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)。
大幅面時代
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X軸基點、Y軸基點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)動光路的運行,這種方式明顯的優(yōu)勢是幅面大,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、筆臂機械磨損大、可靠性差、體積大等缺點。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,用伺服電機驅(qū)動的高速大幅面系統(tǒng),而隨著三維動態(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)鏡時代
由于看到大幅面系統(tǒng)的一系列缺點,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)了由步進電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng),其工作原理是將從諧振腔中導(dǎo)出的激光通過擴束,經(jīng)過成90°安裝的兩個步進電機驅(qū)動的金鏡的反射,由F-theta場鏡聚焦后輸出作用于處理對象上,金鏡的轉(zhuǎn)動使工作平面上的激光作用點分別在X、Y軸上移動,兩個鏡面協(xié)同動作使激光可以在工作平面上完成直線和各種曲線的移動。這種控制過程無論從速度還是定位精度來說都遠超過大幅面,因此在很大程度上能滿足工具行業(yè)對激光控制的要求,雖然同當(dāng)時國際上流行的振鏡式掃描系統(tǒng)還有比較明顯的差距,但嚴格來說這種設(shè)計思路的出現(xiàn)和逐步完善代表著中國激光應(yīng)用的一個里程碑,是中國完全能自行設(shè)計和生產(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。
振鏡時代
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,它的設(shè)計思路完全沿襲電流表的設(shè)計方法,鏡片取代了表針,而探頭的信號由計算機控制的-5V—5V的直流信號取代,以完成預(yù)定的動作。同轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng)相同,這種典型的控制系統(tǒng)采用了一對折返鏡,不同的是,驅(qū)動這套鏡片的步進電機被伺服電機所取代,在這套控制系統(tǒng)中,位置傳感器的使用和負反饋回路的設(shè)計思路進一步保證了系統(tǒng)的精度,整個系統(tǒng)的掃描速度和重復(fù)定位精度達到一個新的水平。
它是使用幾臺小型激光器同時發(fā)射脈沖,經(jīng)反射鏡和聚焦透鏡后,使幾個激光脈沖在被打標(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個點,豎筆劃7個點,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CO2激光器,其打標(biāo)速度可達6000字符/妙,因而成為高速在線打標(biāo)的理想選擇,其缺點是只能標(biāo)記點陣字符,且只能達到5×7的分辨率,對于漢字無能為力。
激光打標(biāo)技術(shù)是激光加工的應(yīng)用領(lǐng)域之一。激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射,使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng),從而留下性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。激光打標(biāo)可以打出各種文字、符號和圖案等,字符大小可以從毫米到微米量級,這對產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。
聚焦后的極細的激光光束如同刀具,可將物體表面材料逐點去除,其先進性在于標(biāo)記過程為非接觸性加工,不產(chǎn)生機械擠壓或機械應(yīng)力,因此不會損壞被加工物品;由于激光聚焦后的尺寸很小,熱影響區(qū)域小,加工精細,因此,可以完成一些常規(guī)方法無法實現(xiàn)的工藝。
激光打標(biāo)是是用激光束在各種不同的物質(zhì)表面打上的標(biāo)記,用激光束使表層物質(zhì)的蒸發(fā)露出深層物質(zhì),或者導(dǎo)致表層物質(zhì)的化學(xué)物理變化而刻出痕跡,或者是通過光能燒掉部分物質(zhì),顯出所需刻蝕的圖形、文字。 另外,飛行打標(biāo)機技術(shù)已經(jīng)成熟,他具有較高的工作效率。打標(biāo)機常見問題及其解決方法。