JP2944665B2 - Marking information processing method - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えばレーザビームや電子ビームなどの
高エネルギ密度熱源を用い、磁気特性を変えてマーキン
グ材料に文字や記号などの情報を書き込み、この書き込
んだ情報を磁気センサにより読み取るようにするマーキ
ング情報処理方法に関するものである。
〔従来の技術〕
第6図は、例えばレーザ応用技術ハンドブツク(レー
ザ協会編集、1984年3月10日朝倉書店発行)、4.4.6レ
ーザマーキングに示された従来のマーキング情報処理方
法の実施に用いるマーキング装置を示す構成図であり、
図において、1は高エネルギ密度熱源としてのレーザビ
ーム、2はビームエキスパンダ、3はX軸およびY軸ガ
ルバノスキヤナ、4は集光レンズ、5は反射ミラー、6
はレーザビーム1によつて情報がマーキングされるマー
キング材料としての鋼材である。
また、第7図はマーキングされた情報の読取り装置を
示す構成図であり、7は鋼材6の表面にレーザビーム1
によつてマーキングされた情報、8は情報7を読み取る
ためのテレビカメラである。
次に動作について説明する。レーザビーム1として
は、一般に連続励起型の高速繰り返しQスイツチNd:YAG
レーザを使用し、ビームエキスパンダ2でレーザビーム
1のビーム径を調整したあと、X軸およびY軸ガルバノ
スキヤナ3で文字や記号などの任意のパターンにレーザ
ビーム1をスキヤニングし、集光レンズ4で鋼材6の表
面においてレーザビーム1のパワー密度が105〜107W/cm
2になるように集光させる。続いて、反射ミラー5でこ
のレーザビーム1を反射させて、鋼材6の表面に照射す
ることによつて加熱する。これによりこの鋼材6を溶融
または蒸発させて、凹凸を形成したり変色させたりし
て、鋼材6の表面に文字や記号などの情報7をマーキン
グする。この情報7の読取りは、目視または第7図に示
すようにテレビカメラ8など光学的な方法で行なわれ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のマーキング情報処理方法は以上のようであるの
で、鋼材の表面に凹凸または変色により文字や記号など
の情報を表示し、この情報を目視またはテレビカメラな
どの光学的な方法で読み取らなければならず、鋼材の表
面状態や油などの付着によるよごれが障害となつて、例
えばテレビカメラの場合には、ハレーシヨンなどのため
に確実に情報を読み取ることが出来ないなどの問題点が
あつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、鋼材などマーキング材料の表面のよごれな
どに関係なく、確実にマーキングした情報を読み取るこ
とが出来るマーキング情報処理方法を得ることを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るマーキング情報処理方法は、鋼材の表
面を高エネルギ密度熱源により任意のパターンに加熱
し、その後冷却してその表面の磁気特性を変化させるこ
とにより、上記表面に情報を書き込み、この書き込まれ
た情報を、磁気センサにより読み取るようにしたもので
ある。
〔作用〕
この発明におけるマーキング情報の処理は、高エネル
ギ密度熱源により鋼材を任意のパターンに加熱し、その
パターンの冷却後の磁気特性を変化させることにより、
文字や記号などの情報のマーキングを行い、この情報を
必要に応じて磁気センサにより読み取ることができるよ
うにする。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図はこの発明の方法の実施に使用されるレーザマーキ
ング装置を示す構成図であり、第6図に示した従来の装
置と基本的には同じものである。すなわち、第1図にお
いて、10はCO2レーザ発振器、1は高エネルギ密度熱源
としてのレーザビーム、3はX軸およびY軸ガルバノス
キヤナ、4は集光レンズ、5は反射ミラー、6は磁性材
料であるマーキング材料としての鋼材である。
また、第2図はマーキング部の着磁装置であり、11は
着磁用電磁石で、これのギヤツプにレーザビーム照射ず
みで、情報7aが書き込まれた上記鋼材6が設置されるよ
うになつている。
さらに、第3図はマーキング部の情報7aを読み取る情
報読取り装置を示し、読取り用の磁気センサ12を主体と
して構成されている。
次に動作について説明する。CO2レーザ発振器10から
取り出したレーザビーム1をX軸およびY軸ガルバノス
キヤナ3により任意のパターンにスキヤニングし、これ
を集光レンズ4で鋼材6の表面において適当なパワー密
度になるようにレーザビーム1を集光させ、反射ミラー
5でこのレーザビーム1を反射させて、鋼材6の表面に
照射する。
このとき、第4図に示すように、鋼材6に照射するレ
ーザビーム1のパワー密度を104W/cm2程度になるように
調整すれば、鋼材6の表面を溶融、蒸発させることなく
加熱することができ、パワー密度を105W/cm2程度になる
ように調整すれば、材料の表面を溶融させることができ
る。
一般に、鋼材の場合には、加熱冷却または溶融凝固に
より相変化や硬度変化が起こり、磁気特性が変化する。
たとえば、鋼材6が機械構造用炭素鋼(S25C)の場合に
は、パワー密度を104W/cm2程度になるように調整して、
レーザビーム1を鋼材6の表面に照射すると、表面から
100μm程度以上まで照射部の磁気特性が変化し、鋼材
6の表面に目に見えない形で文字や記号などの情報7aを
書き込むことができる。一方、この情報7aを読み取る場
合には、第2図に示すように鋼材を着磁用電磁石11のギ
ヤツプに挿入して着磁すると、その残留磁化量は母材と
レーザビーム1を照射して書き込まれた情報7a部とで異
なる。この残留磁化量を、第3図に示すような磁気セン
サ12を用いて検出すると、第5図に示すように、鋼材6
の表面のレーザビーム1を照射しない部分Aと、レーザ
ビーム1を照射した情報7a部分Bとでは、レベル上大き
な違いが生じており、この磁化パターンの違いを磁気セ
ンサ12により読み取ることによつてマーキング情報のみ
を検出することが出来る。このように、磁気センサ12に
よる磁気的方法で情報7aを読み取る方法によれば、上記
従来方法で説明したテレビカメラ8など光学的手段を用
いる方法のように、マーキング部のよごれなど、表面の
状態の影響を受けることがなくなり、従つて読取りミス
のない確実な情報が得られる。また、情報7aは形状的に
凹凸などはまったくないので、塗装すれば目視では見え
ないため、意匠パネルや外装部品など最終的に製品の表
側で直接見えるような所へも適用でき、塗装後目視では
見えなくなっても、本方法では読みとることができ、こ
のような部品の製品管理等を容易に行なうことが出来る
という効果もある。
なお、上記実施例では鋼材6の表面に書き込まれた情
報7aが見えない場合について説明したが、上記従来の方
法で説明したように、凹凸または変色により情報7aが見
えるものであつてもよいことは言うまでもない。
また、鋼材6がたとえば非磁性のオーステナイト系ス
テンレス鋼の場合でも、レーザビーム1のパワー密度を
105W/cm2程度に調整して、ステンレス鋼の表面に照射す
ると、レーザビーム1の照射部分が溶融凝固する。これ
によつてもステンレス鋼は磁性体に変化するため、上記
実施例と同様の効果を奏する。以上のように、鋼材6は
どのような鋼材であつても、加熱することによつて磁気
特性が変化するものであれば、同様の効果を奏する。
さらに、上記実施例では、高エネルギ密度熱源1とし
てCO2レーザ発振器10より取り出したレーザビームを使
用した場合について説明したが、高エネルギ密度熱源1
はYAGレーザなど他のレーザや電子ビーム、プラズマア
ーク、プラズマジエツトなどを用いてもよく、上記実施
例と同様の効果を奏する。
さらにまた、上記実施例では鋼材6の表面に書き込ま
れた情報7aの検出方法として、鋼材6を着磁して着磁後
の残留磁化量を磁気センサ12により検出する場合につい
て説明したが、磁気センサ12はテープレコーダやビデオ
レコーダ等の磁気ヘッドを使用して透磁率を測定するな
ど、他の磁気特性を測定するものであつてもよく、上記
実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、鋼材などのマーキ
ング材料を高エネルギ密度熱源により任意のパターンで
加熱し、冷却後の磁気特性を変化させることにより、鋼
材の表面に文字や記号などの情報を書き込むとともに、
磁気センサによりその情報を読み取れるようにしたの
で、鋼材の表面のよごれなどに関係なく、確実に情報を
読み取ることができるものが得られる効果がある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention uses a high energy density heat source such as a laser beam or an electron beam to write information such as characters and symbols on a marking material by changing magnetic characteristics. The present invention relates to a marking information processing method in which the written information is read by a magnetic sensor. [Prior Art] FIG. 6 is a diagram illustrating a conventional laser information processing handbook (edited by Laser Association, published by Asakura Shoten on March 10, 1984), and 4.4.6 Laser Marking. It is a configuration diagram showing a marking device,
In the figure, 1 is a laser beam as a high energy density heat source, 2 is a beam expander, 3 is an X-axis and Y-axis galvano scanana, 4 is a condenser lens, 5 is a reflection mirror, 6
Is a steel material as a marking material on which information is marked by the laser beam 1. FIG. 7 is a block diagram showing a device for reading marked information.
Reference numeral 8 denotes a television camera for reading the information 7. Next, the operation will be described. The laser beam 1 is generally a continuous excitation type high-speed repetitive Q switch Nd: YAG
After adjusting the beam diameter of the laser beam 1 with the beam expander 2 using a laser, the laser beam 1 is scanned into an arbitrary pattern such as a character or a symbol with the X-axis and Y-axis galvano scanner 3, and the condensing lens 4 is used. The power density of the laser beam 1 on the surface of the steel material 6 is 10 5 to 10 7 W / cm
Focus so that it becomes 2 . Subsequently, the laser beam 1 is reflected by the reflection mirror 5 and irradiated on the surface of the steel material 6 to heat it. As a result, the steel material 6 is melted or evaporated to form irregularities or change color, thereby marking information 7 such as characters and symbols on the surface of the steel material 6. The reading of the information 7 is performed visually or by an optical method such as a television camera 8 as shown in FIG. [Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional marking information processing method is as described above, information such as characters and symbols is displayed on the surface of the steel material by unevenness or discoloration, and this information is visually observed or a television camera or the like. The surface condition of the steel material and dirt due to the adhesion of oil etc. become obstacles.For example, in the case of a TV camera, it is possible to read the information reliably for halation etc. There were problems such as no. The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a marking information processing method capable of reliably reading information that has been marked, irrespective of contamination of the surface of a marking material such as steel. Aim. [Means for Solving the Problems] The marking information processing method according to the present invention comprises heating the surface of a steel material to an arbitrary pattern by using a high energy density heat source, and then cooling it to change the magnetic properties of the surface. Information is written on the surface, and the written information is read by a magnetic sensor. [Operation] The processing of the marking information in the present invention is performed by heating a steel material to an arbitrary pattern by a high energy density heat source, and changing the magnetic properties of the pattern after cooling.
Marking of information such as characters and symbols is performed so that this information can be read by a magnetic sensor as needed. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a laser marking device used for carrying out the method of the present invention, which is basically the same as the conventional device shown in FIG. That is, in FIG. 1, 10 is a CO 2 laser oscillator, 1 is a laser beam as a high energy density heat source, 3 is an X-axis and Y-axis galvano-scanner, 4 is a condenser lens, 5 is a reflection mirror, and 6 is a magnetic material. Steel material as a certain marking material. FIG. 2 shows a magnetizing device for the marking portion. Numeral 11 denotes a magnetizing electromagnet. The steel material 6 on which the information 7a is written is installed by irradiating a laser beam on the gap of the electromagnet. I have. FIG. 3 shows an information reading apparatus for reading the information 7a of the marking portion, which is constituted mainly by a magnetic sensor 12 for reading. Next, the operation will be described. The laser beam 1 extracted from the CO 2 laser oscillator 10 is scanned into an arbitrary pattern by the X-axis and Y-axis galvano-scanners 3, and this is condensed by the condenser lens 4 so that the laser beam 1 has an appropriate power density on the surface of the steel material 6. Is condensed, and the laser beam 1 is reflected by the reflection mirror 5 to irradiate the surface of the steel material 6. At this time, as shown in FIG. 4, if the power density of the laser beam 1 applied to the steel material 6 is adjusted to be about 10 4 W / cm 2 , the surface of the steel material 6 is heated without melting and evaporating. If the power density is adjusted to be about 10 5 W / cm 2 , the surface of the material can be melted. Generally, in the case of a steel material, a phase change or a hardness change occurs due to heating / cooling or melt-solidification, so that magnetic properties change.
For example, when the steel material 6 is carbon steel for machine structural use (S25C), the power density is adjusted to be about 10 4 W / cm 2 ,
When the surface of the steel material 6 is irradiated with the laser beam 1,
The magnetic properties of the irradiated part change to about 100 μm or more, and information 7a such as characters and symbols can be written on the surface of the steel material 6 in an invisible manner. On the other hand, when reading this information 7a, as shown in FIG. 2, when a steel material is inserted into the gap of the magnetizing electromagnet 11 and magnetized, the amount of residual magnetization is obtained by irradiating the base material and the laser beam 1. It differs from the written information 7a. When this residual magnetization amount is detected by using a magnetic sensor 12 as shown in FIG. 3, the steel material 6 as shown in FIG.
There is a great difference in level between the portion A of the surface of the laser beam not irradiated with the laser beam 1 and the portion B of the information 7a irradiated with the laser beam 1, and the difference in the magnetization pattern is read by the magnetic sensor 12. Only the marking information can be detected. As described above, according to the method of reading the information 7a by the magnetic method using the magnetic sensor 12, like the method using the optical means such as the television camera 8 described in the above-described conventional method, the state of the surface such as the contamination of the marking portion is , So that reliable information without reading errors can be obtained. Also, since the information 7a has no irregularities in its shape at all, it cannot be seen visually after painting, so it can also be applied to places such as design panels and exterior parts that are finally directly visible on the front side of the product. However, even if it becomes invisible, it can be read by the present method, and there is also an effect that product management of such parts can be easily performed. In the above embodiment, the case where the information 7a written on the surface of the steel material 6 is not visible is described. However, as described in the conventional method, the information 7a may be visible due to unevenness or discoloration. Needless to say. Further, even when the steel material 6 is, for example, a nonmagnetic austenitic stainless steel, the power density of the laser beam 1 is reduced.
When the surface is adjusted to about 10 5 W / cm 2 and the surface of the stainless steel is irradiated, the irradiated part of the laser beam 1 melts and solidifies. This also changes the stainless steel into a magnetic material, so that the same effects as in the above embodiment can be obtained. As described above, the same effect can be obtained regardless of the type of the steel material 6 as long as the magnetic properties change when heated. Further, in the above embodiment, the case where the laser beam extracted from the CO 2 laser oscillator 10 is used as the high energy density heat source 1 has been described.
May use another laser such as a YAG laser, an electron beam, a plasma arc, a plasma jet, or the like, and have the same effects as in the above embodiment. Furthermore, in the above embodiment, as a method for detecting the information 7a written on the surface of the steel material 6, the case where the steel material 6 is magnetized and the residual magnetization amount after the magnetization is detected by the magnetic sensor 12 has been described. The sensor 12 may be a sensor for measuring other magnetic characteristics, such as measuring magnetic permeability using a magnetic head such as a tape recorder or a video recorder, and has the same effect as the above embodiment. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a marking material such as a steel material is heated in an arbitrary pattern by a high energy density heat source, and the magnetic properties after cooling are changed, so that a character is formed on the surface of the steel material. And information such as symbols and
Since the information can be read by the magnetic sensor, there is an effect that the information can be reliably read regardless of the contamination of the surface of the steel material.
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるマーキング情報処理
方法の実施に用いるマーキング装置を示す構成図、第2
図はこの発明の一実施例におけるマーキング部に着磁を
するための着磁装置を示す構成図、第3図はこの発明の
一実施例における情報読取り装置を示す構成図、第4図
は照射ビームのパワー密度と照射時間および加工形態の
関係を示すパワー密度特性図、第5図は残留磁化量の変
化を示す残留磁化量特性図、第6図は従来のマーキング
情報処理方法の実施に用いるマーキング装置を示す構成
図、第7図は従来の情報読取り装置を示す構成図であ
る。
1は高エネルギ密度熱源(レーザビーム)、6はマーキ
ング材料(鋼材)、7aは情報、12は磁気センサ。
なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a marking apparatus used for carrying out a marking information processing method according to an embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a configuration diagram showing a magnetizing device for magnetizing a marking portion in one embodiment of the present invention, FIG. 3 is a configuration diagram showing an information reading device in one embodiment of the present invention, and FIG. Power density characteristic diagram showing the relationship between beam power density, irradiation time and processing mode, FIG. 5 is a residual magnetization amount characteristic diagram showing a change in residual magnetization amount, and FIG. 6 is used for implementing a conventional marking information processing method. FIG. 7 is a configuration diagram showing a marking device, and FIG. 7 is a configuration diagram showing a conventional information reading device. 1 is a high energy density heat source (laser beam), 6 is a marking material (steel), 7a is information, and 12 is a magnetic sensor. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 英男 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社材料研究所内 (72)発明者 杉山 良浩 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社材料研究所内 (72)発明者 大村 俊次 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社材料研究所内 (72)発明者 村上 光平 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−242891(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 3/00 Q G11B 5/02 Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideo Ikeda 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Inside the Materials Research Laboratory of Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Yoshihiro Sugiyama 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture 1 Mitsubishi Materials Corporation Materials Research Laboratory (72) Inventor Shunji Omura 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Corporation Materials Research Laboratory (72) Inventor Kohei Murakami 8-chome Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture No. 1-1 Inside Mitsubishi Electric Corporation Production Technology Laboratory (56) References JP-A-61-242891 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B41J 3/00 Q G11B 5/02 Z
Claims (1)
任意のパターンに加熱した後、冷却することによって、
上記表面の磁気特性を変化させて、上記マーキング材料
上に情報を書き込み処理する際に、上記マーキング材料
が機械構造用炭素鋼の場合、高エネルギ密度熱源のパワ
ー密度を鋼材の表面で104W/cm2程度にし、照射時間を1m
sec以上にしたことを特徴とするマーキング情報処理方
法。 2.高エネルギ密度熱源によりマーキング材料の表面を
任意のパターンに加熱した後、冷却することによって、
上記表面の磁気特性を変化させて、上記マーキング材料
上に情報を書き込み処理する際に、上記マーキング材料
がオーステナイト系ステンレス鋼の場合、高エネルギ密
度熱源のパワー密度を鋼材の表面で105W/cm2程度にし、
照射時間を1msec以上にしたことを特徴とするマーキン
グ情報処理方法。 3.高エネルギ密度熱源をCO2レーザやYAGレーザなどの
レーザビームとしたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項または第2項記載のマーキング情報処理方法。 4.高エネルギ密度熱源を電子ビームとしたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項または第2項記載のマーキ
ング情報処理方法。 5.高エネルギ密度熱源をプラズマアークまたはプラズ
マジェットとしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項または第2項記載のマーキング情報処理方法。 6.高エネルギ密度熱源によりマーキング材料の表面を
任意のパターンに加熱した後冷却することによって、上
記表面の磁気特性を変化させて、上記マーキング材料上
に情報を書き込み処理し、この書き込み処理した上記情
報を磁気センサにより読み出すマーキング情報処理方
法。 7.磁気センサは鋼材を着磁した後の残留磁化量で情報
を検出することを特徴とする特許請求の範囲第6項記載
のマーキング情報処理方法。 8.磁気センサは鋼材の透磁率で情報を検出することを
特徴とする特許請求の範囲第6項記載のマーキング情報
処理方法。(57) [Claims] By heating the surface of the marking material to an arbitrary pattern with a high energy density heat source and then cooling,
When writing information on the marking material by changing the magnetic properties of the surface, when the marking material is carbon steel for machine structural use, the power density of the high energy density heat source is 10 4 W on the surface of the steel material. / cm 2 and irradiation time 1m
A marking information processing method characterized in that the time is longer than sec. 2. By heating the surface of the marking material to an arbitrary pattern with a high energy density heat source and then cooling,
When the information is written on the marking material by changing the magnetic properties of the surface, when the marking material is austenitic stainless steel, the power density of the high energy density heat source is 10 5 W / about 2 cm,
A marking information processing method, wherein an irradiation time is set to 1 msec or more. 3. 3. The marking information processing method according to claim 1, wherein the high energy density heat source is a laser beam such as a CO 2 laser or a YAG laser. 4. 3. The marking information processing method according to claim 1, wherein the high energy density heat source is an electron beam. 5. 2. The high-energy density heat source is a plasma arc or a plasma jet.
Item 3. The marking information processing method according to item 2 or 2. 6. By heating and cooling the surface of the marking material to an arbitrary pattern with a high energy density heat source, the magnetic properties of the surface are changed, and information is written on the marking material, and the written information is written. A marking information processing method that is read by a magnetic sensor. 7. 7. The marking information processing method according to claim 6, wherein the magnetic sensor detects information based on a residual magnetization amount after magnetizing the steel material. 8. 7. The marking information processing method according to claim 6, wherein the magnetic sensor detects information based on the magnetic permeability of the steel material.
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