Dr. Jürgen Klie
Unverwechselbar :
Lehren mit 2D-Codes

Skalierbare zweidimensionale Codes und neue Entwicklungen zu deren zuverlässiger Anbringung und Auslesung auch unter schwierigen Randbedingungen haben den Transponder als Datenträger zur automatischen Identifikation von Lehren und Meßmitteln abgelöst.

Lehren mit 2D-Codes (Matrixlehren) sind eine Gemeinschaftsentwicklung von :
Präzisions-Messwerkzeuge GmbH
und
Dr. Jürgen Klie
I. Allgemeines
 
Identnummern als unverwechselbare “Namen” von Lehren und Meßmitteln werden immer wieder abgelesen und in andere Dokumente übertragen, z.B. bei :
  • Ausgaben und Rücknahmen aus einem Magazin
  • Kalibrieraufrufen
  • Datenabfragen aller Art
  • Zusammenstellungen zur Ausgabe an ein Kalibrierlaboratorium
  • Kalibrierungen im Kalibrierlaboratorium
  • Rücknahmen nach Kalibrierungen
Codekarte für Benutzeridentifikation
Eine automatische Identifizierung von Lehren und Meßmitteln schließt dabei nicht nur die sonst nahezu unvermeidlichen Fehler z.B. durch Zahlendreher aus, sondern beinhaltet bei der Vielzahl und Häufigkeit der aufgeführten Vorgänge auch ein großes Einsparungspotential.

In Kombination mit einer ebenfalls automatischen Identifikation der Benutzer kann ein rechnergesteuertes Verwaltungssystem ohne manuelle Eingaben aufgebaut werden, welches zu jeder Zeit den aktuellen Standort aller Lehren und Meßmittel und deren Kalibriertermine kennt.

Daraus abgeleitete standortselektive Kalibrieraufrufe gewährleisten die Einhaltung der entsprechenden Anforderungen aktueller QS-Systeme (z.B. DIN ISO 9000 Reihe) bei mindestmöglichem Aufwand.
II. Datenträger zur Identifizierung / Stand der Technik


EAN-Barcode
Bereits 1994 wurde durch die Dr. Jürgen Klie GmbH auf der Messe MTQ in Dortmund ein Gewindelehrring mit
aufgeklebtem EAN-Barcode vorgestellt.

Eine Umsetzung dieser Lösung kam jedoch nicht in Betracht, weil die Klebestreifen nicht ausreichend robust sind und weil sie bei kleinen Lehren zu viel Platz beanspruchen.


Aufgeklebte Speicherchips
Auch diese Lösung konnte sich in der Praxis nicht
durchsetzen, vermutlich, weil die pillenförmigen
Speicherchips zu groß waren, sich nicht an allen Objekten
dauerhaft applizieren ließen, zerstörungsgefährdet waren und außerdem vor Einsatzfähigkeit zunächst mit den jeweiligen Informationen geladen werden mußten.


Eingesetzte Minitransponder
Der problemlosen Ausrüstung bei neuen Lehren und
Meßmitteln stand eine teils schwierige und teure Nachrüstung nachteilig entgegen. Besonders die Einbringung in gehärtete Stahlmaterialien (z.B. Gewindelehrringe und Einstellringe) erforderte spezielle Maschinen und Werkzeuge und erwies sich als aufwendig und teuer.
Gewindelehrring mit Barcode,  MTQ 1994

  Gewindelehrdorn mit Minitransponder
III. Identifizierung durch 2D-Codes (Matrixlehren)

III.1 Allgemeines

Bei 2D-Codes ersetzen in zwei Richtungen innerhalb eines Rechtecks oder Quadrats angeordnete Markierungen (meist Punkte, Rechtecke oder Quadrate) die Strichlinien des Barcodes. Besonders bekannt ist der DataMatrix-Code, der nicht nur (prinzipiell) beliebig skalierbar ist, sondern beginnend mit Größe 8x8 Markierungen bis zu 144x144 Markierungen sowie quadratischen und rechteckigen Formen einer großen Bandbreite von Anforderungen gerecht werden kann.

Verglichen mit dem EAN-Barcode hat ein solcher 2D-Code erhebliche Vorteile als Datenträger zur Identifizierung von Meß- und Prüfmitteln :
  • geringerer Platzbedarf
  • höhere Informationskapazität
  • Integrierte Fehlerkorrektur (Reed Solomon)
  • Universelle Anwendbarkeit
  • vergleichsweise einfache Nachrüstung bei vorhandenen Lehren/Meßmitteln
2D- Codes als Label  vergrößert, s. Maßstab
III.2 Codierungen / Vorschlag einer Vereinheitlichung

Allein aus Gründen einer wirtschaftlichen (serienmäßigen) Erstellung entspricht der Codierungsinhalt normalerweise nicht der Zeichenfolge der Identnummer. Der Zusammenhang der - grundsätzlich wahlfreien - Codierung mit der vorhandenen oder neuen Identnummer wird erst später durch Zuordnung innerhalb eines Rechnerprogramms (“Assignierung”) hergestellt.

Als einzige Forderung an den Code verbleibt somit die Eindeutigkeit : Jede Codierung sollte nur ein einziges Mal verwendet werden. Der folgende Vorschlag stellt dies sicher :

Codierungsformat : HHLLJJxxxxxx (Beispiel : PMDE09004711)       mit  :
  • HH : zweistelliger Herstellercode (alphanumerisch)
  • LL   : zweistelliger Ländercode (alphanumerisch)
  • JJ     : zweistelliger Jahrescode (numerisch)
  • xxxxxx : sechsstellige Ziffernfolge (numerisch)
Diese Codierung “paßt” auf ein Datamatrix-Format ASCII 14 x 14, welches durch verschiedene Verfahren mit einer Kantenlänge von etwa 4 mm auf den Objekten aufgebracht werden kann.


III.3 Aufbringung der Codierungen

Entsprechend der sehr unterschiedlichen Materialien und Gestaltungen der Lehren und Meßmittel bietet sich die Anwendung verschiedener Verfahren an :
  • direkte Aufbringung auf die Objekte, z.B. mittels Laser oder Nadelpräger bevorzugt für feste Lehren aller Art, auch bei harten Werkstoffen
  •  Aufbringung eines fest verklebten Metallschildes, z.B. für Endmaß- und Prüfstiftkästen
  •  Aufbringung eines Kunststoffaufkleber, z.B. für sehr große Objekte, Meßgeräte, Aufbewahrungsbehälter und Objekte mit geringer Belastungs- bzw. Beschädigungsgefährdung
  • KLIESOFT Identifiy Labels.
KLIESOFT Identify Labels sind eine weiterentwickelte Sonderform von Kunststoffaufklebern. Sie bestehen aus einem kratzfesten, hochbelastbaren Schichtenaufbau und werden mit handelsüblichen Lochzangen aus Karten mit (meist) 50 Labels ausgetrennt. Die Labels werden mit hochfestem Klebstoff in Flachsenkungen Durchmesser 5 mm paßgenau verankert. So angeordnet sind die Labels praktisch unzerstörbar. Sie sind sehr gut auffindbar und hervorragend lesbar. Mit ihren Abmessungen Durchmesser 5 mm x 0,4 mm dick lassen sich die Labels nahezu überall problemlos einbringen. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Labels durch die weitgehend freie Wahl der Kreisfarbe sowie der Matrix- und der Matrixgrundfarbe zusätzlich drei unabhängige optische Unterscheidungsmerkmale aufweisen.
2D- Codierung mit Laser

Metallschild

Codierung an einer alten Lehre mit Nadelpräger
   
Rundgrenzlehrdorn mit eingelassenem KLIESOFT Identify Label
2D- Codierung mit Nadelpräger 
Codierung in gehärteter Fläche

Codierung auf einer Rachenlehre

Karte mit KLIESOFT Identify Labels
IV. Auslesung und Verarbeitung der Codierungen

Bei Laser- und Nadelcodierungen können durch den teilweise geringen Kontrast und die kleinen Abmessungen der Codierungen nur moderne, hochwertige Scanner eingesetzt werden. Diese übertragen die decodierten Zeichenfolgen über die RS-232 Schnittstelle oder einen USB2-Port an einen Rechner. Der Rechner ermittelt über seine Zuordnungs- (“Assignierungs-”) Tabelle sofort die eigentlichen Identnummern der Lehren bzw. der Meßmittel.
Die weiteren Bearbeitungsschritte erfolgen wie bei allen traditionellen Meßmittelverwaltungs- oder -Kalibriersystemen nur auf der Grundlage dieser Identnummern.

Durch die Beibehaltung der bisherigen Identnummern läßt sich die automatische Identifizierung problemlos in alle bestehenden Systeme integrieren.

Zur Erstellung von Zuordnungstabellen und zu deren Handhabung sowie zur Erstellung von Benutzerberechtigungen ist die Software KSTUNIS erforderlich. Die eigentliche Verwaltungs- und/oder Kalibriersoftware kann jedoch stets unverändert erhalten bleiben und weiterverwendet werden, wobei die Identnummern statt über die Tastatur von KEYBSIM erzeugt werden.


KEYBSIM (“Keyboard Simulator”) ist ein in KSTUNIS enthaltenes Hintergrundprogramm, welches bei jeder Einlesung eines Codes die zugeordnete Identnummer so an den Rechner weitergibt, als wäre sie über die Tastatur eingegeben worden.

In den KLIESOFT-Produkten KSVAMP (Verwaltungssoftware für Meß- und Prüfmittel) und KSPUMA (Kalibriersoftware) ist die Verarbeitung der Code- Zeichenfolgen bereits integriert. Hier wird KEYBSIM nicht benötigt.