激光打标机工作原理

 新闻资讯     |      2022-06-15 18:43
激光打标机首先通过专用点云转换软件,将二 维图像转换成点云图像,然后根据点的排列通过控制软件控制激光在工件表面上的位置和激光的输出。由氪灯泵浦 Nd:YAG激光器产生波长为 1 064 nm的激光,激光束经扩束镜扩束后,再射到振镜扫描器的 反射镜上,振镜扫描器在计算机的控制下高速摆动, 使激光束在 x、y二维方向上进行丑描,形成平面 图像。激光打标是通过镜头将激光束聚焦到工件表 面形成一个个微细的、高能量密度的光斑,每一个高 能量的激光脉冲瞬间在工件表面烧蚀形成标记,在 计算机的控制下连续不断地重复这一过程 ,预先设 计好的文字、图形等内容就永久地蚀刻在工件表面。
激光打标机工作原理
 
激光打标技术与其他激光加工技术如激光切 割、激光焊接、激光热处理、激光快速成形等相比,是 目前激光加工领域应用最广泛、最成熟的一项技术。 在实际生产中,可利用激光打标技术将文字、图形等 永久性的标记在多种不同材料的表面。随着科学技 术的发展,现在激光打标都是通过与数控技术、控制 软件和计算机辅助设计软件相结合,既可直接在控 制软件中设计简单的文字、图形,也可使用计算机辅 助设计软件设计设计较为复杂的文字、图形 ,然后对 这些文字、图形的文件进行格式转换,最后通过控制 软件控制激光的输 出和轨迹 。
 
激光与物质的相互作用是激光加工的基础。当 激光照射到材料上时,电磁能首先转化为电子激发 能,然后再转化为热能或化学能。因此,加工过程中 材料的被加工区域将发生各种变化,这些变化主要 体现在材料的升温、熔化、汽化、产生等离子体云等。 与传统打标技术相比,激光打标属于非接触加工,不 会引起变形,加工热影响区小,工件材料损耗小,图 案质量好,不易被假冒且加工过程易于实现自动化, 加工效率高。尤其是在加工高硬度、高熔点和脆性 的材料时,更能显示出其独特的优势。
 
1、泵浦技术 
固体激光器具有结构紧凑、牢固耐用、价格便宜 等优点,在激光打标领域中应用广泛。本文就以固 体激光器为例介绍激光器泵浦技术。固体激光器泵浦方式可分为气体放电灯泵浦和半导体激光二极管 泵浦两种方式 。
(1)气体放电灯泵浦。脉冲固体激光器采用脉 冲氙灯泵浦,连续固体激光器采用氪灯或碘钨灯泵浦。放电灯的发射光谱分为连续谱和线状谱,覆盖的波长范围很宽,只有与激光工作物质的吸收波长 相匹配的光才可被有效地吸收。气体放电灯泵浦有 很多能量转换环节,因此激光器转换效率很低。 
(2)半导体激光二极管泵浦。采用输出激光波 长与固体激光工作物质吸收波长相匹配的激光作为泵浦光源可大大提高激光器效率。近年来,随着科 学技术的发展,采用半导体激光二极管泵浦固体激光的全固态激光器,以目前气体放电灯泵浦无法比 拟的泵浦效率,使固体激光器体积大大缩小、结构紧凑,且无需水冷,供电简单,在国内外得到迅速发展 并获得广泛应用,是目前固体激光器的主要研究和 发展方向。 
 
2、激光打标的原理 
激光打标是用激光束在各种物质表面打上永久性标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质,或通过光能使表层物质发生化学物理变化 而“刻”出痕迹,或通过光能烧掉部分物质,显出所需刻蚀的文字、图形。激光打标的原理大体上分为以下两种 :
(1)“热加工”。具有较高能量密度的激光束,照射到被加工材料表面上,材料表面吸收激光能量, 在照射区域内发生热激发过程,从而使材料表面温度上升,产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。 
(2)“冷加工”。具有很高负荷能量的光子,能 打断材料或周围介质内的化学键,使材料发生非热 过程破坏。这种冷加工在激光标记中具有特殊的意义,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。