激光打標(biāo)設(shè)備的核心是激光打標(biāo)控制系統(tǒng),因此,激光打標(biāo)的發(fā)展歷程就是打標(biāo)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程。從1995年到2003年短短的8年時間,控制系統(tǒng)在激光打標(biāo)領(lǐng)域就經(jīng)歷了大幅面時代、轉(zhuǎn)鏡時代和振鏡時代,控制方式也完成了從軟件直接控制到上下位機控制到實時處理、分時復(fù)用的一系列演變,如今,半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、乃至紫外激光的出現(xiàn)和發(fā)展又對光學(xué)過程控制提出了新的挑戰(zhàn)。
掩模式打標(biāo)又叫投影式打標(biāo)。掩模式打標(biāo)系統(tǒng)由激光器、掩模板和成像透鏡組成,其工作原理,經(jīng)過望遠鏡擴束的激光,均勻的投射在事先做好的掩模板上,光從雕空部分透射。掩模板上的圖形通過透鏡成像到工件(焦面)上。通常每個脈沖即可形成一個標(biāo)記。受激光輻射的材料表面被迅速加熱汽化或產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),發(fā)生顏色變化形成可分辨的清晰標(biāo)記。掩模式打標(biāo)一般采用CO2激光器和YAG激光器。掩模式打標(biāo)主要優(yōu)點是一個激光脈沖一次就能打出一個完整的、包括幾種符號的標(biāo)記,因此打標(biāo)速度快。對于大批量產(chǎn)品,可在生產(chǎn)線上直接打標(biāo)。缺點是打標(biāo)靈活性差,能量利用率低。
機械掃描式打標(biāo)系統(tǒng)不是采用通過改變反射鏡的旋轉(zhuǎn)角度去移動光束,而是通過機械的方法對反射鏡進行X-Y坐標(biāo)的平移,從而改變激光束到達工件的位置,這種打標(biāo)系統(tǒng)的X-Y掃描機構(gòu)通常是用繪圖儀改裝。其工作過程:激光束經(jīng)過反光鏡①、②轉(zhuǎn)折光路后,再經(jīng)過光筆(聚焦透鏡)③作用射到被加工工件上。其中繪圖儀筆臂④只能帶著反光鏡①和②沿X軸方向來回運動;光筆③連同它上端的反光鏡②(兩者固定在一起)只能沿Y軸方向運動。在計算機的控制下(一般通過并口輸出控制信號),光筆在Y方向上的運動與筆臂 在X方向上的運動合成,可使輸出激光到達平面內(nèi)任意點,從而標(biāo)刻出任意圖形和文字。
Nd:YAG激光器和CO2激光器的缺點是對材料的熱損傷及熱擴散比較嚴(yán)重,產(chǎn)生的熱邊效應(yīng)常會使標(biāo)記模糊。相比之下,由準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的紫外光打標(biāo)時,不加熱物質(zhì),只蒸發(fā)物質(zhì)的表面,在表面組織產(chǎn)生光化學(xué)效應(yīng),而在物質(zhì)表層留下標(biāo)記。所以,用準(zhǔn)分子激光打標(biāo)時,標(biāo)記邊緣十分清晰。由于材料對紫外光的吸收大,激光對材料的作用只發(fā)生在材料的表層,對材料幾乎沒有燒損現(xiàn)象,因此準(zhǔn)分子激光器更適合于材料的標(biāo)記。