振鏡掃描式打標(biāo)系統(tǒng)主要由激光器、XY偏轉(zhuǎn)鏡、聚焦透鏡、計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。其工作原理是將激光束入射到兩反射鏡(振鏡)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的標(biāo)記,聚焦的光斑可以是圓形或矩形。
機(jī)械掃描式打標(biāo)系統(tǒng)不是采用通過改變反射鏡的旋轉(zhuǎn)角度去移動(dòng)光束,而是通過機(jī)械的方法對(duì)反射鏡進(jìn)行X-Y坐標(biāo)的平移,從而改變激光束到達(dá)工件的位置,這種打標(biāo)系統(tǒng)的X-Y掃描機(jī)構(gòu)通常是用繪圖儀改裝。其工作過程:激光束經(jīng)過反光鏡①、②轉(zhuǎn)折光路后,再經(jīng)過光筆(聚焦透鏡)③作用射到被加工工件上。其中繪圖儀筆臂④只能帶著反光鏡①和②沿X軸方向來回運(yùn)動(dòng);光筆③連同它上端的反光鏡②(兩者固定在一起)只能沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)。在計(jì)算機(jī)的控制下(一般通過并口輸出控制信號(hào)),光筆在Y方向上的運(yùn)動(dòng)與筆臂 在X方向上的運(yùn)動(dòng)合成,可使輸出激光到達(dá)平面內(nèi)任意點(diǎn),從而標(biāo)刻出任意圖形和文字。
由于看到大幅面系統(tǒng)的一系列缺點(diǎn),在高速振鏡技術(shù)還沒有在中國(guó)廣泛普及的情況下,一些控制工程師自行開發(fā)了由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng),其工作原理是將從諧振腔中導(dǎo)出的激光通過擴(kuò)束,經(jīng)過成90°安裝的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的金鏡的反射,由F-theta場(chǎng)鏡聚焦后輸出作用于處理對(duì)象上,金鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)使工作平面上的激光作用點(diǎn)分別在X、Y軸上移動(dòng),兩個(gè)鏡面協(xié)同動(dòng)作使激光可以在工作平面上完成直線和各種曲線的移動(dòng)。這種控制過程無論從速度還是定位精度來說都遠(yuǎn)超過大幅面,因此在很大程度上能滿足工具行業(yè)對(duì)激光控制的要求,雖然同當(dāng)時(shí)國(guó)際上流行的振鏡式掃描系統(tǒng)還有比較明顯的差距,但嚴(yán)格來說這種設(shè)計(jì)思路的出現(xiàn)和逐步完善代表著中國(guó)激光應(yīng)用的一個(gè)里程碑,是中國(guó)完全能自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)激光應(yīng)用設(shè)備的典型標(biāo)志。直到振鏡在中國(guó)大規(guī)模應(yīng)用的興起,這種控制方式才逐步退出中國(guó)激光應(yīng)用的舞臺(tái)。
激光打標(biāo)設(shè)備的核心是激光打標(biāo)控制系統(tǒng),因此,激光打標(biāo)的發(fā)展歷程就是打標(biāo)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程。從1995年到2003年短短的8年時(shí)間,控制系統(tǒng)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)。