Options d'automatisation du marquage laser industriel

Du logiciel d'alignement de marques aux modules d'alimentation de plateaux, les solutions de marquage laser sont conçues pour s'adapter.

Les fabricants industriels d'aujourd'hui exigent de plus en plus la traçabilité des pièces. Qu'ils soient dans le domaine médical, automobile ou électronique ; utiliser des matières plastiques ou des métaux ; ou produisant des dispositifs, des outils ou des moules, ils bénéficient du fait que chaque pièce est identifiable de manière unique. Le marquage laser y parvient avec la meilleure qualité tout en économisant du temps et des coûts de production. De plus, il existe une variété de personnalisations qui peuvent être utilisées conjointement avec les postes de travail de marquage laser qui peuvent les rendre encore plus efficaces pour des applications spécifiques. Ci-dessous, nous explorons ces technologies et proposons des solutions pour le marquage laser de tout type de pièce.

Le choix du système de marquage approprié et de l'automatisation possible dépend du type, de la quantité et du matériau des pièces, ainsi que de la taille requise du champ de marquage. L'inspection visuelle souhaitée avant, pendant et après le marquage doit également être prise en considération. Ensuite, il y a les processus d'automatisation proprement dits : chargement et déchargement, opérations de prélèvement et de placement, empilage, tri, emballage et nettoyage. Vient enfin le choix entre un système semi-automatisé ou entièrement automatisé.

La priorité du processus sera, bien sûr, la possibilité de positionner exactement la marque laser là où elle est prévue sur le produit. À l'aide d'une caméra intégrée et du logiciel correspondant, il est possible non seulement d'automatiser cette fonction, mais aussi de la rendre reproductible avec une précision constante. L'alignement des marques grâce à la reconnaissance optique automatisée des pièces, par exemple, permet un placement précis des marques, ainsi qu'une inspection contrôlée par logiciel tout au long du processus. Le bon logiciel peut réduire considérablement le temps et les efforts consacrés à l'alignement manuel des pièces sur le laser, ainsi que le coût considérable de la conception, de la fabrication, de la validation et de la maintenance des montages de production. Mosaic™, un composant breveté du logiciel de marquage FOBA MarkUS, utilise la caméra interne du laser pour capturer plusieurs petites images d'une ou plusieurs pièces dans le champ de marquage et créer une grande image non déformée. Cela permet un alignement sans fixation des pièces, qui peuvent être placées librement n'importe où dans le champ de marquage. Ceci est particulièrement utile dans la fabrication de dispositifs médicaux, où il existe une variation significative dans les types, les matériaux et les formes des produits. Le grand nombre d'unités de gestion des stocks (SKU) combiné à la petite taille des lots entraîne également une grande variété d'exigences en matière de marquage. Avec différents degrés et modes d'automatisation possibles L'intégration technique d'un système de marquage laser et d'un système d'automatisation, voire d'un robot, nécessite également des interfaces fluides. Notamment, la solution de caméra intégrée de FOBA ne nécessite aucune validation supplémentaire avec un logiciel de caméra séparé pour le marquage des pièces de dispositifs médicaux. Tous les éléments du processus de marquage, y compris la caméra et l'éclairage, sont contrôlés par un seul logiciel. En tenant compte des exigences de chargement et de déchargement, nous explorerons ensuite plusieurs options avec différents degrés d'autonomie pour faire face à cette tâche onéreuse.

Il peut être utile de commencer par examiner l'exemple des solutions complémentaires spécialisées dans le marquage laser direct de pièces utilisant le robot industriel "Horst" de fruitcore robotics. Cette étude de cas montre à quoi peut ressembler une solution de marquage laser semi-automatique assistée par robot : le logiciel de marquage ordonne au robot de retirer d'un chariot un plateau contenant un type d'instrument médical ou d'implant à la fois. Horst le place ensuite dans la cabine de protection spacieuse d'une station de marquage laser FOBA M3000-P (Figure 1). La caméra intégrée permet une inspection automatisée des pièces et assure un alignement précis avant de les marquer avec des codes d'identification d'appareil uniques (UDI) permanents. Selon le chef de produit Markus Vetter, "Le logiciel de marquage peut identifier le contour (ou le périmètre du contour), la taille ou les affectations incorrectes et, si nécessaire, distinguer les pièces individuelles à exclure du marquage. Après le marquage au laser, la porte d'accès à la station s'ouvre, le robot retire le plateau et le réaffecte à l'emplacement d'insertion d'origine dans le chariot de service."

Pour une solution de marquage entièrement automatisée et particulièrement flexible, un module d'accueil peut être connecté à un poste de marquage FOBA M-Series, M2000 ou M3000, selon la taille du lot. Les modules WeStore du spécialiste suisse de l'automatisation Wenger sont également disponibles en deux tailles et offrent une intégration transparente (Figure 2), car la cellule ancrée est adaptée en format et en apparence au poste de travail de marquage. Il peut être chargé avec jusqu'à 20 palettes, qui sont entraînées individuellement dans l'unité de marquage via une cinématique linéaire.

Les solutions les plus courantes sont des machines spéciales développées en interne pour le chargement automatisé des plateaux de piles. Une application dans laquelle cela est utile est ce que l'on appelle le "marquage jour/nuit", qui consiste à appliquer de la peinture au laser sur du plastique pour créer un mot ou un symbole qui s'illumine à la fois dans la lumière et dans l'obscurité - les tableaux de bord de véhicules et d'avions et les commandes ou affichages d'appareils électroménagers en sont des exemples typiques. Pour cela, FOBA a développé une solution dans laquelle des systèmes autonomes de préhension et de chargement alimentent en continu les plateaux d'une pile au poste de travail de marquage, permettant des heures de production en grande série sans opérateur.

Les systèmes de marquage peuvent également être configurés au cas par cas. Pour les applications impliquant de petites tailles de lots ou des pièces particulièrement délicates ou difficiles à marquer, comme une vis à os cylindrique, un robot serait un piètre substitut à un humain. Néanmoins, le processus de marquage peut être rationalisé avec une personnalisation supplémentaire. C'est exactement ce que Centex Machining, basé aux États-Unis, a fait avec une unité rotative (photo ci-dessus) et un M3000, une combinaison qui a grandement simplifié sa fabrication. L'entreprise affirme avoir intégré un processus qui nécessitait auparavant 12 étapes individuelles et 18 heures de temps de marquage ; l'ajout d'un poste de travail de marquage laser et ses diverses personnalisations (Figure 3) peuvent à la fois améliorer radicalement les opérations des fabricants et garantir qu'ils sont prêts à relever de nouveaux défis et opportunités dans leurs industries en évolution rapide. De plus, pour un examen plus approfondi du marquage laser dans l'industrie médicale, un webinaire gratuit à la demande est disponible avec le Dr Faycal Benayad-Cherif de FOBA Laser Marking + Engraving. Le Dr Benayad-Cherif est un expert en automatisation du marquage laser et le développeur de plusieurs solutions de marquage laser brevetées.

Philipp Febel est le directeur de la gestion des produits de FOBA et se concentre sur le développement de solutions de marquage laser innovantes qui répondent aux exigences croissantes d'identification des produits dans toutes les industries. FOBA Laser Marking + Engraving (marque d'ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie GmbH), est l'un des principaux fournisseurs de systèmes de marquage laser avancés. FOBA développe et fabrique des lasers de marquage pour l'intégration ainsi que des postes de travail de marquage laser avec des workflows de marquage assistés par vision. Avec ses filiales de vente et de service dans le monde entier et son siège social près de Lübeck/Hambourg (Allemagne), ALLTEC/FOBA fait partie de Danaher Corporation.

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