激光振鏡的工作原理
從1995年起,在激光打標(biāo)領(lǐng)域就經(jīng)歷了大幅面時(shí)代、轉(zhuǎn)鏡時(shí)代和振鏡時(shí)代,控制方式也完成了從軟件直接控制到上下位機(jī)控制到實(shí)時(shí)處理、分時(shí)復(fù)用的一系列演變。如今,半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、乃至紫外激光的出現(xiàn)和發(fā)展又對(duì)光學(xué)過程控制提出了新的挑戰(zhàn),振鏡式激光打標(biāo)頭(振鏡式掃描系統(tǒng) )是最新產(chǎn)品。
振鏡的原理是:
輸入一個(gè)位置信號(hào),擺動(dòng)電機(jī)(激光振鏡)就會(huì)按一定電壓與角度的轉(zhuǎn)換比例擺動(dòng)一定角度。整個(gè)過程采用閉環(huán)反饋控制,由位置傳感器、誤差放大器、功率放大器、位置區(qū)分器、電流積分器等五大控制電路共同作用。而數(shù)字激光振鏡的原理則是在模擬激光振鏡的原理上將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。掃描激光振鏡是打標(biāo)機(jī)的核心部件,打標(biāo)機(jī)的性能主要取決于掃描激光振鏡的性能。
振鏡頭的基本結(jié)構(gòu):
組成:由定子、轉(zhuǎn)子、檢測(cè)傳感器三部份組成。其中振鏡頭為動(dòng)圈式(轉(zhuǎn)子為線圈),其它的均為動(dòng)磁式(轉(zhuǎn)子為磁芯),所有的振鏡頭均采用為永久磁鐵為磁芯,檢測(cè)傳感器模擬為電容式傳感器,數(shù)字振鏡為光柵尺檢測(cè)傳感器。電容傳感器是電機(jī)擺動(dòng)時(shí),檢測(cè)傳感器的電容量發(fā)生微小的變化,把這電容的變化量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),反饋給控制器,從而進(jìn)行閉環(huán)控制。光柵尺傳感器則通過光柵尺進(jìn)行測(cè)量實(shí)際偏轉(zhuǎn)的角度,從而轉(zhuǎn)換成電信號(hào),反饋給控制器,進(jìn)行閉環(huán)控制。動(dòng)圈式因?yàn)檗D(zhuǎn)子為線圈,而線圈相對(duì)來說,體積較大,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大,不利于快速響應(yīng),所以現(xiàn)在基本也不采用。動(dòng)磁式因空芯柱形磁芯緊裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上,體積小,慣量小,所以快速響應(yīng)性能就很好。
所謂振鏡,又可以稱之為電流表計(jì),它的設(shè)計(jì)思路完全沿襲電流表的設(shè)計(jì)方法,鏡片取代了表針,而探頭的信號(hào)由計(jì)算機(jī)控制的-5V—5V或-10V-+10V的直流信號(hào)取代,以完成預(yù)定的動(dòng)作。
同轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng)相同,這種典型的控制系統(tǒng)采用了一對(duì)折返鏡,不同的是,驅(qū)動(dòng)這套鏡片的步進(jìn)電機(jī)被伺服電機(jī)所取代,在這套控制系統(tǒng)中,位置傳感器的使用和負(fù)反饋回路的設(shè)計(jì)思路進(jìn)一步保證了系統(tǒng)的精度,整個(gè)系統(tǒng)的掃描速度和重復(fù)定位精度達(dá)到一個(gè)新的水平。
振鏡掃描式打標(biāo):
振鏡掃描式打標(biāo)頭主要由XY掃描鏡、場(chǎng)鏡、振鏡及計(jì)算機(jī)控制的打標(biāo)軟件等構(gòu)成。根據(jù)激光波長(zhǎng)的不同選用相應(yīng)的光學(xué)元器件。相關(guān)的選件還包括激光擴(kuò)束鏡、激光器等。
其工作原理是將激光束入射到兩反射鏡(掃描鏡)上,用計(jì)算機(jī)控制反射鏡的反射角度,這兩個(gè)反射鏡可分別沿 X、Y 軸掃描,從而達(dá)到激光束的偏轉(zhuǎn),使具有一定功率密度的激光聚焦點(diǎn)在打標(biāo)材料上按所需的要求運(yùn)動(dòng),從而在材料表面上留下永久的標(biāo)記,聚焦的光斑可以是圓形或矩形。在振鏡掃描系統(tǒng)中,可以采用矢量圖形及文字,這種方法采用了計(jì)算機(jī)中圖形軟件對(duì)圖形的處理方式,具有作圖效率高,圖形精度好,無失真等特點(diǎn),極大的提高了激光打標(biāo)的質(zhì)量和速度。
同時(shí)振鏡式打標(biāo)也可采用點(diǎn)陣式打標(biāo)方式,采用這種方式對(duì)于在線打標(biāo)很適用,根據(jù)不同速度的生產(chǎn)線可以采用一個(gè)掃描振鏡或兩個(gè)掃描振鏡,與前面所述的陣列式打標(biāo)相比,可以標(biāo)記更多的點(diǎn)陣信息,對(duì)于標(biāo)記漢字字符具有更大的優(yōu)勢(shì)。
振鏡掃描式打標(biāo)因其應(yīng)用范圍廣,可進(jìn)行矢量打標(biāo)和點(diǎn)陣打標(biāo),標(biāo)記范圍可調(diào),而且具有響應(yīng)速度快、打標(biāo)速度高(每秒鐘可打標(biāo)幾百個(gè)字符)、打標(biāo)質(zhì)量較高、光路密封性能好、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)已成為主流產(chǎn)品,并被認(rèn)為代表了未來激光打標(biāo)的發(fā)展方向,具有廣闊的應(yīng)用前景。