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    汽車制造

    激光技術為賽車上的零部件做標記

    星之球科技 來源:榮格2015-06-01 我要評論(0 )   

    F1賽車隊通常在每次賽事或者測試后都會拆卸、重裝三輛賽車(兩輛用于比賽,一輛備用)。每輛賽車都是由3500個零件組裝起來的,所

           F1賽車隊通常在每次賽事或者測試后都會拆卸、重裝三輛賽車(兩輛用于比賽,一輛備用)。每輛賽車都是由3500個零件組裝起來的,所有的零件都需要不斷調整和改善,這就使得和每輛車有關的零件約有10000個左右。 為了不斷提高可靠性和安全性,F1(和其他機車運動)車隊目前所進行的工作之一就是認真仔細地對零件進行標記。雖然從發展歷史來說,許多大型的組件是用可讀性強的信息來標記的,但是更有意義的應該是能夠對汽車上的每一個零部件進行標記。這就需要一個合適的企業資源計劃(Enterprise Resource Planning, ERP)系統,該系統能夠對生產過程、產品的修整,以及產品儲存、財務狀況和零件壽命等各方面進行控制。 零件保護 直接零件標記(Direct Part Marking, DPM)讓人們可以對一個產品從出產到報廢的整個過程進行追蹤。實現這個目的就需要高質量、永久性的標記,它們能夠承受住極端惡劣的條件 (如加熱、磨損、腐蝕性液體等)。對于ERP系統來說,使用一個相關的數據庫來保存單個零件的準確記錄,比如加工的時間、方式、地點、使用的經過和使用的時間。
           二十世紀八十年代末在美國開發出來的數據矩陣碼現在已經在世界范圍內被廣泛應用到汽車、航空和電子行業中。該編碼的使用已經大眾化,所以使用該編碼不需要任何執照或者許可證。 由于它們的尺寸小、數據量大,數據矩陣碼幾乎能夠標記汽車上的任何東西,從叉臂到轉向齒條,到活塞和燃料噴射器,到螺絲和螺帽。數據矩陣有很大程度的冗余度,能夠經受住標記的缺失,從而提供高度的可靠性。它還有內置的糾錯能力,使用工業級的讀碼器時,標記的對比度僅需高于20%即可。
           除了激光打標以外,還有其它一些技術可以打出數據矩陣編碼,例如噴墨打印,電化學刻蝕和點針式打標等技術。對于F1賽車方面的應用來說,它們所用的材料和加工表面非常多樣,而且還使用特殊材料或者合金,包括鎂鈦合金。激光打標技術更為適用,因為它能夠對幾乎所有的材料進行加工,打出優質而且持久的“可讀”編碼,而且不會對零件的整體結構造成任何影響。激光加工更為靈活,而且能夠加工出正方形或者圓形的矩陣元,不過對于信息密度高的情況,通常正方形的矩陣更為合適。此外,采用激光技術能夠加工出很小的編碼(可達1mm×1mm),這是其他技術所不能實現的。 多年來,F1車隊一直使用激光技術來進行零件打標。從最近的發展趨勢來看,不僅標記尺寸的減小,而且讀取過程實現自動化,這就使得識別過程更快、也更可靠。已有的激光器已經無法滿足小型編碼標記的要求,因為原有的激光光斑較大,這樣用它來打小標記的話就像拿大刷子來畫畫一樣。因此,Rofin公司已經在一些F1設備中安裝了幾臺PowerLine E-10(端面泵浦的釩酸鹽)激光光源;它的光束質量高(光斑小),脈沖寬度短,使得在大部分材料上加工高質量的IDM(識別管理)標記成為可能,這些材料包括鋼和鋁材料等。所加工的標記尺寸僅有1mm2。這些激光器可以加工的編碼非常小,以至于技術人員和讀碼裝置需要下一番功夫才能找到產品上的編碼。編碼變得如此之小,也意味著幾乎所有汽車中使用的零件都可以被永久性標記和識別。
           汽車工業不斷開發出新部件、新產品和新的汽車養護方法,這些新進展在世界范圍內被采用,這些技術進展也附帶地進入更大范圍的汽車工業和航空航天工業。質量控制和可追溯性是當前許多行業的基本要求。生產中的失誤將耗費時間和金錢,對于機車運動行業來說,還可能危及生命。 創新保護 激光打標技術保護了生命,也維持了生計。在汽車運動業以及其他任何行業中,產品的創新是極為重要的戰略步驟,在飽和市場中,它能夠提升產品的競爭力。但是,產品的偽造將侵犯公司的商標權,大大降低公司的銷售額,從而破壞創新所帶來的競爭優勢。利用激光技術,信息載體能以可見或者隱藏的方式直接打在元件上,或者以直接/間接的方式打在其它載體材料上。 序列號可以被用于元件、金屬片或者標簽。直接在產品上打標時,通過材料的熔融或者蒸發,可以對材料進行燒蝕。然而,對于防偽保護來說,標準序列號僅提供有限的保護。與此相比,條形碼能夠提供很好的保護。這是因為條形碼是基于特殊的序列號,而這些序列號是由一定的算法得到的,這些算法能夠更好實現防偽保護。
           舉例來說,具有高質量寫入設備的制造商就采用了這項技術。條形碼的使用需要有讀碼設備,這樣,如果沒有配套的設備就無法識別條形碼了。 對于間接打標來說,信息的載體不是產品本身,而是其他材料,比如,具有特殊性質的金屬片。金屬片是通過激光打標,然后被裝載到元件上,使得金屬片既不會脫落,也不會損壞。金屬片的形狀和其上的內容可以按需要來進行編寫,金屬片在打標后可利用激光來進行切割操作。這類的產品保護在汽車工業中是很常用的,它為準時生產方式帶來更大的靈活性。 利用激光技術來進行直接/間接打標,以及生產可見/隱藏標記等過程,都可以使用MicroGlyph系統公司(www.microglyph.com)開發的二維編碼技術。
           在該技術中,用戶的數據由一個專門開發的軟件來進行編碼,利用激光技術,數據可以被轉移到工件上。數據可以由專門的解碼器來進行解碼。該技術的特點是所得的信息密度很高(可達400字節/cm2),而且可讀性非常好,即使在編碼被破壞的情況下,也可以讀出。 使用激光在產品上打隱藏式標記時,雖然產品中包含了重要的產品信息,但是其外觀上沒有任何變化(如圖1)。 已獲生產專利的可見式激光標記,比如可變式激光圖像(CLI)和多重激光圖像(MLI),已被用于產品的防偽保護中。這些制作工藝被應用在多層式安全卡的生產中(如圖2)。技術人員首先加工安全卡的頂層(透明材料)。隨后他們利用激光在該層上分別加工多達三幅子圖像,這是通過改變激光的入射角來實現的。所得的圖像具有光學傾斜效應。該技術的缺陷在于其生產過程相對昂貴。

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