Blog L'automatisation du marquage laser va au-delà de la robotique

Solutions d'automatisation variées : du contrôle par logiciel au chargement robotique des pièces –L'automatisation du marquage laser peut aider à gérer les exigences croissantes en matière de marquage et à réduire les coûts dans le processus de production. En particulier dans le contexte de l'augmentation des réglementations en matière de marquage de traçabilité des pièces, le marquage direct est en hausse. C'est pourquoi FOBA, en coopération avec des experts en automatisation, propose aux clients industriels des solutions techniques qui rendent le processus de marquage plus efficace. Les modalités de mise en œuvre de ces solutions varient selon les cas.

Les processus d'automatisation liés au marquage laser concernent le chargement et le déchargement robotisé d'une station de marquage depuis l'extérieur, les opérations de prélèvement et de placement au sein d'une unité de marquage fermée, mais aussi l'empilage, le tri ou un conditionnement ou encore le nettoyage ultérieurs. Il existe les systèmes semi-automatiques et les systèmes entièrement automatisés, qui se distinguent par le degré d'interaction humaine requis.

Outre l'automatisation de la manipulation des pièces, l'automatisation du processus de marquage lui-même joue également un rôle important. Il s'agit principalement du positionnement exact de la marque laser à l'endroit prévu sur le produit à l'aide d'une caméra intégrée et du logiciel correspondant. L'objectif est non seulement de minimiser l'interaction humaine, mais aussi de rendre le processus reproductible avec une précision constante.

"En tant que pionnier dans le domaine du marquage laser par caméra, FOBA a déjà permis un certain degré d'automatisation du processus de marquage depuis de nombreuses années", explique Markus Vetter, gestionnaire de produit FOBA. Il s'agit principalement de l'alignement des marques par inspection optique automatisée, permettant le placement exact de la marque par rapport au composant, ainsi que des contrôles par logiciel et camera intégré du début à la fin du processus de marquage.

Contrôle du processus grâce aux fonctions de la caméra et du logiciel

L'intégration de la caméra directement dans la tête de marquage garantit une image sans distorsion, condition préalable à un marquage précis grâce au positionnement et à l'orientation automatiques du contenu du marquage. Parallèlement, le logiciel effectue une inspection visuelle de toutes les pièces avant le marquage pour éviter les faux marquages, ainsi qu'un balayage en aval des codes marqués pour le contrôle de la qualité et du contenu.

 

Certaines fonctions logicielles, comme Mosaic, qui fait partie du logiciel de marquage FOBA MarkUS, sont capables de marquer avec précision un produit situé n'importe où dans le champ de marquage. Cela permet non seulement d'économiser le temps et les efforts nécessaires à l'alignement manuel du produit sur le laser, mais aussi les coûts considérables de fabrication et d'équipement des supports de produits respectifs (fixtures).

 

Dans la fabrication de dispositifs médicaux par exemple, il existe une grande variété, tant en termes de type et de forme des produits, de leur matériau ou encore des quantités produites avec souvent des petits lots. Par conséquent, les exigences en matière de marquage et le degré d'automatisation du processus de marquage varient également. "Nous considérons toujours que notre tâche consiste d'abord à offrir le conseil et une analyse approfondie des besoins de nos clients. Si nous ne sommes pas en mesure de proposer une solution appropriée avec notre propre service technique, nous recommandons le partenaire disposant de l'expertise nécessaire", explique Son Tran, directeur des ventes de FOBA en Europe. "En élargissant notre portefeuille pour inclure des processus de chargement et de déchargement semi-automatisés, FOBA répond davantage aux besoins actuels des clients en matière d'automatisation", ajoute Markus Vetter, expliquant la coopération de FOBA avec les fabricants de robots et les partenaires d'automatisation.

Une condition préalable à l'interaction entre le système de marquage laser et le robot ou le système d'automatisation est une connexion d'interface techniquement fluide des deux systèmes. "Nos systèmes de marquage laser contiennent des interfaces sophistiquées et peuvent être très bien intégrés dans des unités d'automatisation ou connectés à des robots ou d'autres systèmes. Cette fonctionnalité est basée sur notre expérience avec une grande variété d'environnements de production ", explique Son Tran.

"En outre, chez FOBA, tous les éléments du processus de marquage, y compris la caméra et l'éclairage, sont contrôlés par un seul logiciel. Cela signifie que nos clients ne font pas fonctionner leur processus avec différents programmes, ce qui est un avantage dans de nombreux cas", ajoute le directeur commercial de FOBA. En outre, la caméra intégrée réduit également l'effort de validation du processus de marquage, car aucune validation supplémentaire n'est nécessaire pour un logiciel de caméra séparé. FOBA considère que c'est un grand avantage dans le processus de qualification des dispositifs médicaux.

Chargement et déchargement semi-automatique

Les exemples suivants tirés de la pratique industrielle montrent qu'il existe des solutions pour une grande variété d'exigences de marquage. " Les partenaires de coopération cités ici pour développer des solutions d'automatisation avec FOBA sont représentatifs d'une série de partenariats mondiaux ", explique Markus Vetter, gestionnaire de produit.

FOBA montre à quoi peut ressembler une solution de marquage semi-automatique dans le cas d'un prestataire de services de marquage laser pour les fabricants de dispositifs médicaux : un robot industriel retire un plateau contenant plusieurs pièces à marquer d'un chariot porteur et le place dans une station de marquage FOBA M2000-P. Le champ de marquage spacieux ainsi que l'alignement des marques assisté par caméra permettent le marquage ultérieur de plusieurs pièces en un seul passage.

La caméra intégrée prend en charge l'inspection automatisée de toutes les pièces, l'alignement de la position du marquage et le marquage exact. Le logiciel de marquage peut identifier la forme, la taille, les éventuels défauts ou les affectations incorrectes et, si nécessaire, distinguer les différentes pièces à exclure du marquage. Après le marquage, la station de marquage s'ouvre, le robot retire à nouveau le plateau et le réaffecte à son emplacement d'origine dans le chariot de service.

Le prestataire de services de marquage add'n solutions de Tuttlingen apprécie l'avantage de cette solution d'automatisation, développée par le fournisseur de systèmes de robots industriels fruitcore robotics : la possibilité de produire 24 heures sur 24 si nécessaire, et ce avec un haut degré de précision et sans rebut. En outre, le temps de travail des employés n'a pas à être immobilisé pour de simples activités de chargement, mais ils peuvent se concentrer davantage sur des tâches qualifiées.

Modules d'arrimage pour un traitement des pièces très flexible

D'autres solutions de marquage particulièrement flexibles et entièrement automatisées sont basées sur un module d'arrimage qui est connecté directement aux postes de marquage de la série M de FOBA (M2000 ou M3000). La cellule d'automatisation docking est adaptée aux postes de marquage FOBA en termes de format et d'apparence et peut être chargée avec jusqu'à 20 palettes, qui sont individuellement tirées dans l'unité de marquage par cinématique linéaire.

"Les avantages de ces systèmes d'alimentation sont leur encombrement relativement faible et leur facilité d'utilisation grâce à l'élimination du travail de programmation supplémentaire pour un bras de préhension robotique externe. L'alimentation en tablettes est entièrement intégrée à l'unité de chargement", explique Markus Vetter. En outre, ces systèmes modulaires "WeStore" du spécialiste suisse de l'automatisation Wenger peuvent également être utilisés manuellement de manière classique via la porte avant de la station de marquage de la série M, par exemple pour le traitement manuel de petits lots.  

 

Droits d'image : Wenger Automation & Engineering AG

L'expérience pratique montre cependant que les pièces à géométrie complexe nécessitent souvent des approches de marquage de pièces très individuelles. Pour de tels cas, Wenger équipe le module de chargement d'un robot à 6 axes et, en option, d'un changement automatique de pinces, qui permet de marquer directement différentes pièces les unes après les autres. En outre, il est possible de le combiner avec l'unité rotative de FOBA, ce qui rend possible un traitement hautement personnalisé, selon le chef de produit de FOBA. "Le logiciel associé a été spécialement développé pour le secteur médical, ce qui permet de le connecter facilement aux systèmes SAP ou ERP existants et donc également de valider l'ensemble du processus de marquage."

Chargement de piles et solutions logicielles spéciales par FOBA

FOBA propose également des machines spéciales développées en interne pour le chargement automatisé de plateaux de piles : "Pour notre marché principal du décapage des plastiques, appelé marquage jour-nuit, nous avons développé une solution pour les pièces traitées en continu sur des plateaux porteurs", explique Markus Vetter, chef de produit. Il s'agit de la production de petites pièces qui sont auparavant fournies en plus grandes quantités sur des plateaux porteurs empilables. Des systèmes de préhension et de chargement autonomes alimentent le système de marquage en grandes quantités de pièces, ce qui permet une production sans opérateur pendant plusieurs heures.

En ce qui concerne le logiciel, le fournisseur de systèmes de marquage FOBA essaie de proposer des solutions individuelles dans chaque cas. "En fonction des besoins du client, nous sommes également en mesure de proposer un logiciel spécial, par exemple un guide d'utilisation pour des applications très spécifiques", explique Son Tran, qui souligne l'importance d'un conseil compétent pour le client.

Équipement en option : Unité de rotation, axes motorisés ou table rotative.

Il existe des applications, notamment les petits lots ou les pièces particulièrement délicates ou exigeantes en termes de marquage, pour lesquelles une solution robotique n'a pas de sens et où l'homme ne peut être remplacé. Mais même sans robotique, un processus de marquage peut être rationalisé de manière décisive, car il existe diverses options qui rendent l'utilisation d'un système de marquage plus flexible et plus efficace.

 

Par exemple, une unité rotative peut simplifier considérablement le marquage de pièces cylindriques. C'est ce qu'a réalisé l'entreprise américaine Centex Machining à l'aide d'une station de marquage FOBA M3000. "Nous avons intégré dans la station de marquage un processus de marquage qui nécessitait auparavant douze étapes de fabrication individuelles et 18 heures de temps de marquage", explique le responsable de production du fabricant de dispositifs médicaux. L'ensemble du processus ne prend désormais que trois heures (deux heures de préparation et une heure de marquage), ce que Centex Machining attribue non seulement à l'unité rotative et au vaste champ de marquage, mais aussi à la caméra intégrée.

 

Equiper une unité de marquage d'une table rotative à 2 stations et d'un axe Z motorisé peut également être une solution lorsque le chargement est effectué manuellement, pour rendre le processus de marquage plus rapide et plus convivial : à l'aide d'un axe mobile, par exemple, même une pièce complexe peut être marquée à différentes positions sans déplacement manuel. Il peut également s'avérer utile de passer du marquage manuel par pointage au positionnement automatisé du marquage avec FOBA Mosaic, la solution logicielle pour l'alignement automatisé des marques sans fixation de pièces.

Le choix du système de marquage approprié et de l'automatisation possible dépend du type et de la quantité ainsi que du matériau des pièces, de la taille requise du champ de marquage et de l'inspection visuelle souhaitée avant, pendant et après le marquage.  Les systèmes de marquage par laser à fibre tels que le FOBA Y.0201, appelé "laser universel", sont particulièrement adaptés à des applications polyvalentes dans de nombreuses industries. Pratiquement tous les types de métaux, plastiques ou autres matériaux peuvent être marqués avec les lasers à fibre à impulsions courtes de FOBA. Leur haute qualité de marquage et le contrôle visuel du processus facilement intégrable font du marquage direct des pièces un processus complet et sûr.