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激光喷码机在钢板中的应用

1、目前市场上常见的商用喷码机的工作原理。


目前市场上常见的商用喷码机通常可以分为墨水喷码机和激光喷码机两大类。墨水喷码机产品开发早,技术较为成熟,在各行业应用中占主导地位。


墨水喷码机按原理分为连续性墨水喷射和指令型喷射;按字体大小分为微型字,小字体,大字体;按喷印速度分为超高速,高速,标准速,慢速;按动力源分外部气源(来自外部的压缩空气)和内部气源(来自内置的齿轮泵);按墨的颜色又分为黑色和彩色。激光喷码机结构复杂,类型单一,可以更具需要调节激光的强度来控制对产品表面烧灼的程度。

目前市场上常见的商用喷码机采用的是连续式喷印方式,其中以偏转式喷印技术最为常见。这些喷码机的共同特点是:可以准确地喷印出所需的数字,文字,图案以及各种条形码等;自动实现日期,批次和编号的变更,实现喷印过程的无人操作;能与任何生产线匹配;编程迅速方便:通过电脑或编辑机输入所要求的数字,文字,图案和行数等信息,同时可以修改喷码机的各种参数信息,只需通过操作各种菜单便可完成;字体宽度,高度均有合适的范围可调节,也可任意加粗字体;喷印行数在1~5行可选,并可任意搭配;最快可喷印800字符/s或120m/min;用隐形墨水喷印,将隐形信息或防伪识别符完美地喷印于产品上,可以有效地防止产品被仿制而带来的损失;内置各种通讯接口,可方便地与生产现场的各种设备连接,组成更大的生产系统。

这类型喷码机是一种由单片机控制的,非接触式喷墨标识系统。其通过控制内部齿轮泵或由机器外部供应压缩气体,向系统内墨水施加一定压力,使墨水经由一个几十微米孔径的喷嘴射出,并由加在喷嘴上方晶体振荡信号将射出的连续墨线分裂成频率相同,大小相等,间距一定的墨滴,然后,墨滴在经过充电电极时被分别充电,其所带电量大小由中央处理器CPU进行控制;再经过检测电极检测墨滴实际所带电量与相位是否正确;最后,带电墨滴在偏转电极形成偏转电场中发生偏转,从喷头处射出,分别打在产品表面不同位置,形成所需的各种文字或图案,特殊字符等标识。而没有被充电的墨滴则打入回收槽,重新进入机器内部的墨水循环系统。

墨线在振幅作用下分裂为大小相等的墨滴。振幅信号为一正弦波信号,由线路板上的振幅单元提供,通过振幅电缆连接到喷头,施加于喷嘴内的压电晶体上,见图2.每一周期形成一个墨滴,墨滴被充电后经偏转板偏转飞出在物体上形成各种字符,图案。


2系统硬件组成。

系统的硬件设备包括上位机(工控机),PLC,喷码机,光电传感器,编码器等,示意图见图4.PLC是控制系统的核心,同时起了一个桥梁的作用,与上位机进行信息的交换,并且计算出不锈钢基本信息在钢板上的具体喷印位置,向喷码机发出触发信号,控制喷码机在钢板上进行实时的喷印。喷码机在本系统中是被控对象,它可以接收上位机发送的各种数据,PLC发出的喷印触发信号,它的稳定性,可靠性的好坏是项目能否成功的关键。因为系统在工作时有大量的数据在系统中进行传输,因而本系统所使用的喷码机必须具有通讯接口。在本系统中喷码机是一个独立的被控设备,钢板上标识的内容在上位机(HMI)上输入,通过RS-232串口通讯进行字符或条码内容的传输;PLC控制系统用来与上位机(HMI)进行通讯和指令控制,完成控制序列周期动作;操作工通过上位机(HMI)将所要喷印的内容输入到相应的系统中,并发送喷印指令,开始了一个喷印周期的工作。

3、系统的设计思路。

主回路中必须设置一个主控制器PLC,用以控制上位机何时发送钢板的基本数据,喷码机何时在钢板上进行喷印;为了限制上位机向喷码机和主控制器不时发送数据(这可能造成喷印错误),因而必须在现场合适的位置安装一个钢板检测装置;当钢板通过喷头正下方适当位置时,喷码机开始喷印,这就需要在系统中设置钢板到位检测装置以及钢板长度检测装置;由于系统中各设备之间的各种数据是基于串行端口进行数据交换的,因而需要在系统中使用串行转换装置;另外,系统中还必须有一台用于钢板基本信息录入的计算机。系统的工作原理为:当钢板进入到第一个光电传感器检测位置时,传感器检测到钢板,给PLC发出信号,PLC便向上位机发出钢板到位信号阻止上位机继续向PLC和喷码机发送钢板的基本信息的信号;当钢板进入到第二个光电传感器位置时,传感器向PLC控制系统发出喷印资料开始位置计算信号,PLC将编码器中相应的数据寄存器的值清空,同时钢板带动安装在支架上的滚轮开始旋转,编码器开始工作,当编码器的值大于PLC的计算值时,PLC向喷码机发出喷印触发信号,喷码机开始喷印。喷印完毕后,系统等待下一块钢板的到来。

4、结语。
经过不断地对系统进行测试和优化,最终实现的新系统不但满足了生产的需求,同时汲取了各钢厂在钢板标识生产管理工作中的创新点,使系统的适用性大为提高。本系统具有投资少,功能全的特点。不但可以喷印英文,阿拉伯数字,而且可以喷印汉字,复杂的图案等内容。系统的喷印过程自动进行,喷印的字符规范,美观;喷印的速度快,能满足大批量的生产需求。本系统总投资不超过20万元,并且每年的维护成本为10万元,相当于丹麦Magnemag公司生产的自动标识系统的十分之一,具有很大的成本优势。