一.概述
J :, +L_.XToq- 激光打標(biāo)是在激光焊接、激光熱處理、激光切割、激光打孔等應(yīng)用技術(shù)之后發(fā)展起來的一門新型加工技術(shù),是一種非接觸、無污染、無磨損的新標(biāo)記工藝。近年來,隨著激光器的可靠性和實(shí)用性的提高,加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和光學(xué)器件的改進(jìn),促進(jìn)了激光打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展。
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OUp8QQ ,E/vHI8 激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光束對目標(biāo)作用,使目標(biāo)表面發(fā)生物理或化學(xué)的變化 ,從而獲得可見圖案的標(biāo)記方式。高能量的激光束聚焦在材料表面上,使材料迅速汽化,形成凹坑。隨著激光束在材料表面有規(guī)律地移動同時控制激光的開斷,激光束也就在材料表面加工成了一個指定的圖案。激光打標(biāo)與傳統(tǒng)的標(biāo)記工藝相比有明顯的優(yōu)點(diǎn):
71wyZJ 4,)=r3;&! (1) 標(biāo)記速度快,字跡清晰、永久。
`5x,N%9{ dLjT^ 9 (2) 非接觸式加工,污染小,無磨損。
!WDdq_n*v !3Pl]S~6! (3) 操作方便,防偽功能強(qiáng)。
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TJrN (4) 可以做到高速自動化運(yùn)行,生產(chǎn)成本低
M?]ObIM:5 x!G\-2# 二.國內(nèi)激光打標(biāo)的發(fā)展歷程
dU+1@_ Y/{Z`} 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(jī)控制到實(shí)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)。
Xst&QKU H#6J7\xcS 1. 大幅面時代
#He:p$43 yQ&;#`!' 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)動光路的運(yùn)行,這種方式最明顯的優(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(jī)械磨損大、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)。因此,在經(jīng)歷最初的嘗試后,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,現(xiàn)在所應(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。
4;%=ohD:! po{f*}gas] 2. 轉(zhuǎn)鏡時代
D4`7,JC}< p%j@2U 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°安裝的兩個步進(jìn)電機(jī)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(diǎn)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(yuǎn)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(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。
UY>{e>/H9 ULsz<Hj 3. 振鏡時代
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7MU 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,而探頭的信號由計(jì)算機(jī)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(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,整個系統(tǒng)的掃描速度和重復(fù)定位精度達(dá)到一個新的水平。
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]ax!bK ;r8,Wx@f1C 三.國內(nèi)激光打標(biāo)的技術(shù)現(xiàn)狀
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