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激光喷码机工作原理图解

激光打标机/激光喷码机等激光加工设备(laser marking machine)是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质,从而刻出精美的图案、商标和文字,激光打标机主要分为, CO2激光打标机、 光纤激光打标机和紫外激光打标机,

       激光打标机/激光喷码机等激光加工设备(laser marking machine)是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质,从而刻出精美的图案、商标和文字,激光打标机主要分为,  CO2激光打标机、 光纤激光打标机和紫外激光打标机,激光打标机主要应用于一些要求更精细、精度更高的场合。应用于电子元器件、集成电路(IC)、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材。

基本原理

        激光打标是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质,或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹,或者是通过光能烧掉部分物质,显出所需刻蚀的图案、文字 。

组成结构

激光电源

       激光打标机激光电源是为激光器提供动力的装置,其输入电压为AC220V的交流电。安装于打标机控制盒内。

激光器

       激光器一般由3个主要部分组成:激活能源,工作介质(气体、液体、固体或半 导体材料)和激光共振腔。在一个激光系统中,激光工作介质在没有受到激活以前,绝大多数粒子处于稳态,粒子的原子核带正电,核外电子带负电,电子处在核外特定轨道上围绕原子核不停地旋 转着。当激光工作介质受到激活(如强光照射),从外界获得适当能量后,电子就会从 能量较小的轨道跃迁到能量较大的轨道上,呈现亚稳态级状态,实现粒子的反转,亚稳态能级上的部分原子自发跃迁到低能级而返回稳态,同时放出能量,即光子,此种光子 称为自发辐射光子。自发辐射光子在共振腔内呈布朗运动,随着运动可能会碰撞到其他 电子,使其跃迁到稳定的状态,从而放出更多的光子,产生受激辐射。自发辐射光子的传播方向不一,凡不沿工作介质轴线方向传播的以及由它诱发产生的受激辐射光子,都 很快从工作介质的侧面逸出,而沿轴线方向传播的自发辐射光子以及由它诱发产生的受 激辐射光子传播至共振腔内的部分反射镜时,少量光子透射出去,大部分被反射回工作介质。被部分反射镜反射重新回到工作介质的光子,继续诱发新的受激辐射,光同时被 放大,继续传播遇到全反射镜时,光子全部被反射。被反射镜反射出来的光子,再次进人工作介质,诱发新的受激辐射,光进一步被放大,光子在共振腔中来回振荡,受激辐 射不断增强,光不断被放大,当光子增加到一定数量时,便能从部分反射镜一端连续、 稳定地输出激光。

 

                                                                                       激光器原理图


振镜扫描和聚焦系统

       振镜扫描系统是由光学扫描器和伺服控制二部分组成。整个系统采用新技术、新材料、新工艺、新工作原理设计和制造。光学扫描器采用动磁式偏转工作方式的伺服电机。具有扫描角度大、峰值力矩大、负载惯量大、机电时间常数小、工作速度快、稳定可靠等优点。精密轴承消隙机构提供了超底轴向和径向跳动误差;“电子扭力棒”取代传统弹性材料扭力棒,大大提高了使用寿命和长期工作的可靠性;任意位置零功率保持工作原理既降低了使用功耗,又减少了器件的发热效应,省却了恒温装置;先进的高稳定性精密位置检测传感技术提供高线性度、高分辨率、高重复性、低漂移的性能。

        光学扫描器分为X方向扫描系统和Y方向扫描系统,每个伺服电机轴上固定着激光反射镜片。每个伺服电机分别由计算机发出数字信号控制其扫描轨迹。

 

                                                                                   激光喷码机振镜扫描和聚焦系统


       聚焦系统的作用是将平行的激光束聚焦于一点。主要采用f-θ透镜,不同的f-θ透镜的焦距不同,打标效果和范围也不一样,光纤激光打标机选用进口高性能聚焦系统,其标准配置的透镜焦距f=160mm,有效扫描范围Φ110mm。用户可根据需要选配型号的透镜。

可选配的F-θ透镜有:

f=100mm,有效聚焦范围Φ65mm。

f=160mm,有效聚焦范围Φ110mm。

计算机控制系统

       计算机控制系统是整个激光打标机控制和指挥的中心,同时也是软件安装的载体。通过对声光调制系统、振镜扫描系统的协调控制完成对工件打标处理。

激光打标机的计算机控制系统主要包括机箱、主板、CPU、硬盘、内存条、D/A卡、软驱、显示器、键盘、鼠标等。

                                                                                     激光喷码机激光打标机工作原理图                                                                         

特点

一、激光喷码机的分类。

按照激光器不同,激光喷码机可分为:CO2激光打标机,半导体激光打标机,YAG激光打标机,光纤激光打标机。

按照激光可见度不同分为:紫外激光打标机(不可见)、绿激光打标机(可见激光)、红外激光打标机(不可见激光)。

按照激光喷码机波长不同,可以分为:深紫外激光打标机( 266 nm )、绿激光打标机( 532nm )、灯泵YAG激光打标机(1064nm)、半导体侧泵YAG激光打标机、半导体端泵YAG激光打标机(1064nm )、光纤激光打标机(1064nm)、CO2激光打标机(10.64um)。

激光喷码机在现代工业应用中,主要还是指CO2二氧化碳激光喷码机;光纤激光喷码机;UV紫外激光喷码机这三种类型。

不同类型的激光机打标出来的字符均可以设置为矢量字体或者水晶字体。

 

                                                                                                          激光喷码机打标机

二、激光喷码机哪些优势特点?

永久性标记,不会因环境因素(触摸、酸性及减性气体、高温、低温等)而消退。

防伪性很强,不容易仿制和更改。

非接触性,以非机械式的"光刀"进行加工,可在任何规则或不规则表面打印标记,且打标后工件不会产生内应力,保证工件的原有精度。对工作表面不产生腐蚀,无"刀具"磨损、无毒害、无污染。

适用性广泛,适用于多种材质的标记加工。

雕刻精度高,图文精细,最小线宽可达0.04mm。标记清晰、持久、美观。

运行成本低,只需AC 220V/50Hz民用电源,无耗材损耗及消费。

加工效率高,激光光束可以高速移动(速度达5~7米/秒),打标过程可在数秒内完成。

开发速度快,由于激光技术和计算机技术的结合,用户只要在计算机上编程即可实现激光打印输出,并可随时变换打印设计。

 

三、激光喷码机在不同行业中的应用效果。

在不同产品上,激光喷码机可以形成不同的打标效果,根据打标效果,我们可以找到适合各自产品的机器类型,方便我们的采购决策。

在金属和塑料上进行打标,可以实现浅雕、深雕的效果;在金属上可以实现退火、蚀刻的效果,从而实现产品局部的颜色变化、发泡、消融,达到标识的目的。

在学习激光喷码机工作原理时,我们还需要深入了解到激光机的焦距问题,焦距对于激光机来说是非常重要的,安装不同的透镜、可以实现短焦距和长焦距的切换,从而让能量更好的集中在一点,实现精准赋码、用更少的能量,打出更漂亮的内容。

现如今,随着可变二维码的普及,对于激光机我们有了更高的要求,比如稳定性、速度(性能)、可拓展性、以及供应商的服务方面,更多的标准可以对比和衡量一个品牌、一个设备的好坏,在充满竞争的激光机市场中,一诺喷码科技相信我们能够不断超越自己,更好满足客户需求。

                                                                                           二氧化碳激光喷码机喷印案例

公认的原理是两种:

      “热加工”具有较高能量密度的激光束(它是集中的能量流),照射在被加工材料表面上,材料表面吸收激光能量,在照射区域内产生热激发过程,从而使材料表面(或涂层)温度上升,产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。

       “冷加工”具有很高负荷能量的(紫外)光子,能够打断材料(特别是有机材料)或周围介质内的化学键,至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义,因为它不是热烧蚀,而是不产生"热损伤"副作用的、打断化学键的冷剥离,因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如,电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜,在半导体基片上开出狭窄的槽。

不同标记方法的比较

       与喷墨打标法相比,激光打标雕刻的优越性在于:应用范围广,多种物质(金属、玻璃、陶瓷、塑料、皮革等)均可打上永久的高质量标记。对工件表面无作用力,不产生机械变形,对物质表面不产生腐蚀。

产品应用

可雕刻多种非金属材料。 用于服装辅料、医药包装、酒类包装、建筑陶瓷、饮料包装、织物切割、橡胶制品、外壳铭牌、工艺礼品、电子元件、皮革等行业。

1.可雕刻金属及多种非金属材料。更适合应用于一些要求精细、精度高的产品加工。

2.应用于电子元器件、集成电路(IC)、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材、医疗器械等行业。

3.适用材料包括:普通金属及合金(铁、铜、铝、镁、锌等所有金属),稀有金属及合金(金、银、钛),金属氧化物(各种金属氧化物均可),特殊表面处理(磷化、铝阳极化、电镀表面),ABS料(电器用品外壳,日用品),油墨(透光按键、印刷制品),环氧树脂(电子元件的封装、绝缘层)。

使用流程

正常顺序

检查水路、电路无误后方能开机。开机顺序为:

①接通进线电源,打开钥匙开关。此时机器抽风及制冷系统通电,电流表显示数值7A左右;

②等待5~10秒钟,按动外控制面板上触发按钮,电流表显示数值为零,3~5秒钟之后,氪灯点燃,电流表显示数值7A。(参照激光电源操作说明书);

③打开振镜电源;

④打开计算机,调出所需打标文件;

⑤调节激光电源到工作电流(10~18A),即可开始打标;

打标结束后,按以上顺序逆向关闭各组件电源:

①将激光电源工作电流调至最小(7A左右);

②关闭计算机;

③关闭振镜电源;

④按动停止按钮;

⑤关闭钥匙开关;

⑥断开进线电源。

解决方案

打标机解决方法: ①激光谐振腔是否变化;微调谐振腔镜片。使输出光斑最好; ②声光晶体偏移或者声光电源输出能量偏低;调整声光晶体位置或者加大声光电源工作电流; ③进入振镜的激光偏离中心:调节激光器; ④若电流调到20A左右仍感光强不够:氪灯老化,更换新灯。

打标机解决方法: ①检查所有的电源连接线; ②高压氪灯老化,更换氪灯。 操作激光打标机注意事项 ①严禁无水或水循环不正常情况下启动激光电源和调Q电源; ②不允许Q电源空载工作(即调Q电源输出端悬空); ③出现异常现象,首先关闭振镜开关和钥匙开关,再行检查; ④不允许在氪灯点燃前启动其他组件,以防高压窜入损坏组件; ⑤注意激光电源输出端(阳极)悬空,以防与其他电器打火、击穿; ⑥保持内循环水干净。定期清洗水箱并换干净去离子水或纯水。

具体注意事项

第一、激光打标机应尽可能在无尘、10℃-35℃的环境中使用,保持光学器件干燥、无尘。通常需要保证单独的封闭工作间,要保证室内恒温,地面要有地面漆或瓷砖,安装空调;

第二、客户须提供主电源支持至少2500W交流单相电源,且我司提供设备主电源线须安装在一个空气开关上,以做保护,严禁使用三角插头;

第三、客户所提供的主电源须带有地线,严禁虚接!

第四、循环水箱中冷却水最好使用去离子水,若无去离子水,可用蒸馏水代替;循环冷却水使用一段时间后应及时更换(建议至少两星期换一次水),以免影响出激光效率。

       以上内容由内蒙古一诺喷码科技有限公司包头喷码机维修服务中心技术人员提供分享,希望对广大喷码机用户有所帮助,如有疑问欢迎电话交流,0472-2767010/15847254822

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