DE4439714A1 - Verfahren zum Markieren, wie Kennzeichnen und/oder Beschriften, von Produkten in einem Fertigungsablauf unter Verwendung von Laserstrahlung - Google Patents
Verfahren zum Markieren, wie Kennzeichnen und/oder Beschriften, von Produkten in einem Fertigungsablauf unter Verwendung von LaserstrahlungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Markieren, wie Kenn
zeichnen und/oder Beschriften, von Produkten in einem Fertigungsablauf
unter Verwendung von Laserstrahlung, die auf einen vorgegebenen Ober
flächenbereich des jeweiligen Produkts beaufschlagt wird, wobei zumindest
ein Markierungsprogramm erstellt und elektronisch bereitgestellt wird,
eine Laserstrahlungsquelle mit einer für die Markierung geeigneten Laser
strahlung bereitgestellt wird, die Laser- und Markierungsparameter in
Bezug auf das Produkt eingestellt und das Produkt unter Relativbewegung
zu der Laserstrahlung in dem durch die Laserstrahlung beaufschlagten Be
reich markiert wird.
Mit Laserstrahlung können verschiedene Materialien beschriftet werden,
wie zum Beispiel Metalle, Keramiken, Folien und Kunststoffe. Ent
sprechende Verfahrensweisen werden in der industriellen Fertigung zur
Beschriftung und Markierung von Bauteilen, Baugruppen, Typenschildern und
fertigen Produkten angewandt.
Die Beschriftung mittels Laserstrahlung ist ein Verfahren, das sich in
weiten Einsatzgebieten durchgesetzt hat. Im Rahmen dieser Verfahrensweise
wird eine Veränderung der Werkstückoberfläche an den mit der Laser
strahlung beaufschlagten Bereichen verursacht. Die Veränderung der Werk
stückoberfläche basiert auf einem der folgenden Wechselwirkungsprozesse:
1. Ablation einer Oberflächenschicht; 2. Ablation des Grundmaterials (gravieren); 3. Modifikation des Oberflächenzustands (schmelzen, auf rauhen, aufschäumen); 4. Farbveränderung (Farbumschlag, Bleichen).
1. Ablation einer Oberflächenschicht; 2. Ablation des Grundmaterials (gravieren); 3. Modifikation des Oberflächenzustands (schmelzen, auf rauhen, aufschäumen); 4. Farbveränderung (Farbumschlag, Bleichen).
Unter Anwendung der vorstehenden Wechselwirkungsprozesse sind prinzipiell
zwei Verfahrensvarianten zu unterscheiden, nämlich zum einen das Be
schriften mittels einer festen Maske und zum anderen die sogenannte
Vektor-Beschriftung. Nach der erstgenannten Verfahrensvariante wird der
für die Beschriftung vorgesehene Oberflächenbereich des Werkstücks mas
kiert, so daß die Laserstrahlen nur in den durch die Maskierung freigege
benen Bereichen mit der Werkstückoberfläche in Wechselwirkung treten
können. Diese Verfahrensweise erlaubt Beschriftungsgeschwindigkeiten bis
zu 70 Bildern pro Sekunde. Sie besitzt jedoch ihre Grenzen in dem durch
die Maskierung stark begrenzten Beschriftungsfeld, darüberhinaus kann der
Beschriftungssatz nur über die Maskierung geändert werden. Die zweite
Verfahrensvariante zum Beschriften, die Vektor-Beschriftung, erlaubt da
gegen beliebig programmierbare Schriftzüge. Typische Beschriftungsge
schwindigkeiten, die erzielbar sind, liegen bei 10 Zeichen pro Sekunde;
Beschriftungsfelder bis zu 300 mm × 300 min sind realisierbar und werden
durch die Fokussieroptik des dem Laser zugeordneten Ablenksystems be
grenzt.
Nach dem Stand der Technik wird zum Beschriften von Werkstücken in einem
Fertigungsablauf zunächst ein Laserbeschriftungsprogramm erstellt und in
einer Datenverarbeitungsanlage bereitgestellt. Entsprechend den Be
schriftungsvorgaben werden die Laser- und Anlagenparameter für die Be
schriftung eingestellt und dann das Werkstück über das Beschriftungspro
gramm mit den zuvor festgelegten Parametern beschriftet. Eine solche Ver
fahrensweise setzt voraus, daß insbesondere die Materialdaten der zu be
schriftenden Bauteile, Baugruppen, Typenschilder und fertigen Produkte
jeweils bekannt sind und in einem entsprechenden aufeinanderfolgenden,
festgelegten Ablauf der Beschriftungsstation zugeführt werden. Probleme
sind immer dann zu erwarten, wenn in dem Fertigungsablauf Störungen und
Unregelmäßigkeiten auftreten, die zuvor nicht zu erwarten waren. In
solchen Fällen kann es dann auftreten, daß die zuvor festgelegten Be
schriftungsparameter nicht mit dem eigentlichen Ablauf übereinstimmen.
Solche aufgetretenen Unregelmäßigkeiten und demzufolge Fehlbeschriftungen
sind praktisch nachträglich nicht korrigierbar bzw. nur unter erhöhtem
Zeitaufwand wieder zu korrigieren. Weitere Probleme können dann auftre
ten, wenn beispielsweise die Lageausrichtung des zu beschriftenden Bau
teils in Bezug auf die Laserbeschriftungsanlage nicht mit derjenigen
übereinstimmt, die zuvor für die Laser- und Anlagenparameter festgelegt
wurden. Auch hierdurch kann die Qualität der Beschriftung beeinträchtigt
werden.
Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der
vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Markieren,
wie Kennzeichnen und/oder Beschriften, von Produkten in einem Fertigungs
ablauf unter Verwendung von Laserstrahlung derart zu gestalten, daß ins
besondere Auswirkungen von Unregelmäßigkeiten in einem Fertigungsablauf
auf den Beschriftungsvorgang für die einzelnen Bauteile, Baugruppen,
Typenschilder, Endprodukte usw. verhindert werden.
Die vorstehende Aufgabe wird bei dem eingangs geschilderten Verfahren
dadurch gelöst, daß vor und/oder während eines Teils der Markierung, der
nicht materialspezifisch ist, unter Materialverdampfung ein Plasma er
zeugt und die vom Plasma emittierte Strahlung spektral erfaßt, analysiert
und daraus materialspezifische Parameter des Produktes abgeleitet und das
Markierungsprogramm auf diese materialspezifische Parameter abgestimmt
wird. Gemäß dieser Verfahrensweise wird vor jedem Markierungsvorgang,
d. h. vor oder während jeder Kennzeichnung und/oder Beschriftung, das un
mittelbar zu beschriftende Teil einer Analyse unterworfen, indem Material
verdampft wird und aufgrund der vom Plasma emittierten Strahlung das
Werkstück hinsichtlich seiner Materialzusammensetzung analysiert und
automatisch erkannt wird. Aufgrund dieser materialspezifischen Daten wird
dann die Beschriftung vorgenommen und/oder korrigiert. Die analysierten
Daten können mit vorprogrammierten Fertigungsablaufdaten verglichen und
bestätigt werden oder entsprechend dem unmittelbar spezifizierten Gegen
stand in dem Beschriftungsfertigungsablauf geändert und den Erforder
nissen angepaßt werden. Ein besonderer Vorteil, der mit dieser Ver
fahrensweise erzielt werden kann, liegt darin, daß ein zu beschriftendes
Bauteil mit unregelmäßigen Oberflächen im Bereich seines Beschriftungs
felds aufgrund der analysierten, vom Plasma ausgehenden Strahlung einge
stellt und angepaßt werden kann. Hierunter ist zu verstehen, daß bei
spielsweise der Laserstrahl auf einen veränderten Abstand der Werkstück
oberfläche, die beschriftet und/oder markiert werden soll, nachfokussiert
wird oder das Werkstück in seiner Lage geändert wird. Weiterhin ist es
mit dieser Verfahrensweise möglich, Lageänderungen des Werkstücks automa
tisch zu erfassen und im Rahmen der Markierung zu berücksichtigen.
Bevorzugt wird die erforderliche Materialverdampfung, um das Plasma zu
erzeugen, dessen emittierte Strahlung dann spektral analysiert wird,
mittels Laserstrahlung bewirkt. Diese Materialverdampfung kann durch
einen gesonderten Laser vorgenommen werden; bevorzugt wird hierzu aller
dings diejenige Laserstrahlung verwendet, mit der ohnehin die Markierung
an dem Werkstück durchgeführt werden soll. Diese Verfahrensweise bietet
insbesondere den Vorteil, daß eine solche Bauteil- bzw. Materialerkennung
auch während des eigentlichen Markierungsvorgangs unmittelbar an der
gerade markierten Stelle vorgenommen werden kann und die Materialdaten
dann im Rahmen der spezifischen Verfahrensparameter Berücksichtigung
finden können. Hierdurch ist keine zusätzliche Zeit für die Ermittlung
der werkstückspezifischen Parameter vor dem eigentlichen Markerungsvor
gang erforderlich. Aus gleichem Grund kann es von Vorteil sein, die von
dem Plasma emittierte Strahlung über eine den Laserstrahl für die Mar
kierung formende Optik zu erfassen und aus diesem Strahlengang auszu
koppeln und der Analysiereinrichtung zuzuführen. Dadurch werden keine
zusätzlichen Optiken benötigt. In einer alternativen Verfahrensweise wird
die vom Plasma emittierte Strahlung mittels einer Lichtleiteranordnung
einer Analysiereinrichtung zugeführt. Hierdurch kann die Analyseneinrich
tung entfernt von der Bearbeitungsstation und dem Bearbeitungslaser ange
ordnet werden.
Um die materialspezifischen Parameter aufgrund der von dem Plasma emit
tierten Strahlung zu ermitteln, wird in einer bevorzugten Ausführung die
spektral erfaßte Strahlung mit den Spektren einer Referenzstrahlung ver
glichen, die beispielsweise in einem Festwertspeicher gespeichert sind,
und aus diesem Vergleich werden die materialspezifischen Parameter des
Produkts abgeleitet. Hierbei können für den spektralen Vergleich inte
grale Intensitätswerte von zwei erfaßten Spektralbereichen zueinander ins
Verhältnis gesetzt werden und dieses Verhältnis kann dann mit Referenz
werten verglichen werden. Diese Verfahrensweise hat gegenüber dem direk
ten Vergleich einzelner Intensitätswerte mit Referenz-Intensitätswerten
den Vorteil, daß eine größere Unabhängigkeit des Ergebnisses von eventu
ellen Schwankungen des Plasmas oder der Detektoren der Analyseneinrich
tung erreicht wird. Als Verhältnis kann hierbei der Quotient einer
materialspezifischen Elementlinie zu einer Linie der Matrix des Bauteils
herangezogen werden. Die Linie der Matrix ist in der Regel hinreichend
intensiv, so daß sie mit hohem Singal-Rausch-Verhältnis detektiert wird.
Aus den spektralanalysierten Materialparametern können die Einstellpara
meter für die Laserstrahlung zur Markierung abgeleitet und dazu verwendet
werden, im On-line-Verfahren die Bearbeitungsanlage anzusteuern und die
Markierungsparameter unmittelbar auf die materialspezifischen Daten abzu
stellen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfol
genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Die
Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer Vorrichtung zum Markieren von
Produkten in einem Fertigungsablauf zur Durchführung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 ein Flußdiagramm, das den Ablauf eines vollständig automatisier
ten Verfahrens zur Markierung darstellt, und
Fig. 3 einen Verfahrensablauf, in dem die Spektralanalyse dazu verwen
det wird, eine Nachfokussierung der Fokussiereinrichtung für die
Laserstrahlung vorzunehmen.
Wie anhand der Fig. 1 ersichtlich ist, umfaßt eine Anlage zum Markieren
von Produkten, d. h. zum Kennzeichnen und Beschriften von Produkten, einen
Laser 1, beispielsweise einen Nd:YAG-Laser, der einen Laserstrahl 2 ab
gibt. Der Laserstrahl wird über zwei verstellbare Spiegel 3, 4 einer
Fokussierlinse 5 zugeführt, die den Laserstrahl 2 auf die Oberfläche 6
eines zu markierenden Bauteils 7 fokussiert. Die beiden Spiegel 3, 4 sind
jeweils um aufeinander senkrecht stehende Schwenkachsen 3a, 4a schwenk
bar, wie durch die Doppelpfeile angedeutet ist, so daß der Fokussierpunkt
auf der Oberfläche 6 des Bauteils 7 in einer X-Y-Ebene verschwenkbar ist.
Typische Schriftfeldgrößen, die auf diese Weise erzielbar sind, betragen
ca. 300 mm × 300 mm. Die auf die Bauteil-Oberfläche 6 auftreffende Laser
strahlung wird teilweise absorbiert und bei einer hinreichend hohen In
tensität führt sie zur lokalen Verdampfung von Material, und zwar in Ab
hängigkeit des Materials des Bauteils und dessen Oberflächenbeschaffen
heit. Es entsteht an der Bauteil-Oberfläche 6 ein Plasma, das mit dem
Bezugszeichen 8 in Fig. 1 bezeichnet ist, das eine materialspezifische
Strahlung 9 emittiert, wie ebenfalls in Fig. 1 schematisch durch den
entsprechenden Strahlungspfeil angedeutet ist.
Die von dem Plasma 8 emittierte, materialspezifische Strahlung 9 wird
über die Fokusslerlinse 5, die beiden verstellbaren Spiegel 3, 4 und das
optische Element 10 einem Spektrometer 12 zugeführt. Die Einkoppel
optik 11 bildet einen Teil der Strahlung 9 auf die Eintrittsöffnung des
Spektrometers 12 ab.
Das optische Element 10 ist so ausgelegt, daß es für die Laserstrah
lung 1, die auf die eine Fläche davon auftrifft, einen hohen Trans
missionsgrad besitzt, während es für die von dem Plasma abgegebene ma
terialspezifische Strahlung 9, die auf die Rückseite davon auftrifft,
einen möglichst hohen Reflexionsgrad besitzt, um möglichst die gesamte,
über den optischen Weg zurückgeführte, materialspezifische Strahlung 9
dem Spektrometer 12 zuzuführen.
Die direkte Erfassung der materialspezifischen Strahlung über denselben
Strahlengang, über den auch die Laserstrahlung 2 auf die Bauteil-Ober
fläche 6 zugeführt wird, hat den Vorteil, daß die vom Plasma 8 emittierte
Strahlung unabhängig von der Stellung der Spiegel 3 und 4 auf den Ein
trittsspalt des Spektrometers 12 abgebildet wird.
Das Spektrometer 12 umfaßt eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit,
die über eine Leitung 13 ein von der spektralen Zusammensetzung der vom
Plasma 8 abgegebenen Strahlung 9 abhängiges Signal ableitet und einer
zentralen Rechen- und Steuereinheit 14 an einem ebenfalls mit dem Bezugs
zeichen 13 gekennzeichneten Eingang zugeführt, wie in Fig. 1 im oberen
Bereich schematisch angedeutet ist. In dieser zentralen Rechen- und Steu
ereinheit 14 wird das Signal 13 verarbeitet, indem es im Rahmen einer
Spektralanalyse mit gespeicherten materialspezifischen Referenzdaten ver
glichen wird. Aufgrund dieser Analyse werden Steuersignale abgeleitet,
die dem Laser 1 und den beiden verstellbaren Spiegeln 3 und 4 zugeführt
werden, wie durch die entsprechenden Ausgangspfeile mit den dazugehörigen
Bezugszeichen an der zentralen Rechen- und Steuereinheit 14 dargestellt
ist.
Weiterhin ist in Fig. 1 die Fokussierlinse 5 mit einer Verstelleinrich
tung 15 verbunden, die eine Verschiebung der Fokussierlinse 5 senkrecht
zu der Bauteil-Oberfläche 6 in Richtung des Pfeils 16 ermöglicht, um die
Fokuslage bei sich verändernder Oberflächengeometrie nachjustieren zu
können. Solche sich verändernde Oberflächengeometrien, insbesondere ein
sich verändernder Abstand zwischen der Oberfläche 6 des Bauteils 7 und
dem verstellbaren Spiegel 4, können ebenfalls anhand der von dem Plasma
abgegebenen Strahlung spektral in dem Spektrometer 12 erfaßt und in der
zentralen Rechen- und Steuereinheit 14 aufgrund von Referenzwerten er
mittelt werden, wobei hierzu wechselnde Intensitäten bzw. Temperaturen
ausgewertet werden. Aus diesen ermittelten Änderungssignalen werden von
der Rechen- und Steuereinheit 14 Steuersignale abgeleitet, die, wie eben
falls durch das entsprechende Bezugszeichen 15 als Ausgang an der zentra
len Rechen- und Steuereinheit 14 angegeben ist, der Stelleinrichtung 15
zugeführt werden, um die vorstehend angesprochene Nachfokussierung vorzu
nehmen. In Fig. 1 ist eine alternative Möglichkeit dargestellt, um die
von dem Plasma 8 emittierte Strahlung 9 zu erfassen, und zwar indem die
Strahlung 9 über eine Optik 17 und einen Lichtwellenleiter 18 dem Spek
trometer 12 zugeführt wird. Während die Erfassung der Strahlung 9 über
die Zuführoptik des Laserstrahls immer dann als bevorzugt anzusehen ist,
wenn eine hinreichende Plasmaintensität vorliegt, wird die Erfassung der
Strahlung 9 über die Optik 17 und den Lichtwellenleiter 18 dann bevor
zugt, wenn nur geringe Plasmaintensitäten auftreten.
Typische Verfahrensparameter für eine Markierung von Bauteilen, die mit
der vorstehend angegebenen Vorrichtung durchgeführt werden, sind wie
folgt:
Wellenlänge 1064 nm (Nd:YAG-Laser)
mittlere Leistung 10-60 W
Pulsfolgefrequenz 0-50 kHz
Schriftfeldgröße 150 × 150 mm²
Schreibgeschwindigkeit 2 m/s
Fokusdurchmesser 30 µm.
mittlere Leistung 10-60 W
Pulsfolgefrequenz 0-50 kHz
Schriftfeldgröße 150 × 150 mm²
Schreibgeschwindigkeit 2 m/s
Fokusdurchmesser 30 µm.
In Fig. 2 ist ein Verfahrensablauf dargestellt, der mit der Vorrichtung
bzw. Anlage, die in Fig. 1 dargestellt ist, durchgeführt wird. Ein Teil
der von dem Laser 1 bzw. der Laserstrahlung 2 gemäß Fig. 1 auf das Bau
teil 7 zugeführten Pulse dient als Meßpulse, die in Fig. 2 mit 19 be
zeichnet werden. Diese Pulse erzeugen, wie dies anhand der Fig. 1 vor
stehend beschrieben wurde, eine Strahlung 9, die auf das Bauteil auf
trifft und ein Plasma erzeugt, das spektral in dem Verfahrensschritt 20,
der mit "Auswertung" bezeichnet ist, analysiert wird. Diese Analyse er
folgt in dem Spektrometer 12 der Fig. 1. Das Ergebnis dieser Analyse
wird in Signalform in dem Verfahrensschritt 21 der zentralen Rechen- und
Steuereinheit 14 in Fig. 1 über die Leitung 13 zugeführt und mit ge
speicherten Referenzdaten 22 verglichen. In dem Verfahrensschritt 23 er
folgt eine Identifikation des Materials des Bauteils, worauf in einem
folgenden Verfahrensschritt 24 eine Auswahl der Beschriftungsparameter
erfolgt. Im Rahmen dieser Auswahl der Parameter wird auf Daten der Be
schriftungsanlage 24 und/oder Symbole und Texte für die Beschriftung, die
in entsprechenden Speichereinheiten 25 und 26 gespeichert sind, zurückge
griffen. In einem Verfahrensschritt 25 erfolgt dann unter Ansteuerung des
Lasers, der verstellbaren Spiegel und der Fokussieroptik die Beschrif
tung.
Der vorstehende Ablauf ist vollständig automatisierbar. Zum Beispiel
können mit einem solchen Ablauf Beschriftungen von Edelstahlrohren durch
geführt werden. Hierzu wurden in einer Versuchsreihe Edelstahlrohre der
Werkstoffqualitäten X5 CrNi 1810, X6 CrNiTi 1810 und X6 CrNiMoTi 17122
aufeinanderfolgend beschriftet. Über den Vergleich mit Referenzdaten und
die Identifikation in den Verfahrensschritten 21 und 23 konnten aufgrund
der spektral analysierten Strahlung von dem jeweils erzeugten Plasma die
materialspezifischen Unterschiede erfaßt und die Beschriftungsparameter
auf diese sich ändernden Materialverhältnisse eingestellt werden. Im Rah
men dieser Beschriftung wurde neben einem Firmenlogo auch eine firmenspe
zifische Produktbezeichnung sowie eine Angabe über die Werkstoffqualität
ausgeführt. In diesem Beispiel wurden nach dem erfindungsgemäßen Ver
fahren die Emission von Nickel und Titan erfaßt, hieraus der Quotient
gebildet und dieser Quotient in Bezug auf die Eisenemission ausgewertet.
Die einzelnen Bauteile 7 der unterschiedlichen Werkstoffqualitäten, wie
sie vorstehend aufgeführt sind, wurden hierbei mehrmals in Testreihen in
beliebiger Reihenfolge der Bearbeitungsstation zugeführt, wobei in den
sich ändernden Reihenfolgen jeweils die Bauteile materialspezifisch er
kannt und entsprechend beschriftet wurden.
Die Fig. 3 zeigt einen Verfahrensablauf, bei der der Verfahrensablauf,
wie er in Fig. 2 dargestellt ist, dahingehend variiert, daß die Spek
tralanalyse dazu genutzt wird, die Fokussierlinse 5 in Fig. 1 über die
Stelleinrichtung 15 nachzufokussieren. Eine solche Verfahrensweise wird
dann eingesetzt, wenn nicht-ebene Bauteile, zum Beispiel Rohre, be
schriftet werden sollen. In Fig. 3 sind die Verfahrensschritte, die mit
Verfahrensschritten der Fig. 2 vergleichbar sind, mit denselben Bezugs
zeichen bezeichnet.
Ein Teil der vom Laser auf das Bauteil gesandten Pulse dient als Meß
pulse 19, um eine Spektralinformation zu erhalten, die von der Lage des
Bauteils 7 relativ zu der Fokussierlinse 5 abhängt, eine entsprechende
Auswertung erfolgt in dem Verfahrensschritt 20. Dazu wird das Verhältnis
zweier Spektralbereiche gebildet, die von derselben Spezies emittiert
werden. Beispielsweise werden bei Bauteilen aus Stahl zwei Eisen
emissionslinien gewählt. Deren Verhältnis ist dann ein Maß für die Tem
peratur in der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Bauteil. Ein
solcher Vergleich mit Referenzdaten 22 erfolgt in dem Verfahrens
schritt 21. Das Verhältnis der Eisenemissionslinien ist dann ein Maß für
die Temperatur in der Wechselwirkungszone zwischen dem Laserstrahl und
dem Bauteil. Diese Temperatur hängt wiederum davon ab, ob sich das Bau
teil im Brennpunkt oder außerhalb des Brennpunkts der Fokusslerlinse 5
befindet. Die registrierten Spektren werden ausgewertet und mit Referenz
daten verglichen und daraus ein Stellsignal für die Stelleinrichtung 15
zur Nachfokussierung in dem Verfahrensschritt 28 vorgenommen und die Be
schriftung in dem Verfahrensschritt 27 durchgeführt.
Die Nachfokussierung, wie sie in Fig. 3 bezeichnet ist, kann parallel zu
dem Verfahrensablauf der Fig. 2 durchgeführt werden.
Das angegebene Verfahren ist für beliebige Materialien, wie Kunststoff,
Legierungen, Verbundmaterialien, Halbleiter, Keramiken usw. geeignet.
Claims (9)
1. Verfahren zum Markieren, wie Kennzeichnen und/oder Beschriften, von
Produkten in einem Fertigungsablauf unter Verwendung von Laser
strahlung, die auf einen vorgegebenen Oberflächenbereich des jewei
ligen Produkts beaufschlagt wird, wobei zumindest ein Markierungspro
gramm erstellt und elektronisch bereitgestellt wird, eine Laser
strahlungsquelle mit einer für die Markierung geeigneten Laser
strahlung bereitgestellt wird, die Laser- und Markierungsparameter in
Bezug auf das Produkt eingestellt und das Produkt unter Relativ
bewegung zu der Laserstrahlung in dem durch die Laserstrahlung beauf
schlagten Bereich markiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor
und/oder während eines Teils der Markierung, der nicht materialspezi
fisch ist, unter Materialverdampfung ein Plasma erzeugt und die vom
Plasma emittierte Strahlung spektral erfaßt, analysiert und daraus
materialspezifische Parameter des Produktes abgeleitet und das Mar
kierungsprogramm auf diese materialspezifische Parameter abgestimmt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
dampfung mittels Laserstrahlung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Material
verdampfung und die Markierung mit derselben Laserstrahlung durch
geführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Plasma
emittierte Strahlung über eine den Laserstrahl für die Markierung
formende Optik erfaßt, aus dem Strahlengang von der Laserstrahlquelle
ausgekoppelt und spektral erfaßt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
emittierte Strahlung mittels einer Lichtleiteranordnung einer Analy
siereinrichtung zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet,
daß die spektral erfaßte Strahlung mit den Spektren der Referenz
strahlung verglichen wird und aus diesem Vergleich die materialspezi
fischen Parameter des Produkts abgeleitet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den spek
tralen Vergleich integrale Intensitätswerte von zwei erfaßten Spek
tralbereichen zueinander ins Verhältnis gesetzt werden und dieses
Verhältnis mit Referenzwerten verglichen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Verhältnis
der Quotient einer materialspezifischen Elementenlinie zu einer Linie
der Matrix des Bauteils herangezogen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß aus den spektral analysierten Materialparametern Einstellpara
meter der Laserstrahlung für die Markierung abgeleitet werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944439714 DE4439714C2 (de) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | Verfahren zum Markieren, wie Kennzeichnen und/oder Beschriften, von Produkten in einem Fertigungsablauf unter Verwendung von Laserstrahlung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944439714 DE4439714C2 (de) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | Verfahren zum Markieren, wie Kennzeichnen und/oder Beschriften, von Produkten in einem Fertigungsablauf unter Verwendung von Laserstrahlung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4439714A1 true DE4439714A1 (de) | 1996-05-15 |
DE4439714C2 DE4439714C2 (de) | 1997-11-06 |
Family
ID=6532676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944439714 Expired - Lifetime DE4439714C2 (de) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | Verfahren zum Markieren, wie Kennzeichnen und/oder Beschriften, von Produkten in einem Fertigungsablauf unter Verwendung von Laserstrahlung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4439714C2 (de) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0911109A2 (de) * | 1997-10-23 | 1999-04-28 | TRW Inc. | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Schweissqualität durch Messungen der Plasmalichtintensität |
FR2772021A1 (fr) * | 1997-12-08 | 1999-06-11 | Arnaud Hory | Procede et dispositif de marquage d'objets avec des poudres minerales frittees |
EP0958880A2 (de) * | 1998-05-20 | 1999-11-24 | Yamazaki Mazak Kabushiki Kaisha | Eine dreidimensionale lineare Bearbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zum Entwicklen und Steuern eines Bearbeitungsprogrammes |
DE19949501A1 (de) * | 1999-10-14 | 2001-04-19 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Einbringen von Vertiefungen in Kunststoffteilen |
DE10054291A1 (de) * | 2000-11-02 | 2002-05-08 | Tobias Olbort | Verfahren sowie Anlage zur Beschriftung von Paletten |
WO2002066262A3 (en) * | 2001-02-16 | 2003-06-26 | Gersan Ets | Forming a mark on a gemstone or industrial diamond |
EP1342510A2 (de) * | 2002-03-09 | 2003-09-10 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren zur Entschichtung von Triebwerksbauteilen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
WO2005010945A2 (en) | 2003-07-15 | 2005-02-03 | Control Systemation, Inc. | Failure analysis methods and systems |
DE102006028250A1 (de) * | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Verfahren zur Überwachung von Laserbearbeitungsprozessen |
EP1994830A1 (de) * | 2007-05-21 | 2008-11-26 | Universidad De Vigo | Verfahren und System zur Identifikation von Schalentieren |
WO2009141002A1 (en) * | 2008-05-20 | 2009-11-26 | Universidad De Vigo | Method and system for identifying shellfish |
DE10160623B4 (de) * | 2001-12-11 | 2011-06-09 | Precitec Kg | Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen eines Laserbearbeitungsvorgangs, insbesondere eines Laserschweißvorgangs |
WO2011134805A1 (de) * | 2010-04-27 | 2011-11-03 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren zur ermittlung der laser-bearbeitbarkeit von blechen, verfahren zum laserbearbeiten von blechen sowie anordnungen und computerprogrammprodukt zur durchführung der genannten verfahren |
WO2017140959A1 (fr) * | 2016-02-15 | 2017-08-24 | Speciales Gillardeau | Dispositif amélioré de marquage de mollusques, chaîne d'emballage correspondante et procédé de marquage de mollusques pour la mise en oeuvre d'un tel procédé |
WO2024110128A1 (de) * | 2022-11-24 | 2024-05-30 | Trotec Laser Gmbh | Verfahren zum ermitteln zumindest eines parameters eines lasergerätes, insbesondere laserplotters, mittels libs (laser induced breakdown spektroscopy) zur bearbeitung eines werkstücks, sowie lasergerät hierzu |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19955647C1 (de) * | 1999-11-19 | 2001-06-13 | Audi Ag | Verfahren zum messtechnischen Erfassen einer Formänderung eines Werkstückes |
DE10146820B4 (de) * | 2001-09-19 | 2005-02-24 | Tampoprint Gmbh | Dekoriervorrichtung und Verfahren zum Dekorieren von Oberflächen |
DE10355931A1 (de) * | 2003-11-29 | 2005-06-30 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Laserbohren und Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Laserbohren |
CN110899990B (zh) * | 2019-12-03 | 2022-03-01 | 深圳供电局有限公司 | 激光雕刻方法及装置、计算机设备及存储介质 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4106007A1 (de) * | 1991-02-26 | 1992-09-03 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von werkstuecken mit laserstrahlung |
DE4320408A1 (de) * | 1993-06-21 | 1994-12-22 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Prozeßkontrolle und -regelung bei der Oberflächenbearbeitung von Werkstücken mit gepulster Laserstrahlung |
-
1994
- 1994-11-09 DE DE19944439714 patent/DE4439714C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4106007A1 (de) * | 1991-02-26 | 1992-09-03 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von werkstuecken mit laserstrahlung |
DE4320408A1 (de) * | 1993-06-21 | 1994-12-22 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Prozeßkontrolle und -regelung bei der Oberflächenbearbeitung von Werkstücken mit gepulster Laserstrahlung |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
FUREGATI, R. u.a.: "Laserbeschrifter-optimale Lösung für die wirtschaftliche Kennzeichnung", in "wt Werkstattstechnik", 1991, S. 528-530 * |
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0911109A3 (de) * | 1997-10-23 | 2000-03-22 | TRW Inc. | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Schweissqualität durch Messungen der Plasmalichtintensität |
EP0911109A2 (de) * | 1997-10-23 | 1999-04-28 | TRW Inc. | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Schweissqualität durch Messungen der Plasmalichtintensität |
FR2772021A1 (fr) * | 1997-12-08 | 1999-06-11 | Arnaud Hory | Procede et dispositif de marquage d'objets avec des poudres minerales frittees |
WO1999029519A1 (fr) * | 1997-12-08 | 1999-06-17 | Arnaud Hory | Procede et dispositif de marquage d'objets avec des poudres minerales frittees |
EP0958880A3 (de) * | 1998-05-20 | 2001-10-10 | Yamazaki Mazak Kabushiki Kaisha | Eine dreidimensionale lineare Bearbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zum Entwicklen und Steuern eines Bearbeitungsprogrammes |
EP0958880A2 (de) * | 1998-05-20 | 1999-11-24 | Yamazaki Mazak Kabushiki Kaisha | Eine dreidimensionale lineare Bearbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zum Entwicklen und Steuern eines Bearbeitungsprogrammes |
DE19949501A1 (de) * | 1999-10-14 | 2001-04-19 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Einbringen von Vertiefungen in Kunststoffteilen |
DE10054291A1 (de) * | 2000-11-02 | 2002-05-08 | Tobias Olbort | Verfahren sowie Anlage zur Beschriftung von Paletten |
WO2002066262A3 (en) * | 2001-02-16 | 2003-06-26 | Gersan Ets | Forming a mark on a gemstone or industrial diamond |
GB2389340A (en) * | 2001-02-16 | 2003-12-10 | Gersan Ets | Forming a mark on a gemstone or industrial diamond |
GB2389340B (en) * | 2001-02-16 | 2004-08-18 | Gersan Ets | Forming a mark on a gemstone or industrial diamond |
DE10160623B4 (de) * | 2001-12-11 | 2011-06-09 | Precitec Kg | Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen eines Laserbearbeitungsvorgangs, insbesondere eines Laserschweißvorgangs |
EP1342510A2 (de) * | 2002-03-09 | 2003-09-10 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren zur Entschichtung von Triebwerksbauteilen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
EP1342510A3 (de) * | 2002-03-09 | 2005-06-22 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren zur Entschichtung von Triebwerksbauteilen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
WO2005010945A2 (en) | 2003-07-15 | 2005-02-03 | Control Systemation, Inc. | Failure analysis methods and systems |
EP1652221A4 (de) * | 2003-07-15 | 2007-10-17 | Control Systemation Inc | Ausfallanalyseverfahren und systeme |
EP1652221A2 (de) * | 2003-07-15 | 2006-05-03 | Control Systemation, Inc. | Ausfallanalyseverfahren und systeme |
DE102006028250A1 (de) * | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Verfahren zur Überwachung von Laserbearbeitungsprozessen |
EP1994830A1 (de) * | 2007-05-21 | 2008-11-26 | Universidad De Vigo | Verfahren und System zur Identifikation von Schalentieren |
WO2009141002A1 (en) * | 2008-05-20 | 2009-11-26 | Universidad De Vigo | Method and system for identifying shellfish |
WO2011134805A1 (de) * | 2010-04-27 | 2011-11-03 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren zur ermittlung der laser-bearbeitbarkeit von blechen, verfahren zum laserbearbeiten von blechen sowie anordnungen und computerprogrammprodukt zur durchführung der genannten verfahren |
CN102947045A (zh) * | 2010-04-27 | 2013-02-27 | 通快机床两合公司 | 用于求出板材的激光可加工性的方法、用于板材的激光加工的方法以及用于执行所述方法的装置和计算机程序产品 |
DE102010028270B4 (de) * | 2010-04-27 | 2015-02-05 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren zur Ermittlung der Laser-Bearbeitbarkeit von Blechen, Verfahren zum Laserbearbeiten von Blechen sowie Anordnungen und Computerprogrammprodukt zur Durchführung der genannten Verfahren |
WO2017140959A1 (fr) * | 2016-02-15 | 2017-08-24 | Speciales Gillardeau | Dispositif amélioré de marquage de mollusques, chaîne d'emballage correspondante et procédé de marquage de mollusques pour la mise en oeuvre d'un tel procédé |
WO2024110128A1 (de) * | 2022-11-24 | 2024-05-30 | Trotec Laser Gmbh | Verfahren zum ermitteln zumindest eines parameters eines lasergerätes, insbesondere laserplotters, mittels libs (laser induced breakdown spektroscopy) zur bearbeitung eines werkstücks, sowie lasergerät hierzu |
AT526712A1 (de) * | 2022-11-24 | 2024-06-15 | Trotec Laser Gmbh | Verfahren zum Ermitteln zumindest eines Parameters eines Lasergerätes, insbesondere Laserplotters, mittels LIBS (Laser Induced Breakdown Spektroscopy) zur Bearbeitung eines Werkstücks, sowie Lasergerät hierzu |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4439714C2 (de) | 1997-11-06 |
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