大幅面時(shí)代

所謂大幅面，剛開(kāi)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(guò)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。

掃描式打標(biāo)

掃描式打標(biāo)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、激光器和X-Y掃描機(jī)構(gòu)三部分組成，其工作原理是將需要打標(biāo)的信息輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)按照事先設(shè)計(jì)好的程序控制激光器和X-Y掃描機(jī)構(gòu)，使經(jīng)過(guò)特殊光學(xué)系統(tǒng)變換的高能量激光點(diǎn)在被加工表面上掃描運(yùn)動(dòng)，形成標(biāo)記。

通常X-Y掃描機(jī)構(gòu)有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是機(jī)械掃描式，另一種是振鏡掃描式。

（1） 機(jī)械掃描式

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。

（2）振鏡掃描式

振鏡掃描式打標(biāo)系統(tǒng)主要由激光器、XY偏轉(zhuǎn)鏡、聚焦透鏡、計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。其工作原理是將激光束入射到兩反射鏡（振鏡）上，用計(jì)算機(jī)控制反射鏡的反射角度，這兩個(gè)反射鏡可分別沿X、Y軸掃描，從而達(dá)到激光束的偏轉(zhuǎn)，使具有一定功率密度的激光聚焦點(diǎn)在打標(biāo)材料上按所需的要求運(yùn)動(dòng)，從而在材料表面上留下的標(biāo)記，聚焦的光斑可以是圓形或矩形。

在振鏡打標(biāo)系統(tǒng)中，可以采用矢量圖形及文字，這種方法采用了計(jì)算機(jī)中圖形軟件對(duì)圖形的處理方式，具有作圖效率高，圖形精度好，無(wú)失真等特點(diǎn)，極大的提高了激光打標(biāo)的質(zhì)量和速度。同時(shí)振鏡式打標(biāo)也可采用點(diǎn)陣式打標(biāo)方式，采用這種方式對(duì)于在線打標(biāo)很適用，根據(jù)于不同速度的生產(chǎn)線可以采用一個(gè)掃描振鏡或兩個(gè)掃描振鏡，與前面所述的陣列式打標(biāo)相比，可以標(biāo)記更多的點(diǎn)陣信息，對(duì)于標(biāo)記漢字字符具有更大的優(yōu)。

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)。

振鏡掃描式打標(biāo)因其應(yīng)用范圍廣，可進(jìn)行矢量打標(biāo)和點(diǎn)陣打標(biāo)，標(biāo)記范圍可調(diào)，而且具有響應(yīng)速度快、打標(biāo)速度高（每秒鐘可打標(biāo)幾百個(gè)字符）、打標(biāo)質(zhì)量較高、光路密封性能好、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)已成為主流產(chǎn)品，并被認(rèn)為代表了未來(lái)激光打標(biāo)機(jī)的發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。

用于打標(biāo)的激光器主要有Nd:YAG激光器和CO2激光器。Nd:YAG激光器產(chǎn)生的激光能被金屬和絕大多數(shù)塑料很好地吸收，而且其波長(zhǎng)短(為1.06μm)，聚焦的光斑小，因而適合在金屬等材料上進(jìn)行高清晰度的標(biāo)記。CO2激光器產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)為10.6μm，木制品、玻璃、聚合物和多數(shù)透明材料對(duì)其有很好的吸收效果，因而特別適合在非金屬表面上進(jìn)行標(biāo)記。

Nd:YAG激光器和CO2激光器的缺點(diǎn)是對(duì)材料的熱損傷及熱擴(kuò)散比較嚴(yán)重，產(chǎn)生的熱邊效應(yīng)常會(huì)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(shí)，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(shí)，標(biāo)記邊緣十分清晰。由于材料對(duì)紫外光的吸收大，激光對(duì)材料的作用只發(fā)生在材料的表層，對(duì)材料幾乎沒(méi)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

伴隨著激光設(shè)備的迅速發(fā)展，紫外激光打標(biāo)機(jī)功率的提高，紫外激光打標(biāo)機(jī)已經(jīng)被應(yīng)用于超精細(xì)加工高端市場(chǎng)，iPhone、化妝品、藥品、食品及其他高分子材料的包裝瓶表面打標(biāo)；柔性PCB板打標(biāo)、劃片；硅晶圓片微孔、盲孔加工；LCD液晶玻璃、玻璃器皿表面、金屬表面鍍層、塑膠按鍵、電子原件、禮品、通訊器材、建筑材料等多個(gè)領(lǐng)域。

紫外激光加工進(jìn)程稱為“光蝕”效應(yīng)，“冷加工”具有很高負(fù)荷能量的(紫外)光子，能夠打斷資料或周圍介質(zhì)內(nèi)的化學(xué)鍵，至使資料發(fā)作非熱進(jìn)程損壞。這種冷加工在激光符號(hào)加工中具有特別的含義，因?yàn)樗皇菬釤g，而是不發(fā)生"熱損傷"副作用的、打斷化學(xué)鍵的冷剝離，因此對(duì)被加工外表的里層和鄰近區(qū)域不發(fā)生加熱或熱變形等作用。所加工出來(lái)的資料具有潤(rùn)滑的邊緣和極低限度的碳化.

工業(yè)化大批量自動(dòng)化生產(chǎn)流水線環(huán)境下，紫外激光打標(biāo)機(jī)因?yàn)槠涔赓|(zhì)量，峰值高，脈寬窄，加工過(guò)程熱影響小等優(yōu)勢(shì)，在電光轉(zhuǎn)換效率更高的條件下，成為工業(yè)加工制造生產(chǎn)商的寵兒，能滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)的需求打標(biāo)。