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汽車制造

激光技術(shù)為賽車上的零部件做標(biāo)記

星之球科技 來源:榮格2015-06-01 我要評(píng)論(0 )   

F1賽車隊(duì)通常在每次賽事或者測試后都會(huì)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(gè)零件組裝起來的,所

       F1賽車隊(duì)通常在每次賽事或者測試后都會(huì)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(gè)零件組裝起來的,所有的零件都需要不斷調(diào)整和改善,這就使得和每輛車有關(guān)的零件約有10000個(gè)左右。 為了不斷提高可靠性和安全性,F(xiàn)1(和其他機(jī)車運(yùn)動(dòng))車隊(duì)目前所進(jìn)行的工作之一就是認(rèn)真仔細(xì)地對(duì)零件進(jìn)行標(biāo)記。雖然從發(fā)展歷史來說,許多大型的組件是用可讀性強(qiáng)的信息來標(biāo)記的,但是更有意義的應(yīng)該是能夠?qū)ζ嚿系拿恳粋€(gè)零部件進(jìn)行標(biāo)記。這就需要一個(gè)合適的企業(yè)資源計(jì)劃(Enterprise Resource Planning, ERP)系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠?qū)ιa(chǎn)過程、產(chǎn)品的修整,以及產(chǎn)品儲(chǔ)存、財(cái)務(wù)狀況和零件壽命等各方面進(jìn)行控制。 零件保護(hù) 直接零件標(biāo)記(Direct Part Marking, DPM)讓人們可以對(duì)一個(gè)產(chǎn)品從出產(chǎn)到報(bào)廢的整個(gè)過程進(jìn)行追蹤。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的就需要高質(zhì)量、永久性的標(biāo)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(duì)于ERP系統(tǒng)來說,使用一個(gè)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫來保存單個(gè)零件的準(zhǔn)確記錄,比如加工的時(shí)間、方式、地點(diǎn)、使用的經(jīng)過和使用的時(shí)間。
       二十世紀(jì)八十年代末在美國開發(fā)出來的數(shù)據(jù)矩陣碼現(xiàn)在已經(jīng)在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用到汽車、航空和電子行業(yè)中。該編碼的使用已經(jīng)大眾化,所以使用該編碼不需要任何執(zhí)照或者許可證。 由于它們的尺寸小、數(shù)據(jù)量大,數(shù)據(jù)矩陣碼幾乎能夠標(biāo)記汽車上的任何東西,從叉臂到轉(zhuǎn)向齒條,到活塞和燃料噴射器,到螺絲和螺帽。數(shù)據(jù)矩陣有很大程度的冗余度,能夠經(jīng)受住標(biāo)記的缺失,從而提供高度的可靠性。它還有內(nèi)置的糾錯(cuò)能力,使用工業(yè)級(jí)的讀碼器時(shí),標(biāo)記的對(duì)比度僅需高于20%即可。
       除了激光打標(biāo)以外,還有其它一些技術(shù)可以打出數(shù)據(jù)矩陣編碼,例如噴墨打印,電化學(xué)刻蝕和點(diǎn)針式打標(biāo)等技術(shù)。對(duì)于F1賽車方面的應(yīng)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(biāo)技術(shù)更為適用,因?yàn)樗軌驅(qū)缀跛械牟牧线M(jìn)行加工,打出優(yōu)質(zhì)而且持久的“可讀”編碼,而且不會(huì)對(duì)零件的整體結(jié)構(gòu)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(duì)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(shù)能夠加工出很小的編碼(可達(dá)1mm×1mm),這是其他技術(shù)所不能實(shí)現(xiàn)的。 多年來,F(xiàn)1車隊(duì)一直使用激光技術(shù)來進(jìn)行零件打標(biāo)。從最近的發(fā)展趨勢來看,不僅標(biāo)記尺寸的減小,而且讀取過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,這就使得識(shí)別過程更快、也更可靠。已有的激光器已經(jīng)無法滿足小型編碼標(biāo)記的要求,因?yàn)樵械募す夤獍咻^大,這樣用它來打小標(biāo)記的話就像拿大刷子來畫畫一樣。因此,Rofin公司已經(jīng)在一些F1設(shè)備中安裝了幾臺(tái)PowerLine E-10(端面泵浦的釩酸鹽)激光光源;它的光束質(zhì)量高(光斑?。}沖寬度短,使得在大部分材料上加工高質(zhì)量的IDM(識(shí)別管理)標(biāo)記成為可能,這些材料包括鋼和鋁材料等。所加工的標(biāo)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(shù)人員和讀碼裝置需要下一番功夫才能找到產(chǎn)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(biāo)記和識(shí)別。
       汽車工業(yè)不斷開發(fā)出新部件、新產(chǎn)品和新的汽車養(yǎng)護(hù)方法,這些新進(jìn)展在世界范圍內(nèi)被采用,這些技術(shù)進(jìn)展也附帶地進(jìn)入更大范圍的汽車工業(yè)和航空航天工業(yè)。質(zhì)量控制和可追溯性是當(dāng)前許多行業(yè)的基本要求。生產(chǎn)中的失誤將耗費(fèi)時(shí)間和金錢,對(duì)于機(jī)車運(yùn)動(dòng)行業(yè)來說,還可能危及生命。 創(chuàng)新保護(hù) 激光打標(biāo)技術(shù)保護(hù)了生命,也維持了生計(jì)。在汽車運(yùn)動(dòng)業(yè)以及其他任何行業(yè)中,產(chǎn)品的創(chuàng)新是極為重要的戰(zhàn)略步驟,在飽和市場中,它能夠提升產(chǎn)品的競爭力。但是,產(chǎn)品的偽造將侵犯公司的商標(biāo)權(quán),大大降低公司的銷售額,從而破壞創(chuàng)新所帶來的競爭優(yōu)勢。利用激光技術(shù),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(hào)可以被用于元件、金屬片或者標(biāo)簽。直接在產(chǎn)品上打標(biāo)時(shí),通過材料的熔融或者蒸發(fā),可以對(duì)材料進(jìn)行燒蝕。然而,對(duì)于防偽保護(hù)來說,標(biāo)準(zhǔn)序列號(hào)僅提供有限的保護(hù)。與此相比,條形碼能夠提供很好的保護(hù)。這是因?yàn)闂l形碼是基于特殊的序列號(hào),而這些序列號(hào)是由一定的算法得到的,這些算法能夠更好實(shí)現(xiàn)防偽保護(hù)。
       舉例來說,具有高質(zhì)量寫入設(shè)備的制造商就采用了這項(xiàng)技術(shù)。條形碼的使用需要有讀碼設(shè)備,這樣,如果沒有配套的設(shè)備就無法識(shí)別條形碼了。 對(duì)于間接打標(biāo)來說,信息的載體不是產(chǎn)品本身,而是其他材料,比如,具有特殊性質(zhì)的金屬片。金屬片是通過激光打標(biāo),然后被裝載到元件上,使得金屬片既不會(huì)脫落,也不會(huì)損壞。金屬片的形狀和其上的內(nèi)容可以按需要來進(jìn)行編寫,金屬片在打標(biāo)后可利用激光來進(jìn)行切割操作。這類的產(chǎn)品保護(hù)在汽車工業(yè)中是很常用的,它為準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)方式帶來更大的靈活性。 利用激光技術(shù)來進(jìn)行直接/間接打標(biāo),以及生產(chǎn)可見/隱藏標(biāo)記等過程,都可以使用MicroGlyph系統(tǒng)公司(www.microglyph.com)開發(fā)的二維編碼技術(shù)。
       在該技術(shù)中,用戶的數(shù)據(jù)由一個(gè)專門開發(fā)的軟件來進(jìn)行編碼,利用激光技術(shù),數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)移到工件上。數(shù)據(jù)可以由專門的解碼器來進(jìn)行解碼。該技術(shù)的特點(diǎn)是所得的信息密度很高(可達(dá)400字節(jié)/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(chǎn)品上打隱藏式標(biāo)記時(shí),雖然產(chǎn)品中包含了重要的產(chǎn)品信息,但是其外觀上沒有任何變化(如圖1)。 已獲生產(chǎn)專利的可見式激光標(biāo)記,比如可變式激光圖像(CLI)和多重激光圖像(MLI),已被用于產(chǎn)品的防偽保護(hù)中。這些制作工藝被應(yīng)用在多層式安全卡的生產(chǎn)中(如圖2)。技術(shù)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(dá)三幅子圖像,這是通過改變激光的入射角來實(shí)現(xiàn)的。所得的圖像具有光學(xué)傾斜效應(yīng)。該技術(shù)的缺陷在于其生產(chǎn)過程相對(duì)昂貴。

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