Produktmärkning med laser i rörelse - hur fungerar det?

Vid enstycksproduktion till små serier sker märkningen vanligtvis i cykler. Vid storskalig produktion eller kontinuerlig produktion, som t.ex. extrudering, märks produkterna vanligtvis när de passerar. Detta förfarande kallas "marking on the fly", förkortat MOTF. Produktens rörelser och avböjningsenheten för laserstrålen kombineras på ett speciellt sätt - för felfri och exakt positionerad märkning.

Stationär märkning vs. MOTF

REA JET FL och CL - dvs. fiber- och_{CO2-lasermärkningssystem}- är lämpliga för märkning av både stationära och rörliga produkter. Vid märkning av stationära produkter bearbetas polygonerna ⁽¹⁾ enligt definitionen i etikettlayouten ^(2). För märkning av rörliga produkter modifieras dessa med den så kallade tidsströmningsvektorn. REA-systemen kan arbeta i båda driftlägena utan ytterligare åtgärder - genom att använda olika installationsinställningar för olika skriv ut jobb.

Driftläge för märkning vid stillastående

Om du avaktiverar produktrörelsen i installationsinställningarna konfigureras enheten för märkning vid stillastående. Etiketten måste vara mindre än markeringsfältet för motsvarande lins i båda dimensionerna och kan sedan placeras fritt inom fältet med hjälp av parametrarna x-offset, y-offset och etikettrotation. Det bör noteras att markeringsfälten har olika storlek för olika fokuseringslinser. Till exempel kan en etikett som är avsedd att användas med ett f=160 mm-objektiv vara för stor för ett f=100 mm-objektiv.

MOTF driftläge

Genom att aktivera produktrörelse i installationsinställningarna kan enheten ställas in för märkning på produkter i rörelse. För detta måste ytterligare parametrar som klockkälla ⁽³⁾, sensoravstånd ⁽⁴⁾ etc. anges.

Vid märkning av rörliga produkter modifieras vektorlinjerna för den etikett som ska märkas med (eventuellt tidsvarierande) spårningsvektorer. Detta förvandlar spegelrörelsen i figur 1 till det mönster som visas i figur 2 för en produktrörelse från höger till vänster.

Denna deformation av vektortågen kompenseras av den faktiska produktrörelsen så att den önskade märkningen tillverkas på produkten. En exakt definition av produktrörelsen är nödvändig för att säkerställa att korrigeringen med hjälp av spårningsvektorn alltid är korrekt med MOTF. Detta omfattar både riktningen och storleken på produktens hastighet. Produktrörelsens riktning specificeras i form av huvudets rotation^(5). Hastighetsmängden anges direkt när den interna cykeln väljs och genom att ange rotationsgivarens klockfrekvens när en extern cykel väljs.

Ett fel i denna spårningsvektor kan få olika, ibland allvarliga sekvenser beroende på produkthastighet, märkningstid och typ av objekt som ska märkas. Medan klartext bara förvrängs något vid låga hastigheter kan detta leda till fullständig oläslighet vid högre hastigheter eller större avvikelser. Maskinläsbara koder blir snabbt oläsbara på grund av fel i spårningsvektorn.

Den noggrannhet som krävs för att ange spårningsvektorn överskrider ofta det mänskliga ögats och den mekaniska justeringens förmåga. Det är därför nödvändigt med en finjustering via apparatens programvara med hänsyn till märkningsresultatet. De två följande bilderna visar det föreslagna tillvägagångssättet för detta, där en rektangel markeras i en testkörning. Hela markeringsfältets längd bör användas för att markera denna rektangel för att få maximal effekt.

Figur 3 visar resultatet av en lasermärkning av en kvadrat när huvudet roteras felaktigt. På grund av en felaktig specifikation av spårningsvektorn avviker markeringen vinkelrätt mot rörelseriktningen från det önskade resultatet (sluten kvadrat). I den vänstra delen av figuren anges huvudets rotation för lågt, i den högra för högt.

Figur 4 visar resultatet av lasermärkningen av fyrkanten med en felaktig klockfrekvens för rotationsgivaren (produkthastighet). På grund av felmatchningen av spårningsvektorn avviker markeringen i rörelseriktningen från det önskade resultatet (sluten kvadrat). I den vänstra delen av bilden är hastigheten för hög och i den högra för låg.

Båda effekterna observeras vanligtvis när spårningsvektorn är felanpassad. Det överlagrade resultatet visar båda effekterna individuellt:

Spårningen av produkten som rör sig i en rak linje uppnås genom en anpassad rotationsrörelse hos speglarna i avböjningsenheten. Den extra rotationsrörelse hos speglarna som krävs för detta beror på avståndet mellan produkten och spegeln. En avvikelse från det nominella fokuseringsavståndet (som beror på vilket objektiv som används) har därför samma effekt som en felaktig produkthastighet (felaktig klockfrekvens för rotationsencodern eller felaktig produkthastighet med en intern klockkälla).

Ordlista
(1) Polygonala spår: En polygonbana är spåret av en väg som består av ett ändligt antal raka linjesegment.
(2) Etikett: Även känd som en etikett - innehållet som ska markeras med information om positionen
(3) Klockkälla: En sensor som känner av ankomsten av en produkt som ska märkas
(4) Sensoravstånd: Avstånd från klockkällan till märkningsfältet från den inkommande produktens riktning
(5) Huvudrotation: Avvikelse av laseraxeln i valfri vinkel mot rörelseriktningen, beroende på monteringsposition

Författare: Christian Dini, laserexpert på REA Elektronik GmbH