Marcatura laser dei prodotti in movimento: come funziona?

Nella produzione di singoli articoli e di piccole serie, la marcatura viene solitamente effettuata in cicli. Al contrario, nella produzione su larga scala o in quella continua, come l'estrusione, i prodotti vengono solitamente marcati al loro passaggio. Questa procedura è nota come "marcatura al volo" (MOTF). I movimenti del prodotto e l'unità di deflessione del raggio laser sono combinati in modo speciale, per una marcatura impeccabile e posizionata con precisione.

Marcatura stazionaria vs. MOTF

I sistemi REA JET FL e CL, ovvero i_{sistemi di marcatura laser} a fibra e_CO2, sono adatti alla marcatura di prodotti fissi e in movimento. Per la marcatura di prodotti fissi, i poligoni ⁽¹⁾ vengono elaborati come definito nel layout dell'etichetta ⁽²⁾. Per la marcatura di prodotti in movimento, questi vengono modificati dal cosiddetto vettore di tracciamento della corrente temporale. I sistemi REA possono funzionare in entrambe le modalità operative senza ulteriori interventi, utilizzando regolazioni di sistema diverse per i diversi processi di stampa.

Modalità di funzionamento della marcatura a riposo

Disattivando il movimento del prodotto nelle regolazioni del sistema, il dispositivo viene configurato per la marcatura da fermo. È necessario che l'etichetta sia più piccola del campo di marcatura della lente corrispondente in entrambe le dimensioni e può essere posizionata liberamente all'interno del campo utilizzando i parametri x-offset, y-offset e rotazione dell'etichetta. Si noti che i campi di marcatura hanno dimensioni diverse per le diverse lenti di focalizzazione. Ad esempio, un'etichetta destinata all'uso con un obiettivo f=160 mm può essere troppo grande per un obiettivo f=100 mm.

Modalità di funzionamento MOTF

Attivando il movimento del prodotto nelle regolazioni del sistema, il dispositivo può essere impostato per la marcatura di prodotti in movimento. A tale scopo, è necessario specificare parametri aggiuntivi quali la fonte dell'orologio ⁽³⁾, la distanza del sensore ⁽⁴⁾, ecc.

Durante la marcatura di prodotti in movimento, le linee vettoriali dell'etichetta da marcare vengono modificate dai vettori di tracciamento (eventualmente variabili nel tempo). Questo trasforma il movimento speculare mostrato nella Figura 1 nel modello mostrato nella Figura 2 per un prodotto che si muove da destra a sinistra.

Questa deformazione dei treni di vettori viene compensata dal movimento effettivo del prodotto, in modo da produrre la marcatura desiderata sul prodotto. Una definizione precisa del movimento del prodotto è essenziale per garantire che la correzione da parte del vettore di inseguimento sia sempre corretta con MOTF. Ciò include sia la direzione che la quantità di velocità del prodotto. La direzione del movimento del prodotto è specificata sotto forma di rotazione della testa⁽⁵⁾. L'entità della velocità è specificata direttamente quando si seleziona il ciclo interno e specificando la frequenza di clock dell'encoder rotativo quando si seleziona un ciclo esterno.

Un errore in questo vettore di tracciamento può avere diversi e talvolta gravi Episodio a seconda della velocità del prodotto, del tempo di marcatura e del tipo di oggetto da marcare. Se a basse velocità il testo semplice è solo leggermente distorto, a velocità più elevate o con deviazioni maggiori ciò può portare alla completa illeggibilità. I codici leggibili dalla macchina diventano velocemente illeggibili a causa di errori nel vettore di tracciamento.

La precisione necessaria per specificare il vettore di tracciamento spesso supera le capacità dell'occhio umano e della regolazione meccanica. È quindi essenziale una regolazione fine tramite il software del dispositivo in vista del risultato dell'etichettatura. Le due illustrazioni seguenti mostrano la procedura proposta a questo scopo, in cui viene marcato un rettangolo in una prova. Per marcare questo rettangolo è necessario utilizzare l'intera lunghezza del campo di marcatura, al fine di osservare i massimi effetti.

La Figura 3 mostra il risultato della marcatura laser di un quadrato quando la testa viene ruotata in modo errato. A causa di una specifica errata del vettore di tracciamento, la marcatura perpendicolare alla direzione del movimento si discosta dal risultato desiderato (quadrato chiuso). Nella parte sinistra della figura, la rotazione della testa è specificata troppo bassa, nella parte destra troppo alta.

La Figura 4 mostra il risultato della marcatura laser del quadrato con una frequenza di clock dell'encoder rotativo non corretta (velocità del prodotto). A causa della mancata corrispondenza del vettore di tracciamento, la marcatura nella direzione del movimento si discosta dal risultato desiderato (quadrato chiuso). Nella parte sinistra dell'illustrazione, la velocità è troppo alta, nella parte destra troppo bassa.

Entrambi gli effetti si osservano di solito quando il vettore di tracciamento non è corrispondente. Il risultato sovrapposto mostra entrambi gli effetti singolarmente:

L'inseguimento del prodotto che si muove in linea retta si ottiene con un movimento rotatorio adattato degli specchi dell'unità di deviazione. Il movimento rotatorio aggiuntivo degli specchi necessario a questo scopo dipende dalla distanza tra il prodotto e lo specchio. Una deviazione dalla distanza nominale di messa a fuoco (che dipende dall'obiettivo utilizzato) ha quindi gli stessi effetti di una velocità errata del prodotto (velocità di clock dell'encoder rotativo errata o velocità del prodotto errata con una fonte di clock interna).

Glossario
(1) Tracce poligonali: Un tracciato poligonale è la traccia di un percorso costituito da un numero finito di segmenti di linea retta.
(2) Etichetta: chiamata anche label, il contenuto da marcare con informazioni sulla posizione
(3) Fonte dell'orologio: un sensore che riconosce l'arrivo di un prodotto da marcare
(4) Distanza del sensore: distanza tra la sorgente dell'orologio e il campo di marcatura dalla direzione del prodotto in arrivo
(5) Rotazione della testa: deviazione dell'asse del laser con qualsiasi angolo rispetto alla direzione del movimento, a seconda della posizione di montaggio

Autore: Christian Dini, esperto di laser di REA Elektronik GmbH