Industrielle Fertigungsprozesse unterliegen heute mehr denn je den Anforderungen, höchste Qualitätsstandards mit möglichst ökonomischer Handhabung zu vereinen. Der Trend zur Automatisierung von Prozessen hat sich dementsprechend in den letzten Jahren beschleunigt. Die Digitalisierung, Verknüpfung und Automation der Abläufe spielt daher in der Produktion eine primäre Rolle. Dabei wird insbesondere auf Kompatibilität und Effizienzgewinne gesetzt. Dies erfordert in der modernen Fertigung innovative Lösungen.
Auch industrielle Laserprozesse sind von dieser Entwicklung nicht ausgenommen. Die Automatisierung des Gesamtprozesses bei der Laserbearbeitung unterteilt sich dabei in die Handhabung der Werkstücke und der Automatisierung des Laservorgangs. Die Produkte der PHOTON ENERGY GmbH bieten hierbei die nötigen Schnittstellen und Softwarekomponenten um beide Aspekte umfassend abzudecken.
Automatisierung des Laservorgangs
Bei der Automatisierung des Laservorgangs kommt es auf die genaue Platzierung der Markierung auf dem Werkstück an. Dies wird durch ein Kamerasystem und Softwareerkennung ermöglicht. Außerdem sind für den reibungslosen Ablauf die Definition und Kontrolle von Pre- und Post- Prozessen notwendig, wie zum Beispiel das Einlesen des auszuführenden Vorgangs durch ein ERP System oder die Überprüfung der Auslesbarkeit von Barcodes. Die Konfiguration einer solchen Prozessüberwachung lässt sich individuell anpassen und ist über unsere intuitive Lasersoftware darstellbar.
Für die Automatisierung des Laservorgangs, insbesondere der Platzierung der Markierung auf dem Werkstück, erlaubt die Software eine spezifisch einstellbare Objekterkennung. In einem auf unsere Anlage zugeschnittenen Einlernprozess werden spezielle Merkmale des Werkstücks definiert. Nach der Verknüpfung von Beschriftungsdaten werden genau diese Merkmale innerhalb des gesamten Beschriftungsfeldes automatisch durch das intelligente Kamerasystem erkannt und die Beschriftung orientiert sich an den Merkmalen.
Zur Erfassung des Bildbereichs stehen dabei je nach Ausstattungsvariante eine interne Kamera, deren optischer Weg direkt durch den Scanner verläuft, sowie gegebenenfalls eine zusätzliche externe Kamera, die seitlich auf das Markierfeld blickt, zur Verfügung. Die Kameraaufnahmen werden vor der Nutzung durch den Anwender beziehungsweise die Software durch Bildkorrektur-Algorithmen korrigiert, um das Werkstück möglichst exakt in der Software zu erfassen.
Diese intelligente Anwendung von Kamerasystemen optimiert die Positionierung von Werkstücken und spart die Zeit, die für einen Umbau für neue Modelle oder Werkstücke benötigt wurde, ein.
Handhabung des Werkstücks
Die Handhabung der Werkstücke beinhaltet den Be- und Entladevorgang und die Platzierung des Werkstücks in der Maschine. Man unterscheidet hier zwischen halb- und voll- automatischen Systemen, je nachdem wie viel menschliche Interaktion vorliegt.
Durch die Verwendung von zusätzlichen frei verfahrbaren Achsen wird die Ausrichtung des Werkstücks erleichtert. Darüber hinaus wird das Anfahren von Anfangs- und Endposition für einen flüssigeren Arbeitsablauf ermöglicht. Ein X-Y Tisch sorgt für die exakte Positionierung des Werkstücks. Ein solches Setup ermöglicht beispielsweise die Markierung auf mehreren Seiten eines Werkstücks, ohne dieses hierfür händisch neu positionieren zu müssen. Dank des großen Verfahrweges und der geräumigen Kabine können in unseren Lasermarkiersystemen so auch unhandliche Produkte wie beispielsweise Sterilcontainer mit komplexen Geometrien höchst wirtschaftlich bearbeitet werden.
Um den Prozess vollständig zu automatisieren, kann eine Laserbearbeitungsanlage mit einem Industrieroboter gekoppelt werden. Dieser übernimmt dann die autonome Platzierung eines oder mehrerer Werkstücke gleichzeitig. Am Beispiel der Zusammenarbeit mit einem Automationsroboter der Firma Fruitcore robotics können Werkstücke mit einer Präzision von 0,05 mm platziert werden. Der Roboter kann dabei einzelne Werkstücke oder auch eine bestückte Halterung mit einem Gesamtgewicht bis 3 kg bewegen.
Durch die Platzierung in einer Halterung wird eine einheitliche Beschriftungsqualität ermöglicht. Zusätzlich können auch mehrere Werkstücke mittels eines sogenannten Tray-Handlings in die Maschine eingebracht werden. Je nach Konfiguration können die Produkte hier schon nach vorgegebenen Positionen für die Laserbearbeitung angeordnet sein.
Mit den intelligenten Kamerasystemen der PHOTON ENERGY und der Shape Detection des SMART-Pakets ist es dem Lasersystem jedoch auch möglich, die Bauteile auf dem Tablett selbst zu erkennen und die Markierung selbstständig zu platzieren. Ein aufwändiges Positionieren der Werkstücke auf dem Tray kann somit entfallen.
Die Zusammenarbeit mit dem Roboter ermöglicht einen noch effizienteren Betrieb der Laseranlage und erlaubt es dem Bedienpersonal flexibler zu arbeiten. Die Wirtschaftlichkeit des gesamten Laserprozesses kann hierdurch verbessert werden.
Der Roboter übernimmt dabei die Steuerung der vollautomatischen Maschinentür und startet den Laserprozess, sobald das Werkstück im Beschriftungsraum platziert ist.
Die Lasersysteme der PHOTON ENERGY bieten durch ihre vielfältigen Hardware-Schnittstellen und Software-Optionen die optimale Grundlage für die Zusammenarbeit mit einem Roboter und ermöglichen so eine reibungslose und einfache Inbetriebnahme einer solchen Lösung.
Dabei arbeiten wir mit Partnerunternehmen zusammen, die für verschiedene Anwendungsfälle Roboter nach den höchsten Qualitäts- und Sicherheitsstandards anbieten.
Der Betrieb unserer Lasermarkiersysteme ist selbstverständlich auch im Zusammenspiel mit solchen Automationslösungen weiterhin gemäß Laserklasse 1 ohne spezielle zusätzliche Lasersicherheitsmaßnahmen möglich.
