國內(nèi)激光打標的現(xiàn)狀及發(fā)展前景
本文簡要介紹了國內(nèi)激光打標的發(fā)展歷程,著重介紹了目前國內(nèi)激光打標的技術(shù)現(xiàn)狀和市場現(xiàn)狀,并對其技術(shù)和市場的發(fā)展前景作了展望。
摘要:本文簡要介紹了國內(nèi)激光打標的發(fā)展歷程,著重介紹了目前國內(nèi)激光打標的技術(shù)現(xiàn)狀和市場現(xiàn)狀,并對其技術(shù)和市場的發(fā)展前景作了展望。
關(guān)鍵詞:激光打標;激光器;振鏡 一、概述 激光打標是在激光焊接、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、無磨損的新標記工藝。近年來,隨著激光器的可靠性和實用性的提高,加上計算機技術(shù)的迅速發(fā)展和光學(xué)器件的改進,促進了激光打標技術(shù)的發(fā)展。 激光打標是利用高能量密度的激光束對目標作用,使目標表面發(fā)生物理或化學(xué)的變化 ,從而獲得可見圖案的標記方式。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。激光打標與傳統(tǒng)的標記工藝相比有明顯的優(yōu)點: (1) 標記速度快,字跡清晰、永久。 (2) 非接觸式加工,污染小,無磨損。 (3) *作方便,防偽功能強。 (4) 可以做到高速自動化運行,生產(chǎn)成本低 二、國內(nèi)激光打標的發(fā)展歷程 激光打標設(shè)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(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)。 1.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)歷最初的嘗試后,繪圖儀式的大幅面激光打標系統(tǒng)逐步退出打標市場的,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(lǐng)域銷聲匿跡。 2.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。 3.振鏡時代 |
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