Productmarkering met laser in beweging - hoe werkt het?

Bij eenmalige productie tot kleine series wordt markering meestal in cycli uitgevoerd. Bij grootschalige productie of continue productie, zoals extrusie, worden producten daarentegen meestal gemarkeerd terwijl ze passeren. Deze procedure staat bekend als "marking on the fly" - afgekort MOTF. De bewegingen van het product en de afbuigeenheid voor de laserstraal worden op een speciale manier gecombineerd - voor een foutloze en nauwkeurig gepositioneerde markering.

Stationair markeren vs. MOTF

De REA JET FL en CL - d.w.z. vezel- en_{CO2-lasermarkeersystemen}- zijn geschikt voor het markeren van zowel stilstaande als bewegende producten. Bij het markeren van stationaire producten worden de polygonen ⁽¹⁾ verwerkt zoals gedefinieerd in de label lay-out ⁽²⁾. Voor het markeren van bewegende producten worden deze gewijzigd door de zogenaamde tijd-stroom tracking vector. De REA-systemen kunnen in beide bedrijfsmodi werken zonder verdere tussenkomst - door verschillende systeeminstellingen te gebruiken voor verschillende afdruktaak.

Bedrijfsmodus voor stilstaand markeren

Door de productbeweging in de systeeminstellingen uit te schakelen, wordt het apparaat geconfigureerd voor markering in stilstand. Het etiket moet in beide dimensies kleiner zijn dan het markeringsveld van de bijbehorende lens en kan dan vrij in het veld worden geplaatst met behulp van de parameters x-offset, y-offset en etiketrotatie. Merk op dat de markeervelden verschillende afmetingen hebben voor verschillende focusserende lenzen. Een etiket dat bedoeld is voor gebruik met een f=160mm lens kan bijvoorbeeld te groot zijn voor een f=100mm lens.

MOTF-bedieningsmodus

Door productbeweging te activeren in de systeeminstellingen kan het apparaat worden ingesteld voor markering op bewegende producten. Hiervoor moeten extra parameters zoals klokbron ⁽³⁾, sensorafstand ⁽⁴⁾ enz. worden opgegeven.

Bij het markeren van bewegende producten worden de vectorlijnen van het te markeren etiket gewijzigd door de (mogelijk in de tijd variërende) volgvectoren. Dit verandert de spiegelbeweging in afbeelding 1 in het patroon in afbeelding 2 voor een productbeweging van rechts naar links.

Deze vervorming van de vectortreinen wordt gecompenseerd door de eigenlijke productbeweging, zodat de gewenste markering op het product ontstaat. Een nauwkeurige definitie van de productbeweging is essentieel om ervoor te zorgen dat de correctie door de volgvector altijd correct is met MOTF. Dit omvat zowel de richting als de hoeveelheid van de productsnelheid. De richting van de productbeweging wordt gespecificeerd in de vorm van de koprotatie⁽⁵⁾. De hoeveelheid snelheid wordt rechtstreeks opgegeven als de interne cyclus is geselecteerd en door de kloksnelheid van de roterende encoder op te geven als een externe cyclus is geselecteerd.

Een fout in deze volgvector kan verschillende, soms ernstige, volgorde hebben, afhankelijk van de productsnelheid, de markeertijd en het type object dat gemarkeerd moet worden. Terwijl platte tekst bij lage snelheden slechts licht vervormd wordt, kan dit bij hogere snelheden of grotere afwijkingen leiden tot volledige onleesbaarheid. Machineleesbare codes worden snel onleesbaar door fouten in de volgvector.

De vereiste nauwkeurigheid bij het specificeren van de volgvector gaat vaak de mogelijkheden van het menselijk oog en mechanische aanpassing te boven. Fijnafstelling via de software van het apparaat met het oog op het labelresultaat is daarom essentieel. De volgende twee afbeeldingen tonen de procedure die hiervoor wordt voorgesteld, waarbij een rechthoek wordt gemarkeerd in een testrun. De volledige lengte van het markeringsveld moet worden gebruikt om deze rechthoek te markeren om het maximale effect te bereiken.

Afbeelding 3 toont het resultaat van het lasermarkeren van een vierkant wanneer de kop verkeerd wordt gedraaid. Door een onjuiste specificatie van de volgvector wijkt de markering loodrecht op de bewegingsrichting af van het gewenste resultaat (gesloten vierkant). In het linkerdeel van de figuur is de rotatie van de kop te laag gespecificeerd, rechts te hoog.

Afbeelding 4 toont het resultaat van de lasermarkering van het vierkant met een onjuiste kloksnelheid van de roterende encoder (productsnelheid). Door de verkeerde afstemming van de volgvector wijkt de markering in de bewegingsrichting af van het gewenste resultaat (gesloten vierkant). In het linkerdeel van de afbeelding is de snelheid te hoog, rechts te laag.

Beide effecten worden meestal waargenomen wanneer de volgvector niet goed is afgestemd. Het gesuperponeerde resultaat toont beide effecten afzonderlijk:

Het volgen van het product dat in een rechte lijn beweegt, wordt bereikt door een aangepaste draaibeweging van de spiegels van de afbuigeenheid. De extra rotatiebeweging van de spiegels die hiervoor nodig is, hangt af van de afstand tussen het product en de spiegel. Een afwijking van de nominale focusafstand (die afhankelijk is van de gebruikte lens) heeft daarom dezelfde effecten als een onjuiste productsnelheid (onjuiste kloksnelheid van de roterende encoder of onjuiste productsnelheid met een interne klokbron).

Woordenlijst
(1) Veelhoekige sporen: Een polygoonbaan is het spoor van een pad dat bestaat uit een eindig aantal rechte lijnsegmenten.
(2) Etiket: Ook bekend als label - de inhoud die wordt gemarkeerd met informatie over de positie
(3) Klokbron: Een sensor die de aankomst van een te markeren product herkent
(4) Sensorafstand: afstand van de klokbron tot het markeerveld vanuit de richting van het inkomende product
(5) Koprotatie: Afwijking van de laseras onder een willekeurige hoek ten opzichte van de bewegingsrichting, afhankelijk van de montagepositie

Auteur: Christian Dini, laserexpert bij REA Elektronik GmbH