Laserproduktmærkning i bevægelse - hvordan fungerer det?

I engangsproduktion til små serier udføres mærkning normalt i cyklusser. I storskalaproduktion eller kontinuerlig produktion som f.eks. ekstrudering bliver produkterne derimod normalt mærket, mens de passerer forbi. Denne procedure er kendt som "marking on the fly" - forkortet MOTF. Produktets bevægelser og afbøjningsenheden til laserstrålen kombineres på en særlig måde - for fejlfri og præcist placeret mærkning.

Stationær mærkning vs. MOTF

REA JET FL og CL - dvs. fiber- og_{CO2-lasermærkningssystemer}- er velegnede til mærkning af både stationære og bevægelige produkter. Ved mærkning af stationære produkter behandles polygonerne ⁽¹⁾ som defineret i etiketlayoutet ^(2). Ved mærkning af produkter i bevægelse modificeres disse af den såkaldte tidsstrømsporingsvektor. REA-systemerne kan arbejde i begge driftstilstande uden yderligere indgriben - ved at bruge forskellige systemindstillinger til forskellige printjobs.

Driftstilstand for mærkning ved stilstand

Ved at deaktivere produktbevægelsen i systemindstillingerne konfigureres enheden til mærkning i stilstand. Labelen skal være mindre end mærkningsfeltet for den tilsvarende linse i begge dimensioner og kan derefter placeres frit inden for feltet ved hjælp af parametrene x-offset, y-offset og labelrotation. Det skal bemærkes, at markeringsfelterne har forskellige størrelser for forskellige fokuseringslinser. For eksempel kan en label, der er beregnet til brug med en f=160mm-linse, være for stor til en f=100mm-linse.

MOTF-driftstilstand

Ved at aktivere produktbevægelse i systemindstillingerne kan enheden indstilles til mærkning på produkter i bevægelse. Yderligere parametre som urkilde ⁽³⁾, sensorafstand ⁽⁴⁾ osv. skal specificeres til dette.

Ved mærkning af produkter i bevægelse ændres vektorlinjerne på den label, der skal mærkes, af de (muligvis tidsvarierende) sporingsvektorer. Dette forvandler spejlbevægelsen vist i figur 1 til mønsteret vist i figur 2 for en produktbevægelse fra højre til venstre.

Denne deformation af vektortogene kompenseres af den faktiske produktbevægelse, så den ønskede mærkning opstår på produktet. En præcis definition af produktbevægelsen er afgørende for at sikre, at korrektionen af sporingsvektoren altid er korrekt med MOTF. Dette omfatter både retningen og størrelsen af produktets hastighed. Produktbevægelsens retning specificeres i form af hovedets rotation^(5). Hastigheden specificeres direkte, når den interne cyklus er valgt, og ved at specificere den roterende enkoders clockfrekvens, når en ekstern cyklus er valgt.

En fejl i denne sporingsvektor kan have forskellige, til tider alvorlige Rækkefølger afhængigt af produkthastigheden, mærkningstiden og typen af objekt, der skal mærkes. Mens Almindelig skrift kun forvrænges lidt ved lave hastigheder, kan dette føre til fuldstændig ulæselighed ved højere hastigheder eller større afvigelser. Maskinlæsbare koder bliver hurtigt ulæselige på grund af fejl i sporingsvektoren.

Den nøjagtighed, der kræves, når sporingsvektoren specificeres, overstiger ofte det menneskelige øjes evner og mekanisk justering. Finjustering via enhedens software med henblik på mærkningsresultatet er derfor afgørende. De følgende to illustrationer viser den foreslåede procedure for dette, hvor et rektangel markeres i en testkørsel. Hele længden af mærkningsfeltet skal bruges til at mærke dette rektangel for at observere de maksimale effekter.

Figur 3 viser resultatet af lasermærkning af en firkant, når hovedet drejes forkert. På grund af en forkert specifikation af sporingsvektoren afviger markeringen vinkelret på bevægelsesretningen fra det ønskede resultat (lukket firkant). I den venstre del af figuren er hovedets rotation specificeret for lavt, til højre for højt.

Figur 4 viser resultatet af lasermærkningen af firkanten med en forkert clockfrekvens for drejeenkoderen (produkthastighed). På grund af misforholdet mellem sporingsvektoren afviger markeringen i bevægelsesretningen fra det ønskede resultat (lukket firkant). I den venstre del af illustrationen er hastigheden for høj, i den højre for lav.

Begge effekter ses normalt, når sporingsvektoren ikke passer. Det overlejrede resultat viser begge effekter individuelt:

Sporing af produktet, der bevæger sig i en lige linje, opnås ved en tilpasset rotationsbevægelse af spejlene i afbøjningsenheden. Den ekstra rotationsbevægelse af spejlene, der kræves til dette, afhænger af afstanden mellem produktet og spejlet. En afvigelse fra den nominelle fokusafstand (som afhænger af den anvendte linse) har derfor samme effekt som en forkert produkthastighed (forkert clockfrekvens for drejeencoderen eller forkert produkthastighed med en intern clockkilde).

Ordliste
(1) Polygonale spor: En polygonbane er sporet af en sti, der består af et endeligt antal lige linjesegmenter.
(2) Label: Også kaldet etiket - det indhold, der skal mærkes med oplysninger om positionen
(3) Urkilde: En sensor, der genkender ankomsten af et produkt, der skal mærkes
(4) Sensorafstand: Urkildens afstand til mærkningsfeltet fra det indkommende produkts retning
(5) Hovedrotation: Afvigelse af laseraksen i en hvilken som helst vinkel i forhold til bevægelsesretningen, afhængigt af monteringspositionen

Forfatter: Christian Dini, laserekspert hos REA Elektronik GmbH