ПНСТ 297-2018
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Информационные технологии
ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ И СБОРАДАННЫХ
Рекомендации по прямому маркированию изделий с применениемфлуоресцентной композиции и контролю качества маркировки
Information technology. Automatic identification and datacapture techniques. Guidelines for direct part marking withfluorescence composition and marking quality control
ОКС 35.040
Срокдействия с 2019-01-01
до 2022-01-01
Предисловие
Предисловие
1РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "ВКО "Символ"совместно с Обществом с ограниченной ответственностью"Флуринтек"
2ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 355 "Технологии автоматическойидентификации и сбора данных"
3УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства потехническому регулированию и метрологии от 21 августа 2018 г. N34-пнст
4При разработке стандарта использованы следующие документы,относящиеся к объектам патентного права: Патенты РФ 2490709,2550179, 2669012
Правила применениянастоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены вГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и6).
Федеральное агентство потехническому регулированию и метрологии собирает сведения опрактическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, атакже замечания и предложения по содержанию стандарта можнонаправить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действияразработчику настоящего стандарта по адресу: ООО "ВКО Символ",105120 Москва, Сыромятнический проезд, д.6, кор.1([email protected]) и/или в Федеральное агентство по техническомурегулированию и метрологии по адресу: 109074 Москва, Китайгородскийпроезд, д.7, стр.1.
Вслучае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будетопубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальныестандарты" и также будет размещена на официальном сайтеФедерального агентства по техническому регулированию и метрологии всети Интернет (www.gost.ru)
Введение
Вобласти технологий автоматической идентификации и сбора данных подпрямым маркированием изделий понимают совокупность методовнанесения маркировки непосредственно на поверхность маркируемогоизделия. Методы прямого маркирования изделий, основанные наизменении маркируемой поверхности, приводящем к формированию метки,предназначенной для визуального чтения или машинного считывания,называют интрузивным маркированием. Оно может быть осуществлено сприменением различных методов, таких как иглоударное маркирование,лазерное гравирование, химическое травление и др. Полученные спомощью указанных методов метки, образующие маркировку изделия,могут применяться для идентификации изделий на протяжении ихжизненного цикла. В качестве машиносчитываемой маркировки могутиспользоваться линейные или двумерные символы штрихового кода.
Графические элементы,образующие знаки для визуального чтения, ячейки (модули) вдвумерном символе или штрихи в линейном символе штрихового кода,должны отличаться от фоновой поверхности изделия по коэффициентуотражения или иным свойствам. Разница коэффициентов отражения -контраст символа - неизбежно снижается в процессе использованияизделия за счет возникновения загрязнений, коррозии на графическихэлементах маркировки и фоновой поверхности изделия. Считываниесимволов штрихового кода с низким контрастом требует применениясложных и дорогостоящих устройств и возможно только в условияхузкого диапазона допустимых характеристик шероховатости, кривизныповерхности, наличия загрязнений и изменения цвета поверхности.
Контраст элементовсимвола штрихового кода на поверхности изделия может бытьсущественно повышен при использовании технологии прямогомаркирования изделий с применением флуоресцентной композиции.Данная технология предусматривает формирование на поверхностиизделий углублений и последующее внесение в полученные углубленияфлуоресцентной композиции, обладающей необходимыми характеристикамиадгезии к поверхности и стойкости к внешним воздействиям.
При облучениифлуоресцирующего символа источником излучения с установленнойдлиной волны обеспечивается высокий контраст изображения, чтоснижает зависимость вероятности успешного считывания символаот:
-наличия загрязнений или защитных пленок на поверхности;
-вида материала маркируемого изделия;
-свойств микрорельефа, кривизны и цвета поверхности маркируемогоизделия;
-наличия посторонних источников излучения.
Критически важными дляэффективности считывания символов, нанесенных иглоударным методомбез применения флуоресцентной композиции, являются форма, размернанесенных углублений (точек) и расстояния между ними. Размер точкии ее заметность зависят в основном от угла конуса стилуса, силыудара при маркировании, твердости материала. Создаваемое углублениедолжно быть пригодно для поглощения или отражения световогоизлучения в степени, достаточной для различения на фонешероховатостей на поверхности изделия.
При использованиифлуоресцентной композиции сигнал от элемента символа (углубления,заполненного композицией) определяется количеством флуоресцентнойкомпозиции, находящейся в углублении, а не углом конуса стилуса,силой удара при маркировании, геометрической формой углубления, какв случае иглоударного маркирования без применения флуоресцентнойкомпозиции. Это приводит к снижению влияния на вероятностьсчитывания символа параметров применяемого маркирующегооборудования, чистоты (шероховатости), кривизны, цвета маркируемойповерхности. Применение флуоресцентной композиции позволяетзначительно расширить диапазон применимых соотношений размеровуглублений (точек) и номинальных размеров модуля символа штриховогокода.
Для гарантированногосоздания с помощью маркировочного оборудования машиносчитываемогосимвола, соответствующего требованию достижения наилучшегосчитывания в процессе эксплуатации изделий, рекомендуетсяиспользовать процедуру приемочных испытаний (верификации),проводимых с целью определения качества маркировки после еенанесения и после проведения испытаний на стойкость к внешнимвоздействиям. Настоящий стандарт содержит правила по контролюкачества маркировки, нанесенной методами прямого маркированияизделий с применением флуоресцентной композиции.
Настоящий стандарт можетбыть использован организациями, осуществляющими маркирование иконтроль качества маркировки промышленной продукции из металлов исплавов, в том числе в системах защиты от фальсификаций иконтрафакта.
1Область применения
Стандарт устанавливаетправила* нанесения и контроля качества машиносчитываемой маркировкис применением флуоресцентной композиции, которая наноситсяинтрузивным маркированием непосредственно на поверхностьметаллических** изделий в виде двумерного символа штрихового кодаData Matrix (далее - символа Data Matrix).
________________
*Правила включают требования и рекомендации.
** Металлические изделия- изделия, состоящие из металлов и сплавов.
Область применениястандарта включает продукцию всех отраслей машиностроения,металлургии, производства оборудования и металлоконструкций длянефтеперерабатывающей, энергетической, химической промышленности, атакже других отраслей промышленности, производящих продукцию изметаллов и сплавов.
Настоящий стандартраспространяется на маркировку, наносимую на поверхностьметаллических изделий интрузивными методами иглоударногомаркирования и лазерного гравирования путем ударногодеформирования, выжигания, испарения материала поверхностиизделия.
Стандарт не содержиттребований к содержанию кодируемой в символе штрихового кодаинформации.
2Нормативные ссылки
Внастоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующиедокументы:
ГОСТ Р ИСО/МЭК 15415 Информационныетехнологии. Технологии автоматической идентификации и сбора данных.Спецификация испытаний символов штрихового кода для оценки качествапечати. Двумерные символы
ГОСТ Р ИСО/МЭК 16022 Автоматическаяидентификация. Кодирование штриховое. Спецификация символики DataMatrix
ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-1 Информационныетехнологии. Технологии автоматической идентификации и сбора данных(АИСД). Гармонизированный словарь. Часть 1. Общие термины в областиАИСД
ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-2 Информационныетехнологии. Технологии автоматической идентификации и сбора данных(АИСД). Гармонизированный словарь. Часть 2. Оптические носителиданных (ОНД)
ГОСТ Р 57302 Информационные технологии.Технологии автоматической идентификации и сбора данных. Прямоемаркирование изделий. Требования к качеству символов Data Matrix,полученных интрузивным маркированием
Примечание - Припользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действиессылочных стандартов в информационной системе общего пользования -на официальном сайте Федерального агентства по техническомурегулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодномуинформационному указателю "Национальные стандарты", которыйопубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускамежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" затекущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дананедатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующуюверсию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версиюизменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который данадатированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этогостандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если послеутверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на которыйдана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающееположение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуетсяприменять без учета данного изменения. Если ссылочный стандартотменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него,рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3Термины и определения
Внастоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р ИСО/МЭК 15415, ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-1, ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-2, а такжеследующие термины с соответствующими определениями:
3.1 интрузивноемаркирование (intrusive marking): Группа методов маркирования,основанного на изменении поверхности изделия для создания символа,предназначенного для визуального чтения или машинногосчитывания.
Примечание - Такимиметодами являются методы выжигания, травления, резания,деформирования, растворения, гравирования, расплавления, окисленияили испарения материала поверхности и другие. Интрузивноемаркирование включает: штамповку, лазерное гравирование, химическоетравление, иглоударное нанесение и микропескоструйнуюобработку.
3.2 модуль(module): Отдельная ячейка матричной символики, используемая длякодирования одного бита информации и имеющая номинально квадратнуюформу в символах Data Matrix.
4Общие положения
4.1Применяемые методы маркирования
4.1.1 Нанесениемашиносчитываемой маркировки с применением флуоресцентнойкомпозиции осуществляют путем формирования на поверхности изделийсовокупности круглых или квадратных углублений, соответствующихэлементам (модулям) символа Data Matrix, и последующего внесения вполученные углубления флуоресцентной композиции, обладающейнеобходимыми характеристиками адгезии к поверхности и стойкости квнешним воздействиям.
4.1.2 Формированиезаданного рельефа (совокупности углублений в виде символа DataMatrix) осуществляют путем ударного деформирования поверхности сприменением иглоударных устройств или выжигания, испаренияматериала поверхности изделия с применением лазеров.
4.1.3 Флуоресцентнаякомпозиция представляет собой полимерную композицию, содержащуючастицы люминофора с длиной волны возбуждения от 250 до 600 нм идлиной волны излучения от 400 до 700 нм.
Примеры спектроввозбуждения и флуоресценции композиции, используемой дляиглоударной маркировки, приведены на рисунках 1 и 2соответственно.
|
Рисунок 1 - Пример спектра возбуждения флуоресценции
|
Рисунок 2 - Пример спектра флуоресценции
4.1.4 Выбор методананесения машиносчитываемой маркировки с применением флуоресцентнойкомпозиции осуществляет разработчик изделия с учетом потребностиобеспечения:
-прослеживаемости изделия на этапах его изготовления, хранения,технического обслуживания, применения по назначению, доработки,ремонта и утилизации;
-сохранения прочностных и функциональных характеристик изделия посленанесения маркировки на всем протяжении срока службы изделия вустановленных условиях внешних воздействий;
-сохранения требуемого качества маркировки изделия на всемпротяжении его жизненного цикла в условиях внешних воздействий, недопускающих использования других методов маркирования;
-противодействия обороту фальсифицированных и контрафактныхизделий;
-временной идентификации изделий, материалов, заготовок на этапахпроизводства, возможностей восстановления свойств маркировки послетермических, химических и механических воздействий, использованияэлементов временной идентификации изделий для их идентификации напослепроизводственных стадиях жизненного цикла.
4.1.5 При выборе метода ипараметров нанесения маркировки с применением флуоресцентнойкомпозиции необходимо учитывать свойства маркируемого материала,размер и геометрию маркируемой поверхности, наличие защитныхпокрытий, объем данных маркировки. При этом следует принимать вовнимание, что:
-цвет поверхности маркируемого изделия, изменения цвета поверхности,зеркальное отражение от поверхности не влияют на декодирование инадежность считывания флуоресцентной маркировки;
-чистота обработки (шероховатость) поверхности не приводит кизбыточному затемнению при считывании и может меняться всущественно более широком диапазоне, чем это установлено в ГОСТ Р 57302, для маркировки безприменения флуоресцентной композиции.
4.1.6 Если пространство,предназначенное для маркировки, меньше применяемого типовогоразмера символа Data Matrix, следует сократить объем данныхмаркировки и/или выбрать параметры маркирования, которые обеспечатнанесение и считывание символа требуемых уменьшенных линейныхразмеров в условиях производства и применения изделия.
4.1.7 С цельюпротиводействия обороту фальсифицированной и контрафактнойпродукции в состав флуоресцентной композиции могут быть добавленывещества, излучение которых создает дополнительные признакиподлинности изделий (маркеры изготовителя, партий, дат изготовленияи др.), выявляемые экспертными методами с привлечениемдополнительного оборудования для спектрального анализаизлучения.
4.2Требования к технологии маркирования иглоударным методом сприменением флуоресцентной композиции
4.2.1 Технологиямаркирования иглоударным методом с применением флуоресцентнойкомпозиции заключается в нанесении круглых углублений наповерхности изделия ударником с пневматическим или электрическимприводом и последующем внесении в полученные углубленияфлуоресцентной композиции, обладающей необходимыми характеристикамиадгезии к поверхности и стойкости к внешним воздействиям.
4.2.2 Глубина и диаметрточки (углубления) определяются разработчиком изделия, исходя изконструктивных особенностей изделия, необходимого количествафлуоресцентной композиции в углублении для обеспечения заданногокачества маркировки. Глубина точки, адгезионные свойствафлуоресцентной композиции и ее устойчивость к внешним воздействиямявляются параметрами, определяющими сохраняемость маркировки вусловиях применения изделия. Цвет поверхности изделия, стойкостьцвета не влияют на качество маркировки и не являютсяконструктивными требованиями при проектировании.
4.2.3 Размер точки(углубления) не должен превосходить 105% номинального размерамодуля и не должен быть менее 70% от номинального размера модуля,как показано на рисунке 3. В соответствии с рисунком 4 овальностьточки не должна превышать 20% от номинального размера модуля. Неболее чем 2% от общего числа модулей могут содержать точки запределами этого значения. Минимальный размер точек не должен бытьменьше 0,132 мм, если организация - разработчик маркируемогоизделия не утвердила меньшее значение для реализациимикромаркировки. Схема определения глубины, диаметра точки(углубления), размещения частицы флуоресцентной композиции в точкепредставлена на рисунке 5.
|
Рисунок 3 - Схема определения номинального размера модуля, смещенияцентра точки и размера точки
|
D-d
20% размера модуля
Рисунок 4 - Определение овальности точки
|
Рисунок 5 - Глубина, диаметр точки (углубления), размещение частицыфлуоресцентной композиции в точке
4.2.4 Угловой перекоссимвола:
-отклонение по углу от угла 90° между строками и столбцами измодулей символа Data Matrix, как представлено на рисунке 6, недолжно превышать ±7°.
|
Рисунок 6 - Угловой перекос символа
4.2.5 Внесение частицфлуоресцентной композиции в углубления осуществляют:
-одновременно с формированием углубления, для чего между стилусом иповерхностью маркируемого изделия протягивают ленту с нанесеннойкомпозицией, частица которой попадает в углубление в моментударного деформирования поверхности и распределяется на внутреннейповерхности углубления;
-после формирования углубления стилусом, для чего ударноевоздействие на изделие осуществляют через полимерную пленку склеевым слоем (как показано на рисунке 7), покрывающую зонумаркирования, играющую роль шаблона (маски) при последующемвнесении флуоресцентной композиции в углубления черезперфорированные отверстия.
Играющая роль шаблона(маски) пленка снимается после нанесения флуоресцентной композиции,избытки композиции за пределами углублений удаляются.
|
Рисунок 7 - Формирование шаблона (маски) на поверхности изделия длявнесения частиц флуоресцентной композиции в углубления
4.2.6 Криволинейнаяповерхность:
-если маркировка находится на цилиндрической/криволинейнойповерхности, протяженность символа должна быть не более 15% отдлины окружности.
4.2.7 Размер символа:
-для надежного считывания символа электронными устройствами линейныйразмер символа должен быть в диапазоне от 5 до 25 мм по внешнейгранице с самой протяженной стороны. Требования настоящегостандарта применяются для всех размеров матричного символа.
4.2.8 Общие требования ксимволу Data Matrix:
-строки и столбцы в символе Data Matrix должны соответствоватьтребованиям ГОСТ Р ИСО/МЭК16022, версия ЕСС 200;
-символы Data Matrix могут быть квадратными или прямоугольными всоответствии с требованиями ГОСТ РИСО/МЭК 16022, версия ЕСС 200. Квадратные символы являютсяпредпочтительными и обеспечивают лучшее считывание;
-свободная зона вокруг матричного символа должна быть равной илибольше, чем размер одного модуля.
4.2.9 Ключевым условиемобеспечения качества маркирования методом иглоударного нанесения сприменением флуоресцентной композиции и успешного считываниямаркировки в условиях применения изделия является управлениепеременными параметрами, влияющими на качество и стабильностьпроцесса маркирования. Обратную связь с параметрами процесса должныобеспечивать системы верификации символов при нанесении маркировкив условиях производства и после проведения испытаний на стойкостьмаркировки к внешним воздействиям, характерным для примененияизделия. Должны быть установлены процедуры контроля параметровсистем маркирования для обеспечения качества нанесения символа, атакже регулярные проверки наличия технических проблем соборудованием для маркирования.
4.2.10 При нанесениимаркировки на поверхности, подвергаемые в дальнейшем обработкеабразивными или иными методами, параметры маркирования должныпроходить аттестацию и корректировку с учетом контроля качествамаркировки, проведенного после указанной обработки напроизводственной линии.
4.3Требования к технологии маркирования изделия лазером с применениемфлуоресцентной композиции
4.3.1 Маркированиеизделия осуществляют методом выжигания, испарения материалаповерхности лазером с последующим внесением в образовавшиесяуглубления флуоресцентной композиции. Как правило, углубления имеютквадратную форму.
4.3.2 Формированиеуглублений на поверхности изделия лазером осуществляют всоответствии с [1]и ГОСТ Р 57302.
4.3.3 Глубина углубленияопределяется конструктивными требованиями. Выбор глубины и шириныуглубления основывается на требованиях к процессу маркирования,конструктивных ограничениях, требованиях к устойчивости маркировкиво внешних условиях и других факторах. Параметры углублений длямаркировки выбирают в соответствии с 4.2.5, где ширина квадратногоуглубления соответствует диаметру круглого углубления.
4.3.4 Схема определенияглубины и ширины углубления представлена на рисунке 8, значенияглубины одинаковы во всех профилях (а, б,в).
|
Рисунок 8 - Схема определения глубины и ширины углублений дляразличных профилей (а, б, в) при обработкелазером
4.3.5 Внесениефлуоресцентной композиции в углубления осуществляют послеформирования углублений лазерным лучом.
4.3.6 Требования кнанесению маркировки с применением лазера и контролю качествамаркировки соответствуют положениям раздела 5.
4.4Считывание маркировки с применением флуоресцентной композиции
4.4.1 Для считываниясимвола двумерного штрихового кода производится облучениемаркировки светом с длиной волны 250-600 нм, что соответствуетполосе возбуждения флуоресцентной композиции. Вторичное излучениекомпозиции на длине волны 400-700 нм проходит через фильтр ипопадает на светочувствительный элемент устройства считывания всоответствии с рисунком 9. При фильтрации излучения в объективустройства не пропускаются световые волны от источников излучения иисточников паразитного освещения, снижающие контраст получаемогоизображения символа штрихового кода. За счет этого существенноулучшается контраст изображения (до близкого к 100%) иувеличивается эффективность считывания символа. Кроме того,устраняется влияние на считывание символа шероховатостиповерхности, материала поверхности, ее цвета, качества, внешнегофонового освещения.
|
Рисунок 9 - Схема считывания маркировки с применениемфлуоресцентной композиции
Высокий контрастполучаемого изображения снижает зависимость вероятности успешногосчитывания символа от:
-наличия загрязнений или защитных пленок на поверхности;
-вида материала маркируемого изделия;
-свойств микрорельефа, кривизны и цвета поверхности маркируемогоизделия;
-наличия посторонних источников излучения.
Излучение флуоресцентнойкомпозиции существенно уменьшает угловую зависимость контрастаизображения символа и обеспечивает возможность считываниямаркировки в широком диапазоне углов - до 15° по отношению кплоскости поверхности маркируемого изделия.
Для машиносчитываемоймаркировки с применением флуоресцентной композиции сигнал отинформационного элемента (углубления) определяется количествомфлуоресцентного вещества, находящегося в углублении, а негеометрической формой углубления, как в случае иглоударноймаркировки без применения флуоресцентной композиции. Это приводит кснижению влияния на качество считывания символа параметровприменяемой маркирующей аппаратуры.
Вприложении А приведены примеры результатов считывания символовштрихового кода, полученных иглоударным методом с применениемфлуоресцентной композиции, с различными размерами модулей символаData Matrix.
4.4.2 Применяют два типаустройств считывания изображений (декодеров) для символов,нанесенных методами прямого маркирования с применениемфлуоресцентной композиции:
-стационарные устройства;
-ручные устройства.
Устройства считыванияизображений включают:
-средства подсветки символа светом с длиной волны в полосевозбуждения флуоресцентной композиции;
-светофильтр приемного канала;
-оптические средства для фокусирования изображения символа надетекторе;
-программное обеспечение для обработки изображения и декодированиясимвола;
-устройство вывода, дисплей или интерфейсное устройство системыобработки данных.
5Контроль качества маркировки с применением флуоресцентнойкомпозиции
5.1 Контроль качествасимвола штрихового кода в составе маркировки с применениемфлуоресцентной композиции может быть осуществлен на установке,схема которой изображена на рисунке 10.
5.2 Для формирования поляи калибровки освещенности от источников возбуждающего излучения(обозначенных 4 на рисунке 10) могут быть использованыположения [1]и [2]в части контроля качества маркировки, нанесенной прямыммаркированием изделий без использования флуоресцентной композиции,и требования ГОСТ Р ИСО/МЭК15415. Длины волн источника возбуждающего излучения должнысоответствовать полосе возбуждения используемой композиции, а вполосе флуоресценции излучение должно быть незначительным илиотсутствовать. В качестве источников излучения могут использоватьсясветоизлучающие диоды, длина волны в максимуме интенсивностиизлучения которых находится в области 450-470 нм. Типичный спектризлучения такого светоизлучающего диода приведен на рисунке 11.
|
1 - фотоприемник; 2 - объектив; 3 -область проверки маркированного изделия; 4 - источниквозбуждающего излучения; 5 - светофильтр приемногоканала
Рисунок 10 - Пример схемы устройства верификации символовштрихового кода, нанесенных иглоударным методом с применениемфлуоресцентной композиции
|
Рисунок 11 - Пример спектра излучения светоизлучающего диода срабочими длинами волн в голубой области видимого спектра
5.3 Вторичное излучениефлуоресцентной композиции, использованной при иглоударноймаркировке, до попадания на фотоприемник 1 согласно рисунку10 должно пройти через фильтр 5. После фильтрации в объективустройства не должен попадать свет от источников излучения 4и от посторонних источников освещения, который снижает контрастполучаемого изображения символа штрихового кода. Примерспектральной характеристики пропускания используемого фильтраприведен на рисунке 12.
