激光打標(biāo)的基本原理是,由激光發(fā)生器生成高能量的連續(xù)激光光束,聚焦后的激光作用于承印材料,使表面材料瞬間熔融,甚至氣化,通過(guò)控制激光在材料表面的路徑,從而形成需要的圖文標(biāo)記。
激光打標(biāo)的特點(diǎn)是非接觸加工,可在任何異型表面標(biāo)刻,工件不會(huì)變形和產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,適于金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等材料的標(biāo)記。
由于看到大幅面系統(tǒng)的一系列缺點(diǎn),在高速振鏡技術(shù)還沒(méi)有在中國(guó)廣泛普及的情況下,一些控制工程師自行開(kāi)發(fā)了由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng),其工作原理是將從諧振腔中導(dǎo)出的激光通過(guò)擴(kuò)束,經(jīng)過(guò)成90°安裝的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的金鏡的反射,由F-theta場(chǎng)鏡聚焦后輸出作用于處理對(duì)象上,金鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)使工作平面上的激光作用點(diǎn)分別在X、Y軸上移動(dòng),兩個(gè)鏡面協(xié)同動(dòng)作使激光可以在工作平面上完成直線和各種曲線的移動(dòng)。這種控制過(guò)程無(wú)論從速度還是定位精度來(lái)說(shuō)都遠(yuǎn)超過(guò)大幅面,因此在很大程度上能滿足工具行業(yè)對(duì)激光控制的要求,雖然同當(dāng)時(shí)國(guó)際上流行的振鏡式掃描系統(tǒng)還有比較明顯的差距,但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)這種設(shè)計(jì)思路的出現(xiàn)和逐步完善代表著中國(guó)激光應(yīng)用的一個(gè)里程碑,是中國(guó)完全能自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)激光應(yīng)用設(shè)備的典型標(biāo)志。直到振鏡在中國(guó)大規(guī)模應(yīng)用的興起,這種控制方式才逐步退出中國(guó)激光應(yīng)用的舞臺(tái)。
機(jī)械掃描式打標(biāo)系統(tǒng)不是采用通過(guò)改變反射鏡的旋轉(zhuǎn)角度去移動(dòng)光束,而是通過(guò)機(jī)械的方法對(duì)反射鏡進(jìn)行X-Y坐標(biāo)的平移,從而改變激光束到達(dá)工件的位置,這種打標(biāo)系統(tǒng)的X-Y掃描機(jī)構(gòu)通常是用繪圖儀改裝。其工作過(guò)程:激光束經(jīng)過(guò)反光鏡①、②轉(zhuǎn)折光路后,再經(jīng)過(guò)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(lái)回運(yùn)動(dòng);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(yùn)動(dòng)。在計(jì)算機(jī)的控制下(一般通過(guò)并口輸出控制信號(hào)),光筆在Y方向上的運(yùn)動(dòng)與筆臂 在X方向上的運(yùn)動(dòng)合成,可使輸出激光到達(dá)平面內(nèi)任意點(diǎn),從而標(biāo)刻出任意圖形和文字。
振鏡掃描式打標(biāo)系統(tǒng)一般使用連續(xù)光泵工作波長(zhǎng)為1.06μm的Nd:YAG激光器,輸出功率為10~120W,激光輸出可以是連續(xù)的,也可以是Q開(kāi)關(guān)調(diào)制的。發(fā)展的射頻激勵(lì)CO2激光器,也被用于振鏡掃描式激光打標(biāo)機(jī)。