“昼夜标记”用于汽车、航空、仪表和电脑键盘,使按钮和控制(如门锁、窗户控制、音响系统调整等)在从明亮阳光(白天)到昏暗光线(夜晚)的环境照明条件下清晰可见。虽然听起来很简单,但在小批量生产环境中生产这些产品需要使用复杂的、自动化的、基于激光的工具。

什么是日夜标记?

图1.汽车室内控制的日夜标记。在前照明(日)下,按钮标记显示为浅色背景。在后照明(夜晚)下,它们看起来很暗。

白天和夜晚标记解决了简单的需要,提供图例,易于看到和清楚的塑料按钮和控制在广泛变化的照明条件下。为了实现白天和晚上的清晰可读性,一个透明的塑料按钮首先涂上一层半透明的深色油漆。然后,第二层对比鲜明(浅色)的不透明涂料被覆盖在上面。然后,有选择地去除顶层的油漆,以创建所需的按钮图例(标记模式),揭示下面的深色层。

当外部照射时,标记出现在浅色背景上的黑暗。当环境照明水平低时,放置在按钮下方的光源(通常是LED)照亮它。这种光穿过半透明暗涂料,但是在顶部的不透明涂料层被封锁。这使得标记出现在黑暗的背景上。通过制造第一层半透明光涂料,可以通过制造第一层半透明光涂料来实现精确相反的对比度(暗按钮上的光标记),并用较深的涂料层覆盖这一层。

从历史上看,使用两部分注射成型或旋转雕刻进行日常标记。注塑方法仍在使用中,尤其是对于高批量生产。但是,这种方法需要昂贵的工具,并且不能轻易产生小按钮上的高分辨率标记。

在过去的20年里,激光雕刻已成为快速生产定制日和夜间标记的首选方法,因为它提供了无与伦比的速度,操作灵活性和标记质量的组合。在激光雕刻中,在计算机控制下的表面上扫描高功率激光束,以烧成所需图案的必要量。

激光加工的主要优点之一是,它可以以非常高的精度去除所需深度的材料。具体地,它可以从部件中烧蚀顶层涂料,而不会基本上除去任何底层涂料层。它还在标记本身中提供高维度精度。结果是标记外观方面的质量和高部分的一致性。

所面临的挑战

图2.日夜标记是通过将两层对比涂料放在塑料按钮上完成的。选择性地移除仅仅是不透明涂料的外层会产生标记。这使得在前面(日)和后部(夜晚)照明条件下可见标记。

Crestron Electronics为消费者和商业应用生产定制自动化系统。典型的用途是控制照明、窗帘、音频、安全、电话会议和显示器。通常,这些系统都是使用安装在墙上的键盘或手持遥控器来操作的。这些设备上的图例通常包含白天和晚上的标记。

在制造方面,Crestron Electronics的主要原因是产生高度清晰易受清晰的吸引力标记,这些标记与他们的高端品牌形象一致。此标记越来越多地涉及相对复杂的徽标和图形,而不是仅仅是传统的字母数字字符。这些标记的小物理尺寸要求标记系统提供高空间分辨率和尖锐,定义的边缘。

Crestron Electronics面临的挑战是,他们的产品通常是小批量生产(通常只有一两个单位)。因此,标记过程必须易于配置,以最小的设置时间生产定制标记,并以低批量交付可接受的单位生产成本。他们的小批量尺寸和高标记质量的组合意味着它不是成本效益的批量生产方法,如两部分注射成型。

此外,Crestron电子授权他们的经销商和终端用户创建他们自己的标识艺术品,然后自动传输到制造工厂。具体来说,这意味着客户必须能够创造任何他们想要的平面设计,而不必担心激光系统将如何制造它,然后有一个简单的方法将他们的设计传递给生产人员。

日夜标记在行动中

图3. Crestron Electronics在遥控器上使用日期标记以及许多自动化产品的键盘。

Crestron电子公司采用相干LME-RM激光标记系统,因为它提供了标记质量和操作方便的组合,他们需要。这是一个交钥匙系统,可以配备各种不同的激光源,以标记各种材料(金属,陶瓷,塑料等)。

对于塑料标记,最典型的来源是固态(Nd:YVO)4.)激光,因为它提供的脉冲持续时间短,通常能在塑料中提供最明显的颜色或对比度变化,而不会对材料造成任何热损伤。这些激光器可与红外,绿色或紫外线(UV)输出,以匹配特定的材料吸收特性。同样的优势(最小的热影响区域)也使固态激光成为白天和晚上标记的最佳选择,即使它实际上是一个烧蚀过程,而不是一个在大块材料中引起颜色或纹理变化(如发泡)的过程。

在实践中,产生一天和夜间标记通常涉及用激光进行多次通过,其中每个通道孵化出标记形状并除去少量材料(总涂料层厚度通常为0.0025“)。而且,甚至可能存在“清理”在过程结束时通过了抛光底层的底层,以便给它提供所需的光滑纹理和外观。

确切的过程配方(通过通过,激光功率,激光脉冲重复率)根据被烧蚀的材料和层厚度而变化。为了快速开发新的过程配方,相干的LME-RM激光标记系统可以自动运行几组不同的激光参数,以便能够快速识别最佳设置。具体地,系统将自动产生标记的网格,其中激光功率在每列之间变化,并且激光重复率在每行之间变化,从而探索大量独特的组合。然后,操作员检查标记的网格并选择产生最佳结果的设置。此外,连贯的应用程序开发工程师已经建立了一个大型数据库,他们可以向用户提供,以便为这种优化提供良好的起点。

图4。相干LME-RM是一个紧凑的,交钥匙标记系统,可以配置各种不同的激光源和选项。

“标志品质是我们的单一最大优先事项”笔记KEITH JAMES,战略供应链和制造业务,在Crestron Electronics。“我们希望为客户提供在我们的用户界面产品上标记位映射图像的选项,但我们必须首先清除一个技术障碍,以标记具有相同高水平的清晰度的位图,我们实现了文本。连贯系统解决此问题的一种方式是通过在孵化标记填充后在位图图像周围进行概要。这消除了标记上的任何锯齿或粗糙的边缘,并且一致地提供锋利的边缘。

“相干的视觉激光标记(VLM)软件还促进了生产定制标记的整个过程,”他补充道。使用它,我们的经销商可以在其计算机屏幕上显示键盘布局,定义其客户要求的任何符号或命名,然后只需将所有这些都邮寄到我们的生产订单处理工厂。然后,我们的内部生产人员可以在零件中生产该标记,而VLM软件则处理几乎没有操作员干预所需的所有背景任务。这是一个极其用户友好的环境,操作员可以在几分钟内学习使用,因此我们的生产力非常高。“

结论

日夜标记广泛使用许多消费产品,最符合的汽车和计算机键盘,因为它提供了有吸引力和功能性的标记。基于激光的日夜标记系统的进步现在减少了工作设置时间,并促进将自定义艺术品翻译成实际标记的过程。这使得该技术甚至可以易于访问甚至小批量制造商。

本文由Coherent Inc.的罗伯特博伊斯(Robert Boyes)编写。有关更多信息,请联系Boyes先生此电子邮件地址受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用Javascript来查看它。或者访问这里


Photonics&Imaging Technology杂志

本文首先出现在3月份,2021号问题光子和成像技术杂志。

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