Gelaserte, genadelte und gelabelte DMC in der Fahrzeugfertigung lesen

Rückverfolgbarkeit entsteht nicht beim Markieren, sondern beim Lesen. Ein Getriebeteil kann den saubersten DMC tragen: Solange keine Station ihn decodiert und mit Auftrag und Charge verheiratet, bleibt die Kette Theorie. In der Fahrzeugfertigung treffen dabei drei Welten aufeinander, nämlich genadelte oder geprägte Codes auf Rohteilen vom Lieferanten, gelaserte Codes auf bearbeiteten Bauteilen und Etikettencodes auf großen Modulen. Jede Welt liest sich anders, und dieselbe Linie muss oft alle drei beherrschen. Dieser Beitrag zeigt, warum Codes auf Automobilteilen schwer zu lesen sind, an welchen Stationen gelesen wird, wie verlorener Kontrast zurückkommt und wie aus dem decodierten Code ein Datensatz in SPS, MES und ERP wird.

Wichtige Punkte im Überblick

Rückverfolgbarkeit entsteht erst beim Lesen: Solange keine Station den Code decodiert und mit Auftrag und Charge verheiratet, bleibt die Kette Theorie.
Dieselbe Linie muss drei Welten beherrschen: genadelte Rohteilcodes vom Lieferanten, gelaserte Codes auf bearbeiteten Bauteilen und Etikettencodes auf großen Modulen.
Der härteste Gegner der Lesestation ist der Prozess zwischen Markierung und Lesung: Zunder und Farbschichten kosten Kontrast, den Beleuchtung mit Polarisationsfilter, automatisches Tuning und Parameterbänke je Oberflächenzustand zurückholen.
Die Leseabstände reichen in dokumentierten Anwendungen von etwa 50 mm an Vorrichtungen bis zu zwei oder drei Metern bei Etikettencodes auf großen Modulen, die hochauflösende Logistik-Codeleser der Modellreihe SR-5000 über ein großes Sichtfeld erfassen.
Wo der Werker das Bauteil frei in den Händen hält, lesen DPM-taugliche, robuste AI-Handscanner der Modellreihe HR-X genadelte, gelaserte und bedruckte Codes auch auf rauen, öligen und spiegelnden Metallflächen.

Warum Codes auf Automobilteilen schwer zu lesen sind

Ein gedruckter Code auf weißem Etikett ist eine dankbare Leseaufgabe. Ein direktmarkierter Code auf einem Automobilteil ist das Gegenteil davon. Genadelte Codes bestehen aus einzelnen Vertiefungen, deren Erscheinung mit Beleuchtungsrichtung und Oberfläche kippt. Gelaserte Codes auf geschliffenem oder gedrehtem Metall liegen auf spiegelnden Flächen, die jede Lichtquelle als Blendfleck zurückwerfen. Gussteile bringen raue, fleckige Hintergründe mit, und Öl, Späne und Korrosionsschutzmittel legen sich als Schleier über den Code.

Dazu kommt die Geometrie. Der Code sitzt in einer Vertiefung, auf einer gewölbten Fläche oder an einer Stelle, die nur unter steilem Winkel einsehbar ist, weil die Station um das Bauteil herum gebaut wurde und nicht umgekehrt. In der Anwendungspraxis scheitern Lesestationen selten an der Decodierung selbst, sondern an Kontrast, Blendung und Blickwinkel. Wer diese drei Größen im Griff hat, liest auch die schwierigen Codes stabil.

Rohteil bis End-of-Line: an welchen Stationen gelesen wird

Eine durchgängige Rückverfolgbarkeit verlangt Lesungen entlang der gesamten Kette. Am Wareneingang wird der genadelte oder geprägte Rohteilcode des Lieferanten erfasst und dem Fertigungsauftrag zugeordnet. Vor und nach kritischen Prozessschritten bestätigt eine Lesung, dass das richtige Teil im richtigen Prozess war, und speichert die Prozessdaten zum Code. Direkt nach der Beschriftung liest die Markierzelle den frischen Code gegen, wie es der Hauptartikel „DMC-Laserbeschriftung sicherheitsrelevanter Automobilteile: Getriebe, Bremse, Lenkung, Achse" beschreibt. Am Ende steht die End-of-Line-Lesung, die das fertige Bauteil mit dem Lieferdatensatz verheiratet.

An Rundtakttischen und auf Werkstückträgern sitzt der Leser fest verbaut, mit Leseabständen ab etwa 50 mm. Kompakte stationäre AI-Codeleser der Modellreihe SR-X sind in realen Projekten der Standard an Vorrichtungen, Markierzellen und End-of-Line-Stationen. Variiert die Codeposition stark oder ist das Sichtfeld groß, übernehmen 1D- und 2D-Codeleser der Modellreihe SR-2000. Welche Stationen tatsächlich lesen müssen, gibt häufig das Lastenheft des Kunden vor, bis hin zu Freigabelisten, die festlegen, welche Lesegeräte an der Linie eingesetzt werden dürfen.

Nach Härten und Lackieren: Kontrast zurückgewinnen

Der härteste Gegner der Lesestation ist der Prozess zwischen Markierung und Lesung. Nach dem Härteprozess liegen Zunder und Anlauffarben über dem Code, nach der Lackierung deckt die Farbschicht die Kontrastkanten ab. Ein Code, der frisch markiert mit hoher Qualität lesbar war, kommt dort als kontrastarmer Schatten an, und genau diese Stationen entscheiden über die Kette.

Drei Hebel holen den Kontrast zurück. Der erste ist die Beleuchtung samt Polarisationsfilter: Polarisation nimmt spiegelnden Flächen die Blendung, sodass die Codestruktur statt der Reflexion im Bild landet. Der zweite ist das automatische Tuning, bei dem der Leser Beleuchtung und Bildverarbeitungsparameter selbst durchprobiert und die stabilste Einstellung speichert. Der dritte sind Parameterbänke: Für jede Teilevariante und jeden Oberflächenzustand wird ein eigener Parametersatz hinterlegt, den die Steuerung beim Batchwechsel aufruft. In dokumentierten Anwendungen ist zusätzlich der Lesetest an Originalteilen der Schlüssel, und zwar an gehärteten, lackierten und genadelten Mustern aus dem echten Prozess, nicht an Laborteilen. Wo trotz allem keine stabile Lesung zustande kommt, liegt die Ursache oft in der Markierqualität selbst, was der Beitrag „Codegüte nachweisen: Grading, Gegenlesen und Klarschriftprüfung beim Tier-1-Zulieferer" vertieft.

Zwei Codes, ein Bauteil: Abstände, Winkel und Sichtfeld auslegen

Viele Bauteile tragen mehr als einen Code, etwa den genadelten Rohteilcode des Lieferanten und den gelaserten Code der eigenen Fertigung. In realen Projekten liegen solche Codepaare 200 bis 300 mm auseinander, teils auf unterschiedlichen Flächen und mit unterschiedlichen Markierverfahren. Für die Stationsauslegung gibt es dann zwei Wege: ein Leser mit großem Sichtfeld, der beide Codes in einem Bild erfasst, oder zwei kompakte Leser, die jeweils optimal auf ihren Code ausgerichtet sind. Die Entscheidung fällt über Abstand, Winkel und die Frage, ob beide Codes gleichzeitig oder nacheinander gebraucht werden.

Steile Einbauwinkel verdienen besondere Aufmerksamkeit. Sitzt der Code in einer Vertiefung oder auf einer Innenfläche, bleibt dem Leser nur ein schräger Blick, der die Zellen perspektivisch verzerrt und die Beleuchtung erschwert. Hier zahlt sich aus, den Leserstandort früh mit dem Anlagenbauer festzulegen, solange die Vorrichtung noch geändert werden kann. Ändert sich beim Batchwechsel die Zahl der erwarteten Codes, muss die Steuerung das dem Leser mitteilen können, damit ein fehlender zweiter Code als Fehler und nicht als Gutfall gewertet wird.

Große Module aus zwei bis drei Metern lesen

Am anderen Ende der Skala stehen große Module: Frontmodule, Instrumententafeln und Stoßfängerträger, die mit Etikettencodes versehen durch breite Passagen laufen. In der Anwendungspraxis sind hier Leseabstände von zwei bis drei Metern dokumentiert, bei Codepositionen, die von Modul zu Modul wandern. Ein kompakter Nahbereichsleser ist dafür das falsche Werkzeug, gefragt sind hochauflösende Codeleser der Modellreihe SR-5000, die ein großes Sichtfeld über die Passage spannen und den Code darin finden.

Für die Auslegung zählen drei Größen zusammen: der Abstand, die Größe des Etikettencodes und die Fläche, über die die Codeposition streut. Je weiter der Code wandert, desto mehr Auflösung muss das Sichtfeld tragen. Ob eine Konstellation trägt, klärt auch hier der Lesetest mit Originalmodulen im realen Abstand, denn Folienglanz und Umgebungslicht der Halle lassen sich im Datenblatt nicht nachschlagen. Wo das Modul anschließend am Fahrzeug verbaut wird, übernimmt die Fahrzeugebene, die der Beitrag „FIN und VIN im Fahrzeugbau: Kennzeichnen und Prüfen von Rohbau bis Endmontage" beschreibt.

Handscanner und Mobilcomputer am Handarbeitsplatz

Nicht jede Lesung gehört in eine feste Station. Am Handarbeitsplatz hält der Werker das Bauteil in beiden Händen, die Codeposition ist nie gleich, und eine feste Kamera würde nur stören. Hier sind DPM-taugliche Handscanner der Modellreihe HR-X das passende Werkzeug: Sie decodieren genadelte, gelaserte und bedruckte Codes auf rauen, öligen und spiegelnden Metallflächen, kabelgebunden oder drahtlos, auf Wunsch im Präsentationsmodus als Tischleser. Entscheidend ist dabei die DPM-Tauglichkeit, denn an Direktmarkierungen reicht ein einfaches Handgerät oft nicht aus. In dokumentierten Anwendungen lösen sie eine ältere Handheld-Generation ab, die an solchen Stationen noch verbreitet ist.

Sobald der Werker mehr sehen muss als einen Piepton, wandert die Aufgabe vom Handscanner zum Mobilcomputer. Wareneingang, Kommissionierung und Buchungen ins ERP verlangen Anzeige, App und Netzanbindung, wofür sich mobile Computer der Modellreihen BT-A700 und BT-A600 anbieten.

Anbindung an SPS, MES und ERP: vom Code zum Datensatz

Der decodierte Code ist erst dann Rückverfolgbarkeit, wenn er im richtigen System ankommt. Stationäre Leser sprechen über EtherNet/IP nativ mit der Steuerung, für PROFINET und EtherCAT stehen die Kommunikationseinheiten SR-PN1 und SR-EC1 bereit. Kabellängen von fünf Metern und mehr zwischen Leser und Schaltschrank sind in Linienlayouts eher Regel als Ausnahme und gehören früh in die Planung.

Bewährt hat sich, nicht nur den Codeinhalt zu übertragen, sondern auch die Qualität der Lesung mitzuführen: Leser der Modellreihe SR-X und SR-2000 liefern einen Übereinstimmungswert von 1 bis 100, der zeigt, wie sicher die Decodierung war, und schleichende Verschlechterung erkennen lässt, bevor die erste Fehllesung die Linie stoppt. Das MES verheiratet den Code mit Auftrag, Charge und Prozessdaten, das ERP bucht Material und Bestand. Damit ist die Kette geschlossen: vom genadelten Rohteilcode bis zum Modul am Band trägt jedes Teil eine Identität, die an jeder Station gelesen, geprüft und dokumentiert wird.

Häufige Fragen

F Warum sind genadelte Codes so schwer zu lesen?

Genadelte Codes bestehen aus einzelnen Vertiefungen ohne eigenen Farbkontrast. Ihre Lesbarkeit hängt fast vollständig von Beleuchtungsrichtung und Oberflächenzustand ab, und auf rauen oder öligen Gussteilen kippt das Erscheinungsbild schnell. Stabile Lesungen entstehen durch passende Beleuchtung, Polarisation und Parameter, die am Originalteil eingestellt und je Variante gespeichert werden.

F Wie liest man einen DMC nach dem Härten oder Lackieren?

Zunder und Farbschichten kosten Kontrast, deshalb braucht die Station Beleuchtung mit Polarisationsfilter, automatisches Tuning und je Oberflächenzustand eigene Parameterbänke. Der Lesetest gehört an gehärtete und lackierte Originalteile aus dem echten Prozess. Reicht das nicht, liegt die Ursache meist in der Markierqualität, die per Grading überwacht werden sollte.

F Welche Leseabstände sind in der Fahrzeugfertigung üblich?

In der Anwendungspraxis reicht die Spanne von etwa 50 mm an Vorrichtungen und Werkstückträgern bis zu zwei oder drei Metern bei Etikettencodes auf großen Modulen. Kompakte Codeleser der Modellreihe SR-X decken den Nahbereich ab, große und wandernde Codepositionen übernehmen Codeleser der Modellreihe SR-2000 oder hochauflösende Codeleser der Modellreihe SR-5000.

F Wann ist ein Handscanner die bessere Wahl als ein stationärer Leser?

Immer dann, wenn die Codeposition nicht reproduzierbar ist, etwa wenn der Werker das Bauteil frei in den Händen hält oder Wareneingang und Nacharbeit wechselnde Teile sehen. DPM-taugliche Handscanner der Modellreihe HR-X lesen direktmarkierte Codes auf Metall zuverlässig. Braucht der Werker zusätzlich Anzeige, App und ERP-Zugriff, ist ein Mobilcomputer die passende Geräteklasse.

F Wie kommt der gelesene Code in SPS und MES?

Stationäre Leser melden den Codeinhalt über EtherNet/IP direkt an die Steuerung, für PROFINET und EtherCAT stehen die Einheiten SR-PN1 und SR-EC1 bereit. Das MES verknüpft den Code mit Auftrag, Charge und Prozessdaten. Sinnvoll ist, den Übereinstimmungswert der Lesung mitzuführen, um nachlassende Lesequalität früh zu erkennen.

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