تدريب على تقنية الوسم بالليزر

يركّز هذا المساق على العمليات العملية، ومنها اختيار الجلفانومتر، واختيار عدسة الحقل، وتثبيت بطاقة التحكم والبرمجيات، وتشغيل مصدر الليزر. ويشمل أيضًا التجميع والتشغيل العامَّين، ومواصفات العملية، وتشخيص الأعطال، والوسم أثناء التشغيل (on-the-fly) لأنابيب التصنيع، وذلك لسلسلة معدات الوسم بالليزر بالكامل المُستخدمة مع ألياف الليزر، وأشعة فوق البنفسجية، وثاني أكسيد الكربون.

أولًا: تجميع المعدات وتشغيلها

عمليات عملية: اختيار الجلفانومتر، واختيار عدسة الحقل، وتثبيت بطاقة التحكم والبرمجيات، وتشغيل مصدر الليزر، ومحاذاة مسار الشعاع الضوئي

1. اختيار الجلفانومتر ومطابقته اختر الجالفنومترات وفقًا لطول موجة الليزر وحجم بقعة الخرج. بالنسبة للليزرات الليفية ذات القدرة من ٢٠ إلى ٥٠ واط، استخدم الجالفنومترات الرقمية ذات بقعة قطرها ١٠ مم؛ وللليزرات الليفية ذات القدرة من ٥٠ إلى ١٠٠ واط، استخدم الجالفنومترات الرقمية ذات بقعة قطرها ١٤ مم. أما في المعدات فوق البنفسجية (UV)، فاولِ أولويةً الجالفنومترات الرقمية عالية الدقة ذات بقعة قطرها ١٠ مم. وفي المعدات الليزرية من نوع CO₂، استخدم الجالفنومترات الخاصة بالأشعة تحت الحمراء عند الطول الموجي ١٠,٦ ميكرومتر. وتُفضَّل الجالفنومترات الرقمية، إذ تبلغ دقة إعادة التموضع فيها ≤ ١٢ ميكرو راديان، كما تتفوق في مقاومتها للتداخل مقارنةً بأنواعها التناظرية. ويجب تركيب جالفنومترات عالية الاستجابة في سيناريوهات الوسم بالترددات الراديوية (RF) عالية السرعة. وعند التركيب، ثبِّت موصل الإشارة ذا ٢٥ دبوسًا بشكل محكم، وتأكد من تأريض موثوق به لتجنب التداخل الإشاري.
2. اختيار عدسة المجال ومطابقتها يجب أن تتطابق عدسات الحقل بدقة مع الطول الموجي ونقطة الإدخال الخاصة بالجلفانومتر في المعدات. ويُحظر خلط العدسات بين النماذج المختلفة. وتُستخدم عدسات الحقل المصنوعة من الكوارتز العادي في الليزر الليفي، بينما تُستخدم عدسات الحقل الخاصة المصنوعة من الكوارتز للأشعة فوق البنفسجية في المعدات التي تعمل بالأشعة فوق البنفسجية، وعدسات الحقل المصنوعة من سيلينيد الزنك (ZnSe) في معدات ثاني أكسيد الكربون (CO₂). ولا يجوز لمس السطح المغلف باليد العارية. ويتم اختيار البعد البؤري وفقًا لمجال الرؤية المطلوب للوسم: فالبعد البؤري القصير يُستخدم للأجزاء الصغيرة الدقيقة، بينما يُستخدم البعد البؤري F160 للتطبيقات العامة، والبعد البؤري F254 للوسم على المساحات الواسعة. وقد يؤدي عدم التوافق إلى تشوه في حواف أنماط الوسم. أما بالنسبة للعدسات الملوثة، فيجب استخدام منديل عدسي منقوع في محلول مخلوط من الكحول اللامائي والإيثر بنسبة ٣:١، ثم مسح العدسة بشكل حلزوني بدءًا من المركز نحو الحافة.
3. تثبيت بطاقة التحكم وبرنامج التحكم اختر بطاقة التحكم في الوسم المقابلة وفقًا لنوع الليزر. بالنسبة لليزرات الأليافية، وصّل مصدر الليزر وبطاقة التحكم بواسطة كابل SCSI ذي ٦٨ دبوسًا. وبعد تثبيت برنامج الوسم على الحاسوب الصناعي، عطّل حماية مكافحة الفيروسات في الوقت الفعلي لمنع استهلاك موارد الحوسبة في الوقت الفعلي. غيّر بروتوكول الاتصال بين أوضاع الألياف / فوق البنفسجية / ثاني أكسيد الكربون داخل البرنامج وفقًا لنوع المعدات. وصّل كابلات إشارة التعديل لليزرات ذات أنابيب التردد اللاسلكي (RF)، وكيّف واجهات التشغيل عالية الجهد لليزرات ذات الأنابيب الزجاجية. يُدعم التشغيل المتوازي لعدة بطاقات؛ ويمكن توصيل مشفرات خارجيًّا للوسم أثناء التشغيل.
4. تشغيل مصدر الليزر لليزرات النبضية من نوع MOPA الليفية: اترك مسافة تهوية لا تقل عن ١٠ سم حول الليزر لتبديد الحرارة. ويجب ألا يقل نصف قطر الانحناء الأدنى للألياف عن ٢٠٠ مم؛ ويُمنع الانحناء الحاد تمامًا. وقبل التشغيل، سخّن الجهاز لمدة ٦٠ ثانية بعد توصيل التيار الكهربائي، ثم عيّن شدة الليزر على الصفر، وشغّل عملية المسح الفارغة، ثم زد شدة الخرج تدريجيًّا. أما بالنسبة لليزرات فوق البنفسجية المبرَّدة بالماء: فتثبّت مستوى السائل في جهاز التبريد بالماء قبل التشغيل. وعيّن درجة حرارة الماء بين ٢٢ و٢٥ °م. ولا تفعّل خرج الليزر قبل أن تصل درجة الحرارة إلى القيمة المُحدَّدة. أما بالنسبة لليزرات من نوع CO₂: تأكَّد من سير الماء بشكل طبيعي في الأنابيب الزجاجية المبرَّدة بالماء، وتحقَّق من ظروف التبريد بالهواء أو الماء والأسلاك الخاصة بالتنميط في الأنابيب المعدنية ذات الترددات الراديوية. واستخدم ورقة التحويل السيراميكية للتحقق من بقعة الليزر الخارجة. والبقعة المؤهلة تكون دائرية الشكل وموزَّعة توزيعًا متجانسًا دون بقع داكنة أو تجويفات.

القسم الثاني: معاملات عملية وضع العلامات بالليزر الأساسية

المعاملات القابلة للضبط الرئيسية: شدة الليزر، التردد، عرض النبضة، سرعة المسح، المسافة بين الخطوط المتوازية، ومقدار الإزاحة عن البؤرة

يُحدِّد القدرة عمق العلامة. وتصلح الترددات المنخفضة للنقش العميق، بينما تصلح الترددات العالية للعلامات الملوَّنة الدقيقة. ويقلِّل عرض النبضة الضيِّق من التأثير الحراري. وتساعد إزاحة البؤرة الإيجابية أو السلبية في تخفيف تراكم الحرارة أثناء المعالجة.

ثالثاً: تشخيص الأعطال الشائعة

1. أنماط الوسم غير الواضحة أو الباهتة : لم تُزال غطاء حماية عدسة الحقل؛ وجود تلوث على عدسة الحقل أو النافذة الواقية؛ انحراف نقطة التركيز؛ انجراف نقطة الصفر في الجلفانومتر؛ عدم تطابق مواصفات البقعة بين الجلفانومتر وعدسة الحقل.
2. انصهار زائد أو احتراق قطعة العمل : ارتفاع شديد في طاقة الليزر؛ سرعة مسح منخفضة جداً؛ مسافة تهوية صغيرة جداً تؤدي إلى تراكم حراري شديد.
3. سطح النقش الخشن : ارتفاع طاقة النبضة الواحدة بشكل مفرط؛ إعدادات خاطئة لزاوية التهوية ونسبة تداخل النبضات؛ عدم تفعيل وظيفة التهوية المتقاطعة.
4. رسومات متجهة ناقصة تحتوي على مقاطع مكسورة عُيوب انقطاع أصلية في ملف المتجهات ثلاثي الأبعاد؛ وتحليل غير طبيعي لمتجهات الملف بواسطة البرنامج. يجدر إصلاح الرسومات مسبقًا باستخدام برنامج الرسم.
5. مؤشر النقطة الحمراء يعمل بشكل طبيعي، لكن لا يوجد إخراج ليزري. توصيلات اتصال الليزر فضفاضة؛ أو اختيار بروتوكول الليزر الخاطئ في البرنامج؛ أو عدم إعادة تعيين زر الإيقاف الطارئ؛ أو تشغيل حماية الليزر بسبب ارتفاع درجة الحرارة أو لدواعٍ أمنية.
6. أنماط مشوَّهة أو غير مُرتَّبة بدقة أثناء الوسم المباشر. اتجاه توصيلات المشفر معكوس؛ أو قيمة معامل النبضة غير صحيحة؛ أو عدم تطابق التأخير بين مستشعر التحفيز الضوئي وسرعة خط الإنتاج.

القسم الرابع: الوسم المباشر عبر خط الأنابيب

يُستخدم في الوسم الإلكتروني للرقم الدفعي، والرقم التسلسلي، وتاريخ الإنتاج على خطوط التصنيع.

1. المكوِّنات المادية وحدة وسم الليزر، وحزام النقل، ومشفر دوار، ومستشعر تحفيز ضوئي. ويقوم المشفر بجمع سرعة الخط الفعلية في الزمن الحقيقي، ثم يرسل البيانات إلى بطاقة التحكم لتصحيح مسار المسح في الزمن الحقيقي.
2. نقاط رئيسية في مرحلة التشغيل الأولي تكوين معامل نبض المشفر واتجاه الدوران بشكل صحيح في البرنامج. ضبط تأخير تشغيل المفتاح الضوئي بدقة. يمكن استيراد النصوص المتغيرة من ملفات إكسل لزيادة الأرقام التسلسلية تلقائيًّا. ويجب ألا تتجاوز السرعة الفعلية للخط أقصى سرعة مسح لمرايا الغالفنومتر.
3. الصيانة في الإنتاج الضخم إجراء فحص العينة الأولى بالكامل لكل دفعة. وفحص بكرة ضغط المشفر دوريًّا، ومعالجة انحراف الحزام. وزيادة تكرار صيانة عدسة المجال في ظروف العمل شديدة الغبار.