via a further sensor 13 (gyrosensor and / or acceleration sensor), so that the signal is given as a function of the location (here along the direction x) can be.
  • a receiver 14 for location can also be determined when reading the coding, the location of the workpiece 1 and z. B. transmitted to a product vendor.
  • the comparison device 6 for example, in the form of an app, which is connected to a database via the Internet
  • the coding can be checked for authenticity.
  • the data of the sensors 4, 13, 14 are to, preferably via W-LAN, transmitted to the comparison device 6 and compared there with the stored in the memory device 5 signature data. In this way, the workpiece 1 can be identified and stored in the memory device 5 properties of the workpiece 1 can be verified.
  • Fig. 2 shows the workpiece 1, in which structural changes in areas 19 by means of deformation (plastic impressions, here: notches 9) were introduced.
  • Fig. 2 shows the local change in signal intensity due to the indentations 9 introduced.
  • the detected signal can be stored in the storage device 5 of the metal, in particular sheet metal working machine 2 or compared with a stored in the memory device 5 signal in the comparison device 6 (eg., When the coded workpiece 1 is brought to another workstation and the Coding is read out there again).
  • information about the correspondingly coded workpiece 1 may be stored in the memory device 5, e.g. concerning a processing instruction, processing time, etc.
  • the eddy current sensor 4 can thus be moved within the reading range 11 at a constant distance from the surface of the workpiece 1, without having to perform a movement perpendicular to the surface in order to keep the distance to the workpiece 1 constant.
  • the eddy current sensor 4 can thus move to read on an isoline with respect.
  • the workpiece surface it can also be ensured by the further deformation that the workpiece 1 has a constant thickness at least in the reading region 11, which is particularly advantageous when reading out non-ferromagnetic workpieces, since here the material thickness also has an influence on the detected eddy current signal.
  • the eddy current sensor 4 can thus detect signals from which information about the changed conductivity and / or permeability can be extracted directly.
  • the further forming is a forming which, according to a processing instruction assigned to the workpiece 1, would have had to be carried out anyway (eg rolling, bending).
  • the coding is thus preferably carried out before or during the machining of the workpiece 1 in accordance with the machining specification.
  • a structure correction can also be carried out by means of the evaluation and comparison device 6.
  • a structure change suitable for coding can also be generated by means of a laser processing machine T with a laser processing head 3 ', as shown in FIG.
  • the coding according to the invention of plate-like workpieces 1 by structural changes in combination with a detection of the microstructural changes by means of the eddy current sensor 4 is particularly suitable for workpieces 1 which have to be further processed after coding and identified therefor.
  • FIG. 7b shows the eddy current signal 16 ⁇ changed without the coding due to the bend 18 introduced outside the reading area 11.
  • the intensity of the coding intensity of the application of force when forming or intensity of the laser
  • the coding pattern 17 stands out from the background 16 ⁇ . In this way, the coding can be safely found and read even after further processing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kodieren und Identifizieren eines plattenartigen Werkstücks (1) mit folgenden Verfahrensschritten : • Kodieren des Werkstücks (1), wobei eine Kodierung in Form einer lokalen Änderung der Materialstruktur des Grundmaterials des Werkstücks (1) innerhalb eines Kodierbereichs (8, 8`) erzeugt wird, • Auslesen der Kodierung durch Messung der örtlichen Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität des Grundmaterial des Werkstücks (1) mittels eines Wirbelstromsensors (4) in einem Lesebereich, der den Kodierbereich (8) umfasst, entlang einer Auslesestrecke (10), wobei ein auf den Abstand des Wirbelstromsensors (4) zur Oberfläche des Lesebereichs (11) normiertes Signal ermittelt wird; • Speicherung der ausgelesenen Kodierung in einer Speichereinrichtung (5); • erneutes Auslesen der Kodierung mittels Wirbelstrommessung; • Vergleich der gespeicherten Kodierung und der erneut ausgelesenen Kodierung.

Description

Verfahren zum Kodieren und Identifizieren eines plattenartigen Werkstücks, Metallbearbeitungsmaschine und Verwendung einer Metallbear- beitungsmaschine
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kodieren und Identifizieren eines plattenartigen Werkstücks, eine Metall-, insbesondere Blechbearbeitungsmaschine, sowie eine Verwendung einer Metall-, insbesondere einer Blechbearbeitungsma- schine. Um Produkte identifizieren und nachverfolgen zu können, ist es bekannt, die Produkte mit einem auslesbaren Code zu versehen.
In DE 43 06 209 AI wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Strichcode- Strukturen in ein elektrisch leitfähiges Material eingekerbt werden. Zum Auslesen wird ein Lesekopf mit einem in einem Schwingkreis angeordneten Elektromagneten verwendet, der im Material einen örtlich begrenzten Wirbelstrom induziert. Aufgrund der Einkerbungen ergeben sich unterschiedliche Abstände des Lesekopfes zum Material und daraus unterschiedliche magnetische Widerstände des Schwingkreises, welche detektiert werden. Nachteilig daran ist, dass zum Zwecke der Kodierung in die Oberfläche des Materials Einkerbungen vorgenommen werden müssen und dadurch die Eigenschaften des Werkstücks eventuell negativ beeinflusst werden. Insbesondere ist der Code optisch und haptisch erkennbar. Da dies oftmals nicht gewünscht ist, müssen zusätzliche Arbeitsschritte (Spachteln, Lackieren) durchgeführt werden, um die Strukturen der Kodierung unsichtbar zu machen.
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 nur wenige Materialien, die sich auf diese Weise magnetisieren lassen. Zudem ist die so erzielte Kodierung nur mit technisch sehr aufwändigen Leseköpfen auslesbar.
Aufgabe der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kodierung und Identifizierung von plattenartigen Werkstücken vorzuschlagen, die einerseits die Eigenschaften des Werkstücks nicht negativ beeinflussen und andererseits ermöglichen, Informationen, die für die Identifikation des Werkstücks genutzt werden können, auf einfache und zuverlässige Weise zu extrahieren.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Kodieren und Identifizieren eines plattenartigen Werkstücks mit folgenden Verfahrensschritten :
• Kodieren des Werkstücks, wobei eine Kodierung in Form einer lokalen Änderung der Materialstruktur des Grundmaterials des Werkstücks innerhalb eines Kodierbereichs erzeugt wird;
• Auslesen der Kodierung durch Messung der örtlichen Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität des Grundmaterials des Werkstücks mittels eines Wirbelstromsensors in einem Lesebereich, der den Kodierbereich zumindest teilweise umfasst, entlang einer Auslesestrecke, wobei ein auf den Abstand des Wirbelstromsensors zur Oberfläche des Lesebereichs normiertes Signal ermittelt wird;
• Speicherung der ausgelesenen Kodierung in einer Speichereinrichtung;
• erneutes Auslesen der Kodierung mittels Wirbelstrommessung;
• Vergleich der gespeicherten Kodierung und der erneut ausgelesenen Kodierung .
Die Erfindung kombiniert eine Kodierung durch lokale Veränderung der Gefügestruktur des Grundmaterials des Werkstücks mit einer abstandsnormier- ten Ermittlung von Wirbelstromsignalen.
Die lokale Veränderung der Gefügestruktur kann durch eine lokale thermische und/oder mechanische Beanspruchung (z. B. Bestrahlung mit Laserstrahlung, Warm- oder Kaltumformung, Additive Verfahren wie z. B. Auftragsschweißen, insbesondere Laserauftragsschweißen) des Werkstücks (bspw. eines Metallwerkstücks, insbesondere eines Blechs) erfolgen. Als Folge der lokalen Veränderung der Gefügestruktur ergeben sich lokale Unterschiede von elektrischen und/oder magnetischen Materialeigenschaften (elektrische Leitfähigkeit und Permeabilität) des Grundmaterials.
Zum Auslesen der Kodierung wird erfindungsgemäß ein Wirbelstromsensor verwendet. Der Wirbelstromsensor weist einen Magnetfelderzeugungsvorrichtung z.B. eine Spule auf, die eingerichtet ist, von einem Strom durchflössen zu werden. Dabei kann durch eine Spule mittels eines elektrischen Wechselstroms ein wechselndes Magnetfeld erzeugt (Erregersignal) werden, welches im Grundmaterial des Werkstücks Wirbelströme induzieren kann. Der Wirbelstromsensor weist weiter einen Magnetfeldsensor auf. Mittels des Magnetfeldsensors wird die Wirbelstromdichte durch das vom Wirbelstrom erzeugte Magnetfeld detektiert (Wirbelstromsignale). Der Magnetfeldsensor kann auch eine Spule sein, in der ein elektrischer Strom durch das vom Wirbelstrom erzeugte Magnetfeld induziert wird . Es gibt aber auch andere technische Möglichkeiten zur Detektion eines Magnetfelds, z.B. einen Hall-Sensor.
Aus den detektierten Wirbelstromsignalen lassen sich Informationen extrahieren, die für die Identifikation des Werkstücks interessant sind, wie z.B. Leitfähigkeitsbzw. Permeabilitätsunterschiede (Kodiermuster). Dies erfolgt im Rahmen des Auslesevorgangs. Die detektierten Signale und/oder die daraus extrahierten Informationen werden in der Speichereinrichtung abgelegt und können für eine spätere Identifikation, bei der die Kodierung erneut ausgelesen wird, abgerufen werden. Die bei der erneuten Messung gemessenen Wirbelstromsignale und/oder die daraus extrahierten Informationen werden mit den bereits in der Speichereinrichtung abgespeicherten Wirbelstromsignalen und/oder daraus extrahierten Informationen auf Übereinstimmung verglichen. Bei positiver Übereinstimmung lässt sich eine mit der ausgelesenen Kodierung verknüpfte, in der Speichereinrichtung referenzierte Teilenummer z.B. an einem PC-Bildschirm ausgeben und so ein Werkstück eineindeutig identifizieren.
Wirbelstromsensoren werden in der Regel zur Abstands- und Schichtdickenmessung eingesetzt. Hierzu wird ein Magnetfeld erzeugt und ein elektrisch leitfähiger Körper in diesem Magnetfeld verfahren. In dem leitenden Material wird eine Spannung induziert, die abhängig von der Magnetfeldstärke ist und demnach ab- hängig vom Abstand des leitenden Materials von der magnetfelderzeugenden Vorrichtung . Die induzierte Spannung im leitenden Material erzeugt in diesem Wirbelströme. Diese Wirbelströme erzeugen nun ihrerseits wieder ein Magnetfeld, das dem angelegten Magnetfeld entgegenwirkt. Dieses durch die Wirbelströme erzeugte Magnetfeld lässt sich nun wiederum messen und ist durch seine Abhängigkeit ein Maß des Abstands des leitenden Materials zum außen angelegten Magnetfeld.
Im Gegensatz dazu werden gemäß der Erfindung Wirbelstromsignale ermittelt, die von eventuell vorhandene Abstandsvariationen unbeeinflusst sind (abstands- normiert). Auf diese Weise kann aus den gemessenen Wirbelstromsignalen mit hoher Auflösung auf lokale Veränderungen von Gefügeunterschieden geschlossen werden. Insbesondere durch Einsatz eines breiten Frequenzspektrums z. B. von 10 kHz bis 100 MHz können Gefügeveränderungen in unterschiedlichen Eindringtiefen ermittelt werden. Mit Hilfe von Analytischen Methoden und Maschine- Learning Algorithmen, lässt sich die Güte bzw. Trefferquote bei der Teileidentifikation verbessern.
Die Erfindung ermöglicht eine optisch und haptisch nicht erkennbare Kodierung, auch von strukturierten Werkstücken, mittels Gefügeveränderungen.
Durch die Kodierung und/oder eine andere Werkstückbearbeitung kann vor dem ersten Auslesen eine Änderung der Oberflächenkontur des Grundmaterials des Werkstücks erzeugt werden. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn für die Kodierung Umformwerkzeuge benutzt werden oder eine gemäß einer Bearbeitungsanleitung vorgesehenen Umformung durchgeführt wird . Dabei kann das plattenartige Werkstück mit Strukturen (bspw. Einkerbungen, Knicke, Dellen usw.) versehen werden, was zu einer Änderung der Oberflächenkontur führt. Vor dem Auslesen der Kodierung weist das Werkstück also eine unebene Oberfläche auf. Entscheidend hierbei ist die Oberfläche des Grundmaterials des Werkstücks, dessen Materialstruktur durch die Kodierung verändert wird, nicht einer etwaig aufgebrachten Lackierung oder Beschichtung .
Die erfindungsgemäße Ermittlung eines Wirbelstromsignals, welches auf den Abstand zwischen Lesegerät und Oberfläche des Werkstücks normiert ist, stellt si- eher, dass eine Variation der Signalstärke nicht aufgrund eines variierenden Ab- stands verfälscht wird, sondern von der Signalstärke auf die elektrische und/oder magnetische Eigenschaft der Gefügeveränderung im Grundmaterial geschlossen werden kann. Wirbelstromsensor und Werkstück können also trotz unebener Oberfläche innerhalb einer Ebene parallel zur flächigen Ausdehnung des Werkstücks relativ zueinander verfahren werden, ohne dass die Unebenheiten der Oberfläche das Messergebnis verfälschen . Ein Nachführen des Wirbelstromsensors senkrecht zur flächigen Ausdehnung des Werkstücks ist nicht notwendig .
Eine solche Abstandsnormierung kann dadurch erreicht werden, dass zwischen Kodierung und Auslesen der Kodierung eine Umformung des Grundmaterials im Lesebereich vorgenommen wird, mit der die Änderung der Oberflächenkontur des Grundmaterials innerhalb des Lesebereichs beseitigt wird . Im Lesebereich weist das Grundmaterial dann eine ebene Oberfläche auf, so dass der Wirbelstromsensor exakt auf das Werkstück aufgesetzt werden kann, insbesondere mittels eines Vakuumsaugers. Mittels der Umformung kann auch eine optische und/oder hapti- sche Überdeckung der Kodierung erreicht werden. Das Kodiermuster kann also optisch und haptisch„versteckt", aber trotzdem noch ausgelesen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann durch die Umformung des Grundmaterials im Lesebereich eine einheitliche Dicke des Grundmaterials erzeugt werden.
Eine weitere Möglichkeit eine erfindungsgemäße Abstandsnormierung der detek- tierten Wirbelstromsignale zu erreichen besteht darin, dass die Oberflächenkontur des Grundmaterials des Werkstücks entlang der Auslesestrecke erfasst wird . Beim Auslesen der Kodierung kann dann eine Konturkorrektur durchgeführt werden, durch welche Signaländerungen, die sich aus einer Änderung der Oberflächenkontur entlang der Auslesestrecke ergeben, aus dem vom Wirbelstromsensor detektierten Signal herausgerechnet werden. Im Rahmen des Auslesevorgangs wird also ein um die Oberflächenkontur des Grundmaterials im Lesebereich bereinigtes Signal ermittelt. Die Konturkorrektur kann gleichzeitig oder nach der Detektion des Wirbelstromsignals erfolgen. Dabei kann es sich um die exakte Kontur der Werkstückoberfläche handeln. Es ist jedoch auch möglich, mittels der Konturkorrektur eine Grobkontur aus dem detektierten Signal herauszurechnen, bspw. die Welligkeit des Werkstücks, um die Empfindlichkeit der Messung zu erhöhen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Dicke des Grundmaterials des Werkstücks entlang der Auslesestrecke erfasst werden. Beim Auslesen der Kodierung kann dann eine Dickenkorrektur durchgeführt werden, durch welche Signaländerungen, die sich aus einer Änderung der Dicke des Grundmaterials entlang der Auslesestrecke ergeben, aus dem vom Wirbelstromsensor detektierten Signal herausgerechnet werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Auslesestrecke um eine Isolinie, entlang welcher das Grundmaterial des Werkstücks eine einheitliche Dicke aufweist und/oder die Oberfläche des Werkstücks eben ist. Durch das Auslesen entlang einer Isolinie wird sichergestellt, dass von dem detektierten Signal direkt (ohne Abstandskorrektur) auf die Gefügeveränderungen im Grundmaterial und somit auf die geschlossen werden kann.
Das Werkstück kann nach dem ersten Auslesen der Kodierung einer weiteren Bearbeitung, insbesondere Lackieren, Biegen, Stanzen, unterzogen werden. Die Wiedererkennung der Kodierung nach einer Weiterbearbeitung oder nach einer unbeabsichtigten Verformung des kodierten Werkstücks kann sichergestellt werden, wenn durch die Kodierung eine Gefügeveränderung des Grundmaterials erzeugt wird, derart, dass zumindest in einem Teilbereich des Kodierbereichs die Änderung der Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität, welche aufgrund der Kodierung resultiert, größer ist als die, welche aus der weiteren Bearbeitung resultiert. Dies ermöglicht eine weitere Bearbeitung ohne dass Referenzmessungen nach jedem Bearbeitungsschritt notwendig sind . Zur Teileidentifikation werden dann insbesondere die aus dem oben genannten Teilbereich erhaltenen Signale verwendet. Dieser Teilbereich sollte mindestens 30 % des Kodierbereichs umfassen.
Die Kodierung kann so vorgenommen werden, dass die Wiedererkennungswahr- scheinlichkeit der Kodierung so hoch ist, dass die Kodierung auch dann auffindbar ist, wenn der Kodierbereich bei einem späteren Lesevorgang nicht bekannt ist. Ein umgeformtes und kodiertes Metall-, insbesondere Blechstück, kann bei- spielsweise ein Teil einer Fahrzeugkarosserie oder einer Maschine sein. Wenn nun ein Sensor, z. B. von einem Servicemitarbeiter oder Sicherheitspersonal, die von außen nicht sichtbare und nicht ertastbare Kodierung auslesen soll, kann es sein, dass wohl bekannt ist, dass es eine solche Kodierung geben muss, der Ort, an dem sich dieser Kodierbereich befindet, jedoch unbekannt ist. Wenn der Sensor zum Auslesen entlang der gesamten Oberfläche des Werkstücks geführt wird, so werden sehr viele Muster erkannt. Um diese von der eigentlichen Kodierung zu unterscheiden, kann beispielsweise eine vorher festgelegte, ausreichend hohe Anzahl an kodierten Stellen in das Werkstück eingebracht werden oder eine bestimmte Größe der kodierten Fläche vorgegeben sein, die beim Auslesen eine signifikante Anzahl an Signalen oberhalb eines Grenzwertes hervorruft. Es ist auch möglich, die Werkstücke mit einem Grundkodiermuster (das für alle Werkstücke gleich sein kann) in der Nähe der individuellen Kodierung zu versehen . Sobald das Grundkodiermuster erkannt wurde, weiß man, dass sich das eigentliche Kodiermuster sich in der Nähe befindet. Darüber hinaus kann mit der Kodierung ein Prüfcode, beispielsweise eine Prüfsumme, in das Werkstück eingebracht werden. Somit kann sichergestellt werden, dass Muster, die keine Kodierung sind, nicht zufällig als vermeintliche Kodierung erkannt werden. Wenn das Grundkodiermuster oder der Prüfcode-Errechnung nicht allgemein zugängliche Informationen sind, so erhöht dies auch die Sicherheit gegen unerwünschtes Auffinden oder Auslesen der Kodierung, wenn z. B. eine bewusste Löschung oder Fälschung der Kodierung verhindert werden soll .
Die Erfindung betrifft auch eine Metall-, insbesondere Blechbearbeitungsmaschine mit einem Wirbelstromsensor zur Erfassung von Wirbelstromsignalen, einer Auswerteeinrichtung zum Extrahieren von Informationen aus den erfasste Signalen, insbesondere der örtlichen Verteilung der Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität eines Werkstücks, einer Speichereinrichtung zum Speichern der Informationen und einer Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen. Die Metallbearbeitungsmaschine kann eine Maschine sein, die ein Metallwerkstück, insbesondere ein Blech, in einer oder mehreren der folgenden Arten bearbeiten kann : Schneiden, Stanzen, Biegen, Kalt- und/oder Warmumformen, Scheren, Pressen, Walzen, Beschichten, Fräsen, Schweißen, Körnen, Bohren, Gewindeschneidern, Nieten etc.. Die Auswerteeinrichtung kann in analoger oder digitaler oder als Kombination beider Techniken aufgebaut sein. Eine digitale Auswerteeinrichtung kann aus logischen Bauelementen, insbesondere aus programmierbaren Logikbauelementen (PLD) aufgebaut sein. Sie kann einen Mikroprozessor und einen Datenspeicher und einen Programmspeicher umfassen. Das Programm kann Algorithmen zum Extrahieren von Informationen aus den erfassten Signalen, insbesondere der örtlichen Verteilung der Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität eines Werkstücks aufweisen. Zur Erfassung von Orts-und Bewegungsdaten des Wirbelstromsensors kann der Wirbelstromsensor einen Beschleunigungssensor und/oder einen Gy- rosensor und/oder einen Empfänger zur Ortsbestimmung des Wirbelstromsensors umfassen. Ein Beschleunigungssensor ist eine Vorrichtung, die Beschleunigung in eine oder mehrere unterschiedliche Richtungen entlang einer Geraden, einer Fläche oder im Raum erfassen kann. Ein Empfänger zur Ortsbestimmung kann z. B. ein GPS-Empfänger sein. Es kann allgemeiner ein Empfänger von elektromagnetischen, insbesondere Licht- oder Radiowellen, Schallwellen, oder anderen Signalen sein, mit Hilfe derer der Ort gegenüber einem oder mehreren Fixpunkte eindeutig bestimmbar ist. Mit einem solchen Empfänger kann die Position des Wirbelstromsensors auch dann ermittelt werden, wenn der Wirbelstromsensor nicht bewegt wird .
Vorzugsweise handelt es sich bei der Metallbearbeitungsmaschine um eine Laserbearbeitungsmaschine oder eine Maschine zur formenden Bearbeitung, wie z.B Biegen, walzen pressen etc..
Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung einer Metallbearbeitungsmaschine, eines Wirbelstromsensors zur Erfassung von Wirbelstromsignalen, einer Einrichtung zum Extrahieren von Informationen aus den erfasste Signalen, insbesondere der örtlichen Verteilung der Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität eines Werkstücks, und einer Speichereinrichtung zum Speichern der Informationen zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens. Bei der Einrichtung zum Extrahieren von Informationen, der Speichereinrichtung und dem Wirbelstromsensor kann es sich um externe (also nicht zur Metallbearbeitungsmaschine gehörende) Geräte handeln, die bspw. mit anderen Metallbearbeitungsmaschinen gemeinsam genutzt werden. Alle zuvor und im Folgenden genannten Verfahrensschritte und Vorrichtungsmerkmale sowie die sich einstellenden Effekte können die Verwendung weiter verbessern.
Die Bearbeitungsmaschine kann Computer-gesteuert arbeiten und die Werkstücke aus einem Grundmaterial nach einer oder mehreren Bearbeitungsanleitungen formen, die in Form von digitalen Daten gespeichert sind . Dazu können Programme verwendet werden, denen die Konturen und die Ausgestaltung des fertig umgeformten Werkstücks übermittelt werden, oder die von diesen selbst erzeugt werden. Man kann einem solchen Programm nun ein Zusatzmodul anbieten, dass dem Anwender anbietet, ein Kodiermuster in das Werkstück einzubringen. Das Programm kann eine Auswahl unterschiedlicher Kodiermuster anbieten. Das Programm kann abfragen, ob das Kodiermuster optisch und/oder haptisch überdeckt sein soll . Wenn diese Option ausgewählt wird, kann das Programm derart ausgestaltet sein, dass es einen Vorschlag macht für den Kodierbereich und dabei die weitere gemäß Bearbeitungsanleitung vorgesehen Umformung mit berücksichtigt und zu Kodierung und/oder Überdeckung zumindest teilweise nutzt. Das Programm kann ein auf einem Speichermedium befindlicher ausführbarer Programmcode sein und/oder in den einzelnen Verfahrensschritten durchgeführt werden. Das Speichermedium kann Teil der oben genannten Speichereinrichtung sein
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 .
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
Fig . 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsmaschine mit einem Umformwerkzeug und einem in Bearbeitung befindlichen Werkstück. Fig. 2 zeigt ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kodiertes Werkstück sowie die lokale Änderung der Signalintensität aufgrund der eingebrachten Kodierung.
Fig. 3 zeigt im Zeichnungsbereich (I) eine räumliche Darstellung eines unkodierten Werkstücks, im Zeichnungsbereich (II) eine räumliche Darstellung sowie eine Schnittdarstellung eines mittels Umformung kodierten Werkstücks und im Zeichnungsbereich (III) eine räumliche Darstellung sowie eine Schnittdarstellung des kodierten Werkstücks aus Zeichnungs¬ bereich (II) nach einer weiteren Umformung gemäß einer ersten Variante (Ebnung der Oberfläche im Lesebereich).
Fig. 4 zeigt eine räumliche Darstellung eines kodierten Werkstücks mit einer unebenen Oberfläche, bei dem eine Kodierung entlang einer Isolinie ausgelesen wird.
Fig. 5 zeigt eine Schittdarstellung des Werkstücks aus Fig. 4 entlang der Isolinie sowie die lokale Änderung der Signalintensität aufgrund der eingebrachten Kodierung
Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsmaschine mit einem Laserbearbeitungskopf und einem in Bear¬ beitung befindlichen Werkstück.
Fig. 7a zeigt ein kodiertes Werkstück sowie Intensität des gemessenen Wirbelstromsignals vor einer weiteren Umformung.
Fig. 7b zeigt ein kodiertes Werkstück sowie Intensität des gemessenen Wirbelstromsignals nach einerweiteren Umformung.
Erfindungsgemäß wird als Kodierung eine lokale Änderung der Materialstruktur und somit der Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität des Grundmaterials eines Werkstücks 1 erzeugt und mittels Wirbelstrommessung ausgelesen. Gefügeveränderungen können beispielsweise mittels einer geeigneten Umformung, z.B. mittels Warm- oder Kaltumformung in das Werkstück 1 eingebracht werden. Kaltumformung bezeichnet das plastische Umformen von Metallen unterhalb der Rekristallisationstemperatur, z. B. Kaltwalzen, Tiefziehen, Biegen, Dengeln oder auch Hämmern und Kugelstrahlen. Die elektrische Leitfähigkeit und die Anfangspermeabilität verändern, insbesondere verringern, sich aufgrund einer Kaltumformung . Gefügeveränderungen können auch bei Warmumformung, bspw. durch Abschrecken bzw. Abkühlen des Werkstücks, erreicht werden.
Eine hierfür geeignete Metall-, insbesondere Blechbearbeitungsmaschine 2, ist in Fig. 1 gezeigt. In dem in Fig . 1 gezeigten Beispiel handelt es sich um eine Blechbearbeitungsmaschine 2 mit einem Umformwerkzeug 3 umfassend ein Körneroder Hammerwerkzeug 3a und eine Unterlage 3b (Gegenlager). Die erfindungsgemäße Metall-, insbesondere Blechbearbeitungsmaschine 2, umfasst einen Wirbelstromsensor 4, mit dem Signale detektiert werden können, aus denen für die Identifikation des Werkstücks interessante Informationen, wie z.B. Leitfähigkeitsbzw. Permeabilitätsunterschiede durch Anwendung von Algorithmen und Maschi- ne-Learning mit Hilfe einer Auswerte- und Vergleichseinrichtung 6 extrahiert werden können. Diese Informationen können dann mit einer Identifikationsnummer verknüpft und in einer Speichereinrichtung 5 abgelegt werden. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Metall-, insbesondere Blechbearbeitungsmaschine 2, eine Steuereinrichtung 7 zur Ansteuerung des Umformwerkzeugs 3. Je nach Ausgestaltung des Umformwerkzeugs 3 und/oder der Ansteuerung des Umformwerkzeugs 3 mittels der Steuereinrichtung 7 kann in einem Kodierbereich 8 ein vorgegebenes Kodiermuster erzeugt werden. Die Steuereinrichtung 7 kann darüber hinaus dazu eingerichtet sein, die Bewegung des Wirbelstromsensors 4 und die Stärke des vom Wirbelstromsensor 4 in das Werkstück eingebrachten Magnetfelds zu steuern.
Mittels des Umformwerkzeugs 3 wird die Oberfläche des Werkstücks 1 verformt, wodurch eine Änderung der Materialstruktur und damit der Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität des Grundmaterials des Werkstücks 1 in Bereichen 19 der mechanischen Oberflächenbehandlung bewirkt wird . Die Änderung der Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität kann mittels des Wirbelstromsensors 4 gemessen werden, der über das Werkstück 1 hinwegbewegt wird. Wird der Wirbelstromsensor 4 zum Auslesen der Kodierung über das Werkstück 1 bewegt, kann diese Bewegung über einen weiteren Sensor 13 (Gyrosensor und/oder Beschleunigungs-Sensor) erfasst werden, sodass das Signal in Abhängigkeit vom Ort (hier beispielhaft entlang der Richtung x) angegeben werden kann. Dies ist besonders dann interessant, wenn der Wirbelstromsensor 4 nicht fest in der Bearbeitungsvorrichtung eingebaut ist, sondern Teil eines portablen Lesegeräts ist. Über einen Empfänger 14 zur Ortsbestimmung (z.B. ein GPS- Sensor) kann darüber hinaus beim Auslesen der Kodierung der Standort des Werkstücks 1 ermittelt werden und über das Internet z. B. an einen Produktverkäufer übermittelt werden. Durch die Vergleichseinrichtung 6 (bspw. in Form einer App, die mit einer Datenbank über das Internet verbunden ist) kann die Kodierung auf Echtheit hin überprüft werden. Die Daten der Sensoren 4, 13, 14 werden dazu, vorzugsweise über W-LAN, an die Vergleichseinrichtung 6 übermittelt und dort mit den in der Speichereinrichtung 5 hinterlegten Signatur-Daten verglichen. Auf diese Weise kann das Werkstück 1 identifiziert werden und in der Speichereinrichtung 5 hinterlegte Eigenschaften des Werkstücks 1 können verifiziert werden.
Fig. 2 zeigt das Werkstück 1, bei dem in Bereichen 19 Gefügeveränderungen mittels Umformung (plastische Eindrücke, hier: Einkerbungen 9) eingebracht wurden. Darüber hinaus ist in Fig . 2 die lokale Änderung der Signalintensität aufgrund der eingebrachten Einkerbungen 9 gezeigt. Das detektierte Signal kann in der Speichereinrichtung 5 der Metall-, insbesondere Blechbearbeitungsmaschine 2, abgelegt werden bzw. mit einem in der Speichereinrichtung 5 hinterlegten Signal in der Vergleichseinrichtung 6 verglichen werden (bspw. wenn das kodierte Werkstück 1 zu einer anderen Arbeitsstation gebracht wird und die Kodierung dort erneut ausgelesen wird). In der Speichereinrichtung 5 können darüber hinaus Informationen zu dem entsprechend kodierten Werkstück 1 hinterlegt sein, z.B. betreffend eine Bearbeitungsanleitung, Bearbeitungszeitpunkt usw..
Das vom Wirbelstromsensor 4 detektierte Messsignal ist im Wesentlichen abhängig von den Parametern Leitfähigkeit, Permeabilität und Abstand zwischen Wirbelstromsensor 4 und Oberfläche des Grundmaterials des Werkstücks 1. Durch die Gefügeveränderung mittels Umformung kann ein ursprünglich ebenes Werk- stück 1 (Fig. 3 Zeichnungsbereich (I)) nach der Kodierung eine strukturierte Oberfläche aufweisen, da bspw. Einkerbungen 9 in die Oberfläche eingebracht wurden, wie in Fig. 3 im Zeichnungsbereich (II) gezeigt. Um zu vermeiden, dass die Änderung der Oberflächenkontur das durch den Wirbelstromsensor 4 ermittelte Signal verfälscht, ist bei der in Fig. 3 im Zeichnungsbereich (III) gezeigten Variante des erfindungsgemäßen Kodierverfahrens vorgesehen, dass eine weitere Umformung des Werkstücks 1 vorgenommen wird, mittels der die Oberfläche des Werkstücks 1 so verändert wird, dass der Abstand zwischen Wirbelstromsensor 4 und Oberfläche des Werkstücks 1 entlang einer Auslesestrecke 10 oder in einem Lesebereich 11 (Strecke bzw. Bereich auf der Oberfläche des Werkstücks 1 entlang welcher bzw. innerhalb welchem der Wirbelstromsensor 4 zum Auslesen der Kodierung verfahren wird) konstant ist. In dem im Zeichnungsbereich (III) der Fig . 3 gezeigten Beispiel wurde das Werkstück 1 im Lesebereich 11, der den Kodierbereich 8 umfasst, mittels eines Walzwerkzeugs 12 gewalzt und somit eine ebene Oberfläche im Lesebereich 11 erzeugt. Der Wirbelstromsensor 4 kann somit innerhalb des Lesebereichs 11 in einem konstanten Abstand zur Oberfläche des Werkstücks 1 verfahren werden, ohne dass er eine Bewegung senkrecht zur Oberfläche ausführen muss, um den Abstand zum Werkstück 1 konstant zu halten. Der Wirbelstromsensor 4 kann sich somit zum Auslesen auf einer Isolinie bzgl. der Werkstückoberfläche bewegen. Darüber hinaus kann durch die weitere Umformung auch sichergestellt werden, dass das Werkstück 1 zumindest im Lesebereich 11 eine konstante Dicke aufweist, was insbesondere beim Auslesen von nicht ferromagnetischen Werkstücken von Vorteil ist, da hier auch die Materialdicke Einfluss auf das detektierte Wirbelstromsignal hat. Der Wirbelstromsensor 4 kann somit Signale detektieren, aus denen direkt Informationen über die veränderte Leitfähigkeit und/oder Permeabilität extrahiert werden können. Vorzugsweise handelt es sich bei der weiteren Umformung um eine Umformung die gemäß einer dem Werkstück 1 zugeordneten Bearbeitungsvorschrift ohnehin hätte durchgeführt werden müssen (z.B. Walzen, Biegen). Die Kodierung erfolgt also vorzugsweise vor bzw. während der Bearbeitung des Werkstücks 1 gemäß Bearbeitungsvorschrift. Bei Werkstücken 1\ die im Kodierbereich 8λ eine Oberflächenstruktur in Form einer unebene Oberfläche aufweisen, bei denen aber die vorhandene Oberflächenstruktur nicht beseitigt werden kann oder soll (z. B. wenn eine Welligkeit des Werkstücks Γ gewünscht ist), kann eine unerwünschte Beeinflussung des Wirbelstromsignals durch die Oberflächenstruktur des Werkstücks Γ dadurch vermieden werden, dass die Auslesestrecke geeignet gewählt wird. Fig. 4 zeigt eine Isolinie 10λ (also einer Linie, entlang welcher der Wirbelstromsensor 4 einen konstanten Abstand zur Oberfläche des Grundmaterials des Werkstücks 1 aufweist), entlang der die Auslesestrecke verlaufen kann. Das Werkstück Γ mit der welligen Oberflächenstruktur wurde im Kodierbereich 8λ mit einer Kodierung versehen. Zum Auslesen der Kodierung wird im gezeigten Beispiel der Wirbelstromsensor 4 entlang eines„Wellentals" der Wellenstruktur der Werkstückoberfläche verfahren. Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Wellental-Isolinie 10λ sowie das vom Wirbelstromsensor 4 detektierte Signal .
In beiden Fällen (Erzeugen eines Lesebereichs 11 mit einer ebenen Oberfläche bzw. Wahl der Auslesestrecke entlang einer Isolinie 10λ) erhält man ein auf den Abstand des Sensors 4 zur Oberfläche des Grundmaterials des Werkstücks 1, Γ normiertes Wirbelstromsignal.
Darüber hinaus kann bei bekannten Oberflächenstrukturen auch mittels der Auswerte- und Vergleichseinrichtung 6 eine Strukturkorrektur durchgeführt werden.
Statt einer Blechbearbeitungsmaschine 2 mit einem Umformwerkzeug kann eine für eine Kodierung geeignete Gefügeveränderung auch mittels einer Laserbearbeitungsmaschine T mit einem Laserbearbeitungskopf 3' erzeugt werden, wie in Fig. 6 gezeigt.
Die erfindungsgemäße Kodierung von plattenartigen Werkstücken 1 mittel Gefügeveränderungen in Kombination mit einer Detektion der Gefügeveränderungen mittels des Wirbelstromsensors 4 eignet sich insbesondere für Werkstücke 1, die nach der Kodierung noch weiterverarbeitet und dafür identifiziert werden müssen. Es besteht jedoch die Gefahr, dass das Werkstück 1 durch die Weiterverarbeitung oder auch durch einen Unfall verformt wird, wodurch sich ungewollte Gefügeveränderungen auch im Lesebereich 11 ergeben können. Umformungen im Bereich angrenzend um den Lesebereich können die Gefügeveränderungen im Lesebereich ebenfalls verändern. Mit größerem Abstand zum Lesebereich nimmt der Einfluss ab und kann vernachlässigt werden. Fig. 7a zeigt Wirbelstromsignale 16 des Werkstücks 1 ohne Kodierung (dünne Kurve 16 = Untergrund) sowie Wirbelstromsignale 17 der Kodierung (fette Kurve 17 = Kodiermuster). Durch eine ungewollte Umformung (Biegung 18) außerhalb des Lesebereichs 11 verändert sich auch im Lesebereich 11 das Wirbelstrom- Muster des Werkstücks 1. Fig. 7b zeigt das aufgrund der außerhalb des Lesebereichs 11 eingebrachten Biegung 18 veränderte Wirbelstromsignal 16λ ohne Kodierung . Um trotzdem die Identifizierung eines solchen unvermeidlich oder ungewollt verformten Werkstücks 1 zu gewährleisten, wird die Intensität der Kodierung (Intensität der Kraftbeaufschlagung bei Umformung bzw. Intensität des Lasers) so groß gewählt, dass sich das Kodiermuster 17 vom Untergrund 16λ abhebt. Auf diese Weise kann die Kodierung auch nach einer Weiterbearbeitung sicher gefunden und ausgelesen werden. Mit dem beschriebenen Verfahren und Vorrichtung kann ein schwer zu fälschendes Schließsystem realisiert werden mit Schlüsseln als Werkstücke 1 und Schloss als Wirbelstromsensor 4.
Bezuaszeichenliste
1 Werkstück
2 Metall-, insbesondere Blechbearbeitungsmaschine
3 Umformwerkzeug
3a Körner- oder Hammerwerkzeug
3b Unterlage
4 Wirbelstromsensor
5 Speichereinrichtung
6 Auswerte- und Vergleichseinrichtung
7 Steuereinrichtung
8, & Kodierbereich
9 Einkerbungen
10 Auslesestrecke
10λ Isolinie
11 Lesebereich auf Werkstückoberfläche
12 Walzwerkzeug
13 Gyrosensor und/oder Beschleunigungs-Sensor
14 Empfänger zur Ortsbestimmung, z.B GPS-Empfänger
16 Wirbelstromsignal ohne Kodierung (Untergrund) vor Weiterbearbeitung 16λ Wirbelstromsignal ohne Kodierung (Untergrund) nach Weiterbearbeitung
17 Wirbelstromsignal von Kodierung (Kodiermuster)
18 Umformung (Biegung)
19 Bereiche mit veränderter Materialstruktur

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Kodieren und Identifizieren eines plattenartigen Werkstücks (1) mit folgenden Verfahrensschritten :
• Kodieren des Werkstücks (1), wobei eine Kodierung in Form einer lokalen Änderung der Materialstruktur des Grundmaterials des Werkstücks (1) innerhalb eines Kodierbereichs (8, 8λ) erzeugt wird,
• Auslesen der Kodierung durch Messung der örtlichen Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität des Grundmaterial des Werkstücks (1) mittels eines Wirbelstromsensors (4) in einem Lesebereich, der den Kodierbereich (8, 8λ) zumindest teilweise um- fasst, entlang einer Auslesestrecke (10), wobei ein auf den Abstand des Wirbelstromsensors (4) zur Oberfläche des Lesebereichs (11, 1 Γ) normiertes Signal ermittelt wird;
• Speicherung der ausgelesenen Kodierung in einer Speichereinrichtung (5);
• erneutes Auslesen der Kodierung mittels Wirbelstrommessung;
• Vergleich der gespeicherten Kodierung und der erneut ausgelesenen Kodierung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem ersten Auslesen eine Änderung der Oberflächenkontur des Grundmaterials des Werkstücks (1) durch die Kodierung und/oder eine andere Werkstückbearbeitung erzeugt wird .
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kodierung und Auslesen der Kodierung eine Umformung des Grundmaterials im Lesebereich (11, 1 Γ) vorgenommen wird, mit der die Änderung der Oberflächenkontur des Grundmaterials innerhalb des Lesebereichs (11, 1 ) beseitigt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenkontur des Grundmaterials des Werkstücks (1) entlang der Auslesestrecke (10) erfasst wird und dass beim Auslesen der Kodierung eine Konturkorrektur durchgeführt wird, durch welche Signaländerungen, die sich aus einer Änderung der Oberflächenkontur des Grundmaterials entlang der Auslesestrecke ergeben, aus dem vom Wirbelstromsensor detektierten Signal herausgerechnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Auslesestrecke um eine Isolinie handelt, entlang der das Grundmaterial des Werkstücks (1) eine einheitliche Dicke aufweist und/oder die Oberfläche des Werkstücks (1) eben ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) nach dem ersten Auslesen der Kodierung einer weiteren Bearbeitung, insbesondere Lackieren, Biegen, Stanzen, unterzogen wird, und dass durch die Kodierung eine Gefügeveränderung des Grundmaterials erzeugt wird derart, dass zumindest in einem Teilbereich des Kodierbereichs (8, 8λ) die Änderung der Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität, welche aufgrund der Kodierung resultiert, größer ist als die, welche aus der weiteren Bearbeitung resultiert.
Blechbearbeitungsmaschine (2) mit einem Wirbelstromsensor (4) zur Erfassung von Wirbelstromsignalen, einer Auswerteinrichtung (6) zum Extrahieren von Informationen aus den erfassten Signalen, insbesondere der örtlichen Verteilung der Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität eines Werkstücks (1), einer Speichereinrichtung (5) zum Speichern der Informa- tionen und einer Steuereinrichtung (7), die dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
8. Blechbearbeitungsmaschine (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelstromsensor (4) einen Beschleunigungssensor und/oder einen Gyrosensor (13) und/oder einen Empfänger (14) zur Ortsbestimmung des Wirbelstromsensors (4) umfasst.
Blechbearbeitungsmaschine (2) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Laserbearbeitungsmaschine oder eine Maschine zur formenden Bearbeitung handelt.
Verwendung einer Blechbearbeitungsmaschine (2), eines Wirbelstromsensors (4) zur Erfassung von Wirbelstromsignalen, einer Einrichtung (6) zum Extrahieren von Informationen aus den erfassten Signalen, insbesondere der örtlichen Verteilung der Leitfähigkeit und/oder der Permeabilität eines Werkstücks (1), und einer Speichereinrichtung (5) zum Speichern der Informationen, zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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