Laserowe znakowanie produktów w ruchu - jak to działa?

W przypadku produkcji pojedynczych sztuk lub małych serii znakowanie odbywa się zazwyczaj cyklicznie. W przeciwieństwie do tego, w produkcji na dużą skalę lub produkcji kontynuacyjnej, takiej jak wytłaczanie, produkty są zwykle znakowane w miarę ich przechodzenia. Procedura ta znana jest jako "znakowanie w locie" - w skrócie MOTF. Ruchy produktu i jednostki odchylającej wiązkę lasera są połączone w specjalny sposób - dla bezbłędnego i precyzyjnie umieszczonego znakowania.

Znakowanie stacjonarne a MOTF

REA JET FL i CL - tj._{systemy znakowania laserem} światłowodowym i_CO2- nadają się do znakowania zarówno produktów stacjonarnych, jak i ruchomych. Podczas znakowania produktów stacjonarnych wielokąty ⁽¹⁾ są przetwarzane zgodnie z definicją w układzie etykiety ⁽²⁾. W przypadku znakowania produktów ruchomych, są one modyfikowane przez tzw. wektor śledzenia czasowo-prądowego. Systemy REA mogą pracować w obu trybach pracy bez dodatkowej interwencji - poprzez zastosowanie różnych ustawień instalacji dla różnych zadań druku.

Tryb pracy znakowania w spoczynku

Dezaktywacja ruchu produktu w ustawieniach instalacji konfiguruje urządzenie do znakowania w spoczynku. Etykieta musi być mniejsza niż pole znakowania odpowiedniej soczewki w obu wymiarach, a następnie może być dowolnie umieszczana w polu przy użyciu parametrów przesunięcia x, przesunięcia y i obrotu etykiety. Należy zauważyć, że pola znakowania mają różne rozmiary dla różnych soczewek skupiających. Na przykład etykieta przeznaczona do użytku z obiektywem f=160 mm może być zbyt duża dla obiektywu f=100 mm.

Tryb pracy MOTF

Aktywując ruch produktu w ustawieniach instalacji, urządzenie można skonfigurować do znakowania produktów w ruchu. W tym celu należy określić dodatkowe parametry, takie jak źródło zegara ⁽³⁾, odległość czujnika ⁽⁴⁾ itp.

Podczas znakowania ruchomych produktów, linie wektorowe etykiety do znakowania są modyfikowane przez (ewentualnie zmienne w czasie) wektory śledzenia. Zmienia to ruch lustrzany pokazany na rysunku 1 we wzór pokazany na rysunku 2 dla ruchu produktu od prawej do lewej.

Ta deformacja wektorów jest kompensowana przez rzeczywisty ruch produktu, dzięki czemu na produkcie produkowane jest pożądane znakowanie. Precyzyjna definicja ruchu produktu jest niezbędna, aby zapewnić, że korekta przez wektor śledzenia jest prawidłowa przez cały czas w MOTF. Obejmuje to zarówno kierunek, jak i wielkość prędkości produktu. Kierunek ruchu produktu jest określany w postaci obrotu głowicy⁽⁵⁾. Wielkość prędkości jest określana bezpośrednio po wybraniu cyklu wewnętrznego i poprzez określenie częstotliwości taktowania enkodera obrotowego po wybraniu cyklu zewnętrznego.

Błąd w tym wektorze śledzenia może mieć różne, czasem poważne odcinki, w zależności od prędkości produktu, czasu znakowania i rodzaju znakowanego obiektu. Podczas gdy zwykły tekst jest tylko nieznacznie zniekształcony przy niskich prędkościach, może to prowadzić do całkowitej nieczytelności przy wyższych prędkościach lub większych odchyleniach. Kody czytelne dla skanerów szybko stają się nieczytelne z powodu błędów wektora śledzenia.

Dokładność wymagana przy określaniu wektora śledzenia często przekracza możliwości ludzkiego oka i regulacji mechanicznej. Niezbędna jest zatem precyzyjna regulacja za pomocą oprogramowania urządzenia z uwzględnieniem wyników etykietowania. Poniższe dwie ilustracje przedstawiają proponowaną w tym celu procedurę, w której prostokąt jest oznaczany w przebiegu testowym. Do znakowania tego prostokąta należy wykorzystać całą długość pola znakowania, aby zaobserwować maksymalne efekty.

Rysunek 3 przedstawia wynik znakowania laserowego kwadratu przy nieprawidłowym obrocie głowicy. Z powodu nieprawidłowej specyfikacji wektora śledzenia, znakowanie prostopadłe do kierunku ruchu odbiega od pożądanego rezultatu (zamknięty kwadrat). W lewej części rysunku obrót głowicy jest określony zbyt nisko, a w prawej zbyt wysoko.

Rysunek 4 przedstawia wynik znakowania laserowego kwadratu z nieprawidłową częstotliwością taktowania enkodera obrotowego (prędkość produktu). Z powodu niedopasowania wektora śledzenia znakowanie w kierunku ruchu odbiega od pożądanego rezultatu (zamknięty kwadrat). W lewej części ilustracji prędkość jest zbyt wysoka, a w prawej zbyt niska.

Oba efekty są zwykle obserwowane, gdy wektor śledzenia jest niedopasowany. Nałożone na siebie wyniki pokazują oba efekty indywidualnie:

Śledzenie produktu poruszającego się w linii prostej uzyskuje się poprzez dostosowany ruch obrotowy luster jednostki odchylającej. Wymagany do tego dodatkowy ruch obrotowy luster zależy od odległości między produktem a lustrem. Odchylenie od nominalnej odległości ogniskowania (która zależy od zastosowanego obiektywu) ma zatem takie same skutki jak nieprawidłowa prędkość produktu (nieprawidłowa częstotliwość taktowania enkodera obrotowego lub nieprawidłowa prędkość produktu z wewnętrznym źródłem zegara).

Glosariusz
(1) Ślady wielokątne: Przebieg wielokątny to ślad ścieżki, który składa się ze skończonej liczby odcinków linii prostej.
(2) Etykieta: Zwana również etykietą - treść do znakowania z informacją o pozycji
(3) Źródło zegara: czujnik, który rozpoznaje nadejście produktu do znakowania
(4) Odległość czujnika: Odległość źródła zegara do pola znakowania od kierunku przychodzącego produktu
(5) Obrót głowicy: odchylenie osi lasera pod dowolnym kątem w stosunku do kierunku ruchu, w zależności od pozycji montażowej

Autor: Christian Dini, ekspert ds. laserów w REA Elektronik GmbH