www.sapiensman.com/tecnoficio
Інформація для студента та працівника технічної професії. |
sapiensman.com/ESDictionary
Технології лазерного кодування
Лазери - це дуже швидкий спосіб друку високоякісних постійних кодів. Без використання витратних матеріалів Ваша вартість володіння надзвичайно низька. Наприклад, на виробничих лініях середнього обсягу окупність може становити менше трьох років.
Високоякісні постійні знаки
Лазери працюють шляхом "абляції", а потім травлення основи. Абляція видаляє матеріал із місця, яке потрібно позначити, наприклад шар металу або чорнила на упаковці форм. Потім вони вигравірують тонкий паз на цій новій голові. Оскільки марка не стирається, вони ідеально підходять для захисту бренду або там, де код повинен вижити протягом усього життя товару.
Типовими програмами для лазерного кодування є друкуваний текст як на первинній, так і на вторинній упаковці та штрих-коди на коробках. Вони використовуються в широкому діапазоні галузей промисловості, від напоїв, фармацевтичних та харчових закусок до виробництва промислових металів. Лазери можуть кодувати на склі, пластмасах (таких як ПЕТ, полістирол та поліпропілен), металі та картоні.
Лазери часто вважають новою технологією, але насправді вони існують довше, ніж думають багато людей. Теорія лазерів була запропонована в 1957 р., А перший лазер був побудований в 1960 р. Задовго до цього, на рубежі століть, Ейнштейн створив рівняння, що описують основний фізичний механізм дії лазерної дії, хоча це було йому невідомо в того часу.
Багато компаній та державні установи зацікавились лазерами і почали розробляти їх самостійно, не маючи на увазі жодного конкретного застосування. В результаті лазери стали називати "рішенням у пошуках проблеми". Сьогодні лазери розроблені для конкретних завдань, а їх характеристики розроблені для задоволення вимог програми.
Лазери, мабуть, мають одне з найширших областей застосування будь-якого іншого типу пристрою, включаючи різання та зварювання металів, хірургічне втручання, зчитування та передачу даних, голографію, точне вимірювання фізичних параметрів, не тестування. Руйнівних, а також кодування та маркування продукція на виробничій лінії.
Системи лазерного маркування з’явилися на ринку близько 30 років тому. Ці ранні системи використовували наукові лазери і не були розроблені для боротьби з запиленим, вологим і суворим середовищем, що зустрічається на багатьох заводах. Вони також не були розроблені для безперервної роботи цілодобово та без вихідних, що сьогодні ми сприймаємо як належне.
Рисунок: Приклади пристроїв кодування
Рисунок: Лазерний кодер
Рисунок: Приклади лазерного гравірування на різних матеріалах
Отже, початковою метою було «загартовувати» ці системи, замість того, щоб розробляти нові технологічні формати, щоб впоратися із мінливими вимогами ринку.
Всі лазери поділяють однакові основні принципи, але відрізняються способом проектування виробів, використовуваних матеріалів та характеристиками вихідного пучка лазера.
Лазерні компоненти
Будь-який лазер має три основні компоненти:
Лазерне середовище: Це може бути газ, такий як діоксид вуглецю (C02), тверда речовина, така як неодим: ітрієвий алюмінієвий гранат (Nd: YAG), або рідина, така як барвник. Однією з властивостей лазерного середовища є те, що воно може зберігати енергію певним чином, відомим як інверсія популяції. Лазерне середовище буде випромінювати світло (фотони) як спосіб видалення надлишкової накопиченої енергії.
Рисунок: Діаграма газового лазера
Механізм збудження: це механізм, за допомогою якого енергія застосовується для збудження частинок (атомів або молекул) активного лазерного середовища. Енергія може застосовуватися у вигляді електричного струму, електричного розряду, джерела світла тощо. Оптичний резонатор: це система, яка витягує накопичену енергію із середовища дії лазера у вигляді лазерного променя. У найпростішій формі оптичний резонатор складається з дзеркала на кожному кінці середовища генерації. Ці дзеркала паралельні один одному, так що фотони, що рухаються вздовж осі двох дзеркал, безперервно відбиваються вперед і назад (резонують) між дзеркалами. Дзеркало відбивне 1000/0; інший - частково відбиває, тому передає частину фотонів, які потрапили на нього.
Процес генерації лазерного променя
Проходячи фотони через лазерне середовище, вони змушують збуджені частинки в лазерному середовищі виділяти надлишкову енергію у вигляді інших фотонів за допомогою процесу, званого стимульованим випромінюванням.
Ці нові фотони ідентичні оригінальним фотонам, які спричинили стимульоване випромінювання. Вони однакового кольору (довжина хвилі), рухаються в одному напрямку і знаходяться у фазі. Фотони, передані частково відбиваючим дзеркалом, утворюють лазерний промінь. Решта фотони відбиваються назад через лазерне середовище для продовження процесу стимульованого випромінювання.
Процес маркування
Лазерне маркування досягається видаленням матеріалу з основи або зміною поверхні основи. Найважливішим фактором є наскільки добре матеріал, що кодується, поглинає лазерний промінь. Це може визначити тип лазера, який використовується, оскільки різні довжини хвиль можуть мати різні характеристики поглинання. Якщо лазерний промінь передається або відбивається, то кодування стає складнішим або навіть неможливим.
Для досягнення оптимальних результатів лазерний промінь повинен поглинатися в межах декількох мікронів поверхні матеріалу, щоб утворювалася достатня щільність енергії для модифікації поверхні одним із наступних трьох процесів:
- Видалення покриття: Лазер поглинається поверхневим покриттям і випаровує його, виявляючи контрастну основу. Прикладом цього процесу є видалення кольорових чорнил, надрукованих на білому папері або картці.
- Гравірування: лазер випаровує матеріал з поверхні підкладки, не змінюючи кольору. (Це процес, який відбувається при маркуванні ПЕТ лазером.) Отримана позначка схожа на рельєфний відбиток.
- Термохімія: лазер змінює матеріал, нагріваючи його до температури, достатньо високої для розриву молекулярних зв’язків. Новий матеріал, утворений цим процесом, може мати інший колір, що створює помітний знак.
Класифікація систем лазерного маркування
У більшості систем лазерного маркування використовується один із двох типів лазерів:
C02, використовує суміш газів, які збуджуються електричним розрядом. Ці лазери мають інфрачервоний вихід довжиною хвилі 10,6 мкм.
Nd: YAG, Це кристал, який зазвичай збуджується спалахом лампи (сильним джерелом світла) або діодним лазером. Виходить 1,06 мкм інфрачервоний лазерний вихід. |
Існує три різні системні технології:
- Лазер із спрямованим променем
- Лазерна маска
- Точковий матричний лазер
Лазер із спрямованим променем
Ці системи також відомі як лазери типу ручки, оскільки вони пишуть так само, як ви використовуєте ручку. Перші імпульсні системи на основі лазера Nd: YAG були введені в 1969 році. Системи, що використовують лазери безперервної хвилі С02 (CW), були впроваджені лише на початку 1980-х років.
Лінза використовується для фокусування променя лазера до невеликої точки на поверхні статичного виробу. Два дзеркала, переміщені гальванометром, рухають точку на поверхні виробу, щоб намалювати необхідну позначку або зображення. Лазерний промінь активується, коли потрібно кодування, і вимикається, коли це не потрібно, так само, як ручка рухається над папером для написання і піднімається вгору, коли запис закінчено. Обертання двох дзеркал, що приводиться в дію гальванометром, контролюється за допомогою комп’ютера. Комп’ютери часто базуються на настільних ПК і приймають інформацію про набір з широкого спектру програмних пакетів, включаючи текстові процесори, системи САПР, бази даних тощо.
Системи наведення пучка здатні виробляти високу якість бренду на великих площах, до 160 х 160 мм. Через розмір площі, яку потрібно позначити, використовуються спеціальні лінзи з плоским полем. Це робиться для того, щоб уникнути погіршення якості друку, яке в іншому випадку могло б статися, коли маркування поступово віддаляється від центральної лінії лінзи, внаслідок чого оптимальне положення фокусної точки зміщується в сторону від поверхні, яку потрібно позначити.
Оскільки ці системи наносять лінії лише там, де це потрібно, вони дуже ефективно використовують лазерний промінь. Це дозволяє використовувати лазери C02 з низьким енергоспоживанням (10-20 Вт) з повітряним охолодженням у відносно низьких цінах.
З розвитком технологій, збільшенням швидкостей гальванометра та зменшенням обчислювальної потужності запускаються нові системи, які дозволяють кодувати рухомі вироби на відносно низькій швидкості. Однак навіть на низьких швидкостях область розмітки значно зменшується, кути стають заокругленими, жирний шрифт неможливо створити, а можливості шрифту та графіки сильно обмежені.
Лазерна маска
Вперше введені в 1970-х роках, в цих системах використовується імпульсний лазерний промінь з великою площею перерізу, як правило, 25 х 28 мм. Промінь висвітлює тонку металеву маску, на якій вигравірувано необхідне зображення або код. Лазерне світло, потрапляючи на метал маски, відбивається і втрачається. Світло, яке проходить через маску, збирається лінзою і передається на виріб. Зображення, сформоване цим процесом, повторює навіть найдрібніші деталі шаблону офорту на масці. Розмір зображення або коду можна регулювати, вибираючи відповідні положення для маски, лінзи та виробу.
Лазери переважно мають тип TEA C02 (поперечно збуджені, атмосферний тиск або поперечно збуджені при атмосферному тиску), які мають високі пікові потужності (2-12 МВт) і коротку тривалість імпульсу (3-6 мкс). Ці дві характеристики, плюс той факт, що все зображення відмічається одночасно, надають замаскованим лазерам унікальну здатність кодування.
Вони можуть кодувати продукти, що рухаються з дуже високою швидкістю (понад 500 м/хв), що ідеально підходить для кодування програм на високошвидкісних лініях розливу, наприклад на пивоварних заводах. Лазери можуть виробляти достатньо енергії для кодування малих термінів придатності та номерів партій зі швидкістю 30 продуктів у секунду.
Менші 3-5-значні коди можна друкувати зі швидкістю до 100 продуктів в секунду. Оскільки код викарбовується на металевих масках, формат коду є фіксованим і зазвичай може бути змінений лише шляхом встановлення нової маски. Це обмеження можна подолати, розмістивши інформацію про код на комп’ютерно керованих обертових дисках для забезпечення автоматизованого часу, дати та числового кодування. Однак формати не можна швидко змінити, а дисководи додають значних витрат і без того дорогій системі.
Системи, як правило, великі, вимагають зовнішніх холодильних установок та зовнішніх поставок газу. Крім того, вони розроблені, щоб відповідати певній лінії і, отже, присвячені цій лінії.
Точковий матричний лазер
Вперше впроваджені наприкінці 1980-х років, ці лазери були розроблені для забезпечення гнучкого та програмованого лазерного кодування, збільшуючи універсальність марки лазера та розширюючи застосування цієї технології.
Код запрограмований в систему набору за допомогою клавіатури. Мікропроцесор перетворює код у шаблон точок та синхронізує активацію лазера, управління системою сканування (коли використовується) та переміщення коду продукту таким чином, щоб кожна з точок була точно розташована на продукт.
Параметри маркування
Багато параметрів впливають як на здатність продукту кодуватися, так і на швидкість, з якою це можна зробити. Ось короткий список деяких найпоширеніших параметрів, що стосуються матричного кодування.
Поглинання: Голі метали відбивають світло лазера C02 і не можуть кодуватися. Потрібне абсорбуюче покриття. Деякі пластмаси пропускають лазерне світло C02 і не можуть кодуватися. Необхідно включати в пластик добавки, що поглинають світло, або використовувати лазер з іншою довжиною хвилі, наприклад, лазер Nd: YAG.
Час перебування: Різні матеріали вимагають різної щільності енергії для створення коду. Чим довший час перебування, тим повільніша максимальна швидкість кодування. Наприклад, на переробленому картоні друкована фарба, як правило, поглинається далі на поверхню, і тому лазер вимагає більш тривалого часу перебування для її видалення.
Обробка поверхні: Якщо поверхня має шар лаку, лазер повинен видалити лак, перш ніж він зможе кодувати поверхню, і це вимагатиме більшої щільності енергії.
Висота друку (кількість вертикальних точок у коді/кількість рядків тексту): чим більше точок (дотиків) у вертикальній лінії, тим довше буде потрібно друк цього рядка і, отже, повільніша максимальна швидкість продукту.
Переваги використання лазерного кодування
У додатках, де лазер є підходящим методом кодування, він приносить із собою ряд привабливих переваг:
- Незмивні коди: коди викарбовані на поверхні (без несанкціонованого видалення; боротьба з підробкою).
- Високоякісні коди - деякі системи можуть виробляти друк майже якості букв.
- Чіткі коди - додаткові матеріали не потрібні, а лише вилучення побічних продуктів, що утворюються в процесі лазерного маркування.
- Невисоке технічне обслуговування: мінімум щотижневих перевірок з інтервалом обслуговування 4000 годин
- Низька експлуатаційна вартість - низька вартість витратних матеріалів
- Висока надійність - з огляду на те, що шифрування є законодавчою вимогою в деяких галузях промисловості, жодне шифрування не відповідає виробництву, тому надійність є ключовим фактором. Лазерні кодери - одні з найнадійніших пристроїв кодування та маркування на ринку.
- Безконтактний: дозволяє здійснювати високошвидкісний друк, оскільки немає фізичного контакту з поверхнею для друку
- Програмування: дозволяє друкувати змінну інформацію
Ваші Інтернет-покупки. Книги. Обчислення. Автомобіль. Одяг. ПЕРЕГЛЯНУТИ ПРОДУКТИ >>: 0 - 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13 - 14 - 15 - 16 - 17 - 18 - 19 - 20 - 21 - 22 - 23 - 24 - 25 - 26 - 27 - 28 - 29 - 30 - 31 - 32 - 33 - 34 - 35 - 36 - 37 - 38 - 39 - 40 - 41 - 42 - 43 - 44 - 45 - 46 - 47 - 48 - 49 - 50 - 51 - 52 - 53 - 54 - 55 - 56 - 57 - 58 - 59 - 60 - 61 - 62 - 63 - 64 - 65 - 66 - 67 - 68 - 69 - 70 - 71 - 72 - 73 - 74 - 75 - 76 - 77 - 78 - 79 - 80 - 81 - 82 - 83 - 84 - 85 - 86 - 87 - 88 - 89 - 90 - 91 - 92 - 93 - 94 - 95 - 96 - 97 - 98 - 99 - 100 - 101 - 102 - 103 - 104 - 105 - 106 - 107 - 108 - 109 - 110 - 111 - 112 - 113 - 114 - 115 - 116 - 117 - 118 - 119 - 120 - 121 - 122 - 123 - 124 - 125 - 126 - 127 - 128 - 129 - 130 - 131 - 132 - 133 - 134 - 135 - 136 - 137 - 138 - 139 - 140 - 141 - 142 - 143 - 144 - 145 - 146 - 147 - 148 - 149 - 150 - 151 - 152 - 153 - 154 - 155 - 156 - 157 - 158 - 159 - 160 - 161 - 162 - 163 - 164 - 165 - 166 - 167 - 168 - 169 - 170 - 171 - 172 - 173 - 174 - 175 - 176 - 177 - 178 - 179 - 180 - 181 - 182 - 183 - 184 - 185 - 186 - 187 - 188 - 189 - 190 - 191 - 192 - 193 - 194 - 195 - 196 - 197 - 198 - 199 - 200 - 201 - 202 - 203 - 204 -