ビジョン誘導型フライングレーザーマーキングの進化、動作原理、そして将来の動向
1. 伝統的な レーザーマーキングインテリジェントマーキングへ
伝統的 レーザーマーキング通常は、治具を用いてワークピースを所定の位置に保持する。
ワークピースが所定の位置に配置されると、 レーザーマーキングシステムは 検流計 テキスト、数字、ロゴ、グラフィック、QRコード、データマトリックスコード、シリアル番号、その他の識別情報を読み取り、記録するためのスキャナー。
この手法は、製品寸法が安定しており、配置が一貫しており、製造要件が比較的単純な用途において有効です。
しかし、現代の製造業は自動化と柔軟性が高まっており、従来の治具を用いたマーキングにはいくつかの限界が見られるようになっている。
1.1. 設備への依存
伝統的 レーザーマーキング製品を正確な位置に配置するためには、専用の治具が必要となる場合が多い。
製品の寸法、形状、またはマーキング位置が変更された場合、治具の調整または交換が必要になる場合があります。
少量生産や複数製品の製造においては、治具の設計、製造、調整、およびメンテナンスによって、コストと段取り替え時間の両方が増加する可能性がある。
1.2. 製品ポジショニングのバリエーション
手作業による積載は、必然的に製品の位置や向きにばらつきを生じさせる。
ワークピースの実際の位置がプログラムされた位置と異なる場合、マーキングもずれる可能性があります。
これは最終製品の外観と品質の両方に影響を与える可能性があります。
1.3. 生産効率
従来の静的 レーザーマーキング通常、マーキングを行う前に製品を停止させる必要がある。
高速生産ラインでは、製品の位置決めやマーキングのために繰り返し生産を停止すると、全体の生産速度が低下する可能性がある。
1.4. 生産の柔軟性が限られている
複数の製品モデルを同一ラインで製造する場合、従来型のシステムでは、治具の交換、プログラムの調整、機械的な位置変更が必要になる場合があります。
このため、従来のマーキング方法は、複数モデル生産や小ロット生産には柔軟性に欠ける。
2. 起源 飛行レーザーマーキング
自動化された生産ラインと高速コンベアがますます一般的になるにつれて、製造業者は レーザーマーキングシステムそれは、連続的に稼働する生産ラインに直接組み込むことができる。
とは異なり 静的レーザーマーキング、 飛行レーザーマーキングレーザーがマーキング処理を行っている間も、製品が動き続けることを可能にする。
基本的な考え方はシンプルです。
レーザースキャンを製品の動きと同期させる。
静的マーキングでは、ワークピースは レーザーシステムそのため、レーザーはあらかじめ定義された走査経路に沿って照射することができる。
しかし、フライングマーキングでは、ワークピースは常に移動しています。レーザーが静的な走査経路をたどると、結果として得られる文字や図形がずれたり、引き伸ばされたり、歪んだりする可能性があります。
したがって、マーキングシステムは、マーキングプロセス中に製品の動きを検知し、その変位を動的に補正する必要がある。
3. どのように 飛行レーザーマーキング仕事？
典型的な 飛行レーザーマーキングシステム含まれるもの：
* レーザー光源
* 高速ガルバノメータスキャナ
エンコーダー
* 製品検出センサー
* レーザー制御カード
* マーキング制御ソフトウェア
* 産業用コンピュータ
* コンベアシステム
製品がマーキングエリアに入ると、センサーがその到着を検知し、エンコーダーはコンベアの動きに関する情報を継続的に提供する。
制御システムは、製品の動きに基づいて必要な位置補正を計算し、それに応じてレーザースキャン経路を同期させる。
そのプロセスは以下のように要約できます。
製品の動き → 動作検出 → 位置計算 → 動的補正 → レーザーマーキング
これにより、生産ラインを停止させることなく、製品が連続的に移動している間にマーキングを行うことが可能になります。
飛行レーザーマーキングしたがって、製造日、ロット番号、シリアル番号、QRコード、データマトリックスコード、その他の可変情報など、高速処理を必要とするアプリケーションに特に適しています。
4. 視覚誘導型の開発 レーザーマーキング
飛行レーザーマーキング移動中の製品にマーキングを施すという問題を解決します。
しかし、もう一つの課題が残っている。
正確にはどこに レーザーマーク製品の位置や向きが変わった場合はどうなりますか？
これはビジョン誘導型 レーザーマーキング重要になる。
機械的な治具に完全に頼るのではなく、ビジョン誘導システムは産業用カメラを使用して製品の実際の位置を捉えます。
画像処理アルゴリズムは、製品の輪郭、エッジ、穴、基準点、またはその他の認識可能な特徴を識別することができる。
システムは検出された位置を事前に定義された基準またはテンプレートと比較し、必要な位置および角度補正を計算します。
の レーザーマーキング座標はマーキング前に自動的に調整される。
これにより、マーキングプロセスの柔軟性が大幅に向上し、製品ポジショニングの変動による影響が軽減されます。
5. コアロジック：見る、認識する、導く
ビジョン誘導型ロボットの動作原理 レーザーマーキングシステム要約すると、次の3つのステップになります。
見る → 認識する → ガイドする
5.1. 画像取得を参照
産業用カメラはまず製品の画像を撮影する。
製品の素材、色、寸法、表面特性に応じて、異なるカメラ、レンズ、照明システムを選択することができます。
適切な照明は画像のコントラストを向上させ、製品のエッジ、輪郭、穴、および基準となる特徴をより容易に識別できるようにします。
5.2. 認識 — 特徴認識
画像処理ソフトウェアが撮影した画像を解析する。
一般的な画像処理方法には以下のようなものがあります。
* エッジ検出
* 輪郭検出
* パターンマッチング
* 特徴点認識
* 円形および穴の検出
* バーコードおよびQRコードの認識
* OCR認識
より複雑なアプリケーションにおいては、認識能力と適応性を向上させるために、AIベースの画像認識アルゴリズムを導入することも可能です。
システムは製品の実際の位置と向きを計算し、必要なマーキング領域を特定します。
5.3. ガイド — 自動位置補正
製品の位置が特定されると、ビジョンシステムは計算された情報をレーザー制御システムに送信する。
マーキングソフトウェアは、実際の製品位置に応じて、マーキング座標、回転角度、およびその他の関連パラメータを自動的に調整します。
全体のプロセスは次のようになります。
製品位置の変動 → 自動認識 → 座標補正 → 正確なマーキング
これは、視覚誘導型と視覚誘導型の主な違いの 1 つです。 レーザーマーキングそして、従来型の治具を用いたマーキング。
6. ビジョンガイダンスと組み合わせることで 飛行レーザーマーキング
産業オートメーションが進化し続けるにつれて、ビジョンガイダンスと 飛行レーザーマーキングそれらはますます単一のシステムに統合されつつある。
典型的な視覚誘導型 飛行レーザーマーキングワークフローは次のように説明できます。
ビジョンキャプチャ → 特徴認識 → 位置計算 → エンコーダフィードバック → モーション補償 → レーザーマーキング
例えば、連続運転コンベアの場合：
- 製品は画像検査エリアに入ります。
- 産業用カメラが製品画像を撮影する。
- 画像処理ソフトウェアは、関連する製品の特徴を識別します。
- システムは位置と向きのずれを計算します。
- エンコーダはリアルタイムの動き情報を提供する。
- コントローラは必要な動作補正を計算する。
- レーザーは、製品が移動している間にマーキングを行う。
- その後、画像認識システムがマーキング結果を検証する。
これは従来のものを変革する。
位置決め → マーキング
ワークフローをよりインテリジェントなプロセスへと進化させる：
認識 → 位置決め → マーキング → 検査 → トレーサビリティ
7. ビジョン誘導の主な利点 飛行レーザーマーキング
7.1. 精密治具への依存度を低減
画像処理システムは、製品の実際の位置を検出し、位置ずれを補正することができる。
適切な用途においては、これにより高精度な専用治具の必要性を低減できる。
異なる製品はそれぞれ異なるビジョンテンプレートとマーキングプログラムで管理できるため、製品の切り替えを迅速化できます。
7.2. 生産効率の向上
フライングマーキングでは、マーキング工程中、製品が常に動き続けることが可能になります。
停止、位置決め、手動による積載作業を削減することで、このシステムは全体の生産スループットの向上に貢献できる。
7.3. 生産の柔軟性の向上
ビジョンポジショニングは、ある程度の製品の位置や向きの変動に対応できる。
複数のテンプレートとマーキングプログラムを組み合わせることで、このシステムは混在モデル生産に対応できます。
製品の切り替えは、頻繁な治具交換ではなく、主にソフトウェアによって行うことができる場合が多い。
7.4. 採点の一貫性の向上
製品の位置がずれた場合、ビジョンシステムは実際の位置を計算し、ずれを自動的に補正することができます。
これは、手作業による積載や位置決めのばらつきによって生じるマーキングエラーを軽減するのに役立ちます。
7.5 統合検査およびトレーサビリティ
ビジョンシステムは、位置決めだけでなく、マーキングの検証にも使用できる。
システムは以下を読み取り、検証できます。
* QRコード
* DataMatrixコード
* バーコード
* シリアル番号
* OCRテキスト
MES、ERP、またはその他の生産管理システムと統合することで、マーキングデータを生産情報とリンクさせることができ、製品トレーサビリティの基盤を構築できます。
8. 代表的な用途
8.1. 食品・飲料
食品・飲料の生産ラインは、多くの場合、高速で稼働する。
飛行レーザーマーキング製造日、ロット番号、QRコード、その他の可変情報をマーキングするために、コンベアラインに直接組み込むことができます。
8.2. 医薬品および包装
医薬品製造には、信頼性の高い識別とトレーサビリティが不可欠である。
視覚測位により実際の荷物の位置を特定でき、レーザーシステムは安定した永続的なマーキングを提供する。
8.3. 電子機器および3C製造
電子製品は、多くの場合、小型で、複数のモデルがあり、生産速度が速いという特徴を持つ。
視覚誘導 レーザーマーキングプリント基板の形状、電子部品、筐体、その他のワークピースを識別し、実際の製品の位置合わせに応じてマーキング位置を自動的に調整します。
8.4. 自動車部品
自動車部品には、部品番号、製造ロット番号、QRコード、シリアル番号、その他のトレーサビリティ情報が必要となる場合があります。
ビジョンポジショニングにより、システムはさまざまなコンポーネントの位置と向きに対応できますが、 レーザーマーキング耐久性のある身分証明を提供する。
8.5 新エネルギー
電気自動車とバッテリー製造の急速な発展に伴い、信頼性の高い製品識別とトレーサビリティに対する需要が高まっている。
視覚誘導 レーザーマーキングさまざまなワークピースの位置、寸法、向きに対応しながら、一貫したマーキング位置を維持するのに役立ちます。
8.6. 工業用部品
ベアリング、機械部品、ハードウェア、工具、その他の工業製品も、ビジョン誘導の恩恵を受けることができます。 レーザーマーキング。
この技術は、特に多品種少量生産において有効であり、治具交換の削減によって生産の柔軟性を大幅に向上させることができる。
9. ビジョン誘導型 レーザーマーキング従来型との比較 レーザーマーキング
| 特徴 | 伝統的 レーザーマーキング | ビジョン誘導型 レーザーマーキング |
| ポジショニング | フィクスチャベース | カメラベース |
| フィクスチャ依存性 | 比較的高い | 削減 |
| 役職報酬 | 限定 | 自動 |
| プロダクトプレイスメント | 正確な位置決めが必要 | より柔軟に |
| 製品切り替え | 照明器具とプログラムの調整 | 主にソフトウェア/テンプレートの変更 |
| 混合生産 | 限定 | より適切な |
| 飛行マーキング | 通常は利用できません | 統合可能 |
| 目視検査 | 通常は別々 | 統合可能 |
| トレーサビリティ | 追加の統合が必要 | 統合が容易 |
| 生産の柔軟性 | 適度 | 高い |
視覚による位置決めは、必ずしも機械的な固定具を完全に排除できることを意味するものではないことに留意することが重要である。
極めて高い位置決め再現性、加工安定性、または安全性が求められる用途においては、機械式位置決め機構が依然として重要な役割を果たすことができる。
画像処理技術の主な利点は、製品の実際の位置を検出し、ずれを補正できるだけでなく、生産の柔軟性も向上させることができる点にある。
10. から レーザーマーキングインテリジェント製造へ
過去には、 レーザーマーキングマシン単にテキスト、数字、図表、コードに印を付けるためだけのものだった。
マシンビジョン、モーションコントロール、産業用通信、生産管理システムの発展に伴い、現代 レーザーマーキングシステム採点業務以外にも、はるかに多くのことができるようになっている。
このプロセスは以下のように進化しています。
位置決め＋マーキング＋検査＋識別＋トレーサビリティ
レーザーマーキング装置したがって、生産ラインにおけるインテリジェントな識別ノードになりつつある。
接続することで レーザーマーキングシステムPLC、ロボット、MES、ERP、および産業用IoTプラットフォームを活用することで、製造業者は生産データ収集、製品識別、品質検証、およびプロセス追跡をさらに統合することができます。
11. ビジョン誘導型 飛行レーザーマーキング
11.1. より高速で、より高精度
将来の高速生産ラインは、より高い性能を要求するだろう。 レーザーマーキングシステム。
視覚取得速度、画像処理速度、通信速度、レーザースキャン速度は今後も向上し続けるだろう。
課題は、高い処理能力と安定したマーキング品質の両方を実現することである。
11.2. AIベースの画像認識
従来の機械視覚は、主にテンプレートマッチング、エッジ検出、および事前定義された特徴量に依存している。
AIビジョンの発展に伴い、システムは複雑な製品認識、欠陥検出、異常識別といった処理能力をますます高めていくでしょう。
将来のビジョンシステムは、以下の質問に答えるだけでなく、
「商品はどこにあるのですか？」
だけでなく：
「それはどんな製品ですか？正しい製品ですか？受け入れられる製品ですか？」
11.3. 3Dビジョンと複雑な表面マーキング
二次元視覚は、曲面、不規則な形状の表面、または高さが変化する表面を扱う際には限界がある。
したがって、3Dビジョン、三次元プロファイル検査、および多軸モーション制御はますます重要になるだろう。
加工対象物の表面形状を取得し、それをレーザーの焦点調整および軌道補正と組み合わせることで、製造業者は曲面や不規則な表面に、より複雑なマーキングを施すことができる。
11.4. 完全自動化生産
ビジョンシステムは、ロボット、コンベア、PLC、MESプラットフォームとの統合がますます進むだろう。
将来の自動化された生産ラインは、次のようなワークフローに従う可能性がある。
ロボット給餌 → 視覚検査 → 視覚位置決め → 飛行レーザーマーキング→ コード検証 → データアップロード
これにより、より高度な生産自動化が可能になります。
11.5 デジタルトレーサビリティ
将来、 レーザーマーキングそれは単に製品の表面に情報を載せることを意味するだけではない。
これは、各製品のデジタルアイデンティティを確立するための入り口として、ますます重要な役割を果たすようになるだろう。
固有のQRコード、データマトリックスコード、またはシリアル番号は、生産バッチ、設備、処理パラメータ、検査結果、およびその他の製造データにリンクさせることができます。
これにより、より包括的な製品ライフサイクル追跡システムが構築されます。
12. 結論
従来の固定具ベースから レーザーマーキングに 飛行レーザーマーキングそして、ビジョンポジショニングとフライングマーキングの統合へと、レーザー識別技術は単独の処理ツールからインテリジェントな製造ソリューションへと進化している。
飛行レーザーマーキング連続的に移動する製品にマーキングを施すという課題を解決します。
視覚誘導 レーザーマーキング製品の位置、向き、または配置が変化する場合でも、製品を正確に特定するという課題を解決します。
これらの技術の組み合わせにより、以下のことが可能になります。
動的認識 + 自動位置決め + リアルタイム補正 + オンラインレーザーマーキング
将来的には、AIビジョン、3Dビジョン、高速モーションコントロール、産業用通信、MESシステムのさらなる統合により、ビジョン誘導型 飛行レーザーマーキング製品にマークを付けることができるかどうかだけでなく、以下の点にも焦点を当てます。
どこに印をつけるべきか、何を印をつけるべきか、正しく印がつけられたかどうか、そして結果をどのように追跡するか。
食品・飲料、医薬品、電子機器、自動車、新エネルギー、産業部品製造において、従来のレーザー加工から インテリジェント測位+ レーザーマーキング+ オンライン検査 + デジタルトレーサビリティ これは、柔軟でインテリジェントな製造における重要な方向性となるだろう。