DPM nedir, doğrudan parça markalama kodları nasıl okunur?
Doğrudan parça markalamanın tanımı, nokta vuruş, lazer ve inkjet yöntemleri, DPM kodlarının neden zor okunduğu, karanlık alan ve polarize aydınlatma çözümleri ve ISO/IEC 29158 kod kalitesi değerlendirmesi.
DPM (Direct Part Marking), kodun bir etikete basılıp yapıştırılması yerine doğrudan parçanın yüzeyine kalıcı olarak işlenmesidir. Amaç, parçanın ömrü boyunca kimliğini korumasıdır: etiket düşebilir, yırtılabilir, yıkamada çözülebilir veya ısıl işlemde yanabilir, oysa yüzeye işlenmiş bir kod bu süreçlerden geçer. Bu dayanıklılığın bedeli okuma tarafında ödenir. DPM kodları etiket üzerindeki kodlardan çok daha zor okunur ve doğru aydınlatma seçilmediğinde hiç okunmaz. Bu yazı, DPM’nin nasıl uygulandığını ve okuma tarafında neyin doğru kurulması gerektiğini anlatıyor.
DPM nedir ve nerede kullanılır?
DPM’de sembol, çoğunlukla Data Matrix, parçanın yüzeyinde malzemenin kendisiyle oluşturulur. Kontrast; boya farkından değil, yüzeyin geometrisinin ya da renginin yerel olarak değiştirilmesinden doğar. Bu nedenle DPM kodları “kod” olmaktan çok “yüzey dokusu” gibi davranır ve nasıl aydınlatıldıklarına göre tamamen farklı görünürler.
Kullanım alanları, parçanın zorlu süreçlerden geçtiği ya da uzun ömürlü olduğu sektörlerdir. Otomotivde motor bloğu, şanzıman parçası, fren bileşeni; havacılıkta yapısal parça ve bağlantı elemanı; tıbbi cihazlarda cerrahi alet ve implant; elektronikte devre kartı ve konektör. Ortak nokta, parçanın sonradan mutlaka tanımlanabilmesi gerekliliğidir.
Data Matrix’in DPM’de baskın olmasının nedeni birkaç milimetrekareye kadar küçülebilmesi, Reed-Solomon hata düzeltmesi taşıması ve L biçimindeki bulucu deseni sayesinde kısmi hasarda bile konumlandırılabilmesidir.
Üç markalama yöntemi
Nokta vuruş (dot peen)
Sertleştirilmiş bir uç, pnömatik veya elektromanyetik olarak yüzeye ardışık noktalar vurur. Kodun her hücresi bir çukur olarak oluşur. Yöntem mekaniktir; işaret yüzeyin altına iner, bu yüzden boyama, kumlama ve ısıl işlemden sonra bile kalır.
Güçlü yanı dayanıklılık ve düşük işletme maliyetidir. Zayıf yanları hız ve çözünürlüktür: nokta çapı belirli bir değerin altına inemediği için küçük modüllü kodlar üretilemez, ayrıca işlem lazere göre yavaştır. Parçaya mekanik zorlama uyguladığı için ince cidarlı ve hassas parçalarda kullanılmaz.
Okuma açısından nokta vuruş, hücrelerin ayrı ayrı çukurlar olması nedeniyle “noktalı” bir sembol üretir. Hücreler birbirine değmediği için standart görüntü işleme algoritmaları sembolü bütün olarak görmekte zorlanır; DPM için tasarlanmış çözücüler bu boşlukları hesaba katar.
Lazer markalama
Lazer, yüzeyde yerel olarak renk değişimi (tavlama), malzeme kaldırma (kazıma) veya köpürtme oluşturur. Fiber lazer metal ve bazı plastiklerde, CO2 lazer organik malzeme ve ambalajda, UV lazer ise ısıya duyarlı plastik ve cam gibi hassas yüzeylerde kullanılır.
Lazerin üstünlüğü çözünürlük ve hızdır. Çok küçük modül boyutlarına inebilir, temassız çalışır ve saniyeler mertebesinde kod atar. Parametreler doğru ayarlandığında kontrast nokta vuruşa göre çok daha iyidir.
Riski, parametrelerin yüzeye göre ayarlanmasının gerekmesidir. Aynı lazer parametresi paslanmaz çelikte mükemmel sonuç verirken alüminyumda okunamaz bir kod üretebilir. Ayrıca aşırı güç, yüzeyde kontrastı ortadan kaldıran parlak bir doku oluşturabilir.
Inkjet
Mürekkep püskürtme, yüzeye temas etmeden kod basar. Sürekli inkjet (CIJ) yüksek hızlı hatlarda, damla-talep (DOD) sistemleri daha büyük karakterlerde kullanılır.
Inkjet aslında tam anlamıyla kalıcı bir markalama değildir; mürekkep çözücüyle silinebilir ve aşınabilir. Buna karşılık kontrastı yüksektir, hızlıdır ve neredeyse tüm yüzeylere uygulanabilir. Gıda, içecek, ambalaj ve kablo gibi ürünün ömrünün kısa ya da yüzeyin işlenemez olduğu yerlerde tercih edilir. Okuma tarafında inkjet kodlar genellikle en kolay olanlardır, ancak yayılma (bleeding) ve eksik damla nedeniyle hücre kenarları düzensiz olabilir.
DPM kodları neden zor okunur?
Üç temel sorun vardır ve üçü de aydınlatmayla ilgilidir.
Düşük kontrast. Etiket üzerindeki kodda siyah mürekkep ile beyaz zemin arasında büyük bir parlaklık farkı vardır. DPM’de ise aynı malzemenin iki farklı yüzey dokusu arasındaki fark okunmaya çalışılır. Doğru açıdan aydınlatılmazsa bu fark neredeyse sıfırdır.
Ayna yansıması. İşlenmiş metal yüzey aynadır. Işık doğrudan geldiğinde yüzeyden doğrudan kameraya yansır ve görüntünün bir bölümü tamamen beyaz olur. Sembolün üzerinde oluşan bu parlama, hücreleri tamamen gizler.
Eğri ve dokulu yüzey. Silindirik bir mil, işlenmiş bir yüzeyin tornalama izleri veya kumlanmış bir döküm, aydınlatmayı düzensiz yansıtır. Sembolün bir bölümü aydınlık, diğer bölümü karanlık kalır; tek bir eşik değeriyle sembol ikili görüntüye çevrilemez.
Buna hareket, titreşim ve ortam ışığı değişimi eklendiğinde, etiket okumada sorun çıkarmayan bir kurulum DPM’de tamamen başarısız olur.
Aydınlatma çözümleri
DPM okumada donanım seçiminin en kritik parçası okuyucu değil, aydınlatmadır.
| Aydınlatma | Nasıl çalışır | Uygun olduğu yüzey |
|---|---|---|
| Karanlık alan (dark field) | Işık yüzeye çok düşük açıyla, neredeyse yatay gelir | Düz, parlak metal; nokta vuruş ve kazıma |
| Difüz (yayılmış) | Işık kubbe içinden dağıtılarak yönsüzleştirilir | Eğri, dokulu, kumlanmış yüzey |
| Polarize | Kaynak ve lens üzerinde dik polarize filtreler | Parlak, ayna gibi yüzey; kaplanmış parça |
| Doğrudan (bright field) | Işık kameranın eksenine yakın gelir | Mat yüzey, inkjet, yüksek kontrastlı lazer |
Karanlık alan aydınlatma, DPM’de en sık başvurulan yöntemdir. Işık yüzeye neredeyse paralel geldiği için düz alanlardan kameraya hiç yansımaz ve arka plan karanlık kalır. Nokta vuruş çukurlarının veya kazınmış hücrelerin kenarları ise ışığı saçarak parlak görünür. Sonuç, karanlık zemin üzerinde parlak hücrelerden oluşan yüksek kontrastlı bir görüntüdür.
Difüz aydınlatma, ışığı bir kubbe veya yarı saydam yüzeyden geçirerek her yönden gelir hale getirir. Eğri yüzeylerde tek yönlü aydınlatmanın oluşturduğu gölge ve parlama ortadan kalkar.
Polarize aydınlatma, ışık kaynağına ve lense birbirine dik polarize filtreler koyarak yüzeyden gelen doğrudan yansımayı bastırır. Kaplanmış ve cilalı yüzeylerde parlamayı keserek işaretin kendi kontrastını ortaya çıkarır.
Uygulamada tek bir aydınlatmanın yeterli olmadığı durumlar sıktır. Bu nedenle endüstriyel okuyucularda birden fazla aydınlatma yapılandırmasının sırayla denendiği ve ilk başarılı okumada duran çoklu görüntü stratejileri kullanılır.
Okuyucu nasıl seçilir?
Sabit istasyonda konveyör üzerinde veya robot hücresinde okuma yapılacaksa görüntü tabanlı sabit okuyucu gerekir. Seçimde belirleyici olan üç şey vardır: kod modülü başına düşen piksel sayısı, aydınlatma esnekliği ve işlem gücü. DPM kodlarında modül başına en az 3 piksel kuralı alt sınırdır; pratikte 5 piksel ve üzeri hedeflenir çünkü kontrast düşük olduğunda algoritmanın daha fazla veriye ihtiyacı olur.
Datalogic Matrix 320 2MP gibi modeller bu tarafta C-Mount lens seçenekleri ve farklı renkte aydınlatma modülleriyle kullanılır; kırmızı, mavi, beyaz ve kızılötesi aydınlatma arasındaki seçim yüzeyin rengine ve dokusuna göre yapılır. Aynı cihaz ailesi ISO/IEC 29158 kod kalitesi ölçümünü de hat üzerinde yapabildiği için markalama kalitesinin izlenmesi ayrı bir sistem gerektirmez.
Parça sabit değilse, operatör elinde taşınıyorsa ya da büyük bir gövde üzerinde farklı noktalara bakılacaksa el tipi okuyucu gerekir. Datalogic PowerScan 9600 gibi DPM destekli endüstriyel el tipi modeller, kendi aydınlatma düzenlerini yüzeye göre değiştirebilecek şekilde tasarlanır. El tipi seçimde düşme dayanımı ve IP koruma sınıfı da saha koşullarına göre belirlenir.
Kablo, montaj braketi ve çalışma mesafesi de seçimin parçasıdır. Karanlık alan aydınlatma çok kısa çalışma mesafesi gerektirir; bu mesafeye montaj yapılamıyorsa yöntem baştan elenir.
Kod kalitesi: ISO/IEC 29158
Basılı 2D semboller ISO/IEC 15415’e göre değerlendirilir. Bu yöntem beyaz zemin üzerine siyah baskı varsayar ve DPM kodlarına uygulandığında gerçeği yansıtmayan düşük notlar üretir.
ISO/IEC 29158, AIM DPM adıyla da bilinen ve doğrudan işlenmiş kodlar için geliştirilen değerlendirme yöntemidir. Temel farkı, aydınlatmayı ölçümün dışında bir değişken saymak yerine ölçümün tanımlı bir parçası haline getirmesidir; ölçüm, belirtilen aydınlatma açısı ve dalga boyu ile birlikte raporlanır. Hücre kontrastı, hücre modülasyonu, sabit desen hasarı, eksen düzensizliği ve çözünmemiş hata düzeltme gibi parametreler ayrı ayrı puanlanır ve en düşük parametre genel notu belirler.
Pratikte bu ölçümün değeri, bir kodun okunup okunmadığını söylemesi değil, okunabilirlik payının ne kadar kaldığını göstermesidir. Notu A olan bir markalama süreci, iğne ucu aşındıkça veya lazer odağı kaydıkça önce B’ye, sonra C’ye düşer. Kod hâlâ okunmaktadır ama pay tükenmektedir. Ölçüm yapılmıyorsa müdahale ancak hat durduğunda başlar.
Sonuç
DPM projesinde başarıyı belirleyen sıra şudur: önce markalama yöntemi ve parametreleri yüzeye göre doğru seçilir, sonra aydınlatma o yüzeye göre belirlenir, en son okuyucu ve lens seçilir. Bu sıra tersine çevrildiğinde, yani önce cihaz alınıp sonra yüzeye uydurulmaya çalışıldığında sonuç çoğunlukla düşük okuma oranıdır.
Parçanızın yüzeyi ve mevcut markalama yönteminizle okuma testi yapmamızı isterseniz, numune parça üzerinde farklı aydınlatma seçeneklerini deneyip sonuçları paylaşabiliriz.
