激光打標的基本原理是,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,通過控制激光在材料表面的路徑,從而形成需要的圖文標記。
激光打標的特點是非接觸加工,可在任何異型表面標刻,工件不會變形和產(chǎn)生內(nèi)應力,適于金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等材料的標記。
激光幾乎可對所有零件(如活塞、活塞環(huán)、氣門、閥座、五金工具、衛(wèi)生潔具、電子元器件等)進行打標,且標記耐磨,生產(chǎn)工藝易實現(xiàn)自動化,被標記部件變形小。
激光打標機采用掃描法打標,即將激光束入射到兩反射鏡上,利用計算機控制掃描電機帶動反射鏡分別沿X、Y軸轉(zhuǎn)動,激光束聚焦后落到被標記的工件上,從而形成了激光標記的痕跡
珠三角、港臺地區(qū)把激光打標按激光的英文(Laser)音譯稱為激光鐳射加工。
激光打標設備的核心是激光打標控制系統(tǒng),因此,激光打標的發(fā)展歷程就是打標控制系統(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)在激光打標領域就經(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、分時復用的一系列演變,如今,半導體激光器、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刻要求,不需要專用的標刻軟件;但是,這種方式存在著打標速度慢、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系統(tǒng)逐步退出打標市場的,所應用的同類型的大幅面設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)將逐步從激光標刻領域銷聲匿跡。
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,但嚴格來說這種設計思路的出現(xiàn)和逐步完善代表著中國激光應用的一個里程碑,是中國完全能自行設計和生產(chǎn)激光應用設備的典型標志。直到振鏡在中國大規(guī)模應用的興起,這種控制方式才逐步退出中國激光應用的舞臺。
振鏡時代
1998年,振鏡式掃描系統(tǒng)在中國的大規(guī)模應用開始到來。[所謂振鏡,又可以稱之為電流表計,它的設計思路完全沿襲電流表的設計方法,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)的掃描速度和重復定位精度達到一個新的水平。
激光打標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)生顏色變化的化學反應,從而留下性標記的一種打標方法。
激光強度下降,標記不夠清晰
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左右仍感光強不夠:氪燈老化,更換新燈。