Marquer un code Data Matrix par micro-percussion

Le code Data Matrix est devenu le standard de la traçabilité des pièces industrielles. Ce petit carré de points, souvent d'à peine un centimètre de côté, stocke un numéro de série, une référence, une date ou un numéro de lot, se lit en une fraction de seconde par une caméra et reste lisible même partiellement abîmé. La micro-percussion est l'un des procédés les plus utilisés pour le marquer directement dans le métal : chaque cellule foncée du code est formée d'un point en creux, qui résiste à l'usure et, s'il est assez profond, reste lisible après une peinture ou un traitement. Voici comment dimensionner le code, choisir la pointe, régler la machine et contrôler la qualité du marquage.

Qu'est-ce qu'un code Data Matrix

Le Data Matrix est un code-barres à deux dimensions défini par la norme ISO/IEC 16022. La version utilisée aujourd'hui, appelée ECC 200, se reconnaît à sa structure :

• deux bords pleins qui forment un L, le motif de repérage, qui permet au lecteur de trouver le code et son orientation ;
• deux bords en pointillé, le motif d'horloge, qui donne le nombre de lignes et de colonnes ;
• au centre, les données, accompagnées d'une correction d'erreurs de type Reed-Solomon qui permet de reconstituer le contenu quand une partie du code est abîmée.

Le code peut être carré, de 10 × 10 à 144 × 144 cellules, ou rectangulaire, de 8 × 18 à 16 × 48 cellules, une forme pratique sur une zone étroite. Le plus grand format contient jusqu'à 3 116 chiffres ou 2 335 caractères alphanumériques. Dans l'industrie, on y inscrit le plus souvent un numéro de série, une référence et une date ; dans la santé, le format GS1 DataMatrix structure ces informations avec des identifiants normalisés. L'abréviation DMC (Data Matrix Code) désigne la même chose.

Pourquoi la micro-percussion convient au Data Matrix

Marquer un code directement sur la pièce, sans étiquette, s'appelle le marquage direct (DPM, pour Direct Part Marking). Le code suit alors la pièce toute sa vie : il ne se décolle pas et ne s'efface pas. La micro-percussion s'y prête particulièrement bien :

• un point par cellule : la machine frappe un point à l'emplacement de chaque cellule foncée du code ;
• des données variables : le contrôleur génère un nouveau code à chaque pièce, à partir d'un compteur, de la date ou d'une base de données ;
• une marque en creux, lisible après une peinture, un grenaillage ou un traitement thermique si la profondeur est suffisante ;
• une bonne tolérance aux surfaces brutes et aux pièces de fonderie ou de forge.

Dimensionner le code

La taille du code dépend de deux choses : le nombre de cellules, fixé par la quantité d'informations à coder, et la taille d'une cellule, c'est-à-dire l'écart entre deux points voisins.

Le logiciel de la machine choisit en général le format automatiquement selon le contenu. Quelques règles pour bien dimensionner :

• Codez le strict nécessaire : chaque caractère en plus agrandit le code. Un numéro de série qui renvoie à une base de données suffit souvent.
• Agrandissez les cellules sur une surface difficile : brute, rugueuse, peinte ensuite. Des cellules plus grandes tolèrent mieux les défauts de surface.
• Prévoyez une zone de silence, une marge vierge tout autour du code. La norme demande au moins la largeur d'une cellule ; sur une pièce marquée directement, prévoyez plus large, surtout près d'un bord, d'un chanfrein ou d'un usinage.
• Sur une pièce cylindrique, plus le diamètre est petit, plus le code doit rester petit par rapport à lui : la courbure déforme l'image vue par la caméra. Un code rectangulaire, orienté le long de l'axe, aide sur les arbres et les tiges de faible diamètre (voir le marquage des pièces cylindriques).

La géométrie du point

Un code se lit bien quand ses points remplissent une bonne partie de leur cellule sans trop déborder sur les cellules voisines : des points trop petits laissent des vides, des points qui se chevauchent nettement brouillent le code. Or le diamètre d'un point dépend de sa profondeur, de l'angle de la pointe et du rayon de son extrémité. Pour une pointe parfaitement aiguë, il vaut environ 2 × profondeur × tan(angle / 2) ; le rayon de l'extrémité élargit le point, d'autant plus que le marquage est peu profond. Voici les diamètres théoriques pour une profondeur de 0,1 mm, sans tenir compte de la matière repoussée :

On comprend pourquoi l'angle de 120° est la référence pour le Data Matrix : à profondeur égale, il donne les points les plus larges et remplit déjà une bonne partie d'une cellule de 0,5 mm à une profondeur modérée. Avec une pointe à 60° de même rayon, il faudrait marquer presque deux fois plus profond pour obtenir le même diamètre, au prix d'une usure et d'un bourrelet plus importants.

Choisir la pointe

• 120° avec un rayon de 0,2 mm : le choix courant pour les codes Data Matrix, sur la plupart des métaux.
• 90°, ou un rayon de 0,1 mm : pour les très petits codes, dont les cellules sont trop petites pour les points larges d'une pointe à 120° de rayon 0,2 mm.
• Une pointe robuste, à extrémité renforcée, sur les aciers traités et les marquages intensifs (voir notre article sur l'acier trempé et les surfaces dures).
• Une pointe en bon état : une extrémité émoussée ou ébréchée donne des points irréguliers, et la note de qualité du code chute bien avant que le marquage ne paraisse abîmé à l'œil.

La pointe doit bien sûr correspondre à la tête de marquage de votre machine : elle se commande par sa référence exacte (voir retrouver la référence de sa pointe). Toutes nos pointes à 120° sont dans le catalogue filtré par angle.

Préparer la pièce et régler la machine

• Brider fermement la pièce : la moindre vibration décale les points et déforme la grille du code.
• Choisir une zone plane et propre, à l'écart des bords et des chanfreins, et la nettoyer de l'huile et des copeaux.
• Garder un entrefer constant sur toute la surface du code, pour que tous les points aient la même profondeur (voir régler la profondeur d'un marquage).
• Penser à la suite : si la pièce doit être peinte, galvanisée ou grenaillée, prévoir des cellules plus grandes et une profondeur suffisante (voir le marquage en creux lisible après peinture).
• Valider au réglage sur une pièce réelle, en lisant et en vérifiant le code, puis figer les paramètres.

Lire un Data Matrix gravé

Un code marqué par micro-percussion n'a pas le contraste d'une étiquette imprimée : ses points sont des creux de la même couleur que la pièce. Ce qui le rend lisible, c'est l'éclairage du lecteur.

• Un éclairage rasant, presque parallèle à la surface, fait ressortir les points en creux sur une surface plane, lisse ou usinée.
• Un éclairage diffus, en dôme, convient mieux aux surfaces polies très réfléchissantes ou courbes, qui renvoient des reflets gênants.

Les lecteurs Data Matrix conçus pour le marquage direct, fixes sur une ligne ou portatifs, intègrent ces éclairages et des algorithmes adaptés aux codes faits de points. Un smartphone lit parfois un code gravé bien contrasté, mais pas de façon fiable en production. Le choix et le réglage du lecteur sont détaillés dans notre article lecteur Data Matrix : lire un code gravé.

Vérifier la qualité du code

Qu'un code se lise une fois ne garantit pas qu'il se lira partout, toute la vie de la pièce. La qualité d'un code marqué directement se mesure avec un vérificateur, selon la méthode de la norme ISO/IEC 29158, issue du guide AIM DPM. Le vérificateur attribue une note globale et détaille plusieurs paramètres : contraste des cellules, modulation, dommages au motif fixe, régularité de la grille, part de la correction d'erreurs déjà consommée. Certains secteurs ont leurs propres exigences, comme l'aéronautique avec la norme SAE AS9132 ou l'automobile avec les cahiers des charges des constructeurs. C'est en général le client qui fixe la note minimale à atteindre.

Pour aller plus loin sur les instruments de contrôle, lisez notre article sur les outils de mesure du marquage.

Questions fréquentes

Quelle taille minimale pour un Data Matrix gravé par micro-percussion ?

Elle dépend du contenu, de la taille de cellule que la pointe et la surface permettent, et du lecteur utilisé. Le plus sûr est de partir du contenu réel, de faire un essai sur une pièce et de vérifier la note obtenue.

Data Matrix ou QR code ?

Pour le marquage des pièces, le Data Matrix est la référence : il est plus compact pour les contenus courts, se décline en format rectangulaire et figure dans les normes industrielles. Le QR code est surtout utilisé pour la lecture par smartphone du grand public.

Peut-on lire un Data Matrix gravé avec un smartphone ?

Parfois, sur un code bien contrasté et sous un bon éclairage. En production, un lecteur prévu pour le marquage direct est indispensable pour une lecture fiable.

Pourquoi mon code Data Matrix est-il mal lu ?

Les causes les plus fréquentes sont une pointe usée, une pièce mal bridée, une zone de silence trop étroite, des points trop petits pour leurs cellules ou un éclairage inadapté à la surface. Un vérificateur indique quel paramètre fait baisser la note.

Que signifie DMC ?

DMC est l'abréviation de Data Matrix Code. Le Data Matrix fait partie des codes 2D, ou codes matriciels, comme le QR code.