1 Eessõna
1970ndate lõpus ja 1980ndate alguses ilmus rahvusvahelisel areenil vaikselt uhi-uus laserrakendustehnoloogia-lasermärgistamise tehnoloogia-. Lasermärgistusmasin on lasertöötluspõhimõtete oluline rakendus; konkreetselt kasutab see töödeldud laserkiirt materjali pinna kiiritamiseks. Valgusenergia muundatakse silmapilkselt soojusenergiaks, mille tulemusena pinnamaterjal sulab või isegi aurustub hetkega, luues seeläbi tekstist, mustritest ja muudest elementidest koosnevad märgid.
2 Lasermärgistuse kasutusvaldkonnad ja eelised
Tööstussektoris on toimunud järkjärguline üleminek elektriliselt töötlemiselt optilise töötlemise ajastule. Lasermärgistusmasinad on väga mitmekülgsed, pakkudes suurepäraseid tulemusi ja stabiilsust ning on seetõttu leidnud laialdast rakendust paljudes valdkondades. Nendega on võimalik graveerida mitmesuguseid metallmaterjale-ja ka teatud mittemetallist materjale-või luua püsivaid, -võltsimisvastaseid märgiseid, mida on äärmiselt raske paljundada. Tänu arvuti sisend- ja väljundsüsteemidele ning galvanomeetrilise skaneerimismehhanismi kasutamisele saavutavad need masinad kiire töötlemiskiiruse. Nende täielikult suletud valguse{8}}juhtsüsteem demonstreerib tugevat kohanemisvõimet erinevate keskkonnatingimustega, samas kui nende modulaarne sisemine struktuur lihtsustab hooldust ja teenindamist; need sobivad eriti hästi-on--tootmise töövoogudesse integreerimiseks. Lasermärgistusmasinaid kasutatakse nüüd laialdaselt kaubamärkide, partiinumbrite, kuupäevade, vöötkoodide ja muude identifikaatorite kandmiseks paljudele toodetele, sealhulgas erinevatele riistvaraesemetele, metallanumatele, täppisinstrumentidele, autode komponentidele, elektroonilistele osadele, lõikeriistadele, kingitustele, ajanäitajatele, sanitaartehnilistele seadmetele, prillide raamidele, nööpidele, pakiraamidele, pakiraamidele, poodidele arvuti klaviatuurid. Joonised 1 ja 2 illustreerivad vastavalt magnetkettale ja kustutuskummile lasermärgistamise teel loodud mustreid. Lasermärgistuse töötlemise abil saab tõsta toodete kvaliteeti ja tõsta turu konkurentsivõimet.
Lasermärgistuse eelised on traditsiooniliste meetoditega (nagu keemiline söövitus, elektrilahendusega töötlemine, mehaaniline graveerimine ja trükkimine) praktiliselt võrreldamatud. Esiteks kasutab see arvjuhtimise (NC) tehnoloogiat-või otsest arvutijuhtimist-, mis muudab sisu märgistamise erakordselt lihtsaks; see võimalus on täiuslikult kooskõlas kaasaegse tootmise kõrge-tõhususe ja kiire-tempoga. Teiseks, kasutades töötlemisvahendina laserit, saavutab see suurepärase graveerimistäpsuse, demonstreerides samas laialdast ühilduvust erinevate materjalidega, võimaldades luua väga keerulisi ja erakordselt vastupidavaid märgiseid paljudele pindadele. Lõpuks, kuna protsess ei hõlma töödeldavale detailile füüsilist kontakti ega mehaanilist jõudu, tagab see tooriku esialgse täpsuse ja terviklikkuse täieliku säilimise. See võib olla tootmisprotsessi viimane etapp, mis välistab vajaduse märgistamise{8}}järgsete viimistlustoimingute järele. Selle töötlemismeetod on väga paindlik ja suudab rahuldada nii laboratoorsete{10}}tüüpi, väikeste partiide tootmise kui ka suure{12}}tööstusliku tootmise nõudeid. Lisaks ei tekita see saasteaineid ega põhjusta keskkonda-eriti oluline tegur tänapäeva maailmas, kus keskkonnakaitse on järjest enam esikohal. Kõige tähtsam on see, et lasermärgistustehnoloogia abil loodud märgiseid on äärmiselt raske võltsida või muuta, mis pakub tugevat võltsimisvastast{16}}võimet. Alates 1990. aastatest-ajendab lasermärgistamise tehnoloogia kasvav küpsus, lasermärgistusseadmete pidev täiustamine ja turu süvenev arusaam sellest uudsest tehnikast-ja suuresti tänu selle selgetele eelistele, on lasermärgistustehnoloogia saanud rahvusvaheliselt üha laialdasema kasutuse. Märkimisväärne on see, et kui mainekas Ameerika korporatsioon Intel tõi turule oma uue põlvkonna arvutiprotsessorikiibid-Pentium, Pentium Pro ja Pentium MMX{23}}kasutas lasermärgistustehnoloogia, et kanda märgised iga üksiku kiibi pinnale.
3 Lasermärgistusmasinate klassifikatsioon
Kuidas saavutatakse lasermärgistus? Üldiselt toimub lasermärgistamine arvuti juhtimisel, luues tooriku ja laserkiire vahel suhtelise liikumise; see põhjustab laserkiire soovitud sümbolite ja mustrite eemaldamise tooriku pinnale. Teoreetiliselt, kui laseri ja tooriku vahel saab luua kontrollitud suhtelist liikumist, saab lasermärgistust teostada. Sellest tulenevalt hõlmab praegune lasermärgistamise valdkond laias valikus lasermärgistusmasinaid.
Sõltuvalt sellest, kas laserkiir on paigal või liikumas, võib lasermärgistusmasinad jagada kahte tüüpi: fikseeritud-kiiresüsteemid ja liikuvad{1}}kiiresüsteemid. Nagu nimed viitavad, hõlmab esimene liikuva toorikuga statsionaarne laserkiir, teine aga liikuva toorikuga liikuvat laserkiirt. Fikseeritud-kiirega lasermärgistusmasinad kasutavad märgitava toorikuga manipuleerimiseks tavaliselt CNC-juhitavat kahe-dimensioonilist töölauda. Nende peamine eelis on suhteliselt madal hind; aga nende puudused on sama ilmsed: aeglane märgistamiskiirus, väiksem märgistamise täpsus, keerulise sisu (nt fotod) märgistamise raskused ja väljakutse nende integreerimisel veebipõhisesse tootmisliini. Liikuvad-kiirega lasermärgistusmasinad võib vastavalt kiirga manipuleerimise spetsiifilisele meetodile jaotada eri tüüpideks; Kuigi igal neist on oma ainulaadsed eelised ja puudused, on liikuvad talasüsteemid üldiselt paremad kui fikseeritud talasüsteemid. Liikuvate kiirte süsteemide hulgas paistab silma galvanomeetril{14}}põhinev lasermärgistusmasin kui esmane näide. Praegu on rahvusvahelises lasermärgistamise kogukonnas laialdaselt tunnustatud, et mitmesuguste saadaolevate masinate hulgast on galvanomeetril{16}}põhinev süsteem-tänu oma arvukatele eelistele- muutunud peavoolutooteks ja seda peetakse lasermärgistamise tehnoloogia edasise arengu lõplikuks suunaks.
Kasutatava valgusallika tüübi alusel võib lasermärgistusmasinad liigitada ka YAG lasermärgistusmasinateks ja CO2 lasermärgistusmasinateks; need kaks erinevat valgusallikat sobivad erinevat tüüpi materjalide märgistamiseks. Erinevate lainepikkuste tõttu on CO2-gaaslaser-märgistusmasinad piiratud mitte-metalliliste materjalide märgistamiseks, samas kui YAG--tahklaseer-märgistusmasinad on võimelised märgistama nii mitte-metallist kui ka metallist materjale. CO2-gaaslasermärgistusmasina peamisteks kulumaterjalideks on gaasisegu või asenduslasertorud; lisaks on germaaniumläätsed kulumis-ja-kuluvad komponendid, mille hind on suhteliselt kõrge. Seevastu YAG-i tahkislaser-märgistusmasina peamiseks kulumaterjaliks on pumplamp (impulsslaserid kasutavad ksenoonlampe, pidevlaine laserid aga krüptoonlampe), mis on odav. Viimastel aastatel on pooljuhtlaserite kulude languse tõttu esile kerkinud uut tüüpi lasertehnoloogia: pooljuht{14}pumbaga laserkristallid (nagu YAG), mis genereerivad laserkiire lainepikkusel 1064 nm. Neid süsteeme iseloomustab hooldusvaba tööiga-10 000 tundi, kompaktne jalajälg ja-erinevalt tavapärastest süsteemidest{21}}ei vaja-laiaulatuslikku jahutustaristut. Daheng Laser (Hiina) oli siseturu teerajaja, arendades edukalt välja esimese pooljuht{24}}pumbaga YVO4 lasermärgistusmasina; see tehnoloogia on saavutanud kõrgetasemelise rahvusvahelise standardi ja sellest ajast on saanud standardiseeritud ja väljakujunenud toode.
4 Lasermärgistusmasinate valik
Lasermärgistussüsteemid kasutavad aluspinnale märkide loomiseks laserenergiat; tegelik mõju võib aga drastiliselt erineda, olenevalt sellistest teguritest nagu kasutatava laseri tüüp ja substraadi materjali omadused. Näiteks pidevlaine -CO2 laserid tekitavad tavaliselt jälgi pinna ablatsiooni (söövitamise) teel; impulss-põiki ergastatud atmosfäärirõhu-gaaslaserid (TEA) saavutavad märgistuse karboniseerimise kaudu; eksimeerlaserid tuginevad fotokeemilistele reaktsioonidele; samas kui Nd:YAG laserid kasutavad termokeemilisi reaktsioonimeetodeid.
Iga konkreetne rakendus esitab ainulaadsed jõudlusnõuded; järelikult ei saa lasersüsteemi valikut teha meelevaldselt. Lasermärgistussüsteemide disainerite jaoks on kriitiliseks väljakutseks valida mis tahes substraadimaterjali jaoks kõige sobivam laseri lainepikkus ja optiline konfiguratsioon, et tagada ideaalse ja kvaliteetse{1}}märgi loomine. Eduka lasermärgistamise võti peitub metoodika "6-Sigma" ranges rakendamises. Näiteks plastikust märgistamise kontekstis peavad disainerid põhjalikult analüüsima nii materjali keemilist koostist kui ka selle vormimisprotsessi, et tagada lisandite ühtlane hajutamine ja hõlbustada kvaliteedikontrolli tehnoloogiate (nt masinnägemissüsteemide) terviklikku integreerimist.
Kiir-juhitavad Nd:YAG- ja CO2-lasersüsteemid on siiani kõige ideaalsemad lahendused lasermärgistamiseks. Nd:YAG lasermärgistusmasina füüsilise konfiguratsiooni illustratsiooni võib leida jooniselt 3. Tüüpiline süsteem kasutab laserkiire juhtimiseks skaneerivate peeglite paari, mis suunab selle läbi objektiivi, et teravustada täpselt sihtpinnale; need peeglid teostavad oma skaneerimisliigutusi rangelt kooskõlas juhtarvuti antud käskudega. Teised laserid-nagu impulss-põiki ergastavad atmosfääri{6}}rõhugaasilaserid-kasutavad maski märgistamist, samas kui CO2-laser-punkt{9}}maatriksmärgistussüsteemidel on samuti oma koht märgistustööstuses.
