Na dnešních produktech přibývá stále více informací v podobě data spotřeby, čárových kódů, identifikačních a kódových čísel, různých log či piktogramů. Často používaný inkoust je málo odolný a inkoustová tiskárna zase náročná na údržbu. Laserový popisovač dnes umožňuje vypálit do plastu, dřeva, skla a kovu i jednoduché čb fotografie. Informace o tom, co je laserový popisovač a jak funguje, jsou v následujícím článku....

Co je to laserový popisovač ?

Každá firma, která někdy potřebovala na profesionální úrovni označit nějaký výrobek textem, datem, čárkovým kódem nebo jednoduchým logem či obrázkem, jistě stane před rozhodnutím, jak to udělat. Možnosti jsou v zásadě tři:

1. Lepit etikety - běžně používané, ale ne všude se etiketa hodí (ničí design výrobku), může při přepravě odpadnout nebo ji uživatel záměrně nebo nechtěně sloupne.
2. Přímé popsání výrobku inkoustem (inkoustovou tiskárnou) - "levné", ale ne na všem inkoust spolehlivě drží, problematická je údržba tiskárny (plnění inkoustem, zasychání barev v tryskách apod.) a zašpiněné okolí tiskové hlavy.
3. Laserový popisovač - rychlý, čistý, přímé vypálené textu, loga a kódu přímo na většinu materiálů (dřevo, plast, kov, textil, sklo), mechanická odolnost takového popisu. Vyšší cenu kompenzuje bezúdržbovost.

Laserový popisovač tedy umí něco podobného, jako když jste si jako malí hráli s lupou a se sluncem, kdy jste vypalovali do dřeva různé obrazce a písmena. Ale popis pomocí vypalování materiálu není jediný způsob označení výrobku laserem. Možnosti jsou opět tři: Vypálení textu do výrobku v místě ozáření Změna barvy výrobku v místě ozáření Expozice fotocitlivé vrstvy - vytvrzení nanesené vrstvičky materiálu v místě ozáření

Obr. 2. Základní provedení laserového popisovače MASCA s laserem CO2, který umožňuje popisovat plast, dřevo, textil, papír apod.

Laserovým popisovačem lze tedy vypalovat libovolné texty včetně těch s českou diakritika, loga a jednoduché obrázky. Informace může být vypalována "bodově", kdy obrázky a texty jsou vytvořeny maticí miniaturních bodů nebo "čárově", kdy je obrazec a text vykreslen souvislými čarami.

Informaci lze vypalovat do stojícího i pohybujícího se produktu, takže je vhodný i do rychlých výrobních linek. Intenzitu (viditelnost) bodů nebo čar se reguluje dobou ozáření jednoho místa, což se dělá nastavením řídícího softwaru popisovače. Výhodou takto laserovým popisovačem zaznamenaných popisek je jejich nesmazatelný charakter (pokud tedy nepočítáme přímé obroušení materiálu výrobku). Na rozdíl od inkoustu je totiž informace vytvořena neměnnou změnou struktury materiálu.

K čemu je laserový popisovač?

Jak již bylo napsáno výše, popisovat lze většinu materiálů (cca 80% všech materiálů). Například lze vytvořit popisky tam, kde to běžně udělat nelze - na dně sklenice, flakonu nebo lahve, na mastné nebo vysoce hladké povrchy s nízkou adhezí. Navíc lze nezávadně dělat značky přímo na nezabalené potraviny, jako například čerstvé pečivo (bochník chleba, veky a bagety)!!!!

Možné nasazení v:

• potravinářství - např. datum spotřeby přímo na skleněných nebo PET lahvích, informace na papírových, umělohmotných a igelitových obalech, přímo na některé potraviny - pečivo
• farmacie - např. datum spotřeby, čárkové kódy a loga na léky, zejména na umělohmotné, skleněné a hliníkové obaly
• vinařství - vypalování textů, dat spotřeby i celých etiket na láhve, zátky, korky nebo ozdobné dřevěné tácky a podnosy
• strojírenství - označení výrobků identifikačními a sériovými čísly
• elektronika - malinké popisky pouzder chipů i jiných součástek
• dekorativní účely - vypalování ornamentů na kov, dřevo, plast

 

Jak to funguje ?

Jak je již z názvu jasné a jak již bylo naznačeno výše, laserové popisovače pracují nejčastěji na principu vypálení dané informace prostřednictvím silného zdroje světla - laseru o výkonu 10 až 50 W a soustavy čoček, která vytvoří potřebnou intenzitu světla na popisovanou plošku. Tedy v zásadě principielně obdobně, jako u již zmíněného slunce a lupy. Obr. 5. Světlo ze žárovky není monochromatické a koherentní, zatímco u laseru je.

Laser je monochromatickým koherentním zdrojem záření, tzn. že z něho vycházející světlo má ze spektrálního pohledu pouze jednu konkrétní vlnovou délku, stejnou fázi i polarizaci. Paprsek světla z výstupu laseru se rozbíhá do okolí ve formě kuželu, proto musí být zaostřen, případně dle potřeby vychýlen soustavou čoček a zrcadel. Správné zaostření paprsku pak v případě popisovače vytváří v definované vzdálenosti od zařízení popisovače (dané ohniskovou vzdáleností čoček) místo s minimálním průměrem paprsku, čímž lze vytvářet struktury s tloušťkou čar odpovídající až vlnové délce světla.

Aby však mohly být vytvořeny obrazce a texty musí se umět paprsek na ploše i pohybovat. Dříve, kdy velikost, přesnost a spolehlivost vychylovací mechaniky (soustava zrcadel, hranolů a malých motorků s řízením) nebyla dostatečná, se příslušný text vypaloval průchodem paprsku přes pevnou masku - viz obrázek 7. Takto při každé změně textu bylo nutné vyměnit masku. Dnes se využívá buď metoda vychylování paprsku jen v ose Y pomocí otočného hranolu a pohybem podkladu v ose X nebo v poslední době celého pohybu paprsku v definovaném čtverci, tzn. vychylováním do kladných a záporných hodnot v ose X a Y od středu čtverce. Poslední uvedená metoda je sice nejsložitější a nejnáročnější na výrobu a řízení, ale také dosahuje nejlepších výsledků, je plně softwarově řiditelná a tedy univerzální. Je tvořena soustavou dvou malých otočných zrcadel, které dle vykreslovaného obrazce posunují stopu paprsku po ploše. Obě zrcadla jsou pak otáčena přesnými malými krokovými motorky, které jsou řízeny řídícím počítačem laserového popisovače.

Struktura laserových popisovačů MACSA

Firma MACSA nabízí širokou nabídku laserových popisovačů té nejvyšší kvality, které poskytují všechny moderní vlastnosti a požadavky na tento druh zařízení:

 

• široká nastavitelnost
• řízení z běžného PC přes R-232 nebo TCP/IP
• univerzálnost
• rychlost
• přesnost
• relativní bezúdržbovost

Pro různé materiály je vhodné použít různý typ laseru. Pro tyto účely jsou v nabídce firmy MACSA dva typy:

• laser CO2 - vlnová délka 10600 nm nebo 9300 nm - vhodný pro dřevo, plasty, papír, sklo, textil apod.
  


• laser YAG - vlnová délka 10600 nm - vhodný pro různé kovy (měď, železo, hliník, ocel atd.), keramiku, plasty, textil (propalování otvorů)

Laser CO2

Tento laser je tzv. plynový laser, kde je jako aktivní látka použit plyn - oxid uhličitý. Využívá se příčného buzení výboje světla v plynu při atmosférickém tlaku (TEA lasery, transverse excitation atmospheric) při dodání vysokofrekvenční energie z externího zdroje - tzv. čerpání laseru. Kombinací dvou zrcadel - jednoho plně odrážejícího a druhého polopropustného - vzniká rezonanční komora, kdy odrážené světlo (fotony) vytváří stimulovanou emisi a vznik dalších fotonů. Ty lasery obvykle pracují v kontinuálním módu.

Laser YAG

Jde o pulsní pevnolátkový laser, kde jako aktivní látka je použit krystal ytrium aluminium granát (YAG) - v laseru na obrázku ve formě tyče (YAG rod). Čerpání krystalu je prováděno světlem z polovodičových diod, přičemž ke vzniku paprsku o vysokém výkonu stačí jen slabý zdroj světla. Laserový svazek světla je modulován speciálním krystalem (AOM - acoustooptic modulation) ovládaným RF signálem. Lasery obvykle pracují v pulsním módu.

Rozdělení podle výkonu a schopností popisu výrobku

Dále se nabídka dělí na různé výkonové verze, přičemž platí, že čím větší plochu a odolnější materiály chceme popisovat, tím musíme zvolit více výkonný laser. Samozřejmě ideální by bylo zvolit ten nejvýkonnější typ, který je tak nejvíce univerzální. Proti tomu je však vyšší cena, větší rozměry, spotřeba i chlazení, v porovnání s méně výkonnou verzí. Pokud tedy například chceme vypsat datum spotřeby nebo pár identifikačních znaků pouze na papírové nebo dřevěné krabičky, stačí zvolit ten nejméně výkonný laser CO2 10 W. Obecně laser YAG může být při stejném účinku méně výkonný než laser CO2, protože má větší účinnost.

V nabídce firmy MACSA lze najít tyto výkonové varianty:

• laser CO2 - běžné výkony - 10 W, 30 W, 60 W - lasery chlazené vzduchem
• laser CO2 - velké výkony - 100 W, 125 W, 200 W nebo až 240 W - lasery chlazené vodou
• laser YAG - běžné výkony - 5 W, 10 W, 20 W - lasery chlazené vzduchem
• laser YAG - velké výkony - 60 W, 100 W - lasery chlazené vodou

Z praktického pohledu jsou důležité dva parametry - focal distance, která definuje, jaká musí být vzdálenost mezi výstupní čočkou laseru a popisovanou plochou předmětu a printing area (vypalovaná plocha), kterou lze daným laserovým popisovačem popsat.

U laserových popisovačů MACSA lze najít tyto hodnoty:

• printing area - od 60 do 1200 mm
• focal distance - od 80 do 1700 mm

Editace a vytváření etiket

V dnešní době počítačového zpracování se i návrh a úprava toho, co má být přeneseno na produkt, provádí v PC klikacím programu pro OS Windows, Linux nebo MAC. U firmy MACSA je to univerzální PC software Marca. Ten totiž lze použít i k jiným laserovým popisovačům, než jsou výrobky MACSA. Jde o PC program, který umožňuje nejen návrh loga, textu apod. Jeho pomocí se i popisovač ovládá a umožňuje i provádění testů nanečisto, aby se omezil počet zmetků, které by padly za oběť pokusům například správného nastavení doby vypalování znaku. Ta definuje viditelnost nápisů i maximální použitelnou rychlost pohybu popisovaného předmětu (pro popis za jízdy výrobku např. po dopravním pásu).

Závěr

Laserové popisovače zatím nejsou příliš rozšířené, zvláště v České republice. To má na svědomí stále relativně vysoká pořizovací cena, která se sice v porovnání s inkoustovými popisovači časem brzo vrátí, ale právě vyšší prvotní investice hraje v ČR stále dost velkou roli. Také malá informovanost o funkci laseru a laserového popisovače k jejich podpoře nepřispívá. Někteří lidé optice stále málo věří nebo se dokonce bojí účinků laserů. Se stále klesající cenou laseru však laserovým popisovačům určitě patří budoucnost a dřív nebo později inkoustové tiskárny vytlačí. Pro získání bližších informací o laserových popisovačích MASCA i jejich cenách, můžete kontaktovat autora článku:

Download & Odkazy

• Domovská stránka španělské firmy MACSA - www.macsalaser.com