激光打標(biāo)機(jī)的工作原理

激光打標(biāo)是用激光束在各種不同的物質(zhì)表面打上長(zhǎng)時(shí)間的標(biāo)記。打標(biāo)的效應(yīng)是通過(guò)表層物質(zhì)的蒸發(fā)露出深層物質(zhì)，或者是通過(guò)光能導(dǎo)致表層物質(zhì)的化學(xué)物理變化而”刻”出痕跡，或者是通過(guò)光能燒掉部分物質(zhì)，顯出所需刻蝕的圖案、文字。

目前，公認(rèn)的原理有以下兩種：

“熱加工”具有較高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生熱激發(fā)過(guò)程，從而使材料表面（或涂層）溫度上升，產(chǎn)生變態(tài)、熔融、燒蝕、蒸發(fā)等現(xiàn)象。

“冷加工”具有很高負(fù)荷能量的（紫外）光子，能夠打斷材料（特別是有機(jī)材料）或周圍介質(zhì)內(nèi)的化學(xué)鍵，至使材料發(fā)生非熱過(guò)程破壞。

這種冷加工在激光標(biāo)記加工中具有特殊的意義，因?yàn)樗皇菬釤g，而是不產(chǎn)生”熱損傷”副作用的、打斷化學(xué)鍵的冷剝離，因而對(duì)被加工表面的里層和附近區(qū)域不產(chǎn)生加熱或熱變形等作用。例如，電子工業(yè)中使用準(zhǔn)分子激光器在基底材料上沉積化學(xué)物質(zhì)薄膜，在半導(dǎo)體基片上開(kāi)出狹窄的槽。

激光打標(biāo)機(jī)按照激光器不同可分為：燈泵浦YAG激光打標(biāo)機(jī)、半導(dǎo)體泵浦激光打標(biāo)機(jī)、光纖激光打標(biāo)機(jī)、CO2激光打標(biāo)機(jī)。

燈泵浦YAG激光打標(biāo)機(jī)，是紅外光頻段波長(zhǎng)為1064nm的固體激光器，一般采用氪燈作為泵浦源的Nd：YAG激光器。Nd（釹）是一種稀土族元素，YAG代表釔鋁石榴石，作為產(chǎn)生激光的介質(zhì)，泵浦源發(fā)出特定波長(zhǎng)的入射光，促使工作物質(zhì)發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，通過(guò)能級(jí)躍遷釋放出激光，將激光能量放大并整形聚焦后形成可使用的激光束。

半導(dǎo)體泵浦YAG激光打標(biāo)機(jī)，一般使用波長(zhǎng)為半導(dǎo)體激光二極管（側(cè)面或端面）泵浦Nd：YAG介質(zhì)，使介質(zhì)產(chǎn)生大量的反轉(zhuǎn)粒子在Q開(kāi)關(guān)的作用下形成巨脈沖激光輸出。半導(dǎo)體泵浦激光打標(biāo)機(jī)與燈泵浦YAG激光打標(biāo)機(jī)相比有穩(wěn)定性高、省電、熱效應(yīng)較低等、電光轉(zhuǎn)換效率較高、壽命較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，且較易通過(guò)采用變頻技術(shù)生成綠光、紫外等激光打標(biāo)機(jī)，是目前市場(chǎng)的主流機(jī)型。

光纖激光打標(biāo)機(jī)，一般采用光纖激光器作為激光光源，整機(jī)壽命在10萬(wàn)小時(shí)左右，相比其他類型激光打標(biāo)機(jī)壽命更長(zhǎng)、光束質(zhì)量更好，電光轉(zhuǎn)換效率在28%以上，相對(duì)于其他類型激光打標(biāo)機(jī)2%-10%的轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢(shì)很大，在節(jié)能環(huán)保等方面性能卓著，但由于目前我國(guó)光纖激光器技術(shù)尚未成熟，其價(jià)格相對(duì)較高。

CO2激光打標(biāo)機(jī)，CO2激光器是遠(yuǎn)紅外光頻段波長(zhǎng)為10.6μm的氣體激光器，采用CO2氣體充入放電管作為產(chǎn)生激光的介質(zhì)，當(dāng)在電極上加高電壓，放電管中產(chǎn)生輝光放電，就可使氣體分子釋放出激光，將激光能量放大后就形成對(duì)材料加工的激光束，適合皮革、塑料等非金屬材料的標(biāo)刻。

燈泵浦激光打標(biāo)機(jī)使用技巧

使用及維護(hù)注意事項(xiàng)

① 嚴(yán)禁任意改動(dòng)保護(hù)電路及激光器主要部件；

② 不允許聲光電源空載工作（即聲光電源輸出端懸空）；

③ 出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，首先關(guān)閉急停開(kāi)關(guān)，主電源后再行檢查；

④ 不允許在氪燈點(diǎn)燃前啟動(dòng)其它組件，以防高壓串入損壞組件。

⑤ 注意激光電源輸出端（陽(yáng)極）不能懸空,以防與其它電器間打火、擊穿；

⑥ 保持內(nèi)循環(huán)水干凈，定期清洗水箱并換干凈去離子水或純水。

⑦ 保持室內(nèi)及機(jī)器表面整潔干凈。

⑧ 定期檢查各光學(xué)鏡片是否有污垢(期限視工作環(huán)境而定)，如有污垢應(yīng)急時(shí)擦洗。擦洗方法如下：

燈泵浦激光打標(biāo)機(jī)更換鏡片方法

清洗鏡片時(shí)，一定要非常小心，鏡片清洗前，請(qǐng)看下面的注意事項(xiàng)

1．用工具來(lái)拿取鏡片，例如鑷子等。如有條件拿鏡片時(shí)一定要戴指套或橡膠手套。

2．鏡片要放在鏡頭紙上，以避免損傷。

3．不要把鏡片放在硬或粗糙的表面，鏡片很容易被刮傷。

4．純金或純銅的表面不要清潔和觸摸。

第一步

用吹氣球把鏡片表面的浮物吹掉，如果吹不掉污染物，繼續(xù)第二步

注意：不要用工廠的壓縮空氣，因?yàn)槠渲泻写罅康挠秃退?，油和水?huì)在膜層表面形成有害的吸收薄膜。

第二步

用丙酮或乙醇（必需分析純），擦鏡紙疊成一小方塊夾如四指之間沾濕擦鏡紙，一手拿鏡片一手拿紙以鏡片鍍膜紋路方向輕輕擦過(guò)，如不干凈重復(fù)以上動(dòng)作（擦一次換張紙）。

注意：如果這一步不能除去污垢，建議換一鏡片。

⑨YAG棒的清洗如一上⑧步。（操做此步之前必需受過(guò)光腔安裝陪訓(xùn)方可進(jìn)行此步操作）。

注意：

1．在任何情況下，打開(kāi)聲光電源之前，務(wù)必使聲光器件充分通水冷卻，否則將燒壞聲光器件；

2．輸出必須通過(guò)50Ω同軸電纜連接到聲光器件或50Ω/ 60瓦的純電阻負(fù)載上，否則因反射波使功放管發(fā)熱，導(dǎo)致功放管燒壞。

3．下限溫度一般設(shè)定在25℃,但為防止溫差過(guò)大而結(jié)露，工作溫度一般根據(jù)環(huán)境和濕度設(shè)置，如環(huán)境溫度為32℃，可將溫度設(shè)定在28℃。如環(huán)境溫度低于20℃下限溫度就設(shè)定在20℃。一般不低于環(huán)境溫度5℃否則結(jié)露將導(dǎo)致激光器功率下降，并有可能帶來(lái)破壞性損失。

4．錯(cuò)誤的操作順序?qū)?dǎo)致激光器不能正常工作。

5．打標(biāo)機(jī)外殼一定要可靠接地，否則可能導(dǎo)致精密振鏡頭部分的損壞。

6．電源輸出正負(fù)極性與氪燈正負(fù)極性一致，錯(cuò)誤的接法將導(dǎo)致氪燈嚴(yán)重?fù)p壞,并有可能引發(fā)棒和聚光器的損害。

7．在無(wú)激光狀態(tài)下，嚴(yán)禁隨意調(diào)動(dòng)反射鏡架。否則，可能導(dǎo)致激光器不能輸出激光。

8．連接管兩端連接處一定要嚴(yán)格檢漏，否則冷卻系統(tǒng)將無(wú)法制冷。

燈泵浦激光打標(biāo)機(jī)常見(jiàn)故障及處理措施

一.異?，F(xiàn)象原因排除方法

1.電源指示燈不亮。 1）交流220V未連好。2）指示燈壞。 連接電源線更換。

2.保護(hù)指示燈亮且無(wú)射頻輸出。 1）內(nèi)部過(guò)熱，保護(hù)單元?jiǎng)幼鳌?）外保護(hù)接點(diǎn)斷開(kāi)。3）Q元件與驅(qū)動(dòng)器不匹配，或兩者的連接不可靠，引起反射過(guò)大導(dǎo)致內(nèi)部保護(hù)單元?jiǎng)幼鳌?改善散熱條件。檢查外保護(hù)接點(diǎn)。測(cè)駐波比。向本公司咨詢。

3.運(yùn)行指示燈亮，無(wú)射頻輸出。 1）出光控制信號(hào)恒有效。2）RUN/T-on/T-off選擇開(kāi)關(guān)位置不對(duì)。檢查出光控制信號(hào)脈沖。把開(kāi)關(guān)撥到正確位置。

4.加工圖文錯(cuò)亂。出光有效電平設(shè)置錯(cuò)誤。重新設(shè)置出光有效電平。

5.可關(guān)斷激光功率偏小。 1）Q開(kāi)關(guān)元件有問(wèn)題。2）輸出射頻功率偏小。檢查Q開(kāi)關(guān)。調(diào)節(jié)輸出射頻功率。

6.激光脈沖峰值功率偏小。 1）激光平均功率偏小。2）Q開(kāi)關(guān)元件有問(wèn)題。調(diào)節(jié)光路。檢查Q開(kāi)關(guān)元件。

二．燈泵浦激光打標(biāo)機(jī)和半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)一般常見(jiàn)故障及處理措施：

1．使用時(shí)間不長(zhǎng)的新設(shè)備，激光器激光輸出功率較弱的原因：

① 出廠時(shí)測(cè)得的激光器輸出功率是否達(dá)到技術(shù)指標(biāo)；

② 諧振腔調(diào)整的準(zhǔn)確性是否達(dá)到要求；

③ 全反膜片是否有漏光現(xiàn)象；

④ 聲光開(kāi)關(guān)插入損耗是否在規(guī)定范圍內(nèi)。

2. 使用一段時(shí)間以后，激光器激光輸出功率下降的原因：

① 激光諧振腔是否變化：微調(diào)諧振腔鏡片，使輸出光斑好；

② 全反及輸出膜片是否有污損現(xiàn)象；

③ 聲光晶體偏移或者聲光電源輸出能量偏低：調(diào)整聲光晶體位置；

④ 冷卻水箱水溫設(shè)置與環(huán)境溫度溫差是否超過(guò)5℃；

⑤ 氪燈使用壽命是否到期；

⑥ 進(jìn)入振鏡的激光偏離中心：調(diào)節(jié)激光器；

⑦ 若電流調(diào)到20A左右仍感光強(qiáng)不夠：氪燈老化，更換新燈。

3．激光輸出功率正常，但激光光束不能起到標(biāo)刻作用：

① 光路系統(tǒng)調(diào)整是否準(zhǔn)確；

② 聲光開(kāi)關(guān)是否能夠起到開(kāi)關(guān)作用；

③ D/A卡控制聲光輸出信號(hào)是否達(dá)到5V。

4．聲光開(kāi)關(guān)不能起到開(kāi)關(guān)激光作用的原因：

① 聲光電源射頻輸出功率是否正常；

② 電源各開(kāi)關(guān)是否都在正確位置；

③ 射頻線連接是否可靠；

④ Q開(kāi)關(guān)通光端面有無(wú)污損現(xiàn)象。

5．不能達(dá)到預(yù)期的打標(biāo)深度的原因：

① 激光輸出功率是否達(dá)到要求；

② ?聲光開(kāi)關(guān)關(guān)斷功率是否滿足要求；

③ 光路調(diào)整是否準(zhǔn)確；

④ 擴(kuò)束鏡位置、方向調(diào)整是否準(zhǔn)確；

⑤ 透鏡表面有無(wú)污染；

⑥ 工件表面是否在焦平面上；

⑦ 激光電源輸出直流電壓28V是否下降，導(dǎo)致激光輸出功率下降。

6. 氪燈不能被點(diǎn)燃的原因：

① 氪燈是否達(dá)到使用壽命；

② 氪燈兩端電極至激光電源連接線聯(lián)結(jié)是否牢靠；

③ 激光電源工作狀態(tài)是否正常。

7. D/A卡表現(xiàn)出的幾種主要問(wèn)題：

① 第4腳沒(méi)有聲光打開(kāi)信號(hào)（+5V）,導(dǎo)致聲光電源不能打開(kāi)；

② 模擬信號(hào)輸出不能準(zhǔn)確反映設(shè)計(jì)內(nèi)容，即出現(xiàn)亂碼現(xiàn)象；

③ AD工作不正常，表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象為打印線條為虛線。

8. 模擬振鏡掃描頭表現(xiàn)出的幾種主要問(wèn)題：

① 標(biāo)準(zhǔn)的正方形打印成梯形或菱形；

② 正方形邊框發(fā)生枕形或桶形變形。

9. 振鏡掃描頭打印失真的解決方法：

① 產(chǎn)生枕形或桶形失真是振鏡打標(biāo)的一種固有現(xiàn)象,它是由振鏡掃描方式所決定的。解決的方法是對(duì)失真進(jìn)行信號(hào)校正；

② 校正的方法有兩種，一種是硬件校正，目前用的較少。另一種就是軟件校正，這是目前我們用得較多的一種；

③ 硬件校正的方法是將D/A卡輸出的模擬信號(hào)通過(guò)一塊校正卡按照一定的規(guī)律改變其電壓值，再將信號(hào)傳送到振鏡頭；

④ 軟件校正的方法是打標(biāo)軟件本身附帶有校正功能，在打標(biāo)過(guò)程中，先將數(shù)字信號(hào)按照一定的方法進(jìn)行處理，然后再將信號(hào)傳送給D/A卡。

10. 激光打印線條成虛線狀：

① 信號(hào)線是否連接好，有沒(méi)有虛焊；

② 振鏡頭驅(qū)動(dòng)板至電機(jī)連接線是否有問(wèn)題；

③ D/A卡插入PCI插槽時(shí)位置是否正確；

④ AD工作是否正常。

11. 電路方面的問(wèn)題：

① 由于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，氪燈接線端頭出現(xiàn)松動(dòng)，導(dǎo)致氪燈點(diǎn)不燃或出現(xiàn)打火現(xiàn)象；

② 由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，空調(diào)出現(xiàn)不制冷現(xiàn)象，首先應(yīng)查明各連接部件是否緊固，其次應(yīng)檢查溫控儀的上下限溫度設(shè)定是否合理。溫控儀的上下限設(shè)定應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度±4℃左右取值。若存在氟里昂泄漏現(xiàn)象，應(yīng)加固連接部件，并請(qǐng)專業(yè)人員添加氟里昂。

12. 光路方面的問(wèn)題：

① 由于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，氪燈出現(xiàn)老化，導(dǎo)致激光輸出功率下降；

② 由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，介質(zhì)膜片出現(xiàn)不同程度的污損，導(dǎo)致全反鏡漏光或輸出功率下降；

③ 由于人為因素，客戶方在不了解具體情況下，調(diào)整諧振腔的位置或介質(zhì)膜片的位置，導(dǎo)致激光輸出功率下降或激光發(fā)散角變大，導(dǎo)致輸出激光位置發(fā)生較大變化。

13．?dāng)U束鏡調(diào)整問(wèn)題：

① 擴(kuò)束鏡的調(diào)整要求：入射光要在擴(kuò)束鏡進(jìn)光孔中心，出射光要在出光孔中心；

② 擴(kuò)束鏡調(diào)整的好壞對(duì)激光打標(biāo)效果有很大影響。主要表現(xiàn)在：

a.激光功率下降；

b.打標(biāo)幅面內(nèi)激光強(qiáng)度不均勻；

c.計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中心偏離振鏡頭出光物理中心；

d.不能起到擴(kuò)束效果。

14．激光輸出光斑有閃爍現(xiàn)象：

① 諧振腔調(diào)整是否；

② 膜片架是否固定牢靠；

③ 聚光腔固定是否有問(wèn)題；

④ YAG晶體固定是否松緊適度。

15．軟件調(diào)用PLT文件時(shí)需注意的問(wèn)題：

① dwg文件轉(zhuǎn)化為plt文件時(shí)要注意打印機(jī)的設(shè)置；

② 調(diào)用后的圖形尺寸要從新進(jìn)行調(diào)整；

③ 放大、縮小要用固定比例，以免造成設(shè)計(jì)圖形產(chǎn)生失真。

本文轉(zhuǎn)自激光人家園http://www.laserhelp.cn/read-2805.html 感謝激光人家