雷射3D動態聚焦打標技術

雷射打標利用高能量密度雷射，對工件表面進行局部加工，使表層材料汽化，而本來的表層露出深層物質，或者通過雷射燒掉表層物質，顯出所要刻上的圖形、文字。 一般架構是雷射光束經准直擴束後進入掃描鏡，在振鏡偏轉的反射鏡進行掃描，最後光束通過f-θ透鏡聚焦在工作平面上(如下圖)。

隨著工業需求發展，一般架構受限於f-θ聚焦透鏡的規格，不容易滿足大幅面與立體表面的加工需求，因此3D動態聚焦技術因應而生(如下圖)

3D動態聚焦鏡保留一般架構的掃描振鏡，但移除f-θ聚焦透鏡，取而代之的是一組可移動的透鏡組，通過透鏡快速前後移動實現焦距改變，當XY軸振鏡偏擺，3D動態聚焦便隨之補償焦距至正確位置。

3D動態聚焦不受限於f-θ聚焦透鏡，所以在相同的焦距高度下，有更大的加工面積，假設同為450mm焦距高度，f-θ聚焦透鏡可能有250mm x 250mm左右的加工範圍 (註1)，但3D動態聚焦則輕鬆來到400mm x 400mm的加工範圍 (註2)，而且焦距越高差距越大。

(註1) 加工範圍因設計技術不同與波長不同而有差異，數字為約略值
(註2) 加工範圍依照實際設備為主，數字為約略值

另一個3D動態聚焦的優勢是可進行立體表面加工，因為焦距是動態改變的，所以可以隨著立體表面高度需求變化

(如下圖)

3D動態聚焦能夠解決f-θ聚焦鏡在階梯表面，斜波，圓柱，圓錐等目標上的雕刻難題，使字體不變形扭曲，也可節省旋轉軸的作動時間。

圖片來源CK LASER

要完成複雜的動態聚焦加工，必須有良好的控制系統， 控制系統的核心為控制卡，其通訊協議可實現對振鏡的控制，I/O口實現對運動的控制。同時它還具備雷射模擬信號的輸入輸出協議可對雷射開關光、功率、頻率進行控制。

控制卡軟硬體整合好壞直接影響了使用者的體驗，也會影響設備的性能，f-θ聚焦元件的系統發展較早，控制軟體成熟，所以使用者可能會發現不同廠商銷售的打標機，其軟體內容相當接近，差別只在於硬體配置。

然而3D動態聚焦控制軟體則因為技術門檻，而有高低程度差異，對於使用者來說，硬體配置是可以改變的，軟體則無法隨意的更換，選擇技術與服務兼備的設備供應商是至關重要的。