高速激光打标打码:速度与精度的竞赛

发表时间:2023-02-04 13:43来源:公众号
包装加工行业一直在对打标打码提出更高的性能要求,标记清晰程度和可永久保留是两项重要指标,同时提高效率也是快速发展的市场的永恒追求。而对于打标打码解决方案供应商来说,是否能够应对不断发展的行业需求,实现更快的速度、更高的精度,对于其技术实力是很大的考验。
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在激光打标打码系统中,有几项因素会影响应用的最终结果,包括:目标材料、应用或标记类型、激光、光束传输系统(主要指扫描振镜)。今天我们主要关注后面两项,激光和光束传输系统对于高速打标打码应用的影响。


    激光   


  波长与材料吸收率

每种材料都有独特的吸收光谱,通过选择最佳激光波长来保障最大吸收率,从而来提高性能。因此,根据材料的特性选择吸收最好的相应波长的激光器至关重要。通常,CO2激光器波长被纸张和塑料等碳基材料吸收良好,而光纤和紫外激光波长被金属和玻璃吸收更佳。以下表格列举了不同波长的激光和吸收较好的常见材料类型。

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  波长与光斑尺寸

激光波长也会影响光斑尺寸和瑞利长度。较小的光斑尺寸可以实现更精密的细节和更高的功率,从而加快处理速度。瑞利长度决定了焦深,它控制系统对不同零部件高度变化的公差。例如,即使零部件高度或表面曲度略有差异,较大的焦深可以实现一致性很高的打标效果。通常,较长的波长可以保障更大的聚焦光斑尺寸和更长的瑞利长度。


  激光器功率

激光器功率(特别是平均功率)和产能直接相关。但是,扫描振镜和材料本身会对功率有所限制。扫描振镜的最大速度将受到镜片运动的物理限制,而某些材料在过高的能量影响下可能会变色、熔化或破裂。综合平衡这些因素之后,通常高速打标应用的平均激光功率为 30-100 W。

  稳定性
激光器的稳定性包括功率稳定性和它产生的激光束的一致性。功率密度如果不能保持很好的稳定性,在处理一些非常敏感的材料的时候,标记很容易出现深浅不一的情况。
而Novanta旗下的Synrad高性能CO2激光器,自1984年以来,一直为全球各个工业领域龙头企业提供经久耐用的高质量产品,我们的多款明星产品如32、48、vi、ti、f系列,都已经过长期现场验证,其功率密度稳定性使我们的激光器即使在最恶劣的工业环境中也能达到优异的标记效果。
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    扫描振镜   

在查看扫描振镜性能时,需要特别关注以下几个因素:可靠性、速度、精度和一致性。
  可靠性
正常运行时间对于高速打标打码至关重要,在恶劣环境中也能正常工作、能够提供长期保修服务,是选择扫描振镜时的重要考虑事项。

  速度
要评估速度,需要考虑定位速度和阶跃响应时间。定位速度反映了系统的最大跳跃速度,可以实现更高的传送速度从而进行动态标记和缩短单个应用的时间。阶跃响应时间表示扫描振镜运动的速度,分为两类:小步距响应(0.1机械度)和大步距响应(20机械度)。小步距响应与大步距响应成反比,这意味着不可能同时具有快速小步距响应(SSR)和大步距响应(LSR)。小步距响应是高速打标打码应用的关键参数,因为它最能代表用于形成字符和小目标(如徽标或条形码)的快速运动。

  精度和一致性
衡量精度和一致性,则需要考虑漂移和重复性的数值。在较长时间内评估的长期零点漂移值较低,表明系统更准确,并将保持这种状态。温度零点漂移和比例漂移值表示系统对温度变化的敏感性;同样,低值表示系统更稳定。重复性的数值越小则表示扫描振镜的位置精度越高。漂移和重复性值综合起来,表明扫描振镜在一段时间内和不同条件下的精度。在应用中,较小的数值对于保持准确的打标精度是有帮助的。
Novanta旗下的Cambridge Technology 10 mm MOVIA 扫描振镜,专为打标打码应用设计,具有非常出色的阶跃响应时间和定位速度。同时具有出色的漂移和重复性的数值,长时间运行也可保持标记的精确性。MOVIA 在设计过程中还进行了极端条件和寿命测试,以保障其现场使用中的长期可靠性和一致性。
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扫描振镜是高速打标打码激光系统中最复杂的部分,要实现最佳性能和效率,还需要综合考虑很多因素,包括光学器件、控制器和软件以及扫描振镜参数。具体涉及内容较多,本文暂不赘述。如您在具体应用上有相关疑问,欢迎随时与我们的应用工程师沟通探讨!