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          動態聚焦振鏡系統的應用

                 在掃描激光打標設備的世界里,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,從而在生產線的部件上標刻出文字、條形碼、二維碼,以及其他各種圖案。使用激光進行標刻的優點廣為人知,高速、高質量和永久標刻取代了速度更慢且可靠性更差的技術,如撞針或噴墨方式。只要目標對象為二維且在激光的焦距范圍內,那么激光打標機能帶來經久耐用、一勞永逸的標刻效果。但是如果一旦需要使用激光在非平面上標刻呢?或者如果需要連續在所處高度不同的兩個平面上完成標刻呢?

                 對于后一種情況來說,當在產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裝于可移動的接頭上。當產品即將發生更換時,操作員將使用工具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,因此可能出現不可靠的情況,因為結果依賴于操作人員的經驗或技巧。

           

          三軸控制
                 該技術采用了目前x/y振鏡的配置,并將其應用于z軸,而通常被固定在激光光路輸出端的激光擴束鏡,被安裝在一個滑動的電子振鏡上,從而能使鏡片更遠或更近地相對激光輸出端運動。隨著擴束鏡向激光輸出端移動,激光束焦點也隨之移動。實際上,這創造出z軸的場域,在其中激光能自由標刻任何表面,前提是該表面應位于原始聚焦位置的±21mm范圍內。這一增加的柔性使得這些單元能夠標刻許多之前無法對付的表面類型,例如圓柱體、球面、斜面和多層零件,并在精度和速度上無任何降低。

          圖1.該技術采用了現有的x/y軸振鏡的設置,并將其應用于z軸


                 三軸控制技術提供一種完美適合該特殊應用需求的方案。打標機能在高達12000 mm/s的速度下調節其焦點,雙層界面都能在生產線速度下獲得無變形的標刻效果。

          曲面上打標
                對一家大型汽車零部件制造商來說,面臨著同樣的問題。我們中的許多人對平時每天在自己車上用到的按鈕不以為然,加熱、除霜、 A/C、調節音量和電臺。這些按鈕以前一直以噴墨方式標刻,使用不久后,最常用的按鈕便會出現磨損的跡象。該汽車零部件供應商希望獲得一種新的、更耐久的方法用于把各種不同的設計標刻于按鈕上,而激光很自然地成為一種選擇。
          采用激光的想法對于平面按鈕來說有效,但控制面板上的許多按鈕帶有微小弧度。為了完全實現激光的方案,該公司必須找到一種方法去除平面和多個曲面頂層的涂層,尤其是曲面正越來越多出現在工學設計的乘客艙中。初期的方案包括一個復雜的馬達驅動臺,以精確控制按鈕支架的高度,使其在激光下方運動。然而,這一技術被證明為不可靠且昂貴。質量對于消費類產品來說是至關重要的;沒有人希望在空調控制按鈕上標刻的小人本應為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標刻的一種簡單且精密的方法。為了完成打標,激光機操作員只需完成三個簡單的步驟:
          1.
          在二維布局中將dxf圖形格式的文件排列開來。
          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戶能驗證所有標記的位置。
          3.
          上傳設置數據給激光頭。
                 隨著三個步驟的完成,動態聚焦系統已經準備好打標了。圖3顯示出激光標刻的結果;一致的標刻質量等同已經超越了噴墨標記。

          圖2.采用激光打標獲得的一致的標刻質量,等同甚至超越了噴墨標記。


          寬區域打標   

                 移動擴束鏡所帶來的另一項微小的優勢可能是其免除了工業標準的F-Theta鏡。對于F-Theta鏡的技術定義是,  “一種能壓縮被多棱鏡偏光處理過并投射于平坦表面的激光束的修正鏡頭?!蓖ㄋ椎卣f就是,F-Theta鏡意味著在整個標刻區域保持一定的掃描速度并減少因凸透鏡引起的焦點錯誤。
          通過采用三軸控制技術,F-Theta鏡就變得多余了。Z軸振鏡的速度能基于光束在視野中不同的位置而變化。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標刻區域的同一平面上,保持焦平面的穩定具有一系列優點。

           

          其他應用   

                 以上所描述的三軸控制技術可能應用于其他工業材料加工中,例如,裁剪注塑件的澆口,修剪橡膠包裹的粗線纜,以及精確在織物或薄塑料片上切割出大范圍的圖案。
                 三軸控制技術現在仍然是市場上的新產品,并剛剛開始激發人們富有想象力地找出能解決制造業問題的方案。生產能力的增加、精密標刻大范圍區域、以及在不平坦表面標刻的能力,只是三軸激光在提升效率、降低成本上的幾種體現,其潛在的應用機會實際是無限的。 


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