Khắc bằng laser dành cho mã 2D (Ma trận dữ liệu/Mã QR/Mã vạch)

Các ví dụ ứng dụng mã 2D

Sử dụng mã 2D giúp đơn giản hóa việc quản lý, cải thiện độ chính xác và giảm thời gian lao động. Trong những năm gần đây, khả năng tạo vết chi tiết không chỉ được yêu cầu đối với sản phẩm hoàn thiện mà còn đối với bộ phận riêng lẻ. Số lượng mã 2D được khắc trực tiếp bằng máy khắc bằng laser đang gia tăng. Do đó, cần phải khắc chất lượng cao để đảm bảo đọc mã 2D ổn định.

Tải xuống PDF
để biết đầy đủ chi tiết

Phân loại mã 2D

Để đảm bảo đọc ổn định, điều quan trọng là phải tạo ra vết khắc dễ đọc bằng thiết bị đọc mã 2D. Có một số tiêu chuẩn đọc mã 2D có thể được sử dụng làm hướng dẫn. Mức độ dễ đọc có thể được thể hiện bằng cấp độ. Tiêu chuẩn có tên ISO/IEC TR 29158 (AIM DPM-1-2006)* thường được sử dụng để đánh giá việc khắc trực tiếp trên sản phẩm bằng máy khắc bằng laser. Tiêu chuẩn này quy định các tiêu chí đánh giá cấp độ đọc như sau.

Đây là tiêu chuẩn quốc tế để đánh giá chất lượng khắc mã 2D đối với khắc bộ phận trực tiếp.

Trong việc khắc bộ phận trực tiếp trên bề mặt kim loại, CC, CM, RM và FPD thường thấp hơn khi không thể đạt được độ tương phản. Việc ngăn chặn các giá trị này giảm xuống là mục tiêu để đảm bảo vết khắc có thể đọc được. Trong những năm gần đây, hầu hết các ngành đều yêu cầu từ cấp độ C trở lên. Mọi người luôn mong muốn đạt được cấp độ cao hơn ngay sau khi khắc.

Tải xuống PDF
để biết đầy đủ chi tiết

Chức năng khắc 3D

Sự khác biệt tương phản giữa các ô màu đen và ô màu trắng rất quan trọng cho việc đánh giá mã 2D. Máy khắc bằng laser tạo ra màu sắc khác nhau bằng cách thay đổi điều kiện khắc giữa khắc màu trắng và khắc màu đen.

1. Khắc ủ đen (oxy hóa)

Khi chiếu chùm tia laser lên mục tiêu khắc, tiêu điểm được dịch chuyển để chỉ có nhiệt sẽ được dẫn. Nếu áp dụng nhiệt mà không chạm khắc mục tiêu sẽ tạo thành màng oxit trên bề mặt. Màng này có màu đen và đại diện cho khắc màu đen.

2. Khắc mòn trắng

Chiếu chùm tia laser lên mục tiêu khắc tại tiêu điểm. Bề mặt kim loại được nhẹ nhàng loại bỏ để lộ bề mặt không đồng đều. Điều này gây phản xạ ánh sáng không đều, tạo ra vết khắc có màu trắng.

Độ tương phản rất quan trọng đối với khắc mã 2D. Hiệu chỉnh 3D là một phương pháp hiệu quả để duy trì lấy nét trên toàn bộ khu vực.

Có thể thực hiện khắc lý tưởng ở trung tâm vùng khắc mà không gặp phải bất kỳ vấn đề gì. Nếu không có hiệu chỉnh của chức năng khắc 3D, thiết bị khó có thể tạo ra vết khắc có độ tương phản rõ ràng giữa màu đen và màu trắng, dẫn đến cấp độ thấp hơn.

Tải xuống PDF
để biết đầy đủ chi tiết

Độ sâu lấy nét

Chùm tia laser có độ sâu lấy nét. Khi lấy nét lệch, chất lượng khắc sẽ giảm xuống và điều này cũng ảnh hưởng đến quá trình đọc mã 2D.

Cấp độ mã 2D thay đổi theo khoảng cách tiêu cự

Khi khoảng cách tiêu cự càng xa vị trí tham chiếu, vết khắc sẽ mờ đi và độ tương phản trở nên thấp hơn, dẫn đến cấp độ thấp hơn. Mặc dù độ sâu lấy nét cho phép sẽ thay đổi tùy thuộc vào phương pháp dao động laser, nhưng cần phải ngăn lấy nét bị lệch bằng cách duy trì khoảng cách tiêu cự không đổi giữa mục tiêu và máy khắc bằng laser hoặc sử dụng cảm biến phát hiện dịch chuyển.

Máy khắc bằng laser sợi quang KEYENCE

Máy khắc bằng laser YVO₄ KEYENCE

Phương pháp dao động laser và độ sâu lấy nét

So sánh sự phân bố công suất chùm tia

Hình bên phải là so sánh về chất lượng khắc giữa laser YVO₄ và laser sợi quang. Laser YVO₄ tạo ra tia laser với công suất đỉnh cao và xung ngắn. Điều này cho phép tia laser chiếu xạ các bộ phận với cường độ lý tưởng và mật độ năng lượng cao trong thời gian ngắn. Ngay cả khi lấy nét bị lệch do chuyển động của mục tiêu hoặc dung sai sản phẩm, chất lượng khắc của loại laser này vẫn ổn định hơn khi so sánh với loại sợi quang. Đối với những trường hợp quá trình khắc bị ảnh hưởng bởi góc tới chẳng hạn như ở mép gờ của vùng khắc, laser YVO₄ có thể đạt được chất lượng khắc ổn định mà không bị mờ.

Chức năng lấy nét tự động

Cơ chế của chức năng lấy nét tự động

Máy khắc bằng laser Sê-ri MD-X của KEYENCE có camera tích hợp để điều chỉnh tiêu cự tự động mà không cần đến thiết bị phụ. Điều này giúp duy trì chất lượng khắc cao ngay cả trên các mục tiêu vốn khó khắc do khoảng cách tiêu cự không ổn định. Hơn nữa, thời gian chuyển đổi không còn cần thiết khi thay đổi loại sản phẩm, điều này giúp giảm đáng kể thời gian lao động, đơn giản hóa cơ sở vật chất và cải thiện năng suất.

Camera tích hợp được sử dụng để giám sát con trỏ laser đo chiều dài. Khoảng cách tiêu cự được tính từ vị trí con trỏ và được sử dụng để lấy nét tự động. Việc đo lường này có thể không thực hiện được tùy thuộc vào vật liệu, hình dạng, hoặc điều kiện bề mặt của mục tiêu.

Tải xuống PDF
để biết đầy đủ chi tiết

Hoa văn khắc

Máy khắc cung cấp một số loại hoa văn khắc mã 2D để có thể khắc tối ưu phù hợp với các điều kiện khác nhau. Các ví dụ sau đây giới thiệu những phương pháp khắc tối ưu phù hợp với một số điều kiện cụ thể.

Có thể lựa chọn từ nhiều hoa văn khắc khác nhau

11 loại hoa văn khắc

6 loại hoa văn nền

Khắc mã 2D rõ nét

Với một số mục tiêu, việc đọc có thể không ổn định do ảnh hưởng của bề mặt kim loại có đường mảnh. Chỉ cần thay đổi hoa văn khắc của mã 2D hoặc nền là có thể cải thiện tỷ lệ đọc.

• 

  Mục tiêu với bề mặt kim loại có đường mảnh

• 

  Khi sử dụng đường quét ngang để xử lý nền, quá trình đọc trở nên không ổn định do các đường mảnh vẫn còn.

• 

  Khi sử dụng đường quét chéo góc để xử lý nền, các đường mảnh trở thành vô hình và việc đọc trở nên ổn định.

Khắc mã 2D nhanh nhất

Thời gian khắc có thể bị giới hạn tùy thuộc vào khối lượng sản xuất. Chọn hoa văn khắc tối ưu cho phép rút ngắn thời gian khắc cũng như cải thiện năng suất.

• 

  Khắc tiêu chuẩn là khắc từng ô một từ trái sang phải

  Thời gian khắc: 637 ms

• 

  Hoa văn hiệu quả là khắc toàn bộ mã 2D trong một hành trình

  Thời gian khắc: 342 ms
  Giảm 47% so với phương pháp thông thường

Thời gian được tính bằng ví dụ khắc DataMatrix 16 x 16 với kích thước ô là 0,3 mm. Đánh giá ở trên là trường hợp điển hình. Kết quả sẽ thay đổi tùy thuộc vào vật liệu và điều kiện bề mặt của mục tiêu cũng như điều kiện khắc.

Chạm khắc mã 2D

Có thể cần chạm khắc trong trường hợp thực hiện mạ hoặc tôi cứng sau khi khắc. Các hoa văn chạm khắc được cung cấp để cho phép chạm khắc với một lượng đồng đều hoặc chạm khắc sâu trong thời gian ngắn.

Chùm tia laser đan chéo làm cho số lượng chạm khắc đồng đều.

Mục tiêu được chạm khắc đồng tâm bằng chùm tia laser để nhiệt tích lũy thực hiện chạm khắc sâu trong thời gian ngắn.

Tải xuống PDF
để biết đầy đủ chi tiết