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(shí)間，控制系統(tǒng)在激光打標(biāo)領(lǐng)域就經(jīng)歷了大幅面時(shí)代、轉(zhuǎn)鏡時(shí)代和振鏡時(shí)代，控制方式也完成了從軟件直接控制到上下位機(jī)控制到實(shí)時(shí)處理、分時(shí)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(duì)光學(xué)過程控制提出了新的挑戰(zhàn)。

大幅面時(shí)代

所謂大幅面，剛開始是將繪圖儀的控制部分直接用于激光設(shè)備上，將繪圖筆取下，在（0，0）點(diǎn)X軸基點(diǎn)、Y軸基點(diǎn)和原繪圖筆的位置上分別安裝45°折返鏡，在原繪圖筆位置下端安裝小型聚焦鏡，用以導(dǎo)通光路及使光束聚焦。直接用繪圖軟件輸出打印命令即可驅(qū)動(dòng)光路的運(yùn)行，這種方式明顯的優(yōu)勢(shì)是幅面大，而且基本上能滿足精度比較低的標(biāo)刻要求，不需要專用的標(biāo)刻軟件；但是，這種方式存在著打標(biāo)速度慢、控制精度低、筆臂機(jī)械磨損大、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)。因此，在經(jīng)歷初的嘗試后，繪圖儀式的大幅面激光打標(biāo)系統(tǒng)逐步退出打標(biāo)市場(chǎng)的，所應(yīng)用的同類型的大幅面設(shè)備基本上都是模仿以前這種控制過程，用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速大幅面系統(tǒng)，而隨著三維動(dòng)態(tài)聚焦振鏡式掃描系統(tǒng)的逐步完善，大幅面系統(tǒng)將逐步從激光標(biāo)刻領(lǐng)域銷聲匿跡。

轉(zhuǎn)鏡時(shí)代

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)還沒有在中國廣泛普及的情況下，一些控制工程師自行開發(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)出的激光通過擴(kuò)束，經(jīng)過成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)。這種控制過程無論從速度還是定位精度來說都遠(yuǎn)超過大幅面，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)格來說這種設(shè)計(jì)思路的出現(xiàn)和逐步完善代表著中國激光應(yīng)用的一個(gè)里程碑，是中國完全能自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)激光應(yīng)用設(shè)備的典型標(biāo)志。直到振鏡在中國大規(guī)模應(yīng)用的興起，這種控制方式才逐步退出中國激光應(yīng)用的舞臺(tái)。

振鏡時(shí)代

1998年，振鏡式掃描系統(tǒng)在中國的大規(guī)模應(yīng)用開始到來。[所謂振鏡，又可以稱之為電流表計(jì)，它的設(shè)計(jì)思路完全沿襲電流表的設(shè)計(jì)方法，鏡片取代了表針，而探頭的信號(hào)由計(jì)算機(jī)控制的-5V—5V的直流信號(hào)取代，以完成預(yù)定的動(dòng)作。同轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng)相同，這種典型的控制系統(tǒng)采用了一對(duì)折返鏡，不同的是，驅(qū)動(dòng)這套鏡片的步進(jìn)電機(jī)被伺服電機(jī)所取代，在這套控制系統(tǒng)中，位置傳感器的使用和負(fù)反饋回路的設(shè)計(jì)思路進(jìn)一步保證了系統(tǒng)的精度，整個(gè)系統(tǒng)的掃描速度和重復(fù)定位精度達(dá)到一個(gè)新的水平。

它是使用幾臺(tái)小型激光器同時(shí)發(fā)射脈沖，經(jīng)反射鏡和聚焦透鏡后，使幾個(gè)激光脈沖在被打標(biāo)材料表面上燒蝕（熔化）出大小及深度均勻的小凹坑，每個(gè)字符、圖案都是由這些小圓黑凹坑構(gòu)成的，一般是橫筆劃5個(gè)點(diǎn)，豎筆劃7個(gè)點(diǎn)，從而形成5×7的陣列。陣列式打標(biāo)一般采用小功率射頻激勵(lì)CO2激光器，其打標(biāo)速度可達(dá)6000字符/妙，因而成為高速在線打標(biāo)的理想選擇，其缺點(diǎn)是只能標(biāo)記點(diǎn)陣字符，且只能達(dá)到5×7的分辨率，對(duì)于漢字無能為力。

激光強(qiáng)度下降，標(biāo)記不夠清晰

解決方法：

①激光諧振腔是否變化；微調(diào)諧振腔鏡片。使輸出光斑；

②聲光晶體偏移或者聲光電源輸出能量偏低；調(diào)整聲光晶體位置或者加大聲光電源工作電流；

③進(jìn)入振鏡的激光偏離中心：調(diào)節(jié)激光器；

④若電流調(diào)到20A左右仍感光強(qiáng)不夠：氪燈老化，更換新燈。

激光電源

光纖激光打標(biāo)機(jī)激光電源是為光纖激光器提供動(dòng)力的裝置，其輸入電壓為AC220V的交流電。安裝于打標(biāo)機(jī)控制盒內(nèi)。

光纖激光器

光纖激光打標(biāo)機(jī)采用進(jìn)口脈沖式光纖激光器，其輸出激光模式好使用壽命長，被設(shè)計(jì)安裝于打標(biāo)機(jī)機(jī)殼內(nèi)。

振鏡掃描系統(tǒng)

振鏡掃描系統(tǒng)是由光學(xué)掃描器和伺服控制二部分組成。整個(gè)系統(tǒng)采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新工作原理設(shè)計(jì)和制造。

光學(xué)掃描器采用動(dòng)磁式偏轉(zhuǎn)工作方式的伺服電機(jī)。具有掃描角度大、峰值力矩大、負(fù)載慣量大、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、工作速度快、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。精密軸承消隙機(jī)構(gòu)提供了超底軸向和徑向跳動(dòng)誤差；“電子扭力棒”取代傳統(tǒng)彈性材料扭力棒，大大提高了使用壽命和長期工作的可靠性；任意位置零功率保持工作原理既降低了使用功耗，又減少了器件的發(fā)熱效應(yīng)，省卻了恒溫裝置；先進(jìn)的高穩(wěn)定性精密位置檢測(cè)傳感技術(shù)提供高線性度、高分辨率、高重復(fù)性、低漂移的性能。

光學(xué)掃描器分為X方向掃描系統(tǒng)和Y方向掃描系統(tǒng)，每個(gè)伺服電機(jī)軸上固定著激光反射鏡片。每個(gè)伺服電機(jī)分別由計(jì)算機(jī)發(fā)出數(shù)字信號(hào)控制其掃描軌跡。

聚焦系統(tǒng)

聚焦系統(tǒng)的作用是將平行的激光束聚焦于一點(diǎn)。主要采用f-θ透鏡，不同的f-θ透鏡的焦距不同，打標(biāo)效果和范圍也不一樣，光纖激光打標(biāo)機(jī)選用進(jìn)口高性能聚焦系統(tǒng)，其標(biāo)準(zhǔn)配置的透鏡焦距f=160mm，有效掃描范圍Φ110mm。用戶可根據(jù)需要選配型號(hào)的透鏡。

可選配的F-θ透鏡有：

f=100mm，有效聚焦范圍Φ65mm。

f=160mm，有效聚焦范圍Φ110mm。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是整個(gè)激光打標(biāo)機(jī)控制和指揮的中心，同時(shí)也是軟件安裝的載體。通過對(duì)聲光調(diào)制系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制完成對(duì)工件打標(biāo)處理。

光纖激光打標(biāo)機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要包括機(jī)箱、主板、CPU、硬盤、內(nèi)存條、D/A卡、軟驅(qū)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等。