Produktmerking med laser i bevegelse - hvordan fungerer det?

I engangsproduksjon til små serier utføres merking vanligvis i sykluser. I storskalaproduksjon eller kontinuerlig produksjon, som for eksempel ekstrudering, merkes produktene vanligvis etter hvert som de passerer forbi. Denne prosedyren kalles "merking on the fly" - forkortet MOTF. Produktets bevegelser og avbøyningsenheten for laserstrålen kombineres på en spesiell måte - for feilfri og nøyaktig posisjonert merking.

Stasjonær merking vs. MOTF

REA JET FL og CL - dvs. fiber- og_{CO2-lasermerkesystemene}- er egnet for merking av både stasjonære og bevegelige produkter. Ved merking av stasjonære produkter behandles polygonene ⁽¹⁾ slik de er definert i etikettlayouten ^(2). Ved merking av produkter i bevegelse modifiseres disse ved hjelp av den såkalte tidsstrømsporingsvektoren. REA-systemene kan fungere i begge driftsmodusene uten ytterligere inngrep - ved å bruke ulike systeminnstillinger for ulike Utskriftsjobber.

Driftsmodus for merking ved stillstand

Ved å deaktivere produktbevegelsen i systeminnstillingene konfigureres enheten for merking i stillstand. Etiketten må være mindre enn merkefeltet til den tilsvarende linsen i begge dimensjoner, og kan deretter plasseres fritt innenfor feltet ved hjelp av parameterne x-offset, y-offset og rotasjon av etiketten. Merk at markeringsfeltene har ulik størrelse for ulike fokuseringsobjektiver. For eksempel kan en etikett som er beregnet for bruk med et f=160 mm-objektiv, være for stor for et f=100 mm-objektiv.

MOTF-driftsmodus

Ved å aktivere produktbevegelse i systeminnstillingene kan enheten konfigureres for merking på produkter i bevegelse. For dette må ytterligere parametere som klokkekilde ⁽³⁾, sensoravstand ⁽⁴⁾ osv. spesifiseres.

Ved merking av produkter i bevegelse modifiseres vektorlinjene på etiketten som skal merkes, av de (eventuelt tidsvarierende) sporingsvektorene. Dette gjør speilbevegelsen vist i figur 1 til mønsteret vist i figur 2 for en produktbevegelse fra høyre til venstre.

Denne deformasjonen av vektortogene kompenseres for av den faktiske produktbevegelsen, slik at ønsket merking oppstår på produktet. En nøyaktig definisjon av produktbevegelsen er avgjørende for å sikre at korreksjonen av sporingsvektoren til enhver tid er korrekt med MOTF. Dette omfatter både retningen og størrelsen på produktets hastighet. Produktbevegelsens retning spesifiseres i form av hodets rotasjon^(5). Hastigheten spesifiseres direkte når den interne syklusen er valgt, og ved å spesifisere rotasjonsgiverens klokkefrekvens når en ekstern syklus er valgt.

En feil i denne sporingsvektoren kan få ulike, til dels alvorlige sekvenser avhengig av produkthastighet, merketid og type objekt som skal merkes. Mens klartekst bare forvrenges litt ved lave hastigheter, kan dette føre til fullstendig uleselighet ved høyere hastigheter eller større avvik. Maskinlesbare koder blir raskt uleselige på grunn av feil i sporingsvektoren.

Nøyaktigheten som kreves når sporingsvektoren spesifiseres, overgår ofte det menneskelige øyets evner og mekanisk justering. Finjustering via enhetens programvare med tanke på merkingsresultatet er derfor avgjørende. De to følgende illustrasjonene viser den foreslåtte prosedyren for dette, der et rektangel merkes i en testkjøring. Hele lengden på merkefeltet bør brukes til merking av dette rektangelet for å kunne observere maksimal effekt.

Figur 3 viser resultatet av lasermerking av en firkant når hodet roteres feil. På grunn av feil spesifikasjon av sporingsvektoren avviker merkingen vinkelrett på bevegelsesretningen fra ønsket resultat (lukket firkant). I venstre del av figuren er hoderotasjonen spesifisert for lav, til høyre for høy.

Figur 4 viser resultatet av lasermarkeringen av firkanten med feil klokkefrekvens for rotasjonsenkoderen (produkthastighet). På grunn av feil tilpasning av sporingsvektoren avviker merkingen i bevegelsesretningen fra ønsket resultat (lukket firkant). I venstre del av illustrasjonen er hastigheten for høy, til høyre for lav.

Begge effektene observeres vanligvis når sporingsvektoren ikke stemmer overens. Det overlagrede resultatet viser begge effektene hver for seg:

Sporing av produktet som beveger seg i en rett linje, oppnås ved hjelp av en tilpasset rotasjonsbevegelse av speilene i avbøyningsenheten. Den ekstra rotasjonsbevegelsen som kreves for dette, avhenger av avstanden mellom produktet og speilet. Et avvik fra den nominelle fokusavstanden (som avhenger av objektivet som brukes) har derfor samme effekt som feil produkthastighet (feil klokkefrekvens på dreieenheten eller feil produkthastighet med en intern klokkekilde).

Ordliste
(1) Polygonale spor: En polygonbane er sporet av en bane som består av et begrenset antall rette linjesegmenter.
(2) Etikett: Også kalt etikett - innholdet som skal merkes med informasjon om posisjonen
(3) Klokkekilde: En sensor som gjenkjenner ankomsten av et produkt som skal merkes
(4) Sensoravstand: Avstand fra klokkekilden til merkefeltet fra retningen til det innkommende produktet
(5) Hoderotasjon: Avvik fra laseraksen i en hvilken som helst vinkel i forhold til bevegelsesretningen, avhengig av monteringsposisjonen

Forfatter: Christian Dini, laserekspert hos REA Elektronik GmbH