Işın yönlendirmeli lazerler

Işın yönlendirmeli lazerler

Öne çıkan noktalar

• Hareket eden lazer ya da parça değil, aynalardır; yüksek hızlı markalamayı mümkün kılan da budur.
• Markalama alanı içindeki ışın hareketini her eksen için bir tane olmak üzere iki galvanometre sağlar.
• Düz alan lensi ışını odaklayarak tüm alanda yüksek güç yoğunluğu elde eder.
• Tarama hızı, görüş alanı ve ışın kalitesi, bir tarama kafasının yapabileceklerini sınırlayan üç unsurdur.

Işın yönlendirmeli lazerler

Işın yönlendirmeli bir lazer markalama sistemi, parçayı veya lazerin kendisini hareket ettirmek yerine, odaklanmış lazer noktasını hızlı ve bilgisayar kontrollü aynalarla sabit bir parça üzerinde gezdirir. Galvanometre motorlarına monte edilmiş iki hafif ayna ışını X ve Y yönünde saptırır; düz alan lensi ise tüm markalama alanında odağı korur. Parça yerinde durur, yalnızca ışın hareket eder.

Bu mimari, hemen hemen tüm modern endüstriyel markalamanın temelidir ve lazer markalamanın yüksek hızlı üretimde uygulanabilir hale gelmesinin nedeni de budur.

Optik hat nasıl çalışır?

• Işın genişletici. Ham ışını büyütür; böylece odaklama lensi daha küçük bir nokta oluşturabilir. Lens girişindeki ışın ne kadar büyükse odak o kadar sıkı olur.
• X ve Y galvanometre aynaları. Kapalı çevrimli galvo motorlarla sürülen, çok düşük ataletli aynalardır; milisaniyenin çok küçük bir kesrinde yeniden konumlanabilirler.
• F-theta lensi. Kritik bileşendir. Sıradan bir lens eğri bir yüzeye odaklanır; bu da merkezden uzaklaştıkça markanın odak dışı kalmasına yol açar. F-theta lensi, odak düzlemi düz olacak ve yer değiştirme tarama açısıyla doğrusal orantılı olacak şekilde düzeltilmiştir; böylece geometri bozulmaz.

Alan boyutu, nokta boyutu ve verilen ödünler

F-theta lensinin odak uzaklığı markalama alanını belirler ve bu seçim sonuçsuz değildir:

Daha geniş bir alan her zaman çözünürlükten ve güç yoğunluğundan ödün verilmesi anlamına gelir. Irradyans gücün nokta alanına bölünmesiyle bulunduğundan, daha büyük bir nokta aynı gücü daha seyrek dağıtır; bu da ışığı zor emen bir polimerde markanın oluşmasıyla oluşmaması arasındaki farkı yaratabilir. “Esneklik için” gereğinden geniş bir alan belirlemek yaygın ve maliyetli bir hatadır.

Üç eksenli ve dinamik odaklama

Standart iki eksenli bir sistem düz bir düzlemde markalama yapar. Galvanometrelerin önüne motorlu bir odaklama modülü, yani üçüncü bir eksen eklemek odak yüksekliğinin anlık olarak değiştirilmesine olanak tanır; böylece konturlu, basamaklı ve silindirik plastik parçalar baştan sona odakta markalanabilir. Belirgin çıkma açısı veya eğriliği olan kalıplanmış bileşenlerde bu çoğu zaman isteğe bağlı değil, zorunludur.

Operatörün kontrol ettiği parametreler

• Markalama hızı — ayna tarama hızıdır; güç ve tekrarlama frekansıyla birlikte birim uzunluğa aktarılan enerjiyi belirler.
• Atlama hızı ve gecikmeler — ışının markalanan bölümler arasında ne kadar hızlı yeniden konumlandığını belirler. Hatalı atlama, markalama ve çokgen gecikmeleri klasik kusurlara yol açar: yanmış köşeler, vektörlerde yuvarlak başlangıç ve bitişler.
• Tarama deseni ve çizgi aralığı — dolgulu alanlarda hem görünümü hem de birikimli ısı girdisini kontrol eder.
• Odak ofseti — noktayı genişletmek ve markayı yumuşatmak için bazen bilerek odak dışı çalışılır.

Plastiklerde bu zamanlama parametreleri metallere göre daha önemlidir; çünkü polimerler, kötü gecikme ayarlarının yol açtığı yerel ısı birikimine çok daha az toleranslıdır. Sorun giderme rehberi plastiklerde lazer gravür sırasında sık karşılaşılan sorunların giderilmesi yazısında toplanmıştır.

Gecikme parametreleri ve markaların bozulma nedeni

Galvanometre aynalarının kütlesi vardır; bu nedenle komut sinyalinin gerisinde kalırlar. Bu yüzden her tarama kafası, lazeri aynalarla senkronize eden bir dizi gecikme parametresi sunar. Geometrik marka kusurlarının çoğundan bu ayarlar sorumludur ve çoğu zaman fabrika varsayılanlarında bırakılırlar:

Bu parametreler markalama hızıyla etkileşir; dolayısıyla belirli bir hızda ayarlanmış reçete, hız değiştiğinde köşe ve çizgi ucu kusurları gösterir. Gecikmeleri makine sabiti saymak yerine, markalama hızı önemli ölçüde değiştiğinde yeniden ayarlayın.

Alan kalibrasyonu ve distorsiyon düzeltmesi

F-theta lensi, aynanın açısal sapmasını düz bir odak düzlemine eşler; ancak bu eşleme hiçbir zaman kusursuz değildir ve alanın kenarlarına doğru bozulur:

• Düzeltme dosyaları lense özgüdür. Tarama kafası, takılı lense uygun bir distorsiyon düzeltme tablosu uygular. Farklı bir odak uzaklığını ilgili dosyayı yüklemeden takmak, merkezde doğru görünen ancak alan kenarlarında boyutsal olarak hatalı markalar üretir.
• Fıçı ve yastık distorsiyonu, alan çevresinde düz çizgilerin bükülmesi olarak görülür. Bu mekanik değil, kalibrasyon sorunudur.
• Parçayla değil, ızgarayla doğrulayın. Tam alanlı bir ızgara markalayıp ölçmek; merkezdeki küçük tek bir markanın asla göstermeyeceği ölçek hatasını, eğrilmeyi ve distorsiyonu ortaya çıkarır.
• Çalışma alanını anma alanının içinde tutun. Doğruluk, nokta boyutu ve odak kenarlara doğru bozulur; bu nedenle alanın uç noktasına yerleştirilen parça, merkezdeki aynı parçadan daha kötü markalanır.
• Herhangi bir optik değişiklikten sonra yeniden kalibre edin — lens, koruyucu pencere veya kafa değişimi yeni bir ızgara kontrolü gerektirir.

Tarama kafası kusurlarında sorun giderme

İlgili terimler ve okumalar

• Plastik lazer markalama çözümleri
• Lazer irradyansı
• Plastiğe lazerle nasıl marka yapılır
• İzlenebilirlik için lazer markalama ve makine görüşü kodları

Bunu üretimde uygulamak

The Sabreen Group, galvanometreli markalama sistemlerinin şartnamesi, alan seçimi ve parametre geliştirme konularında bağımsız mühendislik desteği sağlar. Bir prosesi belirliyor, bir malzemeyi nitelendiriyor veya üretimdeki bir sorunu gideriyorsanız mühendislik hizmetleri ekibimiz size yardımcı olabilir. Uygulamanızı görüşmek için bizimle iletişime geçin.

Sıkça sorulan sorular

Işın yönlendirmeli lazer nedir?

Lazer kaynağını veya iş parçasını hareket ettirmeden ışın konumunu hızla yönlendirmek ve kontrol etmek için galvanometre aynaları ya da MEMS tarayıcılar gibi dinamik optik bileşenler kullanan lazer sistemidir. Endüstriyel markalamanın standart mimarisidir.

Işın yönlendirme aslında nasıl çalışır?

Ayarlanabilir aynalar ışın yönünü değiştirmek için eğilir veya döner; bir galvanometre X eksenini, diğeri Y eksenini yöneterek markalama alanı içinde hareket sağlar. Ardından düz alan lens düzeneği ışığı odaklayarak yüzeyde yüksek güç yoğunluğu elde eder.

Işın yönlendirme neden parçayı hareket ettirmekten daha hızlıdır?

Çünkü aynaların kütlesi bir iş parçasından veya lazer kafasından çok daha azdır. Işının hızlı hareketi; gravür, markalama, kesme ve eklemeli imalatta mekanik hareket sistemlerinin ulaşamayacağı yüksek işleme hızlarına olanak tanır.

Bir tarama kafasının performansını ne sınırlar?

Ayna veya tarayıcı hareketinin tarama hızı ve ivme sınırları işleme hızını kısıtlar. Görüş alanını ayna açılarının aralığı ve optik düzen belirler. Ayrıca tüm alanda ışın odağını korumak ulaşılabilir kaliteyi sınırlar.

Düz alan lensi ne işe yarar?

Lazeri tüm markalama alanında yüksek güç yoğunluğunu koruyacak şekilde odaklar; yönlendirilen ışın aksi halde farklı noktalara farklı mesafeler kat edeceği için alan kenarlarına doğru odağını kaybederdi, lens bunu telafi eder.

Karakterlerin çizgi uçlarında neden lekeler oluşuyor?

Lazer açma ve kapama gecikmeleri hatalı ayarlanmıştır. Galvanometre aynalarının kütlesi vardır ve komut sinyalinin gerisinde kalır; bu nedenle kafanın ışını ayna hareketiyle senkronize etmek için gecikme parametrelerine ihtiyacı vardır. Leke, aynalar hâlâ neredeyse durgunken ışının ateşlendiği anlamına gelir. Bu bir zamanlama hatasıdır; gücü düşürmek sorunu çözmek yerine tüm markayı incelterek yalnızca zayıflatır.

Markalama hızı değiştiğinde tarama kafası gecikmelerinin yeniden ayarlanması gerekir mi?

Evet, değişiklik önemliyse. Gecikmeler aynanın oturma süresini telafi eder ve oturma gereksinimi aynaların ne kadar hızlı sürüldüğüyle ölçeklenir. Belirli bir hızda ayarlanmış reçete başka bir hızda yuvarlak köşeler ve çizgi ucu kusurları gösterir; fabrika varsayılanı gecikmelerin bir işte kabul edilebilir, sonraki işte kötü markalar üretmesinin nedeni budur.

Markalar alanın ortasında boyutsal olarak doğru, kenarlarda neden yanlış?

Neredeyse her zaman takılı lensle eşleşmeyen bir lens düzeltme dosyasından kaynaklanır. Tarama kafası, takılan odak uzaklığına özgü bir distorsiyon düzeltme tablosu uygular; ilgili dosya yüklenmeden lens değiştirildiğinde merkez doğru kalırken kenarlar bükülür ve kayar. Hatayı asla göstermeyecek tek bir merkez marka yerine tam alanlı bir ızgarayla doğrulayın.

---