動态聚焦振鏡系統的應用(yòng)
在掃描激光打标設備的世界裏，振鏡馬達使得高度聚焦的激光束投向一個x/y平面。這些鏡子以難以置信的速度移動，從而在生産(chǎn)線(xiàn)的部件上标刻出文(wén)字、條形碼、二維碼，以及其他(tā)各種圖案。使用(yòng)激光進行标刻的優點廣為(wèi)人知，高速、高質(zhì)量和永久标刻取代了速度更慢且可(kě)靠性更差的技(jì )術，如撞針或噴墨方式。隻要目标對象為(wèi)二維且在激光的焦距範圍内，那麽激光打标機能(néng)帶來經久耐用(yòng)的标刻效果。但是如果一旦需要使用(yòng)激光在非平面上标刻呢(ne)？或者如果需要連續在所處高度不同的兩個平面上完成标刻呢(ne)？
對于後一種情況來說，當在産(chǎn)品更換期間高度發生變化的情況下，傳統的解決方案是把激光頭安(ān)裝(zhuāng)于可(kě)移動的接頭上。當産(chǎn)品即将發生更換時，操作(zuò)員将使用(yòng)工(gōng)具(jù)調整接頭至一個預定的高度水平。從某種程度來說，這是勞動密集型的步驟，因此可(kě)能(néng)出現不可(kě)靠的情況，因為(wèi)結果依賴于操作(zuò)人員的經驗或技(jì )巧。
三軸控制
該技(jì )術采用(yòng)了目前x/y振鏡的配置，并将其應用(yòng)于z軸，而通常被固定在激光光路輸出端的激光擴束鏡，被安(ān)裝(zhuāng)在一個滑動的電(diàn)子振鏡上，從而能(néng)使鏡片更遠(yuǎn)或更近地相對激光輸出端運動。随着擴束鏡向激光輸出端移動，激光束焦點也随之移動。實際上，這創造出z軸的場域，在其中(zhōng)激光能(néng)自由标刻任何表面，前提是該表面應位于原始聚焦位置的±21mm範圍内。這一增加的柔性使得這些單元能(néng)夠标刻許多(duō)之前無法對付的表面類型，例如圓柱體(tǐ)、球面、斜面和多(duō)層零件，并在精(jīng)度和速度上無任何降低。
圖1.該技(jì )術采用(yòng)了現有(yǒu)的x/y軸振鏡的設置，并将其應用(yòng)于z軸
三軸控制技(jì )術提供一種适合該特殊應用(yòng)需求的方案。打标機能(néng)在高達12000 mm/s的速度下調節其焦點，雙層界面都能(néng)在生産(chǎn)線(xiàn)速度下獲得無變形的标刻效果。
曲面上打标
對一家大型汽車(chē)零部件制造商(shāng)來說，面臨着同樣的問題。我們中(zhōng)的許多(duō)人對平時每天在自己車(chē)上用(yòng)到的按鈕不以為(wèi)然，加熱、除霜、 A/C、調節音量和電(diàn)台。這些按鈕以前一直以噴墨方式标刻，使用(yòng)不久後，常用(yòng)的按鈕便會出現磨損的迹象。該汽車(chē)零部件供應商(shāng)希望獲得一種新(xīn)的、更耐久的方法用(yòng)于把各種不同的設計标刻于按鈕上，而激光很(hěn)自然地成為(wèi)一種選擇。
采用(yòng)激光的想法對于平面按鈕來說有(yǒu)效，但控制面闆上的許多(duō)按鈕帶有(yǒu)微小(xiǎo)弧度。為(wèi)了完全實現激光的方案，該公(gōng)司必須找到一種方法去除平面和多(duō)個曲面頂層的塗層，尤其是曲面正越來越多(duō)出現在工(gōng)學(xué)設計的乘客艙中(zhōng)。初期的方案包括一個複雜的馬達驅動台，以精(jīng)确控制按鈕支架的高度，使其在激光下方運動。然而，這一技(jì )術被證明為(wèi)不可(kě)靠且昂貴。質(zhì)量對于消費類産(chǎn)品來說是至關重要的；沒有(yǒu)人希望在空調控制按鈕上标刻的小(xiǎo)人本應為(wèi)圓形的腦袋變成矩形。
Marking Builder三維軟件提供了在曲面按鈕上實現接近無縫标刻的一種簡單且精(jīng)密的方法。為(wèi)了完成打标，激光機操作(zuò)員隻需完成三個簡單的步驟：
1.在二維布局中(zhōng)将dxf圖形格式的文(wén)件排列開來。
2.選擇“圓柱”并輸入按鈕的直徑參數。實時的軟件三維顯示使用(yòng)戶能(néng)驗證所有(yǒu)标記的位置。
3.上傳設置數據給激光頭。
随着三個步驟的完成，動态聚焦系統已經準備好打标了。圖3顯示出激光标刻的結果；一緻的标刻質(zhì)量等同已經超越了噴墨标記。
圖2.采用(yòng)激光打标獲得的一緻的标刻質(zhì)量，等同甚至超越了噴墨标記。
寬區(qū)域打标
移動擴束鏡所帶來的另一項微小(xiǎo)的優勢可(kě)能(néng)是其免除了工(gōng)業标準的F-Theta鏡。對于F-Theta鏡的技(jì )術定義是， “一種能(néng)壓縮被多(duō)棱鏡偏光處理(lǐ)過并投射于平坦表面的激光束的修正鏡頭。”通俗地說就是，F-Theta鏡意味着在整個标刻區(qū)域保持一定的掃描速度并減少因凸透鏡引起的焦點錯誤。
通過采用(yòng)三軸控制技(jì )術，F-Theta鏡就變得多(duō)餘了。Z軸振鏡的速度能(néng)基于光束在視野中(zhōng)不同的位置而變化。通過移向或離開激光管，光束被推上推下，從而保持焦點始終在标刻區(qū)域的同一平面上，保持焦平面的穩定具(jù)有(yǒu)一系列優點。
其他(tā)應用(yòng)
以上所描述的三軸控制技(jì )術可(kě)能(néng)應用(yòng)于其他(tā)工(gōng)業材料加工(gōng)中(zhōng)，例如，裁剪注塑件的澆口，修剪橡膠包裹的粗線(xiàn)纜，以及精(jīng)确在織物(wù)或薄塑料片上切割出大範圍的圖案。
三軸控制技(jì )術現在仍然是市場上的新(xīn)産(chǎn)品，并剛剛開始激發人們富有(yǒu)想象力地找出能(néng)解決制造業問題的方案。生産(chǎn)能(néng)力的增加、精(jīng)密标刻大範圍區(qū)域、以及在不平坦表面标刻的能(néng)力，隻是三軸激光在提升效率、降低成本上的幾種體(tǐ)現，其潛在的應用(yòng)機會實際是巨大的。
