Системы позиционирования камер для лазерной резки: регистрация, резка по печати и размещение деталей

Системы позиционирования камер для лазерной резки: регистрация, резка по печати и размещение деталей

Что камера действительно добавляет к лазерному станку

Лазерный станок «слеп». Он полагается на координатное начало файла и предполагает, что материал находится точно там, где указано на чертеже. Все обходные методы, применяемые операторами — выравнивание листа по упорам, фиксация его скотчем, предварительная резка пробного образца — существуют лишь для того, чтобы это предположение стало верным.

Камера устраняет это предположение. Она позволяет станку «увидеть» реальный лист, обнаружить уже присутствующие на нём ориентиры и скорректировать траекторию инструмента соответствующим образом. Это и есть её единственная функция, и важно чётко понимать, что она делает — и чего не делает.

Он решает позиционирование проблему. Она не улучшает качество кромки, скорость резки или ширину реза. Камера на плохо сфокусированном станке обеспечит идеальное позиционирование — но некачественно выполненный рез.

Три разных задания называются «резка по камере», и у них разные требования:

Регистрация по существующим меткам. Материал уже имеет ориентировочные метки, отверстия или кромки. Камера их обнаруживает и корректирует файл так, чтобы рез попал туда, куда он был рассчитан.

Резка по печати. На листе нанесено печатное изображение, и рез должен следовать по печати, а не по номинальному чертежу. Это самая сложная из трёх задач, поскольку печать не является жёсткой.

Размещение деталей и использование остатков. Камера определяет фактически пригодную для использования область листа — контур обрезка, положение дефекта — и оператор размещает детали внутри этой реальной области, а не в номинальном прямоугольнике.

Четвёртое, менее обсуждаемое применение — обратное оцифровывание : размещение существующей детали на столе, обвод её контура на экране и экспорт файла реза. Полезно для устаревших деталей без чертежей.

Три задачи, три разных допуска

Распространённая и дорогостоящая ошибка — использовать одну камеру для всех этих задач и оценивать её по самой сложной из них.

Точность, имеющая значение, — это не заявленная в спецификации камеры цифра. Это допуск сборки, в которую устанавливается деталь, по сравнению с погрешностью, остающейся после работы камеры на углах рабочего стола , а не в центре.

Почему метод «отрезать и напечатать» даёт сбой, когда на предварительном просмотре всё выглядит выровненным

На предварительном просмотре изображение выровнено относительно линий резки. Задание запускается. Половина листа печатается правильно, а на другой половине линия резки смещается относительно отпечатка. Это самая частая жалоба операторов на камеру, однако обычно проблема не в самой камере.

Печать — это не жёсткое тело. Бумага и картон растягиваются и сжимаются при изменении влажности. Ламинационные плёнки и другие покрытия релаксируют с разной скоростью по сравнению с основой, к которой они прикреплены. Трафаретная печать может изменять размеры листа в направлении движения ракеля; цифровая печать, как правило, этого не делает. Два листа из одной и той же пачки могут отличаться друг от друга. Следовательно, каждый напечатанный лист имеет несколько иные размеры и форму — причём неравномерно: различия проявляются как по площади одного листа, так и между разными листами.

Поэтому один сдвиг и поворот не решат проблему. Если изображение увеличилось неравномерно — сильнее в направлении подачи, чем поперёк него, и сильнее у одного края, чем у другого — то даже при точном совмещении трёх меток четвёртая область останется несоосной. Для совмещения реза и печати требуется локальная коррекция: несколько меток, распределённых по листу, с интерполяцией между ними программным обеспечением, либо разделение листа на зоны, каждая из которых выравнивается отдельно.

Далее приведены простые правила:

• Используйте как минимум три метки, размещённые максимально далеко друг от друга с учётом геометрии; четыре или более меток — на крупных листах.
• Размещайте метки вне зоны реза, на материале, который будет обрезан.
• Сохраняйте одинаковую геометрию меток на каждом листе, чтобы программное обеспечение могло находить их по шаблону.
• Проверьте одну привязку перед запуском пакетной обработки. Вырежьте одну деталь и сравните её с чертежом — это займёт минуту. Также возможен сбой рабочего процесса, не связанный с оптикой. Во многих системах отображается предварительный просмотр и запрашивается подтверждение; операторы, испытывающие нехватку времени, подтверждают без проверки. На масштабе предпросмотра смещение на несколько миллиметров незаметно. Сделайте проверку угловой: увеличьте один угол, внимательно изучите один элемент, затем запустите обработку.

Калибровка решает всё

В камерах существует три калибровки, и каждая из них даёт свой характерный признак неудачи.

Дисторсия объектива. Любой объектив искривляет прямые линии вблизи своих краёв. Программное обеспечение корректирует это с помощью математической модели; если модель неверна или отсутствует, центр изображения остаётся точным, а края — нет.

Масштаб. Пиксели в миллиметры. При ошибке масштаба размеры отклоняются на определённый процент, причём ошибка возрастает с удалением от контрольной точки.

Смещение камеры относительно лазера. Камера направлена на точку, отличную от сопла. Расстояние между ними должно быть известно точно, поскольку каждая задача смещается именно на эту величину.

Эти три признака — самый быстрый полевой диагностика, и их стоит запомнить:

Контраст — это оптическая проблема

В лабораторных демонстрациях используют белую бумагу и чёрные точки. На производственных участках применяют глянцевый акрил, тёмную кожу, металл с зеркальным покрытием, насыщенные печатные изображения и прозрачную плёнку. Обнаружение камерой — это в первую очередь проблема контраста, а не вычислений; большинство сбоев на месте вызваны оптическими, а не вычислительными причинами.

Меры противодействия неприметны:

• Выбирайте цвет метки в зависимости от материала. Тёмные метки на светлом материале, светлые или отражающие метки на тёмном материале. Чёрная точка на чёрной коже — это не метка.
• Делайте метки матовыми. Глянец создаёт блик, который воспринимается как дыра или яркое пятно — в зависимости от угла обзора.
• Размещайте метки вне зоны печати. Опорная метка, напечатанная поверх насыщенного изображения, не может быть надёжно распознана методом шаблонного сопоставления.
• Контролируйте освещение. Камера, которая работает в 9 утра и выходит из строя в 6 вечера, реагирует на дневной свет или на лампу, которую переместили. Экранируйте зону камеры или используйте постоянное освещение.
• Прозрачный материал для подсветки там, где система это поддерживает, так что край определяется тенью, а не отражением.
• Очистите окно камеры. Потеря пыли выглядит точно так же, как программный сбой.

Когда обнаружение даёт сбои с перерывами, проверяйте в следующем порядке: контраст метки, размер метки относительно поля обзора, стабильность освещения, чистота окна, затем пороговые значения программного обеспечения. Операторы обычно начинают с последнего пункта.

Где камера окупается, а где — нет

Камера увеличивает затраты, создаёт необходимость калибровки и требует отдельного этапа выравнивания для каждого листа. Она окупается, когда стоимость ошибочного раскроя листа превышает затраты на этот этап.

Честный расчёт ведётся по группе заданий, а не по отдельному станку: перечислите задания, при которых лист обходится дорого или печать определяет разрез, и проверьте, покрывает ли экономия на отходах стоимость опции.

Ошибки, делающие камеру бесполезной

Выбор станка с камерой

Системы камер различаются по параметрам, имеющим большее значение, чем это указано в брошюре; вопросы стоит задать до размещения заказа, а не после установки.

Камера закреплена на шпинделе или на портале? Камера, установленная на головке, отслеживает положение резки и обычно охватывает меньшую область с более высоким разрешением; камера, установленная на портале, может захватить весь лист целиком, но при этом может потребоваться склейка нескольких изображений. Камера на головке предпочтительна для регистрации по локальным меткам; камера на портале предпочтительна для полнолистового картирования и размещения остатков.

Может ли она видеть всю рабочую зону целиком или требуется склейка изображений? Склейка работает, однако каждый стык — это место, где возможен сдвиг в выравнивании. Уточните, сколько изображений требуется и как долго занимает сканирование самого большого листа, который вы планируете обрабатывать.

Какова процедура калибровки и сколько времени она занимает? Калибровка, требующая участия техника и половины рабочего дня, не будет выполняться так часто, как это необходимо. Запросите описание стандартной процедуры и используемого оборудования.

Поддерживает ли программное обеспечение многоопорное выравнивание и размещение остатков? Регистрация с одним смещением — это продукт, отличный от зональной резки по печати. Проверьте рабочий процесс на собственном файле.

К чему относится указанная точность? Уточните конкретно: в центре или по углам, на каком размере рабочего стола, с какой линзой. Одно итоговое число обычно описывает наилучший случай.

Платформа Mingxing Laser 1325 предлагается с опциональной камерой CCD для резки по контуру; в качестве вариантов доступны системы Ruida и Xingduowei, а также стандартные форматы рабочих столов 6090, 1390 и 1610. Независимо от выбранной системы единственным показателем, описывающим реальную производительность станка на вашем материале, остаётся тест по четырём углам.

Заключение

Камера — это инструмент позиционирования, и её эффективность зависит исключительно от точности калибровки и контрастности изображения. Она не способна исправить ошибочный файл, неправильную фокусировку или смещение материала.

Используйте её там, где она действительно уместна — при обработке печатной продукции, дорогостоящих листов, остатков материала при плотной раскладке, деталей устаревших конструкций. В таких случаях камера превращает профессиональное суждение опытного оператора в воспроизводимую процедуру — именно это необходимо растущему цеху. Если же использовать камеру вместо строгого соблюдения технологических процессов, отходы будут возникать быстрее и с большей уверенностью.