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歷了大幅面時代、轉鏡時代和振鏡時代,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)了由步進電機驅動的轉鏡式掃描系統(tǒng),其工作原理是將從諧振腔中導出的激光通過擴束,經過成90°安裝的兩個步進電機驅動的金鏡的反射,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。
它是使用幾臺小型激光器同時發(fā)射脈沖,經反射鏡和聚焦透鏡后,使幾個激光脈沖在被打標材料表面上燒蝕(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。陣列式打標一般采用小功率射頻激勵CO2激光器,其打標速度可達6000字符/妙,因而成為高速在線打標的理想選擇,其缺點是只能標記點陣字符,且只能達到5×7的分辨率,對于漢字無能為力。
激光打標機技術作為一種現代精密加工方法,與腐蝕,氣動加工等相比,具有獨特的優(yōu)勢:
1.采用激光做加式手段,與工件之間沒有加工力的作用,具有無接觸,無切削力,熱影響小的優(yōu)點,保證了工件的原有精度。同時,材料的適應性較廣,可以在多種材料的表面制作出非常精細的標記且耐久性非常好。
2激光的空間控制性和時間控制性很好,對加工對象的材質、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大,特別使用于自動化加式和特殊面加工。且加式方式靈活,既可以適應實驗室式的單項設計的需要,也可以滿足工業(yè)化大批量生產的要求。
3激光刻劃精細,線條可以達到毫米和微米量級,采用激光標刻技術制作的標記偽造和更改都非常困難,對產品防偽為重要。
4.激光加工系統(tǒng)與計算機數控技術相結合可構成自動化加工設備,可以打出各種文字,符號和圖案,易于用軟件設計標刻圖樣,更改標記內容,適應現代化生產率,快節(jié)奏的要求。
5激光加工沒有污染源,是一種清潔無污染的高環(huán)保加工技術。激光打標機已被廣泛應用于各行各業(yè),為優(yōu)質、、無污染和低成本的現代加工生產開辟了廣闊的前景。隨著現代激光標刻應用領域的不斷擴展,對激光制造的設備系統(tǒng)小型化,率和集成化的要求也越來越高,新型率光纖激光技術的開發(fā)成功,必將對此產生極大的推動。
激光加工使用的“刀具”是聚焦后的光點,不需要額外增添其它設備和材料,只要激光器能正常工作,就可以長時間連續(xù)加工。激光加工速度快,成本低廉。激光加工由計算機自動控制,生產時不需人為干預。
隨著激光技術的不斷發(fā)展,激光設備已廣泛應用于服裝皮革、工藝禮品、廣告標牌、建筑模型、印刷雕版、剪紙包裝、石材影雕、木器竹器、電子電器、手機通訊、鐘表眼鏡、五金、汽車配件等行業(yè)。企業(yè)外發(fā)激光加工藝成為一種趨勢,由此香港好石多集團與的激光打標機生產商合作,共同服務于打標領域,從事專業(yè)的激光打標服務。在保證服務品質基礎上,由于自主的專業(yè)生產線,無中間服務商,故此,為客戶提供具有優(yōu)良性價比的激光打標服務。