Устройство и принцип работы лазерного маркиратора

Устройство и принцип работы лазерного маркиратора

Лазерный маркиратор — это высокотехнологичное оборудование, предназначенное для точного и долговечного нанесения информации, рисунков или других обозначений на поверхность различных материалов. Благодаря своей универсальности и эффективности, он получил широкое распространение в промышленности, электронике, медицине, ювелирной отрасли и других сферах, где требуется высококачественная маркировка продукции. Лазерный маркер наносит QR-коды, штрих-коды, эмблемы, серийные номера, брендируют сувениры, используют в ювелирном деле, при создании микросхем. Чтобы разобраться, как работает данный тип оборудования, важно понять его устройство и особенности функционирования. Об этом и пойдет речь далее в нашей статье.

Устройство лазерного маркиратора

Лазерный маркиратор состоит из нескольких ключевых компонентов, каждый из которых играет важную роль в обеспечении точного и качественного нанесения маркировки.

Источник лазерного излучения

В современных установках используются различные типы лазеров:

Волоконные лазеры – наиболее распространенный тип, который отличается высокой надежностью, компактными размерами и длительным сроком службы (до 100 000 часов). Такие лазеры идеально подходят для маркировки металлических поверхностей.
CO₂-лазеры – эффективны при работе с неметаллическими материалами, такими как дерево, стекло, пластик, кожа и бумага. Генерируют излучение с длиной волны около 10,6 мкм.

УФ-лазеры – используются для маркировки высокоточных изделий из чувствительных материалов, где требуется минимальное тепловое воздействие.

Твердотельные лазеры – универсальное решение для различных материалов, обеспечивают высококачественную маркировку на металлах, керамике и некоторых видах пластика.

Выбор типа лазера зависит от материала, на который планируется наносить маркировку, требуемой глубины нанесения и производственных задач. Каждый из этих типов лазеров имеет свою нишу применения в зависимости от требований к конечному результату.

Оптическая система

Оптическая система маркиратора служит для фокусировки и направления лазерного луча. Она включает:

• фокусирующую линзу – концентрирует лазерное излучение в точку на обрабатываемой поверхности, обеспечивая необходимую плотность энергии для маркировки;
• гальваносканер – система из двух зеркал, которые, вращаясь вокруг своих осей, отклоняют лазерный луч в двух плоскостях (X и Y), что позволяет наносить рисунок или текст на поверхность с высокой точностью;
• расширитель луча – корректирует диаметр луча перед его попаданием на сканирующую систему.

Высококачественная оптическая система обеспечивает точное позиционирование луча и минимизирует искажения при нанесении сложных изображений. Точность настройки оптических элементов напрямую влияет на качество маркировки и скорость обработки.

Система охлаждения

В зависимости от мощности лазера маркираторы могут быть оснащены воздушной или водяной системой охлаждения. Эффективное охлаждение критически важно для стабильной работы оборудования и продления срока его службы, особенно при интенсивном использовании.

Система управления

Современные лазерные маркираторы оснащены компьютеризированной системой управления, которая включает:

• Программное обеспечение – позволяет создавать и редактировать макеты маркировки, настраивать параметры работы лазера и контролировать процесс нанесения.
• Контроллер – управляет всеми компонентами маркиратора, включая лазерный источник, сканер и дополнительные устройства.
• Интерфейс пользователя – обеспечивает удобное взаимодействие оператора с системой через сенсорный экран или компьютер.

Благодаря развитому программному обеспечению, оператор может наносить различные типы маркировки: текст, линейные и двумерные штрихкоды, логотипы, серийные номера и другую информацию.

Рабочая зона и система позиционирования

Для обработки крупногабаритных изделий или непрерывных производственных линий используются специальные системы позиционирования:

• координатные столы – для точного перемещения изделий относительно лазерной головки;
• устройства автоматической подачи – для маркировки серийных изделий.
• интеграция с конвейерными линиями – для маркировки в потоке.

Компактные настольные маркираторы обычно имеют фиксированную рабочую зону и предназначены для маркировки мелких деталей или партий изделий. Для крупномасштабных производств разрабатываются специализированные системы с расширенными возможностями позиционирования. Такие системы могут быть интегрированы в существующие производственные линии с минимальными изменениями технологического процесса.

Принцип работы лазерного маркиратора

Работа лазерного маркиратора заключается в локальном воздействии сфокусированного лазерного излучения на поверхность материала. В зависимости от типа материала и параметров лазера, маркировка может происходить несколькими способами:

Гравировка (абляция)

При этом методе происходит удаление верхнего слоя материала за счет его испарения под воздействием высокой температуры лазерного луча. Гравировка позволяет создавать углубленные изображения на поверхности изделия. Этот метод часто используется для маркировки металлов, твердых пластиков и других прочных материалов.

Отжиг (оксидирование)

Применяется преимущественно для маркировки металлов. При локальном нагреве лазерным лучом на поверхности материала образуется оксидная пленка, которая отличается по цвету от основного материала. Этот метод позволяет получать контрастные изображения без удаления материала и без значительного повреждения его структуры.

Вспенивание

Этот метод используется для маркировки некоторых видов пластика. При воздействии лазерного излучения происходит внутреннее плавление материала с образованием микропузырьков газа, что приводит к появлению светлой маркировки на темном фоне.

Обесцвечивание

Применяется для материалов, содержащих красители. Лазерное излучение вызывает химические изменения в структуре красителя, что приводит к изменению его цвета. Этот метод часто используется для маркировки цветных пластиков, анодированного алюминия и окрашенных материалов.

Карбонизация

При карбонизации происходит обугливание органических материалов под воздействием лазерного луча. Этот метод применяется для маркировки древесины, картона, некоторых видов пластика и других органических материалов.

Процесс маркировки

Процесс нанесения маркировки с помощью лазерного маркиратора включает следующие этапы:

1. Подготовка макета – создание или импорт изображения, текста или штрих-кода в программное обеспечение маркиратора.
2. Настройка параметров маркировки – установка оптимальной мощности лазера, скорости сканирования, частоты импульсов и других параметров в зависимости от материала и требуемого результата.
3. Позиционирование изделия – размещение маркируемого объекта в рабочей зоне маркиратора с помощью систем фиксации или позиционирования.
4. Фокусировка лазера – настройка оптимального фокусного расстояния для обеспечения максимальной точности и качества маркировки. В современных моделях этот процесс может быть автоматизирован.
5. Нанесение маркировки – запуск процесса маркировки, во время которого лазерный луч, управляемый гальваносканером, последовательно обрабатывает заданные участки поверхности согласно загруженному макету.

Весь процесс маркировки может занимать от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от сложности изображения и материала изделия.

Преимущества лазерной маркировки

Лазерные маркираторы обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими методами маркировки:

• возможность нанесения мельчайших деталей изображения с разрешением до нескольких микрон;
• нанесенные изображения устойчивы к механическим воздействиям, высоким температурам, химическим веществам и ультрафиолетовому излучению;
• отсутствие механического контакта с маркируемой поверхностью исключает деформацию и повреждение изделия;
• возможность нанесения сложных изображений за считанные секунды;
• экологичность – отсутствие расходных материалов (красителей, растворителей) и минимальное количество отходов;
• возможность маркировки различных материалов с различными физическими свойствами;
• легкая интеграция в производственные линии и возможность автоматической смены маркируемой информации.

Все эти преимущества делают лазерную маркировку предпочтительным выбором для многих производственных задач, где требуется надежное и качественное нанесение информации на изделия. Экономическая эффективность лазерных маркираторов особенно заметна в долгосрочной перспективе, когда начальные затраты на оборудование компенсируются отсутствием расходных материалов и высокой производительностью.

Область применения

Лазерные маркираторы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Машиностроение и металлообработка – маркировка деталей, инструментов, запасных частей.
• Электроника – маркировка печатных плат, микросхем, разъемов и кабелей.
• Автомобильная промышленность – нанесение VIN-номеров, маркировка деталей и комплектующих.
• Медицина – маркировка хирургических инструментов, имплантатов и медицинских изделий.
• Ювелирная промышленность – гравировка драгоценных металлов и камней.
• Рекламная индустрия – персонализация сувенирной продукции, изготовление табличек и вывесок.

С каждым годом сфера применения лазерных маркираторов расширяется, охватывая новые отрасли и технологические процессы. Благодаря гибкости настроек, оборудование может использоваться как в условиях крупного производства, так и в небольших мастерских.

Компания "Смарт Маркинг" предлагает линейку маркираторов самого высокого качества. Применение нашей лазерной техники позволит эффективно наладить процесс нанесения различной информации на продукцию самого широкого спектра из различных материалов. Обращайтесь, и наши специалисты проконсультируют вас по ассортименту, помогут подобрать оборудование с учетом объема производства и других исходных данных.