Повільна швидкість лазерного маркування? 5 прихованих параметрів, які контролюють реальний час циклу

Поширена скарга на виробництві:лазерна маркувальна машинавиглядає достатньо потужним на аркуші специфікацій, але в реальному серійному виробництві кожна деталь займає на дві-три секунди більше часу, ніж очікувалося -, і в кінці дня цей проміжок коштує сотні чи тисячі штук.

Першою реакцією зазвичай є звинувачення в лазерному джерелі та замовлення моделі з вищою-потужністю. Після оновлення час циклу майже не змінюється. Це тому, що вузьким місцем рідко є потужність лазера. У більшості випадків гальво-сканер і контрольні параметри визначають, наскільки швидко промінь насправді рухається, стрибає і заповнюється.

У цьому посібнику наведено п’ять груп параметрів, яких більшість операторів ніколи не торкаються після інсталяції -, і пояснюється, як їх налаштувати, не змінюючи обладнання. Опрацюйте контрольний список у вказаному порядку, і ви зазвичай побачите відчутне збільшення швидкості протягом однієї виробничої зміни.

Там, де з’являються конкретні цифри, вони є лише репрезентативними галузевими напрямками. Завжди підтверджуйте остаточні параметри за допомогою тестового-позначення фактичного матеріалу та геометрії.

1. Швидкість сканування Galvo: справжня стеля ховається в прискоренні, а не в найвищому показнику

Гальвосканер — це компонент, який переміщує промінь по заготовці. Його максимальна швидкість сканування – це лише частина історії; прискорення, уповільнення та час, витрачений на початок і зупинку кожного гребка, зазвичай мають більше значення, ніж заголовний рейтинг швидкості.

1) Номінальна швидкість не є швидкістю виробництва

Типові промислові гальвосканери розраховані на швидкість від 7 000 мм/с до 12 000 мм/с, а деякі імпортні пристрої заявляють про вищі показники. Ці цифри описують пікову швидкість-прямої - без навантаження, а не ефективну швидкість під час реального маркування.

У справжньому маркуванні гальво постійно прискорюється, рухається накатом і сповільнюється. На поворотах, а також на початку та в кінці кожної лінії люка швидкість різко падає. На дрібних символах або щільних візерунках сканер може проводити більшу частину часу в зонах прискорення та майже не витрачати час на номінальній максимальній швидкості.

Примітка інженера:У нижчих-аналогових гальвосистемах параметри прискорення блокуються апаратним забезпеченням, тому зміни програмного забезпечення не впливають. Наведений нижче підхід до налаштування в основному корисний для цифрових гальвосистем із відкритою сторінкою параметрів.

2) Час розгону та уповільнення (мс)

Кожного разу, коли гальво починає новий рядок, він повинен прискорюватися від стану до запрограмованої швидкості сканування. Якщо ця зміна надто плавна, кожен старт/зупинка додає кілька мілісекунд. Одна позначка може містити сотні чи тисячі таких переходів, тому невелика затримка на-подію стає великою загальною затримкою.

Для стандартних побутових цифрових гальвосистем час прискорення часто можна оптимізувати до діапазону 1–2 мс. Деякі заводські параметри за замовчуванням навмисно консервативні (3–5 мс), тому одна і та сама карта керування може керувати різними скануючими головками. Ця консервативна обстановка зазвичай є першим місцем, де можна відновити втрачений час.

3) Затримка сканування/затримка запуску (мкс)

Це час очікування між контролером, який дає команду на рух, і гальво фактично починає рухатися. У програмному забезпеченні стилю EZCAD-стандартний діапазон часто становить 100–300 мкс. Значення на верхньому кінці додає невидиму паузу на кожному початку удару.

4) Частота імпульсів повинна відповідати швидкості сканування

Це найпоширеніший радар на виробництві. Лазер видає імпульси з фіксованою частотою. Якщо промінь рухається занадто швидко для такої частоти, імпульси розходяться один від одного, а суцільна лінія перетворюється на пунктирну.

Коротке правило:швидкість сканування (мм/с) ≈ діаметр плями (мм) × частота імпульсів (Гц).

Наприклад, з плямою 0,05 мм і частотою імпульсу 20 кГц практична стеля швидкості сканування становить близько 1000 мм/с. Підштовхування гальванометра до 2000 мм/с або 3000 мм/с без підвищення частоти створює пунктирну позначку, і тоді оператору доводиться сповільнювати швидкість і-запускати роботу знову. Сама межа частоти залежить від лазерного джерела: пристрої MOPA досягають вищої частоти імпульсів за допомогою незалежного регулювання ширини імпульсу, тоді як стандартні волоконні лазери з комутацією Q-обмежуються серією імпульсів із фіксованою-шириною - нашQ-перейшов на MOPA для маркування металукерівництво детально порівнює дві сімейства джерел та їхні частотні діапазони.

Самоперевірка-:Відкрийте сторінку параметрів galvo-і перевірте:

• час прискорення менше або дорівнює 2 мс, якщо ваше апаратне забезпечення це дозволяє;
• затримка сканування/початку менше або дорівнює 200 мкс;
• частота імпульсу відповідає поточній швидкості сканування за допомогою правила-діаметра плями вище.

На стандартномуволоконно-лазерна маркувальна машиналише ці три перевірки часто повертають 10–30% втраченого часу циклу.

Малюнок 1. Гальвосканер і вузол F-тета-лінзи визначають, наскільки швидко й точно промінь може рухатися по полю. Налаштування параметрів керування зазвичай ефективніше, ніж просто придбання додаткової потужності лазера.

2. Стратегія виведення: змінити напрямок, зменшити час заповнення вдвічі

Коли велика площа заповнена паралельними лініями сканування, стратегія штрихування домінує над загальним часом маркування. Є три поширені стратегії.

1) Односпрямований штрих - простий, але повільний

Сканер робить позначки зліва направо, потім повертається до лівого краю та позначає наступний рядок. Кожен рядок включає-непродуктивний стрибок. Чим довша дистанція стрибка, тим більше часу втрачається.

2) Двонаправлена ​​штрихування - найбільший одиничний приріст

Сканер позначає справа наліво на зворотному проході замість стрибка назад. Стрибки скорочуються приблизно вдвічі, а час заповнення зазвичай зменшується на 30–50%.

3) Кругла (концентрична) штрихування - для певних форм

Сканер починається із зовнішнього контуру і працює всередину в замкнутих циклах. Тут майже немає переходів--від лінії до лінії, тому вона добре працює для кілець, кіл і неправильних замкнутих форм.

Слідкуйте за двонаправленим швом

Двонаправлена ​​штрихування є швидшою, але при кожній зміні напрямку час-увімкнення та-вимкнення лазера може створити видимий шов - невеликий крок кольору або глибини на краю заливки. Це найбільш помітно на анодованому алюмінії чи дзеркальній -нержавіючій сталі, де невеликі відмінності в енергоспоживаннях помітні чітко.

Перш ніж приступити до двонаправленої заливки, запустіть зразок і перевірте обидва краї заповненої області. Якщо швів немає, скористайтеся двонаправленим. Якщо з’являється шов, або залишайтесь односпрямованими, або точно-налаштуйте затримки-ввімкнення та-вимкнення лазера, щоб мінімізувати невідповідність.

Самоперевірка-:У налаштуваннях штрихування знайдіть «Стиль штрихування» або «Режим сканування». Якщо він наразі односпрямований, переключіться на двонаправлений і порівняйте час циклу та якість кромки на реальній деталі. АУФ лазерна маркувальна машинаякий використовується для-чутливого до тепла пластику, шви ще легше видно, тому перевіряйте на фактичному матеріалі.

Рисунок 2: Односпрямована штрихування (ліворуч) вимагає стрибка після кожного рядка. Двонаправлена ​​штрихівка (у центрі) використовує зворотний прохід, а кругла штрихівка (праворуч) повторює контур для -нульових стрибків.

3. Jump Delay: The Invisible Time Sink

«Стрибок» — це рух між окремими ділянками маркування, коли лазер вимкнено -, наприклад, переміщення від одного символу серійного номера до наступного. Затримка стрибка - це час очікування між досягненням гальванометром нового положення та повторним увімкненням лазера.

Кожен стрибок може займати лише частку мілісекунди, але одна частина може містити сотні чи тисячі стрибків. Позначення порядкового номера з 20 символів означає щонайменше 19 стрибків. Якщо затримка стрибка надто велика на 5 мс, ця частина втрачає приблизно 95 мс. Понад 5000 частин, що становить більше восьми хвилин чистого очікування.

Затримки переходу часто є консервативними, тому що виробник машини хоче, щоб одна і та ж карта керування працювала з повільнішими системами гальванометра. Для-добре узгодженого цифрового гальванометра затримку стрибка часто можна знизити до діапазону 0,3–1 мс.

Як безпечно оптимізувати:зменшіть затримку стрибка на 0,1 мс за раз і позначте -тестовий шаблон позиціонування. Зупиніться, коли позиція позначки почне дрейфувати, а потім відступіть на один крок.

Самоперевірка-:Знайдіть «Затримка переходу» на сторінці параметрів. Якщо він перевищує 1 мс, спробуйте зменшити його невеликими кроками, перевіряючи точність позиціонування.

4. Ще чотири параметри, які більшість людей ніколи не коригують

1) Затримка-ввімкнення лазера та затримка-вимкнення лазера

• Затримка-ввімкнення лазера:зачекайте між досягненням положення гальво і фактичним спрацьовуванням лазера.
• Затримка-вимкнення лазера:час, протягом якого лазер продовжує працювати після команди на вимкнення.

Еталонні діапазони в програмному забезпеченні EZCAD-стилю становлять приблизно 50–150 мкс для затримки-ввімкнення лазера та 100–300 мкс для затримки-вимкнення лазера. Довга затримка-увімкнення лазера створює порожній вихід-на початку кожного удару. Довга затримка-вимкнення лазера залишає додаткову пляму вигоряння в кінці кожного рядка, що втрачає час і якість.

2) Уповільнення на повороті

Гальво сповільнюється в поворотах, щоб зберегти точність позиціонування. Якщо уповільнення надто агресивне, позначення складних форм і дрібних символів займає набагато більше часу. Зменшення кутового-порогового значення -, наприклад, з 30 градусів до 45 градусів - може покращити швидкість з невеликою видимою втратою якості на багатьох виробничих деталях.

3) Інтервал штрихування (відстань між лініями)

Інтервал штрихування — це відстань між сусідніми лініями заповнення. Практичним правилом є встановлення від 50% до 80% діаметра плями. З плямою 0,06 мм зазвичай досить щільним є відстань 0,03–0,05 мм. Зниження товщини нижче 0,03 мм часто подвоює час маркування без видимого покращення якості поверхні.

Багато операторів встановлюють менший інтервал, ніж потрібно, тому що вони хочуть «найкращого вигляду». У серійному виробництві використовуйте найширшу відстань, яка все ще забезпечує прийнятну поверхню.

4) Кількість проходів

Деякі оператори збільшують кількість проходів до 2 або 3 замість того, щоб налаштовувати параметри одного-проходу. Кожен прохід — це повний цикл сканування, стрибка та лазерного-виходу. Якщо позначка недостатньо темна або глибока, спочатку оптимізуйте потужність, частоту та швидкість сканування. Додавання пропусків має бути останнім засобом, а не за умовчанням.

A Лазерна маркувальна машина MOPAз регульованою шириною імпульсу іноді можна досягти бажаного контрасту за один прохід, тоді як стандартній машині з комутацією Q- потрібно два, тому вибір джерела також впливає на це рішення.

5. 10-хвилинний контрольний список для самоперевірки швидкості

Важливо:Перш ніж змінювати будь-який параметр, експортуйте або зробіть скріншот поточної конфігурації. Якщо щось працює гірше, ви можете негайно його відновити.

Якщо ваше програмне забезпечення не надає деякі з наведених нижче параметрів, пропустіть ці елементи - це означає, що ваша карта керування не підтримує програмне{1}}налаштування швидкості.

Три елементи ★★★ - режим штрихування, відповідність частоти та інтервал штрихування - зазвичай забезпечують 60–80% загального покращення швидкості. Елементи ★★ і ★ є тонкими-кроками налаштування; окремо вони можуть заощаджувати лише 0,1–0,5 секунди на деталь, але у великому-виробництві сукупний приріст є значним.

Якщо з’являються двосторонні шви, див. наш окремий посібникусунення несправностей глибини лазерного маркування, оскільки відмінності кольорів швів і варіації глибини часто мають ту саму першопричину: час-увімкнення/вимкнення-лазера та невідповідність параметрів заповнення.

6. Чому лазерні машини King надходять уже оптимізованими

Опрацювання кожного елемента вище -, тестування кожної зміни, відстеження вихідних значень і спостереження за взаємодією між параметрами - може зайняти півдня або більше. Також легко погіршити один параметр, покращивши інший.

Ось чому багато машин «відчуваються повільними» у виробництві: параметри ніколи не були налаштовані для фактичного застосування перед доставкою.

Як виробник машин для лазерного маркування, King's Laser попередньо-оптимізує кожну одиницю перед тим, як вона покине завод, узгоджуючи конфігурацію з матеріалом замовника, вмістом маркування та цільовим-часом циклу:

• Криві прискорення Гальво:налаштовано на вибрану модель скан-головки та типовий набір шаблонів;
• Відповідність частоти імпульсу / швидкості сканування:відкалібрований таким чином, щоб частота лазера відповідала заданій швидкості;
• Стратегія штрихування за замовчуванням:двонаправлена ​​штрихування як стандартна, з круглою штриховкою, рекомендованою для контурних-заливок;
• Значення стрибків і затримок:вимірюється за допомогою фактичного файлу маркування, а не за умовчанням контрольної-картки;
• Баланс між люками:обраний для досягнення необхідної щільності поверхні за найкоротший можливий час циклу;
• Огляд повного циклу:час лазерного сканування плюс час завантаження, позиціонування, обертання та зв’язку.

Результатом є машина, яка досягає свого найкращого робочого стану незабаром після-ввімкнення живлення, без клієнта, який виконує довгий проект-налаштування параметрів.

Якщо ваш існуючий комп’ютер уже працює повільніше, ніж очікувалося, спершу прогляньте контрольний список у цій статті. Якщо розрив залишається, надішліть нам свій матеріал, розміри деталей, файли маркування та цільовий час циклу -, ми можемо діагностувати, чи проблема полягає в невідповідності параметрів, специфікації апаратного забезпечення чи схеми процесу. У багатьох випадках відповідь полягає не в новій машині; це просто параметри, які ніколи не підходили до роботи.

Часті запитання

Питання 1: чи лазерне джерело-вищої потужності виправить низьку швидкість маркування?

Не обов'язково. Потужність допомагає, коли обмеженням є енергія на імпульс, але більшість обмежень швидкості виробництва походять від гальво-руху, стратегії штрихування та параметрів затримки. Підвищення потужності без їх виправлення часто дає лише невелике покращення-часу циклу.

Q2: Чи завжди двонаправлене штрихування швидше, ніж однонаправлене?

Майже завжди, так. Винятком є ​​випадки, коли шви зі змінним напрямком-неприйнятні для конкретного матеріалу чи обробки. У цьому випадку кращим компромісом можуть бути односпрямований штрих і налаштовані затримки-ввімкнення/вимкнення-лазера.

Питання 3: Чи можна кожен гальвосканер налаштувати таким чином?

Ні. Аналогові гальво-системи низького рівня часто мають заблоковані значення прискорення та затримки. Якщо сторінка параметрів не відображає ці поля, апаратне забезпечення є обмежуючим фактором.

Q4: Який найшвидший спосіб виявити найбільше вузьке місце у швидкості?

Почніть із трьох елементів ★★★: режим штрихування, відповідність частоти--швидкості та інтервал штрихування. Ці три зазвичай спричиняють більшу частину втрати швидкості.

Q5: Як King's Laser оптимізує швидкість для нових клієнтів?

Ми запускаємо файли фактичного матеріалу та маркування замовника під час-налаштування перед транспортуванням, а потім налаштовуємо параметри гальваносистеми, узгодження частоти, інтервал штрихування та затримки для цієї програми. Машина виходить із заводу з перевіреним набором параметрів, а не звичайними стандартними.

Якщо ви обираєте нову систему маркування або намагаєтеся збільшити пропускну здатність із існуючої, почніть із відповідності правильного джерела-роуту. Наші ширшіПосібник із придбання машини для лазерного маркуванняпояснює, чим відрізняються системи волокна, MOPA, CO₂ та УФ, і яка є правильною відправною точкою для вашої суміші матеріалів. Надішліть нам свої зразки деталей, цільовий ефект і щоденний об’єм - ми виміряємо реальний час циклу та порекомендуємо конфігурацію, оптимізовану для вашої роботи, а не лише номінальну потужність.