Sistemi di posizionamento con telecamera per il taglio laser: registrazione, taglio rispetto alla stampa e nidificazione

Sistemi di posizionamento con telecamera per il taglio laser: registrazione, taglio rispetto alla stampa e nidificazione

Che cosa aggiunge effettivamente una telecamera a un tagliatore laser

Un tagliatore laser è cieco. Si affida all'origine delle coordinate del file e presuppone che il materiale sia esattamente nella posizione indicata dal disegno. Ogni soluzione adottata dagli operatori — allineare il foglio contro dei fermi, fissarlo con del nastro adesivo, tagliare prima un pezzo di prova — ha lo scopo di rendere tale presunzione vera.

Una telecamera elimina questa presunzione. Consente alla macchina di vedere effettivamente il foglio, individuare caratteristiche già presenti su di esso e spostare il percorso dell’utensile in modo da farlo corrispondere. Questa è l’unica funzione della telecamera, e vale la pena essere precisi riguardo a ciò che fa e a ciò che non fa.

Risolve un posizionamento problema. Non migliora la qualità del bordo, la velocità di taglio né la larghezza della fessura (kerf). Una telecamera montata su una macchina mal messa a fuoco produce un pezzo perfettamente allineato ma tagliato male.

Tre diversi tipi di lavoro vengono definiti "taglio con telecamera", e presentano requisiti differenti:

Allineamento rispetto a segni preesistenti. Il materiale presenta già dei riferimenti, fori o bordi. La telecamera li individua e sposta il file in modo che il taglio avvenga esattamente dove era stato progettato.

Taglio in corrispondenza della stampa. Il foglio presenta un’immagine stampata e il taglio deve seguire la stampa anziché il disegno nominale. Questo è il caso più difficile dei tre, poiché la stampa non è rigida.

Ottimizzazione del layout e utilizzo degli scarti. La telecamera mappa ciò che è effettivamente utilizzabile sul foglio — il contorno di un ritaglio, la posizione di un difetto — e l’operatore posiziona i pezzi all’interno di quell’area reale anziché all’interno di un rettangolo nominale.

Un quarto utilizzo, meno discusso, è digitalizzazione inversa : posizionare un pezzo esistente sul piano di lavoro, tracciarne il contorno sullo schermo ed esportare un file di taglio. Utile per pezzi obsoleti privi di disegno.

Tre lavorazioni, tre tolleranze diverse

È un errore comune e costoso specificare una sola telecamera per tutti questi casi e poi valutarla in base al caso più impegnativo.

La tolleranza rilevante non è il valore indicato in evidenza dalla fotocamera. È la tolleranza dell’insieme nel quale il pezzo viene inserito, confrontata con l’errore lasciato dalla fotocamera ai angoli del piano di lavoro , non al centro.

Perché il taglio secondo stampa fallisce anche quando l’anteprima appare allineata

L’anteprima mostra il disegno allineato alle linee di taglio. Il lavoro viene avviato. Metà del foglio risulta corretta, mentre sull’altra metà il taglio si sposta rispetto alla stampa. Questo è il problema più comune segnalato riguardo alle fotocamere, ma di solito la fotocamera non è la causa.

La stampa non è un corpo rigido. Carta e cartone si allungano e si restringono con l’umidità. I laminati e i film si rilassano a velocità diverse rispetto al supporto a cui sono legati. La serigrafia può modificare le dimensioni del foglio nella direzione della raschiatura; la stampa digitale di solito non lo fa. Due fogli provenienti dalla stessa scatola possono differire. Un foglio stampato è quindi di dimensioni e forma leggermente diverse ogni volta — e non in modo uniforme, ma variando da zona a zona sullo stesso foglio e da foglio a foglio.

Per questo motivo una singola operazione di traslazione e rotazione non è sufficiente per correggerlo. Se la stampa si è dilatata in modo non uniforme — più nella direzione di avanzamento che trasversalmente, e più su un bordo che sull’altro — allineare correttamente tre segni lascia comunque errata la quarta area. Per la lavorazione ‘taglio-su-stampa’ è necessaria una correzione locale: diversi segni distribuiti su tutto il foglio, con interpolazione software tra di essi, oppure suddivisione del foglio in zone ciascuna delle quali viene allineata separatamente.

Le regole che seguono sono semplici:

• Utilizzare almeno tre segni, posizionati il più lontano possibile tra loro in base alla geometria disponibile; quattro o più segni su fogli di grandi dimensioni.
• Posizionare i segni all'esterno dell'area di taglio, su materiale che verrà eliminato.
• Mantenere identica la geometria dei segni su ogni foglio, in modo che il software possa rilevarli tramite modello.
• Verificare un allineamento prima di eseguire il lotto. Tagliare un singolo pezzo e controllarlo rispetto al disegno richiede un minuto. Esiste inoltre un errore di flusso di lavoro del tutto indipendente dall'ottica. Molti sistemi mostrano un'anteprima e chiedono una conferma; gli operatori, sotto pressione temporale, confermano senza osservare. A scala di anteprima, uno scostamento di qualche millimetro è invisibile. Effettuare il controllo su un angolo: ingrandire un angolo, esaminare un singolo dettaglio, quindi procedere.

La calibrazione decide tutto

Un sistema a telecamera prevede tre calibrazioni, ciascuna delle quali fallisce con un segnale distintivo.

Distorsione dell'obiettivo. Ogni obiettivo incurva le linee rette nelle zone prossime ai bordi. Il software le corregge mediante un modello; se tale modello è errato o mancante, il centro dell'immagine risulta preciso, mentre i bordi non lo sono.

Scala. Pixel in millimetri. Se la scala è errata, le dimensioni risultano sbagliate di una percentuale e l’errore aumenta con la distanza dal punto di riferimento.

Spostamento tra telecamera e laser. La telecamera osserva un punto che non corrisponde all’ugello. La distanza tra i due deve essere nota con precisione, poiché ogni lavoro viene spostato di tale quantità.

Queste tre firme rappresentano la diagnosi sul campo più rapida ed è utile memorizzarle:

Il contrasto è il problema del campo

Le dimostrazioni di laboratorio usano carta bianca e punti neri. I laboratori artigianali usano acrilico lucido, pelle scura, metallo con finitura a specchio, grafiche stampate complesse e pellicole trasparenti. Il rilevamento da parte della telecamera è innanzitutto un problema di contrasto, prima ancora che computazionale, e la maggior parte dei guasti sul campo è di natura ottica, non computazionale.

Le contromisure sono poco appariscenti:

• Scegliere il colore del segno in base al materiale. Segni scuri su materiale chiaro, segni chiari o riflettenti su materiale scuro. Un punto nero su pelle nera non è un segno.
• Mantenere i segni opachi. La lucentezza restituisce un evidenziatore che appare come un foro o una macchia luminosa a seconda dell’angolo.
• Tenere i segni lontani dalla stampa. Un riferimento stampato su un’immagine complessa non può essere abbinato in modo affidabile tramite modello.
• Controllare la luce. Una telecamera che funziona alle 9:00 e non funziona alle 18:00 sta reagendo alla luce diurna o a una lampada spostata. Schermare l’area della telecamera oppure utilizzare un’illuminazione fissa.
• Illuminazione posteriore per materiale trasparente laddove il sistema lo supporta, in modo che il bordo sia definito dall’ombra anziché da una riflessione.
• Pulire il vetro della telecamera. La perdita di polvere assomiglia esattamente a un guasto software.

Quando il rilevamento fallisce in modo intermittente, verificare nell’ordine seguente: contrasto del segno, dimensione del segno rispetto al campo visivo, coerenza dell’illuminazione, pulizia del vetro, quindi soglie software. Gli operatori di solito iniziano dall’ultimo elemento.

Dove una telecamera conviene e dove non conviene

Una telecamera aggiunge costi, un onere di calibrazione e un passaggio di allineamento per ogni foglio. Conviene quando il costo di un foglio tagliato male supera il costo di questo passaggio.

Il calcolo onesto si basa sulla famiglia di lavorazioni, non sulla singola macchina: elencare le lavorazioni in cui il foglio è costoso o in cui la stampa determina la sagomatura, e verificare se il materiale di scarto risparmiato copre il costo dell’opzione.

Gli errori che rendono inutilizzabile una telecamera

Scelta di una macchina dotata di telecamera

I sistemi telecamera differiscono in modi che contano più di quanto suggerisca la brochure, e le domande vanno poste prima dell'ordine, non dopo l'installazione.

La telecamera è fissata alla testa o al portale? Una telecamera montata sulla testa segue la posizione di taglio e copre solitamente un'area più piccola con risoluzione più elevata; una telecamera montata sul portale può acquisire l'intero foglio, ma potrebbe dover unire più immagini. Il montaggio sulla testa privilegia il riferimento a segni locali; il montaggio sul portale privilegia la mappatura dell'intero foglio e il nesting dei residui.

Può vedere l'intero piano di lavoro oppure unisce immagini? L'unione funziona, ma ogni giunzione rappresenta un punto in cui l'allineamento può scostarsi. Chiedere quante immagini vengono acquisite e quanto tempo richiede la scansione del foglio più grande previsto per l'utilizzo.

Qual è la procedura di calibrazione e quanto tempo richiede? Una calibrazione che richiede un tecnico e mezza giornata non verrà eseguita nuovamente quando necessario. Chiedere la procedura standard e gli strumenti impiegati.

Il software supporta l’allineamento multipunto e l’annidamento residuo? La registrazione con un solo offset è un prodotto diverso dal taglio zona-per-zona rispetto alla stampa. Verificare il flusso di lavoro sul proprio file.

A cosa si riferisce la cifra relativa alla precisione? Chiedere espressamente: al centro o agli angoli, su quale dimensione del piano di lavoro, con quale obiettivo. Un singolo valore riportato in evidenza descrive di solito il caso migliore.

La piattaforma 1325 di Mingxing Laser è disponibile con una telecamera CCD opzionale per il taglio con rilevamento del bordo, con sistemi Ruida e Xingduowei come opzioni, oltre ai formati standard di lavoro 6090, 1390 e 1610. Qualunque sistema venga specificato, il test sui quattro angoli è l’unico dato che descrive le prestazioni effettive della macchina sul proprio materiale.

Conclusione

Una telecamera è uno strumento di posizionamento e funziona bene quanto la sua calibrazione e il contrasto del materiale. Non può correggere un file errato, una messa a fuoco scorretta o un materiale che si sposta.

Utilizzato dove appartiene — lavori stampati, fogli costosi, nidificazione di scarti, parti legacy — trasforma il giudizio di un operatore esperto in una procedura ripetibile, esattamente ciò di cui ha bisogno un’officina in crescita. Utilizzato come sostituto della disciplina di processo, genera scarto più rapidamente e con maggiore sicurezza.