WO2018149964A1

WO2018149964A1 - Verfahren zum kodieren eines plattenartigen werkstückes, verfahren zum identifizieren eines plattenartigen werkstückes, kodiersystem

Info

Publication number: WO2018149964A1
Application number: PCT/EP2018/053879
Authority: WO
Inventors: Andreas Popp; Berthold Schmidt; Klaus Bauer; Eberhard Wahl
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2018-08-23
Also published as: DE102017202629B4; DE102017202629A1; EP3582924A1

Abstract

Ein Verfahren zum Kodieren eines plattenartigen Werkstückes (4), insbesondere eines Blechs, aus einem Grundmaterial umfasst: Festlegen eines Kodierbereichs (13) des Werkstücks (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 des Werkstücks (4) 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 Aktivierung der Kodierung durch Ausrichten der magnetischen Momente des Reaktionsmaterials im Kodierbereich (13). Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es Werkstücke unabhängig von eventuell durchgeführten oder später durchzuführenden Oberflächenbehandlungen auf einfache Weise nachverfolgbar zu machen.

Description

Verfahren zum Kodieren eines plattenartigen Werkstückes, Verfahren zum Identifizieren eines plattenartigen Werkstückes, Kodiersystem

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.

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.

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

Aufgabe der Erfindung

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.

Beschreibung der Erfindung

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 .

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.

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.

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 .

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.

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 .

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.

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;

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.

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.

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.

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.

Vorzugsweis ist das Lesegerät portabel.

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.

Eine besonders kompakte Anordnung ergibt sich, wenn das Lesegerät und/oder die Einrichtung zur Aktivierung der Kodierung in der Bestrahlungseinrichtung integriert sind .

Vorzugsweise umfasst die Bestrahlungseinrichtung eine Gaszuführungseinrichtung zum Zuführen eines Reaktionsgases.

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.

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.

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.

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.

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.

Um eine Verbindung zu einer Datenbank herzustellen ist es darüber hinaus vorteilhaft wenn das Kodiersystem einen Zugang zum Internet über LAN, WiFi usw. aufweist.

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 ein erfindungsgemäßes Kodiersystem zum Aufbringen einer Kodierung auf ein Werkstück;

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 . 3 zeigt ein portables Lesegerät, eine Vergleichs- und eine Speichereinrichtung für ein erfindungsgemäßes Kodiersystem;

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Bezuqszeichenliste

1 Bestrahlungseinrichtung

2 Strahlungseinheit, insbesondere Laserbearbeitungskopf

3 Strahlung, insbesondere Laserstrahl

4 Werkstück

5 Werkstückauflage

6 Objektiv

7 Gaszuführungseinrichtung

8 Aktivierungseinrichtung

9 von der Aktivierungseinrichtung erzeugtes Magnetfeld

10 Auslesebereich

11 Lesegerät zum Auslesen der Kodierung nach dem Kodiervorgang

12 magnetischen Domänen

13 Kodierbereich

14 Orientierung des Magnetfelds

15 portables Lesegerät

16 Vergleichseinrichtung

17 Hall-Sensoren

18 mobiles Gerät

19 vom Werkstück ausgehendes Magnetfeld/Feldlinien

20 GPS-Empfänger

21 weiterer Sensor (Gyrosensor/Beschleunigungssensor)

22 Speichereinrichtung

23 Steuereinrichtung

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Kodieren eines plattenartigen Werkstückes (4), insbesondere eines Blechs, aus einem Grundmaterial wobei das Verfahren um- fasst:

• Festlegen eines Kodierbereichs (13) des Werkstücks (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

• Aktivierung der Kodierung durch Ausrichten der magnetischen Momente des Reaktionsmaterials zumindest im Kodierbereich (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 .

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 .

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.

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.

Verfahren zum Identifizieren eines plattenartigen Werkstückes (4), insbesondere eines Blechs, aus einem Grundmaterial wobei das Verfahren um- fasst:

• Kodieren des Werkstücks (4) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche

• Speicherung der Kodierung in einer Speichereinrichtung (22);

• Auslesen der Kodierung durch Messung der örtlichen Verteilung der Magnetisierung in einem Auslesebereich;

• Vergleich der gespeicherten Kodierung und der erneut ausgelesenen Kodierung.

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 .

9. Kodiersystem zum Kodieren und Identifizieren eines plattenartigen Werkstücks (4), insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 8, umfassend :

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;

eine Aktivierungseinrichtung (8) zur Aktivierung der Kodierung durch Ausrichten der magnetischen Momente des Reaktionsmaterials im Kodierbereich (13); und

ein Lesegerät (11, 15) zum Auslesen der Kodierung .

10. Kodiersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Lesegerät (15) um ein portables Lesegerät handelt.

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.

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.

13. Kodiersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlungseinrichtung (1) eine Gaszuführungseinrichtung (7) zum Zuführen eines Reaktionsgases umfasst.

14. Kodiersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet,

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.

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 .