ООО "Альт Лазер". Лазерная гравировка и маркировка

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «ЛАЗЕРЫ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ»

Интерфейс программы гравировки «АЛЬТ ЛАЗЕР»

Лазерная гравировка и маркировка представляют собой отдельное специальное направление обработки материалов. Сейчас не только крупные промышленные предприятия, для которых нанесение лазерной маркировки в большинстве случаев является необходимостью, но и небольшие рекламные фирмы приобретают подобное оборудование. Но так было не всегда.

Широкое внедрение лазерных систем гравировки и маркировки достигнуто благодаря таким характеристикам современного лазерного оборудования:

  • простота обслуживания;
  • надежность работы;
  • малое энергопотребление;
  • быстрая окупаемость при достаточно высокой стоимости.

В настоящее время в лазерных граверах наиболее широко применяются источники лазерного излучения двух типов:

  • газовые СО2 лазеры с длиной волны излучения 10,6 мкм, они используются для обработки пластиков;
  • твердотельные и волоконные лазеры с длиной волны излучения 1,064 мкм, они используются для обработки металлов и в некоторых случаях для обработки пластиков.

Первая выпущенная в Советском Союзе в 1980-х годах серийная лазерная технологическая установка «Квант 60» использовала твердотельный лазер с ламповой накачкой. Она представляла собой довольно объемную и тяжелую конструкцию, имела габаритные размеры 2370 х 1500 х 1345 мм, вес 750 кг, энергопотребление 3,5 кВт. Для ее охлаждения требовалась проточная вода 6 л/мин.

В конце 90-х годов прошлого века лазерные установки для гравировки стали несколько более «компактными», но все остальные «прелести» и сложности обслуживания остались. Самым неудобным и затратным моментом в этих установках был ограниченный ресурс работы лампы накачки порядка 300 часов. После этого ее необходимо было менять. Для замены лампы был необходим опыт. Нередко после этой операции требовалась дополнительная юстировка. Все эти факторы создавали массу неудобств при эксплуатации. Тем не менее продуманность конструкции и надежность «Кванта 60» поразительны. По разным оценкам, на предприятиях СНГ до сих пор трудятся более 1000 установок «Квант 60»!

Следующим этапом в развитии систем лазерной гравировки стало использование твердотельных лазеров с диодной накачкой. Замена лампы накачки диодной матрицей позволила снизить энергопотребление и использовать воздушное охлаждение. Намного упростилась технология оптической настройки. Уменьшение габаритов позволило изготавливать установки для лазерной гравировки в настольном варианте. В то же время отказ от водяного охлаждения привел к зависимости от внешней температуры. Как правило, перегрев является основной причиной выхода из строя этих систем. С учетом дорогого ремонта (иногда до 50% стоимости установки) такое оборудование недолго доминировало на рынке. С появлением волоконных источников лазерного излучения доля лазерных граверов с диодной накачкой существенно уменьшилась.

Волоконные источники лишены большинства недостатков их предшественников. Они компактны, работают в широком диапазоне температур (до + 40°С), не требуют обслуживания в период всего срока эксплуатации (ресурс более 30 000 часов), имеют низкое энергопотребление. Использование световода для доставки лазерного излучения позволяет экспериментировать с конструктивными решениями и очень удобно при встраивании маркировочного оборудования в технологические линии.

На сегодняшний день лазерные комплексы для гравировки, изготавливаемые на основе волоконных источников лазерного излучения, являются наиболее экономичными, надежными и удобными в обслуживании в своем классе.

Рассмотрим некоторые функции, позволяющие наиболее удобно и эффективно эксплуатировать лазерные комплексы для маркировки и расширить их возможности.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И ФОКУСИРОВКА

Качество нанесения изображения или надписи с помощью лазерных систем гравировки определяется двумя факторами:

  • точностью наведения на фокус;
  • точностью позиционирования рисунка или надписи относительно объекта.
  • Эти два действия выполняются на любых системах лазерной гравировки. В большинстве выпускаемых в настоящее время лазерных граверах наведение на фокус выполняется на основании следующих критериев:
  • максимальной яркости точки лазерного луча на поверхности гравируемого объекта;
  • максимальной громкости звука, возникающего при воздействии лазерного луча на поверхность;
  • путем совмещения красных точек от двух полупроводниковых лазеров, расположенных под углом друг к другу.

Позиционирование рисунка относительно объекта, как правило, выполняется с помощью красного лазера, описывающего на объекте контур рисунка.

Для повышения точности наведения на фокус и позиционирования в лазерных технологических комплексах «Альт лазер Универсал» использована встроенная система визуализации. Суть ее заключается в следующем. В интерфейс программы вводится изображение объекта гравировки, полученное с помощью видеокамеры, и программно наложенным на него рисунком. В результате этого оператор может точно расположить изделие относительно рисунка или рисунок (переместить, повернуть) относительно изделия (рис 1).

Оригинальное программное обеспечение позволяет быстро и точно фокусировать луч как вручную, так и автоматически. Ручная фокусировка сводится к перемещению объектива до тех пор, пока точка от дополнительного красного лазера не совпадет с меткой на изображении.

Автоматический режим, основанный на триангуляционном методе измерения расстояния, позволяет выставлять фокус точностью 50 мкм, которая является оптимальной для данного класса оборудования.

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Анализ материала является неотъемлемой частью многих технологических процессов обработки металлов. Априорное знание химического состава металла, из которого изготовлено изделие, позволяет оптимальным образом подобрать параметры обработки. В эмиссионном спектре, возникающем при взаимодействии лазерного излучения с поверхностью изделия, содержится вся необходимая информация (рис. 2).

На основании этого представляется возможным объединение технологических процессов гравировки и количественного спектрального анализа. В нашем случае это позволило реализовать автоматическую настройку режимов обработки в соответствии с используемым материалом.

Методы лазерного эмиссионного анализа довольно хорошо разработаны и на их основе создан широкий ряд спектроанализаторов. Принципиальные отличия разработанного экспресс-анализатора, совмещенного с серийным лазерным технологическим комплексом «Альт лазер Универсал», от стандартных спектроанализаторов:

  • процесс анализа спектра совмещен с процессом гравировки;
  • экспресс-анализатор интегрируется в уже существующие лазерные системы;
  • время, затрачиваемое на анализ, минимально и не сказывается на общем времени гравировки.

Данная статья не претендует на полный охват технологических возможностей современных лазерных граверов.

Необходимость решения широкого круга задач в сочетании с доступностью и экономической эффективностью будут и в дальнейшем определять широкое практическое применение различных инноваций в лазерной технике.

Лазерная техника и технологии "АЛЬТ ЛАЗЕР"
Украина, Харьков, ул. Акад. Проскуры, 12
тел./факс +380 57 720-37-43, 720-33-21
e-mail: altlaser@mail.ru, www.altlaser.com

Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

Будьте в курсе наших последних новостей. Оформите бесплатно персональную новостную рассылку.