DOD 噴碼技術(shù)在激光切割行業(yè)的應用

倪振興，李亞敏，賈明明，趙 洋

（江蘇亞威機床機床股份有限公司 江蘇省金屬板材智能裝備重點實驗室，江蘇 揚州225200）

在激光切割行業(yè)，產(chǎn)品標識處理的方法大部分為激光打標，其原理是使用切割用激光頭，配合數(shù)控軸在小功率模式下，進行工件表面激光標刻處理。

激光打標的原理是在工件表面形成融化或汽化凹陷，此過程不可逆，不能應對某些行業(yè)后道標識清除的需求；其次，由于激光頭的加工范圍僅為光束聚焦后的一點，且數(shù)控軸的運動軌跡是由直線運動擬合而成，故激光打標復雜圖形需要花費很大編程工作量，且打標時間長，打標效果差。

為了滿足客戶快速打標及后續(xù)標識可清除的需求，本文講述了激光切割專用的油墨噴碼標識裝置的應用。

1 噴碼結(jié)構(gòu)組成

如圖1 所示，噴碼結(jié)構(gòu)由激光切割機常用數(shù)控系統(tǒng)、DOD 油墨噴碼系統(tǒng)組成。

2 噴碼應用原理

按需供墨式噴碼機（drop on demand，簡稱DOD式），由多個高精密閥門組成，在噴字時，字型相對應的閥門迅速啟閉，墨水依靠內(nèi)部恒定壓力噴出，在運動的表面形成字符或圖形。

激光數(shù)控系統(tǒng)將需要打印的字符信息、噴頭運行速度、噴碼開始信號等參數(shù)通過通信方式傳送到噴碼控制器，同時控制噴頭保持與噴印物體的相對運動，噴頭通過控制閥門啟閉，完成字符噴印。

圖1 噴碼系統(tǒng)組成

根據(jù)噴碼圖形的復雜程度，可以選用7 點、16點、32 點的噴頭，針對更大幅面或像素要求更高的場景，也可支持多噴頭并行組合方案。如圖2 所示。

圖2 噴頭方案

3 噴碼應用方案

3.1 切割頭-噴頭一體化方案

如圖3 所示，將噴碼裝置集成在激光切割頭安裝位置，利用原有數(shù)控軸控制噴頭運動。通過編程軟件識別客戶編程文件（.dxf/.dwg 等格式）中的噴碼內(nèi)容，將其轉(zhuǎn)換為噴碼系統(tǒng)識別的Unicode 編碼，同時生成數(shù)控軸的運動軌跡。

圖3 切割頭噴頭一體化

經(jīng)測試，一個包含16 個字符的打標內(nèi)容，激光打標時間31s，噴碼打標時間3 秒，噴碼打標速度是激光打標的10 倍。此一體化方案可無縫對接至標準機床，是目前最經(jīng)濟的選配方案。噴碼打標樣例如圖4 所示。

圖4 噴碼打標樣例

3.2 噴碼—切割連續(xù)生產(chǎn)線方案

為噴碼單獨設計橫梁，將噴碼動作與切割動作獨立，實現(xiàn)送料—噴碼—切割連續(xù)生產(chǎn)。離線軟件提前生成噴碼與加工程序，第一張產(chǎn)品原料由送料軸送入噴碼區(qū)域，系統(tǒng)執(zhí)行噴碼動作，噴碼完成后將第一張原料送入切割區(qū)域，同時將第二張原料送入噴碼區(qū)域，系統(tǒng)同時執(zhí)行第一張原料的切割及第二張原料的噴碼，后續(xù)動作按此節(jié)拍循環(huán)。如圖5 所示，連續(xù)生產(chǎn)線可實現(xiàn)噴碼、切割同時運行，極大提升產(chǎn)品產(chǎn)出率。

圖5 噴碼—切割連續(xù)生產(chǎn)線方案

同時，為了產(chǎn)品美觀，成品經(jīng)分揀后，可以通過酸洗將噴印內(nèi)容去除（圖6）。

圖6 噴印內(nèi)容酸洗去除

3.3 噴碼+視覺定位方案

圖7 視覺定位方案

定位方案如圖7 所示。受限于切割工件在切割過程由于板材應力或熱變形，或產(chǎn)生錯位或翹起的情況，現(xiàn)階段激光分揀系統(tǒng)成功率一般不超過85%。通過在切割前增加噴印定位點工序，配合分揀裝置配備的CCD 視覺識別系統(tǒng)，可以實現(xiàn)錯位工件的準確抓取，分揀成功率可提升到95%。得益于視覺系統(tǒng)的坐標系糾偏，成品工件的碼垛整齊度可達±8mm。

4 總結(jié)

（1）油墨噴碼方案具有材料表面無損，后道可清除等優(yōu)點。

（2）噴碼系統(tǒng)可應用于工件信息標記，定位點標記等多種場合，后續(xù)開發(fā)方向是服務于智能工廠產(chǎn)品流轉(zhuǎn)體系的二維碼噴印及識別系統(tǒng)。