www.sapiensman.com/tecnoficio
| Информация за студента и техническия работник. |
sapiensman.com/ESDictionary
Технологии за лазерно кодиране
Лазерите са много бърз начин за печат на висококачествени постоянни кодове. Без да използвате консумативи, разходите Ви за притежание са изключително ниски. Например при производствени линии със среден обем възвръщаемостта може да бъде по-малка от три години.
Висококачествени постоянни марки
Лазерите работят чрез "аблиране" и след това ецване на основата. Аблацията премахва материал от зоната, която трябва да бъде маркирана, като слой от метал или мастило върху опаковка от формуляри. След това те гравират фин жлеб върху тази нова глава. Тъй като марката е незаличима, те са идеални за защита на марката или там, където кодът трябва да оцелее за живота на продукта.
Типичните приложения за лазерно кодиране са четлив текстов печат върху първична и вторична опаковка и баркодове върху картонени кутии. Те се използват в широк спектър от индустрии, от напитки, фармацевтични и хранителни закуски до производството на индустриални метали. Лазерите могат да кодират върху стъкло, пластмаси (като PET, полистирол и полипропилен), метал и картон.
Лазерите често се смятат за нова технология, но всъщност те съществуват по-дълго, отколкото много хора мислят. Теорията за лазерите е предложена през 1957 г., а първият лазер е построен през 1960 г. Много преди това, в началото на века, Айнщайн създава уравнения, които описват основния физически механизъм, чрез който възниква лазерното действие, въпреки че това е било непознато за него в това време.
Много компании и държавни институции се заинтересуваха от лазерите и започнаха да ги разработват сами, без да се има предвид конкретно приложение. В резултат на това лазерите станаха известни като „решение в търсене на проблем“. Днес лазерите са разработени за специфични задачи и техните характеристики са разработени, за да отговорят на изискванията на приложението.
Лазерите вероятно имат една от най-широките области на приложение на всеки друг тип устройства, включително рязане и заваряване на метали, хирургия, четене и предаване на данни, холография, прецизно измерване на физическите параметри, без тестване. Разрушителни и кодиране и маркиране на продукти на производствената линия.
Системите за лазерно маркиране излизат на пазара преди около 30 години. Тези ранни системи използват научни лазери и не са проектирани да се справят с прашната, влажна и сурова среда, срещана в много фабрики. Те също не са проектирани за непрекъсната работа 24 часа в денонощието 7 дни в седмицата, което днес приемаме за даденост.
Фигура: Примери за устройства с енкодер
Фигура: Лазерен кодер
Фигура: Примери за лазерно гравиране върху различни материали
Следователно първоначалната цел беше „да се втвърдят“ тези системи, вместо да се разработят нови технологични формати, за да се справят с променящите се пазарни изисквания.
Всички лазери споделят едни и същи основни принципи, но се различават по начина на проектиране на продуктите, използваните материали и характеристиките на лазерния изходен лъч.
Лазерни компоненти
Има три основни компонента на всеки лазер:
Лазерната среда: Това може да бъде газ като въглероден диоксид (C02), твърдо вещество като неодим: итриев алуминиев гранат (Nd: YAG) или течност като оцветител. Едно от свойствата на лазерната среда е, че тя може да съхранява енергия по специфичен начин, известен като инверсия на населението. Лазерната среда ще излъчва светлина (фотони) като начин за премахване на излишната запасена енергия.
Фигура: Диаграма на газовия лазер
Механизмът на възбуждане: Това е механизмът, чрез който се прилага енергия за възбуждане на частиците (атоми или молекули) на активната лазерна среда. Енергията може да се прилага под формата на електрически ток, електрически разряд, източник на светлина и др. Оптичният резонатор: Това е системата, която извлича съхранената енергия от средата на лазерно действие под формата на лазерен лъч. В най-простата си форма оптичният резонатор се състои от огледало във всеки край на лазерната среда. Тези огледала са успоредни един на друг, така че фотоните, пътуващи по оста на двете огледала, непрекъснато се отразяват напред-назад (резонират) между огледалата. Огледалото е отразяващо 1000/0; другият е частично отразяващ, така че предава някои от фотоните, които са го ударили.
Процес на генериране на лазерен лъч
Когато фотоните преминават през лазерната среда, те карат възбудените частици в лазерната среда да освобождават излишната енергия като другите фотони чрез процес, наречен стимулирано излъчване.
Тези нови фотони са идентични с оригиналните фотони, които са причинили стимулираното излъчване. Те са с един и същи цвят (дължина на вълната), пътуват в една и съща посока и са във фаза. Фотоните, предавани от частично отразяващото огледало, образуват лазерния лъч. Останалите фотони се отразяват обратно през лазерната среда, за да продължат процеса на стимулирано излъчване.
Процесът на маркиране
Лазерното маркиране се постига чрез отстраняване на материала от основата или чрез промяна на повърхността на основата. Най-важното съображение е колко добре кодираният материал поглъща лазерния лъч. Това може да определи вида на използвания лазер, тъй като различните дължини на вълните могат да имат различни характеристики на поглъщане. Ако лазерният лъч се предава или отразява, тогава кодирането става по-трудно или дори невъзможно.
За оптимални резултати лазерният лъч трябва да бъде абсорбиран в рамките на няколко микрона от повърхността на материала, така че да се получи достатъчна енергийна плътност, за да се модифицира повърхността чрез един от следните три процеса:
- Отстраняване на покритието: Лазерът се абсорбира от повърхностното покритие и го изпарява, за да разкрие контрастен субстрат. Пример за този процес е премахването на цветно мастило, отпечатано върху бяла хартия или карта.
- Гравиране: Лазерът изпарява материала от повърхността на основата, без да води до промяна на цвета. (Това е процесът, който се случва при PET лазерно маркиране.) Полученият знак е подобен на релефен печат.
- Термохимия: Лазерът променя материала, като го нагрява до температура, достатъчно висока, за да разруши молекулярните връзки. Новият материал, образуван от този процес, може да има различен цвят, като по този начин се получава забележим знак.
Класификация на системите за лазерно маркиране
Повечето системи за лазерно маркиране използват един от двата вида лазери:
С02, използва смес от газове, които се възбуждат от електрически разряд. Тези лазери имат инфрачервен изход с дължина на вълната 10,6 микрона.
| Nd: YAG, Това е кристал, който обикновено се възбужда от светкавица (силен източник на светлина) или от диоден лазер. Произвежда инфрачервен лазерен изход с дължина на вълната 1,06 микрона. |
Има три различни системни технологии:
- Лазер с насочен лъч
- Лазерна маска
- Матричен лазер с точки
Лазер с насочен лъч
Тези системи са известни още като лазери тип писалка, тъй като пишат подобно на начина, по който използвате писалка. Първите импулсни системи, базирани на Nd: YAG, са въведени през 1969 г. Системи, използващи C02 лазери с непрекъсната вълна (CW), са въведени едва в началото на 80-те години.
Леща се използва за фокусиране на лазерния лъч към малка точка на повърхността на статичния продукт. Две огледала, преместени с галванометър, преместват точката на повърхността на продукта, за да нарисуват необходимата марка или изображение. Лазерният лъч се активира, когато се изисква кодиране, и се изключва, когато не се изисква, по същия начин, по който писалката се движи върху хартията за писане и се повдига, когато писането завърши. Въртенето на двете огледала, задвижвани от галванометъра, се контролира от компютър. Компютрите често се базират на настолни компютри и приемат информация за набиране от широк спектър от софтуерни пакети, включително текстови процесори, CAD системи, бази данни и др.
Системите за насочване на лъча са способни да произвеждат високо качество на марката на големи площи, до 160 х 160 мм. Поради размера на зоната, която трябва да бъде маркирана, се използват специални лещи с плоско поле. Това се прави, за да се избегне влошаване на качеството на печат, което в противен случай би възникнало, когато маркировката се отдалечава прогресивно по-далеч от централната линия на обектива, което води до изместване на оптималната позиция на фокусна точка от повърхността.
Тъй като тези системи чертаят линии само там, където е необходимо, те използват много ефективно лазерния лъч. Това позволява използването на C02 лазери с ниска мощност (10-20 W) с въздушно охлаждане в системи с относително ниски цени.
С развитието на технологиите, увеличаването на скоростите на галванометъра и намаляването на разходите за изчислителна мощност, стартират нови системи, които позволяват кодирането на движещи се продукти с относително ниска скорост. Въпреки това, дори при ниски скорости, зоната за маркиране е значително намалена, ъглите стават заоблени, не могат да се получат удебелени знаци, а възможностите за шрифтове и графики са силно ограничени.
Лазерна маска
Въведени за първи път през 70-те години, тези системи използват импулсен лазерен лъч с голяма площ на напречното сечение, обикновено 25 х 28 мм. Лъчът осветява тънка метална маска, върху която е гравирано необходимото изображение или код. Лазерната светлина, удряща метала на маската, се отразява и губи. Светлината, която преминава през маската, се събира от леща и се предава върху продукта. Образът, генериран от този процес, възпроизвежда дори най-фините детайли на шаблона за офорт върху маската. Размерът на изображението или кода може да се регулира, като се изберат подходящите позиции за маската, лещата и продукта.
Лазерите са предимно от типа TEA C02 (напречно възбудени, атмосферно налягане или напречно възбудени, при атмосферно налягане), които имат високи пикови мощности (2-12 MW) и кратка продължителност на импулса (3-6 µs). Тези две характеристики, плюс факта, че цялото изображение е маркирано наведнъж, придават на лазерните маски уникалната им способност за кодиране.
Те могат да кодират продукти, движещи се с много високи скорости (над 500 m/min), което е идеално за кодиране на приложения на високоскоростни линии за бутилиране, например в пивоварни. Лазерите могат да произведат достатъчно мощност, за да кодират малки дати на годност и партидни номера със скорост от 30 продукта в секунда.
По-малки 3-5 цифрени кодове могат да бъдат отпечатани със скорост до 100 продукта в секунда. Тъй като кодът е гравиран върху метални маски, форматът на кода е фиксиран и обикновено може да бъде променен само чрез поставяне на нова маска. Това ограничение може да бъде преодоляно чрез поставяне на кодова информация на контролирани от компютър въртящи се дискове, за да се осигури автоматично час, дата и цифрово кодиране. Форматите обаче не могат да се променят бързо и дисковите устройства добавят значителни разходи към и без това скъпата система.
Системите обикновено са големи, изискват външни хладилни агрегати и външни доставки на газ. Също така, те са проектирани да отговарят на определена линия и следователно стават посветени на тази линия.
Матричен лазер с точки
Представени за първи път в края на 80-те години, тези лазери са разработени, за да осигурят гъвкаво и програмируемо лазерно кодиране, увеличавайки гъвкавостта на марката лазер и разширявайки приложението на тази технология.
Кодът се програмира в системата за набиране чрез клавиатура. Микропроцесор преобразува кода в шаблон от точки и синхронизира активирането на лазера, управлението на сканиращата система (когато се използва) и движението на продукта, който трябва да бъде кодиран по такъв начин, че всяка от точките да е точно позиционирана на продуктът.
Параметри на маркиране
Много параметри влияят както върху способността на продукта да бъде кодиран, така и върху скоростта, с която може да се направи. Ето кратък списък на някои от най-често срещаните параметри, свързани с матричното кодиране с точки.
Абсорбция: Голите метали отразяват лазерна светлина C02 и не могат да бъдат кодирани. Необходимо е абсорбиращо покритие. Някои пластмаси пропускат лазерна светлина C02 и не могат да бъдат кодирани. Необходимо е в пластмасата да се добавят добавки, които поглъщат светлината, или да се използва лазер с различна дължина на вълната, например Nd: YAG лазер.
Време на престой: Различните материали изискват различна енергийна плътност, за да се получи код. Колкото по-дълго е времето на престой, толкова по-бавна е максималната скорост на кодиране. Например върху рециклиран картон, отпечатаното мастило обикновено се абсорбира допълнително в повърхността и следователно лазерът изисква по-дълго време на престой, за да го отстрани.
Обработки на повърхността: Ако повърхността има слой лак, лазерът трябва да отстрани лака, преди да може да кодира повърхността, и това ще изисква по-висока енергийна плътност.
Височина на печат (брой вертикални точки в код/брой редове текст): Колкото повече точки (докосвания) има на вертикална линия, толкова по-дълго ще отнеме този ред и следователно по-бавната максимална скорост на продукта.
Предимства на използването на лазерно кодиране
В приложения, където лазерът е подходящ метод за кодиране, той носи редица атрактивни предимства:
- Незаличими кодове: кодовете са гравирани на повърхността (без неразрешено премахване; анти-фалшифициране).
- Висококачествени кодове - някои системи могат да произвеждат печат с почти буквено качество.
- Ясни кодове - не се изискват допълнителни материали, а само извличане на странични продукти, генерирани по време на процеса на лазерно маркиране.
- Ниска поддръжка: минимални седмични проверки на 4000-часови сервизни интервали
- Ниски текущи разходи - ниски разходи за консумативи
- Висока надеждност - С криптирането, което е законово изискване в някои индустрии, нито едно криптиране не е равносилно на производство, така че надеждността е от ключово значение. Лазерните кодери са едни от най-надеждните устройства за маркиране и кодиране на пазара.
- Безконтактно: позволява високоскоростен печат, тъй като няма физически контакт с повърхността, която ще се отпечатва
- Програмиране: позволява отпечатване на променлива информация
Вашите онлайн покупки. Книги. Изчислителна техника. Кола. Облекло. ВИЖТЕ 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 -