雷射3D動態聚焦打標技術
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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)。

雷射3D動態聚焦打標技術

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)

雷射3D動態聚焦打標技術

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)

雷射3D動態聚焦打標技術

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。

雷射3D動態聚焦打標技術

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