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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Einrichtungen und Verfahren für die Automatisierung
des Einstellens von Betriebs-Parametern für Laser-Gravierer und insbesondere
für die
Kalibrierung von Farbstufen, Größe und Markierungs-Abstand bei Laser-Gravierern.
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Was
als Laser-Gravieren bezeichnet wird, ist das Verfahren der Verwendung
von Lasern zum Gravieren oder Markieren eines Objektes. Die Technik kann
sehr technisch und komplex sein, und oft wird ein Computer-System
verwendet zum Kontrollieren des Gravierens durch einen Laser-Kopf.
Trotz dieser Komplexität
können
sehr präzise
und saubere Gravuren mit einer hohen Geschwindigkeit erreicht werden.
Die Technik umfasst nicht Werkzeug-Schneiden, welche die Gravier-Oberfläche berühren und verschleißen. Sie
wird als ein Vorteil gegenüber
alternativen Gravier-Technologien angesehen, wo Schneid-Köpfe regelmäßig ersetzt
werden müssen. Die
Bedeutung von Laser-Gravieren wurde stärker für speziell ausgelegte „laserbare” Materialien
ausgedrückt.
Diese enthalten Polymer und neue Metall-Legierungen. Mindestens
eine Eigenschaft dieser „laserbaren” Materialien
ist es, eine Farbe zu haben, die sich gemäß der Menge der von dem Laser-Strahl während der
Gravier-Arbeitsgänge
bereitgestellten Energie ändert.
In Situationen, in denen physikalische Veränderung einer Oberfläche durch
Gravieren unerwünscht
ist, ist eine Alternative wie „Markierung” („marking”) oder
wie Beschriftung verfügbar.
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Demzufolge
ist eine Verwendung von Laser-Gravierern die zum Markieren von Anwendungsformen
wie beispielsweise Plastik-Karten.
Das Markieren bei diesen Anwendungsformen en durch Laser kann variable
Graustufen zur Folge haben. Diese verschiedene Graustufen-Variation
kann durch eine Variation in der Punkt-Dichte erreicht werden. Ein
anderes Verfahren zum Erzeugen von unterschiedlichen Graustufen
auf der Markierungs-Fläche
kann das Ändern
des Energie-Pegels des Lasers sein. Jedoch beeinflussen andere Parameter
die Erzeugung dieser Graustufen, wie beispielsweise die Material-Charakteristika des
Werkstückes
oder der Markierungs-Abstand, welcher die Größe der laser-erzeugten Punkte
der gravierten Struktur direkt beeinflussen kann. Folglich muss
das Einstellen des Laser-Gravierers gemäß Graustufen, Größe und Markierungsabstand,
gemessen von dem Sicht-System des Laser-Gravierers, erfolgen. Dieses Sicht-System
wirkt zumindest für
die Positionierung und die Verifikation der gravierten Anwendung
mit.
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Bisher
werden das Einstellen des Laser-Gravierers und das Kalibrieren des
Sicht-Systems unabhängig
voneinander und manuell durch sukzessives Erstellen von Test-Karten
durchgeführt.
Die Ergebnisse werden gemessen und analysiert im Hinblick auf die
einzustellenden Werte. Diese Messungen führen zu neuen Parametern für die Laser-Gravierer bzw.
das Sicht-System, welche durch Erstellen und Messen von zusätzlichen
Test-Karten wie oben beschrieben geprüft werden müssen. Diese Prozedur muss wiederholt
werden, bis ein ausreichendes Ergebnis erhalten wurde. Jedoch benötigt dieses
Kalibrierungs-Verfahren Zeit und Aufwand, wenn das Einstellen mehrerer
Laser-Gravierer ausgeführt
werden muss, um ein identisches Ergebnis für jeden von ihnen zu erhalten.
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Durch
die vorliegende Erfindung wird erreicht, ein System zum zeitreduzierten
Kalibrieren und mühelosen
Einstellens eines Laser-Gravierers in verbesserter Präzision zu
schaffen, wobei dieses System eingerichtet ist zum identischen Einstellen der
Ausrichtung einer Mehrzahl von Laser-Gravierern und ferner zum Vermeiden
mindestens eines Defekts oder eines Nachteils des Standes der Technik.
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Durch
die Erfindung ist ein System für
die Kalibrierung mindestens eines Parameters eines Laser-Gravierers
geschaffen, wobei der Laser-Gravierer aufweist einerseits ein Gravier-System
mit einer Fokussierungs-Linse, positioniert in einem Abstand von
der Oberfläche
eines Substrats, das graviert werden soll, wobei das laserbare Substrat
aus mindestens einer Komponente mit gemäß der von dem Laser-Gravierer bereitgestellten
Energie veränderlicher Farbe
hergestellt ist, und andererseits ein Sicht-System für mindestens
die Positionierung und die Verifikation des Gravierens, wobei das
Sicht-System eine mit einer passenden Beleuchtung verbundene Kamera
aufweist. Die Gravier-Einrichtung
des Lasers ist so angeordnet ist, dass die Gravier-Einrichtung arbeitet,
um eine bestimmte Gravur-Anordnung
auf ein Substrat gemäß einer
Variation mindestens eines Parameters einzugravieren. Das Sicht-System
ist verbunden mit einer Vergleichseinrichtung zum Vergleichen mindestens
eines gemessenen Gravier-Parameters mit dem Vorlage-Wert mindestens
eines gespeicherten Datums in einer Speicher-Einrichtung, die an
eine Gravier-Korrektur-Einrichtung
angeschlossen ist.
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Gemäß einer
Variante der Erfindung ist das System für die Kalibrierung mindestens
eines Parameters eines Laser-Gravierers
dadurch gekennzeichnet, dass die in der Speicher-Einrichtung gespeicherten Daten mit
den Werten mindestens eines gespeicherten Parameters von einer Gravur-Kalibrierungs-Karte,
verwendet als ein Referenz-Element und positioniert an dem Platz
des Gravur-Substrats, korrespondieren.
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Gemäß einer
Realisierung dieser Variante der Erfindung ist das System für die Kalibrierung
mindestens eines Parameters eines Laser-Gravierers dadurch gekennzeichnet,
dass die Kalibrierungs-Karte ein Karomuster bereitstellt, wobei
jedes Karo des Musters eine definierte Position hat und eine Variation
mindestens eines von mindestens einem anderen Karo des Musters verschiedenen
Parameters repräsentiert.
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Gemäß einer
weiteren Variante der Erfindung ist das System für die Kalibrierung mindestens eines
Parameters eines Laser-Gravierers
dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter des Laser-Gravierers
mindestens eine Graustufe korrespondierend mit der von dem Laser
bereitgestellten Energie oder einer Größe der durch den Abstand zwischen
dem Laser-Kopf und dem Gravur-Substrat bestimmten Gravur-Oberfläche ist.
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Gemäß einer
weiteren Variante der Erfindung ist das System für die Kalibrierung mindestens eines
Parameters eines Laser-Gravierers
dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung des Markierungs-Abstandes
ausgeführt
wird durch eine Arbeits-Position-Test-Karte,
aufweisend mehrere graue Muster, wobei jedes Muster die gleiche
graue Farbe und den gleichen Wert von Punkten-pro-Zoll („Dots-per-Inch”, dpi)
hat, aber ein Gravieren in unterschiedlichen Markierungs-Abständen zwischen
der Fokussierungs-Linse des Lasers des Gravier-Systems und des Gravur-Substrats
repräsentiert.
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Gemäß einer
ersten Realisierung dieser Variante der Erfindung ist das System
für die
Kalibrierung mindestens eines Parameters eines Laser-Gravierers
dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite der Fokussierungs-Linse
definiert ist als die Referenz für
die Ausrichtung der Gravier-Arbeits-Position.
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Gemäß einer
zweiten Realisierung dieser Variante der Erfindung ist das System
für die
Kalibrierung mindestens eines Parameters eines Laser-Gravierers
dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Fokussierungs-Linse
im Bezug auf ein lokales Maximum der Dunkelheit eines grauen Muster-Elementes,
wenn der Markierungs-Abstand verändert wird,
definiert ist als die Referenz für
die Ausrichtung der Gravier-Arbeits-Position.
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Gemäß einer
weiteren Variante der Erfindung ist das System für die Kalibrierung mindestens eines
Parameters eines Laser-Gravierers
dadurch gekennzeichnet, dass das System aufweist eine Einrichtung
zum Positionieren des Gravur-Substrats bezüglich eines Winkels des Substrats
während
des Gravierens, zum Ändern
des Einflusses der Beleuchtung während
der Aufnahme des Sicht-Systems auf das Gravur-Substrat durch Bereitstellen
einer Messung mindestens eines Parameters durch das Sicht-System
gemäß einem
neuen Winkel.
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Gemäß einer
Realisierung dieser Variante der Erfindung ist das System für die Kalibrierung
mindestens eines Parameters eines Laser-Gravierers dadurch gekennzeichnet,
dass der Referenz-Wert des gespeicherten Datums in der Speicher-Einrichtung, verbunden
mit der Sicht-System-Korrektur-Einrichtung,
verbunden ist mit einem Winkel-Wert korrespondierend mit dem Winkel
der Position des Gravur-Substrats
während
des Mess-Vorgangs.
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Durch
die Erfindung wird auch ein Verfahren für die Implementierung mindestens
einer Variante des Systems der Erfindung bereitgestellt.
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Gemäß der Erfindung
weist ein Verfahren für die
Kalibrierung mindestens eines Parameters eines Laser-Gravierers
unter Verwendung eines Systems gemäß mindestens einer Variante
des Systems der Erfindung mindestens auf:
- • einen Schritt
zum Gravieren eines Substrats mit bestimmter Gravur-Anordnung korrespondierend mit
einer Variation mindestens eines Parameters mit der Gravier-Einrichtung
des Systems,
- • einen
Schritt zum Messen des Wertes des Parameters mindestens eines Musters
mit dem Sicht-System gemäß eines
Positions-Winkels des Substrats, verwendet als eine Referenz,
- • einen
Schritt zum Vergleichen mindestens eines gemessenen Wertes mit mindestens
einem in einer Speicher-Einrichtung des verbundenen Sicht-Systems
gespeicherten Vorlage-Wert,
- • einen
Schritt des Einstellens mindestens des Parameters der Gravier-Einrichtung
gemäß dem Vergleichs-Ergebnis
durch die Gravier-Korrektur-Einrichtung,
- • einen
Schritt zum Gravieren eines neuen Substrats gemäß neu eingestelltem Parameter
jedesmal, wenn der gemessene Wert nicht mit dem in der Speicher-Einrichtung gespeicherten
Vorlage-Wert übereinstimmt.
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Gemäß einer
Variante der Erfindung ist das Verfahren für die Kalibrierung mindestens
eines Parameters eines Laser-Gravierers
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens aufweist:
- • einen
Schritt zum Messen und Vergleichen der Größe des Musters auf dem Gravur-Substrat, oder
- • einen
Schritt zum Messen und Vergleichen der Graustufe des Musters auf
dem Gravur-Substrat.
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Gemäß einer
Variante der Erfindung ist das Verfahren für die Kalibrierung mindestens
eines Parameters eines Laser-Gravierers
unter Verwendung einer Variante des Systems der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren mindestens aufweist:
- • einen Schritt
zum Prüfen,
ob alle Betrachtungs-Winkel überwacht
werden,
- • einen
Schritt zum Ändern
der Position des Gravur-Substrats
im Hinblick auf den Gravur-Winkel, zum Ändern des Betrachtungs-Winkels
von dem Sicht-System und des Einflusses der Beleuchtung auf das
Gravur-Substrat,
- • einen
Schritt zum Messen mindestens eines Parameters von dem Sicht-System
gemäß einem neuen
Winkel.
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Gemäß einer
Variante der Erfindung ist das Verfahren für die Kalibrierung mindestens
eines Parameters eines Laser-Gravierers
unter Verwendung einer Variante des Systems der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren bevorzugt vorher mindestens aufweist:
- • einen
Schritt zum Gravieren einer Arbeits-Position-Test-Karte aufweisend ein Muster mit
mindestens einem für
die Ausrichtung des Gravier-Systems benötigten Parameter,
- • einen
Schritt zum Messen und Speichern des Wertes des Parameters mindestens
eines Musters der Test-Karte,
- • einen
Schritt zum Definieren eines gespeicherten Parameters als die Arbeits-Position.
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Gemäß einer
Besonderheit dieser Variante der Erfindung ist das Verfahren für die Kalibrierung mindestens
eines Parameters eines Laser-Gravierers unter Verwendung einer Variante
des Systems der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren
bevorzugt vorher mindestens aufweist:
- • einen Schritt
zum Gravieren einer Arbeits-Position-Test-Karte mit mehreren grauen Elementen, wobei
jedes Element des Muster die gleiche Graustufe und den gleichen
Wert von Punkten-pro-Zoll hat, aber ein Gravieren bei unterschiedlichen
Markierungs-Abständen zwischen der
Fokussierungs-Linse eines Gravier-Systems und Gravur-Substrat zu
dem Sichtsystem repräsentiert,
- • einen
Schritt zum Messen der Graustufe jedes gravierten Elements der Test-Karte,
- • einen
Schritt zum Speichern des Markierungs-Abstands des Elements, das
die am meisten interessierende oder die intensivste Graustufe repräsentiert,
- • einen
Schritt zum Definieren des gespeicherten Markierungs-Abstandes als
die Arbeits-Position.
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Gemäß einer
Besonderheit dieser Variante der Erfindung ist das Verfahren für die Kalibrierung mindestens
eines Parameters eines Laser-Gravierers unter Verwendung einer Variante
des Systems der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass nach dem
Schritt zum Gravieren einer Arbeits-Positions-Test-Karte das Verfahren mindestens
aufweist:
- • einen
Schritt zum Kontrollieren, dass alle Elemente graviert sind,
- • einen
Schritt zum Erhöhen
des Abstandes zwischen der Fokussierungs-Linse des Laser-Gravier-Systems
und dem Material vor dieser Linse gemäß einem programmierten Inkrement,
wenn mindestens ein Element fehlt,
- • einen
Schritt zum Erneuern des Gravier-Schrittes.
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Ferner
ist gemäß einer
ersten Besonderheit dieser Variante der Erfindung das Verfahren
für die Kalibrierung
mindestens eines Parameters eines Laser-Gravierers unter Verwendung
einer Variante des Systems dieser Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass
die Gravier-Arbeits-Position an dem Markierungs-Abstand der Elemente,
die die dunkelste Graustufe repräsentieren,
ausgerichtet ist.
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Gemäß einer
zweiten Besonderheit dieser Variante der Erfindung ist das Verfahren
für die
Kalibrierung mindestens eines Parameters eines Laser-Gravierers
unter Verwendung einer Variante des Systems der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, dass die Gravier-Arbeits-Position an der Brennweite der
Fokussierungs-Linse ausgerichtet ist.
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Gemäß einer
dritten Besonderheit dieser Variante der Erfindung ist das Verfahren
für die
Kalibrierung mindestens eines Parameters eines Laser-Gravierers
unter Verwendung einer Variante des Systems der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, dass die Gravier-Arbeits-Position in einem Abstand
der Fokussierungs-Linse, der ein lokales Maximum der Dunkelheit
erreicht, wenn der Markierungs-Abstand modifiziert wird, ausgerichtet
ist.
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Gemäß einer
Variante der Erfindung ist das Verfahren für die Kalibrierung mindestens
eines Parameters eines Laser-Gravierers
unter Verwendung einer Variante des Systems der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren bevorzugt vorher mindestens aufweist:
- • einen
Schritt zum Speichern von Daten in der Speicher-Einrichtung durch
Positionieren an der Stelle des Gravur-Substrats einer Gravur-Kalibrierungs-Karte,
verwendet als ein Referenz-Element
mit einem Vorlage-Werte-Muster für
mindestens einen Parameter.
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Die
Erfindung, mit ihren Charakteristika und Merkmalen, wird deutlicher
werden und detaillierter illustriert werden in der folgenden Beschreibung
unter Bezugnahme, auf die angehängten
Figuren.
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Es
zeigen
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1 eine
Darstellung eines Laser-Gravierers mit Sicht-System, die eine Gravier-Position und eine
erste Position des Substrats mit dem Sicht-System korrespondierend
zu der Standard-Position des Sicht-Systems zeigt;
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2 eine
Darstellung eines Laser-Gravierers mit Sicht-System, die eine zweite Position des Substrats
mit dem Sicht-System korrespondierend zu einer Position des Werkstücks gemäß einem
Winkel mit der Position des Substrats während der Aufnahme des Sicht-Systems
für eine
zusätzliche
Ansicht durch die Kamera des Systems zeigt;
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3 eine
Darstellung eines Beispiels einer Kalibrierungs-Karte für das Einstellen der Graustufen und
Größe (Anordnung „GS” („Graustufen
und Größe”));
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4 eine
Darstellung eines Beispiels einer Gravier-Anordnung für das Einstellen der Arbeits-Position
(Anordnung „AP” („Arbeits-Position”));
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5 eine
Darstellung eines Beispiels eines Gravier-Ergebnisses für die Ausrichtung der Arbeits-Position
nach dem Gravier-Schritt;
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6 ein
Ablauf-Diagramm des Verfahrens der Erfindung für die automatische Ausrichtung
an einem unterschiedlichen Winkel und des Einstellens der unterschiedlichen
Parameter;
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7 ein
Ablauf-Diagramm des Verfahrens der Erfindung für die automatische Brennpunkt-Ausrichtung;
und
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8 eine
Darstellung, die den Graustufen-Werte abhängig von dem Markierungs-Abstand des
Gravierens zeigt.
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Es
wird leicht verstanden werden, dass die Komponenten der vorliegenden
Erfindung, wie sie allgemein beschrieben und in mehreren der oben
genannten Figuren dargestellt sind, in einer weiten Mannigfaltigkeit
von unterschiedlichen Konfigurationen angeordnet und entworfen werden
können.
Daher ist die folgende detailliertere Beschreibung der Ausführungsbeispiele
der Apparate, Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung,
wie in 1 bis 8 dargestellt, nicht gedacht
zur Einschränkung
des Umfangs der Erfindung wie beansprucht, sondern nur als repräsentativ
für ausgewählte Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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Viele
der in dieser Beschreibung beschriebenen funktionalen Einheiten
werden als Einrichtungen bezeichnet, um besonders ihre Implementierungs-Unabhängigkeit
zu betonen. Beispielsweise kann eine Einrichtung als ein Hardware-Schaltkreis, der
herkömmliche
VLSI-Schaltkreise (VLSI: Very Large Scale Integration, sehr hoch
integriert) oder Gatter-Anordnungen,
Standard-Halbleitern wie Logik-Chips, Transistoren oder andere diskrete
Bauteile implementiert werden. Eine Einrichtung kann auch aufweist,
implementiert werden in programmierbaren Hardware-Mitteln, wie beispielsweise
als Field Programmable Gate Arrays (Vor Ort modifizierbare Logikbausteine),
Programmable Array Logic (programmierbare Anordnungs-Logik), programmierbare
Logik-Mittel oder ähnliches.
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Einrichtungen
können
auch implementiert werden in Software zur Ausführung durch unterschiedliche
Arten von Prozessoren. Eine identifizierte Einrichtung von ausführbarem
Code kann, beispielsweise, aufweisen ein oder mehrere physikalische oder
logische Blöcke
von Computer-Anweisungen, welche, beispielsweise, als ein Objekt,
eine Prozedur oder eine Funktion organisiert sein können. Nichtsdestotrotz
müssen
die Programmdateien (Executables) einer identifizierten Einrichtung
sich nicht physikalisch zusammen befinden, sondern können ungleiche
Anweisungen, gespeichert an unterschiedlichen Stellen, aufweisen,
die, wenn sie logisch zusammengefügt werden, die Einrichtung
aufweisen und den festgelegten Zweck für die Einrichtung erreichen.
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Freilich
könnte
eine Einrichtung von ausführbarem
Code eine einzige Anweisung oder viele Anweisungen sein, und kann
sogar über
mehrere unterschiedliche Code-Segmente, über unterschiedliche Programme
und über
mehrere Speichermittel verteilt sein. Ähnlich können Betriebs-Daten hierin
illustriert und identifiziert werden innerhalb von Einrichtungen, und
können
in passender Form verkörpert
werden und in jeder passenden Art von Daten-Struktur organisiert
werden. Die Betriebs-Daten können
als ein einzelner Daten-Satz
gesammelt werden, oder können über unterschiedliche
Orte einschließlich über unterschiedliche
Speicher-Mittel verteilt werden, und können, zumindest teilweise,
nur als elektronische Signale in einem System oder Netzwerk existieren.
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Überall in
dieser Beschreibung bedeutet Bezug auf „eine Anordnung”, dass
ein bestimmtes Merkmal, Struktur oder Charakteristikum, das in Verbindung
mit der Anordnung beschrieben ist, in mindestens einer Anordnung
der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Daher bezieht sich das
Auftreten des Ausdrucks „in
einer Anordnung” an
unterschiedlichen Stellen überall
in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise auf dieselbe Anordnung.
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Ferner
können
die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Charakteristika in jeder
passenden Art in einer oder mehreren Anordnungen kombiniert werden.
In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezielle Details
gegeben, wie beispielsweise der Programmierung, Software-Einrichtungen,
Benutzer-Auswahl, Netzwerk-Transaktionen, Datenbank-Anfragen, Datenbank-Strukturen,
Hardware-Einrichtungen, Hardware-Schaltkreise,
Hardware-Chips, etc., um ein vollständiges Verständnis des
Anordnungen der Erfindung bereitzustellen. Ein Fachmann auf dem
Gebiet wird jedoch erkennen, dass die Erfindung ohne eines oder
mehrere der speziellen Details ausgeführt werden kann, oder mit anderen
Verfahren, Komponenten, Materialien, etc. In anderen Beispielen
sind bekannte Strukturen, Materialien oder Operationen nicht im
Detail beschrieben oder gezeigt, um zu vermeiden, dass Aspekte der
Erfindung unklar werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Einstellen von Graustufen, Größe und Markierungs-Abstand
in einem Laser-Gravierer
(1) durch Variieren der Energie des Laser-Strahls und des
Abstands zwischen dem Laser-Kopf und dem mit definierten Graustufen
zu gravierenden Substrat. Das Substrat, das verwendet wird, um von
dem Laser-Gravier-System der Erfindung graviert zu werden, hat bestimmte
Eigenschaften. Insbesondere ist das Substrat aus „laserbarem” Material
hergestellt, welches seine Farbe gemäß dem Betrag der von dem Laser-Strahl
während
des Gravier-Betriebs bereitgestellten Energie ändern kann. Daher wird das
Einstellen der Graustufe zum Kontrollieren der Energie erhalten
durch Variieren des Arbeits-Abstandes, der den Laser-Gravier-Kopf
und das „laserbare” Substrat
trennt, wie genau beschrieben in der in 8 gezeigten
Darstellung, oder oder durch Variieren der Energie-Einstellungen,
wenn der Arbeits-Abstand ausgerichtet gehalten wird. Die Änderung
des Abstands des Laser-Kopfes und des Substrats ist auch eine Möglichkeit
um die Größe des grauen
Punktes oder der grauen Oberfläche,
erhalten auf dem Substrat, zu ändern.
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Die
Erfindung weist auf eine Anordnung, geeignet zum Ändern der
Energie des Laser-Strahls oder zum Variieren des Brennpunktes und
des Abstands zwischen Laser-Kopf des Gravier-Lasers und der Oberfläche des
Substrats wie in 1 gezeigt. Daher wird die Variation
von Energie des Lasers oder Abstand erhalten als Ergebnis von Schritten
des durch eine solche Anordnung implementierten Verfahrens.
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Der
Laser-Gravierer (1) weist normalerweise ein Sicht-System
(2), welches das Positionieren des Substrats (3)
vor dem Gravier-Prozess und das Verifizieren des Gravur-Substrats
(3) implementiert, auf. Dieses Sicht-System (2)
weist mindestens eine Kamera (2a), verbunden mit einer
Beleuchtungs-Einrichtung
(2b) zum Bereitstellen eines optimalen Betrachtung und
Beleuchtung des Substrats (3) wenn gemessen wird, auf.
Das Sicht-System ist verbunden mit einer Speicher-Einrichtung (2c)
in welcher eine Datenbank gespeichert ist. Diese Datenbank weist Werte
von mindestens einem als Referenz für die Kalibrierung des Laser-Gravierers
(1) verwendeten Parameter auf.
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Das
Speichern dieser Referenz-Werte ist mit einer Kalibrierungs-Karte
(4) ausgeführt.
Diese Kalibrierungs-Karte (4) ist eingerichtet, um an dem
Ort des Gravur-Substrates (3) positioniert zu werden, wenn der
Verifikations-Prozess durchgeführt
wird, vor und an einem definierten Abstand zu dem Objektiv des Sicht-Systems
(2). Die Kalibrierungs-Karte (4) ist eine gravierte
Karte, die von einem korrekt kalibrierten Laser-Gravierer bereitgestellt
werden kann, abhängig
von der Art des Parameters, der kalibriert werden soll. Allerdings
kann die Ausrichtung des Arbeits-Abstandes ausgeführt werden
ohne Verwendung eines Kalibrierungs-Karte von einem bereits ausgerichteten
System, weil die benötigte
Position durch relative Messung innerhalb der Gravur-Kalibrierungs-Karte,
die ein Muster wie in 4 gezeigt hat, bestimmt wird.
Die Arbeits-Position ist markiert durch ein charakteristisches graues
Muster relativ zu den anderen Graustufen-Mustern derselben Karte. Unterschiedlich
dazu benötigt
die Ausrichtung von Graustufen oder die Ausrichtung von Größe eine
Kalibrierungskarte von einem bereits ausgerichteten System. Das
Sicht-System des Gravierers im Arbeitsvorgang speichert die Daten
von dieser Kalibrierungs-Karte
von dem bereits ausgerichteten System und vergleicht diese Werte
mit dem Ergebnis des Gravierers im Arbeitsvorgang. Diese Kalibrierungs-Karte
führt zu
denselben Ergebnissen gemäß Graustufen
und Größe, wohingegen
der Arbeits-Abstand eines anderen Gravierers verschieden sein kann.
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Die
Kalibrierungs-Karte (4) weist ein Muster auf, das gebildet
ist von einer Mehrzahl von Vorlagen, die gemäß einer Anordnung wie beispielsweise
einem Karo-Muster angeordnet sind. Jedes Karo (4a) des
Musters ist definiert durch seine Position, referenziert beispielsweise
mit einer Positionsnummer. Jedes Element (4a1) des Musters
stellt eine Variation von mindestens einem Parameter verschieden
von mindestens einem anderen Element (4a2) des Musters
dar. Der variable Parameter kann die Graustufe infolge des Pegels
der von dem Laser-Strahl gelieferten Energie oder die Größe jedes
gravierten Musters (4a) abhängig von der Brennweite, die
den Laser-Gravier-Kopf und das „laserbare” Substrat trennt, sein. Diese Änderung
der Abstands stellt eine Möglichkeit
zum Ändern
der Größe des grauen
Punktes oder der grauen Oberfläche,
der/die auf dem Substrat erhalten wird, bereit.
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Gemäß einer
bestimmten Anordnung der Kalibrierungs-Karte (4), stellt
die Karte ein Karo-Muster bereit, wobei jedes Karo des Musters ein
Element bereitstellt, welche eine definierte Position hat, die, beispielsweise,
durch eine Positionsnummer referenziert werden kann.
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Wenn
die Kalibrierungs-Karte (4) vor dem Objektiv des Sicht-Systems (2)
angeordnet wird, werden die Werte mindestens eines Parameters der
Kalibrierungs-Karte (4) gelesen und gemessen von dem Sicht-System
und in der Speicher-Einrichtung (2c) gespeichert zum Füllen oder
Komplettieren der Datenbank der Speicher-Einrichtung (2c).
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Sobald
mindestens ein Parameter in der Speicher-Einrichtung (2c)
gespeichert ist, kann das Einstellen des Laser-Gravierers durchgeführt werden. Die Schritte des
Einstellens dieses Gravierens sind in 6 gezeigt.
Zuerst wird ein Gravieren eines Substrats durchgeführt gemäß einer
bestimmten programmierten Anordnung, welche vorzugsweise identisch
ist zu der Anordnung des Musters der Kalibrierungs-Karte (4).
Als nächstes
wird das Ergebnis dieses Gravieren, was bedeutet dieses Gravur-Substrat (3)
vor dem Objektiv des Sicht-Systems (2) positioniert, wo
seine gravierte Oberfläche überwacht,
gelesen und gemessen wird, um mindestens einen Parameter des Gravierens
mit den gespeicherten Daten in der Speicher-Einrichtung (2c) zu vergleichen.
Der Wert jedes Elements des Musters, definiert durch seine Position,
wird mit dem Wert korrespondierend in den gespeicherten Daten zur
gleichen definierten Position verglichen.
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Nach
dem Vergleich, falls der Vergleich nicht in einer korrekten Übereinstimmung
des gemessenen Parameters mit den Werten der in der Speicher-Einrichtung
(2c) gespeicherten Vorlage übereinstimmt, wird das Gravier-System
(1) für
den verglichenen Parameter eingestellt. So werden die Größe und die
Graustufe des Musters auf dem Gravur-Substrat (3) sukzessive überwacht
und mit den gespeicherten Daten verglichen, um diesen Parameter
oder diese Parameter des Gravier-Systems (1) einzustellen.
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Gemäß einer
Besonderheit dieser Erfindung wird das Einstellen des Gravier-Systems
(1) nur betrieben, wenn das Ergebnis dieses Vergleichs
nicht innerhalb eines Toleranzbereichs ist.
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Wenn
das Einstellen des Parameters durchgeführt ist für das Gravier-System (1),
wird ein neues Substrat von dem Laser graviert. Dieses neue gravierte
Substrat wird dann gemäß der gleichen
Weise wie für
das erste gravierte Substrat überwacht.
Diese Operationen werden wiederholt, bis die Parameter für das Gravieren
des Substrats mit den in der Speicher-Einrichtung (2c)
gespeicherten Daten für
diese Operation übereinstimmen.
Sobald die eingestellten Parameter korrekt mit den gespeicherten
Daten in Übereinstimmung
gebracht sind, wird das Einstellen des Parameters auf die richtigen
Werte für
das Gravier-System (1) gespeichert und als Arbeits-Parameter
verwendet.
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Gemäß einer
Besonderheit der Erfindung weist das System für das Kalibrieren des Laser-Gravierers
eine Einrichtung auf zum Modifizieren der Positionierung des Gravur-Substrats
(3) im Hinblick auf mindestens einen bestimmten Winkel
(α) des
Gravierens während
der Aufnahme des Sicht-Systems. Diese spezielle Positionierung stellt
eine Modifikation der Beleuchtung auf das Gravur-Substrat (3)
bereit und modifiziert folglich die Überwachung des Gravur-Substrats
(3). Diese Modifikation in der Überwachung des Gravur-Substrats (3)
durch das Sicht-System stellt einen unterschiedlichen Satz von Messungen
für einen
gleichen Parameter bereit und kann so den Einfluss von durch Reflexionen
infolge der Beleuchtung auf der Oberfläche verursachten Störungen vermeiden.
Da jedoch die Werte des Parameters von der Inklination und von dem
Winkel (α)
abhängen,
werden die in der Speicher-Einrichtung gespeicherten Werte gemäß einem
bestimmten Winkel registriert. So wird der Vergleichs-Schritt zwischen
den gemessenen Werten und den korrespondierenden Werten für denselben
Winkel (α)
der Inklination in der Speicher-Einrichtung
(2c) gespeichert.
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Während des
Einstellens der Gravier-System(1)-Parameter kann das Einstellen
zu den richtigen Werten mit einer Präzision gemäß der gespeicherten Daten-Funktion
der unterschiedlichen Werte für
den Betrachtungs-Winkel betrieben werden. Folglich wird die Genauigkeit
des Einstellens verbessert. Wenn ein Einstell-Schritt für einen
ersten Winkel-Wert durchgeführt
wird, überprüft das System,
ob ein anderer Datensatz für
den eingestellten Parameter in der Speicher-Einrichtung (2c)
gespeichert ist. Falls nicht alle gespeicherten Betrachtungs-Winkel überwacht
wurden, wir der Betrachtungs-Winkel zwischen dem Sicht-System und
dem Gravur-Substrat geändert.
So optimiert die Mehrzahl von Überwachungen
eines gleichen Parameters auf einem gleichen Gravur-Substrat (3)
gemäß mehreren
Betrachtungs-Winkeln (α)
die Genauigkeit des Einstellens mit einer begrenzten Anzahl von
Gravur-Substraten (3) nach sukzessivem Einstellen des Gravier-Systems
(1).
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Vor
der Kalibrierung des Einstellens eines Parameters wie der Graustufe
oder der Größe der Gravur,
wird vorzugsweise eine Ausrichtung des Arbeits-Abstandes des Laser-Gravierers
durchgeführt. Die
Schritte für
die Ausrichtung des Arbeits-Abstandes
sind in dem Ablaufdiagram von 7 gezeigt. Ein
erster Abstand zwischen der Fokussierungs-Linse des Laser-Gravier-Systems und
des Substrats vor dieser Linse wird als ein Start-Abstand verwendet. Ein
erstes Substrat wird von dem Laser-Gravier-System markiert gemäß einer
bestimmten Anordnung, um eine Test-Karte mit der gleichen Graustufe,
der gleichen Größe und dem
gleichen Punkte-pro-Zoll-Wert für
jedes Element (4a1) des in 4 gezeigten
Gravur-Musters bereitzustellen. Jedoch wurde das Gravieren jedes
Elements der Testkarte mit einem unterschiedlichen Markierungs-Abstand durchgeführt, so
dass das resultierende Muster dem Sicht-System mit unterschiedlichen Graustufen
erscheint (gezeigt in 5) infolge der Arbeits-Position des
Gravier-Systems. In der Tat, gemäß der Variation der
Graustufe als einer Funktion des Markierungs-Abstandes, wie in 8 gezeigt.
Wenn das Laser-Gravieren mit dem gleichen Energie-Pegel und einem
kurzen Markierungs-Abstand durchgeführt wird, erhöht sich
die Graustufe durch Verlängern des
Markierungs-Abstands bis zu einem lokalen Maximalwert der Dunkelheit,
in 8 als Punkt A bezeichnet. Weiteres Vergrößern des
Abstandes wird zu einer abnehmenden Dunkelheit zu einem lokalen Minimalwert,
markiert als Punkt C in 8, führen und mit der Brennweite
F der Fokussier-Linse des Gravier-Systems korrespondieren. Das weitere
Erhöhen
der Länge
des Markierungs-Abstands führt
zu einem zweiten lokalen Maximalwert der Dunkelheit, bezeichnet
als Punkt B in 8.
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Sobald
das Gravieren der Testkarte durchgeführt wird, kontrolliert eine
Einrichtung, ob alle Karos oder Elemente des Musters graviert sind.
Falls mindestens eines von ihnen fehlt, wird der Abstand zwischen
der Fokussierungs-Lins des Laser-Gravier-Systems und dem Material
vor dieser Linse gemäß einem
programmierten Inkrement geändert. Dieses
Inkrement kann ein fester Abstand sein oder proportional zu dem
fehlenden Teil des Musters. Wenn alle Elemente des Musters graviert
sind, wird das Ergebnis des Gravier-Schritts von dem Sicht-System überwacht,
um die Graustufe jedes gravierten Elements der Testkarte zu messen,
und der Markierungs-Abstand des Elements, der die passenden Graustufe
repräsentiert,
wird gespeichert, um als Arbeits-Position definiert zu werden.
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Gemäß einer
Besonderheit des Ausrichtungs-Prozesses des Gravier-Systems, kann
der Schritt zum Überwachen
der Gravur-Test-Karte
gemäß mehreren
Betrachtungs-Winkeln (α)
durchgeführt
werden, wie vorher erklärt.
-
Mindestens
ein Vorteil des Systems der Erfindung ist, dass wegen des Speicherns
der Kalibrierungs-Daten in der Speicher-Einrichtung des Sicht-Systems (2)
die Ausrichtung und das Einstellen von Parametern des Gravier-System
in passenden Zeitintervallen neuerlich durchgeführt werden kann.