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    激光打標(biāo)發(fā)展歷程

            2021-11-19 08:06:40        1679次瀏覽

    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(shí)間,控制系統(tǒng)在激光打標(biāo)領(lǐng)域就經(jīng)歷了大幅面時(shí)代、轉(zhuǎn)鏡時(shí)代和振鏡時(shí)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(shí)處理、分時(shí)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(duì)光學(xué)過程控制提出了新的挑戰(zhàn)。

    大幅面時(shí)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(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。

    轉(zhuǎn)鏡時(shí)代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(dòng)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(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的金鏡的反射,由F-theta場(chǎng)鏡聚焦后輸出作用于處理對(duì)象上,金鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)使工作平面上的激光作用點(diǎn)分別在X、Y軸上移動(dòng),兩個(gè)鏡面協(xié)同動(dòng)作使激光可以在工作平面上完成直線和各種曲線的移動(dòng)。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(duì)激光控制的要求,雖然同當(dāng)時(shí)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(gè)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(tái)。

    振鏡時(shí)代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(hào)由計(jì)算機(jī)控制的-5V—5V的直流信號(hào)取代,以完成預(yù)定的動(dòng)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(duì)折返鏡,不同的是,驅(qū)動(dòng)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(gè)系統(tǒng)的掃描速度和重復(fù)定位精度達(dá)到一個(gè)新的水平。

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