Riassunto analitico
La diffusione di marcatori laser è in costante crescita, ciò è principalmente dovuto ai diversi vantaggi che questa tecnologia offre rispetto a quelle tradizionali.
Lo scopo di questo progetto di tesi è di studiare come funzionano i marcatori laser, passando dai fenomeni fisici presenti nella marcatura, come l’interazione tra materiale e laser, all’attuale stato dell’arte dei marcatori, per poi porre le basi per la progettazione di un marcatore economico e compatto.
Il sistema progettato deve marcare in modo soddisfacente codici 2D (bar codes, QR codes) su profili in PVC (cloruro di polivinile). Per rispettare i requisiti di compattezza ed economicità una piccola sorgente laser DPSS con Q-Switched passivo a 1064 nm è stata selezionata e, da un punto di vista ottico, è stato scelto un sistema di focalizzazione ad un solo elemento per ovviare alle voluminose lenti F-Theta.
Per una miglior progettazione e una comprensione più profonda di alcune criticità dei marcatori laser, due diversi prototipi sono stati realizzati, uno utilizzante una sorgente continua e l’altro che sfrutta un laser impulsato.
Un software realizzato con LabVIEW gestisce la marcatura e l’immagine da marcare è trasferita al microcontrollore inserito nel sistema di marcatura tramite una sorta di protocollo run-length coding.
Inoltre, un algoritmo capace di compensare la distorsione di pincushion viene proposto.
I prototipi realizzati e lo studio effettuato su questa tecnologia costituiscono solamente il punto di partenza per sviluppi futuri volti all’ingegnerizzazione del prodotto finito.
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Abstract
The dissemination of laser marking systems is steadily growing, mainly due to several advantages that they can offer compared to traditional marking technologies.
The aim of this dissertation is to study how laser markers work, starting from the physical phenomena behind the marking such as laser material interactions, to the actual state of the art of laser markers, and then lay the foundation for a design of a very compact and cost-effective laser marking system.
The designed system has to mark 2D codes (bar codes, QR codes) on PVC (Polymerizing Vinyl Chloride) profiles with satisfactory marking quality. To accomplish the constraints of compactness and low-cost, a small size DPSS passive Q-Switched at 1064 nm laser source has been selected and, from an optical point of view, a single focusing element that avoids the use of a bulky F-theta lens has been employed.
For a better design and a deeper comprehension of some critical aspects concerning laser markers, two different prototypes have been realized, one using a CW laser and the other one exploiting a pulsed source.
A LabVIEW software manages the marking process and the image to be marked is transmitted from the PC to the microcontroller placed on the marking system through a sort of run-length coding.
Furthermore, an algorithm able to compensate the so-called pincushion distortion is proposed.
The realized prototypes and the related research work are just the starting point for future developments aimed to the engineering of a final product.
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