Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

https://iautomatyka.pl/wp-content/uploads/2018/09/panasonic-lasery-znakowanie-co2-iautomatyka.jpg

Znakowanie laserowe w przemyśle


W wielu gałęziach przemysłu istnieje konieczność nanoszenia oznaczeń na wyrób. Konieczność ta może wynikać z istniejących przepisów prawa krajowego lub międzynarodowego, ale również z wewnętrznych potrzeb przedsiębiorstwa. Trwały znak naniesiony na produkt staje się wizytówką producenta, pomaga w śledzeniu wyrobu w procesie produkcji, ale jest też informacją dla konsumentów o cechach charakterystycznych przedmiotu np. data ważności produktu. Znaki takie najczęściej nanosi się na produkty za pomocą druku, grawerowania mechanicznego i laserowego.

Znakowanie przemysłowe musi być trwałe i odporne na środowisko w miejscu pracy, a oznaczenie musi być czytelne. Znakowanie za pomocą drukowania polega na nanoszeniu na przedmiot farby, tuszu czy atramentu. Wiąże się to z tym, że wykonane w ten sposób oznaczenie może ulec, szczególnie w dłuższym czasie, degradacji. Nie trudno wyobrazić sobie fakt, że farba po prostu może zostać z przedmiotu starta. Grawerowanie pod tym względem wypada lepiej. Polega na usuwaniu cienkiej warstwy materiału o określonym kształcie z powierzchni przedmiotu. Dzięki możliwości konfigurowanie parametrów, znakowarki laserowe umożliwiają grawerowanie i oznakowanie praktycznie każdego rodzaju materiału: różnych metali, drewna, tworzyw sztucznych czy nawet papieru. Warto również wspomnieć o problemach producentów związanych z dużymi kosztami eksploatacji znakowarek atramentowych czy tampodrukowych wynikającymi z potrzeby częstej wymiany tuszu i farby. W tej płaszczyźnie znakowarki laserowe cechujące się brakiem kosztów eksploatacyjnych i zastępują inne technologie w projektach oszczędnościowych.

LASER

Zasada działania laserów jest skomplikowana, ale postaram się ją wyjaśnić w prosty sposób, jednak wymagane jest skupienie przy czytaniu. O skupienie właśnie tu chodzi. Znakowanie laserowe możliwe jest dzięki skupieniu wiązki światła lasera, a tym samym energii i mocy, w jednym punkcie. Osiągnięcie dużej gęstości mocy umożliwia nagrzanie i stopienie czy odparowanie materiału. Jednak jak powstaje to światło?

Nie sposób wyjaśnić to zagadnienie nie odwołując się do praw fizyki, jesteśmy jednak na portalu traktującym o automatyce przemysłowej więc niektóre informacje należy po prostu przyjąć do wiadomości:

  • atomy mogą znajdować się w różnych stanach energetycznych (posiadać różną ilość energii),
  • atomy mogą pobierać (absorbować) energię i ją oddawać (emitować),
  • atomy oddają (emitują) energię w konkretnym kierunku,
  • absorpcja lub emisja energii może występować samoistnie lub być wymuszona.

Wykorzystanie powyższych właściwości atomów oraz faktu, że atomy niektórych pierwiastków umożliwiają gromadzenie dużej ilości energii pozwoliło na stworzenie laserów.

Laser zbudowany jest przynajmniej z rezonatora, układu pompującego i ośrodka czynnego.

Ośrodek czynny to właśnie atomy, które będą przyjmować i oddawać energię. Można do tego wykorzystać kryształy pewnych pierwiastków, gaz (najczęściej CO2) lub włókna szklane.

Układ pompujący to urządzenie, które ma dostarczyć energię do ośrodka czynnego. Można tego dokonać za pomocą lampy błyskowej, innego lasera, reakcji chemicznej czy wyładowania elektrycznego (w gazie). W momencie, gdy w ośrodku czynnym jest większa ilość atomów w wyższym stanie energetycznym (tych, które zaabsorbowały energię) następuje akcja laserowa, czyli uwalnianie energii w postaci promieniowania.

Rezonator ma pomóc w osiągnięciu pożądanych parametrów wiązki laserowej. Przede wszystkim chodzi tutaj o konkretną długość fali. Najczęściej zbudowany jest z dwóch precyzyjnie wykonanych zwierciadeł, od których mogą odbijać się fotony o konkretnych parametrach. Jedno ze zwierciadeł jest półprzepuszczalne co umożliwia wypływ wiązki laserowej na zewnątrz rezonatora. Zwierciadła nadają emitowanej przez atomy energii odpowiedni kierunek.

Znakowanie laserowe

Największą zaletą wiązki laserowej jest jej monochromatyczność. Oznacza to, że wszystkie fotony posiadają jednakową długość fali. Dzięki temu wiązka jest spójna, a wszystkie fotony poruszają się w przybliżeniu równolegle do siebie. Pozwala to na kierowanie wiązką za pomocą systemu luster.

Powyższy schemat w sposób bardzo uproszczony pokazuje sposób kierowania wiązką laserową. Lustra obracane są tak, aby światło lasera trafiło do pożądanego miejsca w przestrzeni roboczej. Przeważnie przy znakowaniu korzysta się ze zintegrowanych rozwiązań. Laser, lustra, soczewki skupiające i oprogramowanie są ze sobą zintegrowane tak, aby zapewnić zawsze poprawną i bezobsługową pracę systemu. Oprogramowanie umożliwia tworzenie projektów, wprowadzanie symboli oraz konfiguracje parametrów takich jak moc czy prędkość wiązki lasera. Operator nie musi martwić się w jaki sposób system obróci lustrami, aby uzyskać wyznaczony kształt. Takie wypalanie jest niesamowicie szybkie i precyzyjne dzięki silnikom galwanicznym, które obracają lustrami. Poniższy film obrazuje jak to działa w praktyce.

 

 

 

 

 

Dzięki oprogramowaniu takich laserów można uzyskać również wypalanie znaków zmieniających się w czasie np. data, godzina, numery seryjne, kody data matrix i barcody zależne od produktów. Dane do lasera pobierane są za pomocą protokołów komunikacji przemysłowej takich jak RS232 czy Ethernet. Przykładami wykorzystania takiej funkcji jest wypalanie informacji dotyczących komponentu zaczynając od przemysłu motoryzacyjnego poprzez aplikacje w przemyśle elektronicznym i farmaceutycznym, a kończąc na przemyśle spożywczym. Przykład takiej aplikacji znajdziemy na zdjęciu poniżej. Na etykiecie  widać, jak na złotym polu widnieje wypalona laserem data z numerem seryjnym. W tej aplikacji naniesiona została specjalna warstwa farby, na której laser wypala odpowiedni kształt odsłaniając to, co jest pod farbą. W ten sposób powstaje oznaczenie.

Systemy znakowania laserowego

Na świecie istnieje wiele systemów znakowania laserowego różnych producentów. Możemy spotkać rozwiązania do wypalania poziomego, pionowego a także na większe odległości za pomocą dodatkowych rur i peryskopów ze specjalną optyką. Istnieją również systemy znakowania wbudowane w gotowe stanowiska.

Ciekawym przykładem jest rozwiązanie firmy Panasonic, które w swoim portfolio posiada gotowe stacje robocze. Systemy znakowanie, które możemy w nich zaimplementować, dzielimy na znakowarki ze źródłem CO2 przystosowane do znakowania tworzyw sztucznych, butelek PET, materiałów organicznych, opakowań, tekstyliów i papieru oraz na znakowarki ze źródłem FAYb przystosowane do znakowania bardziej wymagających tworzyw sztucznych oraz metali. W tym artykule chciałbym się skupić na tej drugiej grupie w skład, której wchodzą znakowarki z rodziny LP-Z i LP-M.

To, co wyróżnia te urządzenia, to kontrola osi Z i tym samym możliwość znakowania powierzchni, które nie są płaskie. Panasonic nazywa to znakowaniem 3D i faktycznie, to określenie pasuje chyba tutaj najlepiej. Dzięki wbudowanemu wskaźnikowi wysokości urządzenie może szybko zwizualizować odległość do znakowanej powierzchni i dzięki temu automatycznie ustawić ogniskową lasera. W laserach LP-Z ośrodkiem czynnym są włókna szklane wzbogacone iterbem (pierwiastek chemiczny), co pozwala osiągnąć dużo większą wydajność niż w przypadku laserów gazowych czy laserów z kryształem rubinu. Lasery Panasonic wyposażone są w specjalny interfejs, który umożliwia znakowanie zarówno obiektów statycznych jak i poruszających się z prędkością nawet do 240 m/min. Znakowarki posiadają wiele wbudowanych funkcji. Kilka z nich przedstawiono poniżej:

  • optymalizacja kolejności znakowania,
  • nanoszenie kolejnego numeru (licznik),
  • nanoszenie bieżącej daty i godziny,
  • nanoszenie daty ważności,
  • wskaźnik laserowy,
  • znakowanie wielowarstwowe,
  • pomiar i korekta mocy,
  • niezależna korekcja szybkości i mocy dla każdego elementu,
  • nanoszenie kodów kreskowych, kodów 2D.

Zintegrowana kontrola osi Z daje duże możliwości precyzyjnego znakowania przedmiotów o skomplikowanym kształcie: kontrola osi Z pozwala znakować powierzchnie ukośne, wypukłe i wklęsłe. Dzięki funkcji znakowania 3D światłowodowe znakowarki laserowe serii LP-Z i LP-M należą do najlepszych i najbardziej uniwersalnych systemów Panasonic do znakowania laserowego.

Przykłady wypalania laserowego

Technika znakowania laserowego umożliwia łatwe i szybkie nanoszenie na komponenty informacji niestandardowych, zgodnie z zapotrzebowaniem klienta. Nawet znaczące zmiany w projekcie można łatwo zaadaptować. Jak widać w poniższych przykładach,  funkcja 3D umożliwia jednoczesne i łatwe nanoszenie różnych informacji na przedmioty o skomplikowanym kształcie, a uzyskane oznaczenia charakteryzują się bardzo dobrym kontrastem bezpośrednio odziaływującym na prace systemów wizyjnych. Należy również zwrócić uwagę na zaletę, jaką jest brak konieczności obracania elementu do nadruku na wielu powierzchniach. Systemy Znakowania Laserowego Panasonic wykorzystują technologie MOFPA (ang. Master Oscillator Fiber Power Amplifier), która umożliwia pracę w szerokim zakresie mocy szczytowych i szerokości impulsów. Pozwala to znakować z łatwością, dużo lepszą jakością i precyzją zarówno tworzywa sztuczne, jak i metale.

Poniższy film prezentuje przykładowe wypalanie loga na tworzywie sztucznym:

Po więcej informacji odsyłamy do stron ze szczegółowym opisem:



Utworzono: / Kategoria: , ,
  • Autor: Piotr Gwiazdowski • iAutomatyka.pl
  • Redaktor Naczelny iAutomatyka.pl
    Inżynier automatyki i robotyki, z doświadczeniem jako pracownik utrzymania ruchu. Pasjonuje mnie pisanie, produkcja wideo i dzielenie się wiedzą. Swoje pasje i umiejętności inżynierskie łączę poprzez pracę dla portalu iAutomatyka.pl
  • Profil Autora

Reklama

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!



PRZECZYTAJ RÓWNIEŻ



NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

Reklama



POLECANE FIRMY I PRODUKTY
  • 1,200 PLN
    Szkolenie jest wprowadzeniem do systemu sterowania PSS4000 i środowiska programowania PAS4000. W jego trakcie omówiona zostanie zarówno struktura sprzętowa, jak i programowanie, a także diagnostyka kompletnego systemu sterowania. Poruszane ...
    Czas trwania: 8h
    Link: Terminy
  • Zapraszam Cię na kurs tworzenia wizualizacji HMI z wykorzystaniem panelu XV102 od firmy EATON. Kurs stworzyłem z myślą o każdym, kto chce zacząć przygodę z tworzeniem wizualizacji HMI przy użyciu programu Galileo. Stworzyłem kurs bazujący n...
  • Zaprojektowane, aby zwiększyć wydajność Sterowniki FX5U/FX5UC zapewniają rodzinie FX wyższą wydajność oraz dodają nowe cechy, które wyznaczają standardy w klasie kompaktowych sterowników PLC. Pozwala to użytkownikom na tworzenie bardziej zł...
  • #PILZ wraca na rynek komponentów dla aplikacji zdecentralizowanych z nową wyspą z grupy #PDP67 powiększając tym samym istniejące portfolio o nowe rozwiązanie.Moduł PDP67 jak każda wyspa I/O to urządzenie ułatwiające koncentrację sygnałów w ...
  • SICK oferuje całą gamę elektronicznych przetworników pomiarowych ciśnienia i presostatów, które ze względu na inteligentne i wszechstronne możliwości konfiguracji dają się optymalnie dopasować do indywidualnych wymagań klienta. W typowy dla...
  • Przeznaczony do pracy na wolnym powietrzu EMC / ekranowany Zakres zastosowania Budowa instalacji przemysłowychBudowa maszynTechnika grzewcza i klimatyzacyjnaElektrownie Dla przemiennika częstotliwości zasilającego 3 – fazowe silniki A...