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激光振镜的工作原理

时间:2020-11-11 来源:新特光电 访问量:1148

从1995年起,在激光打标领域就经历了大幅面时代、转镜时代和振镜时代,控制方式也完成了从软件直接控制到上下位机控制到实时处理、分时复用的一系列演变。如今,半导体激光器、光纤激光器、乃至紫外激光的出现和发展又对光学过程控制提出了新的挑战,振镜式激光打标头(振镜式扫描系统 )是最新产品。

振镜的原理是:

输入一个位置信号,摆动电机(激光振镜)就会按一定电压与角度的转换比例摆动一定角度。整个过程采用闭环反馈控制,由位置传感器、误差放大器、功率放大器、位置区分器、电流积分器等五大控制电路共同作用。而数字激光振镜的原理则是在模拟激光振镜的原理上将模拟信号转换成数字信号。扫描激光振镜是打标机的核心部件,打标机的性能主要取决于扫描激光振镜的性能。

振镜头的基本结构:

组成:由定子、转子、检测传感器三部份组成。其中振镜头为动圈式(转子为线圈),其它的均为动磁式(转子为磁芯),所有的振镜头均采用为永久磁铁为磁芯,检测传感器模拟为电容式传感器,数字振镜为光栅尺检测传感器。电容传感器是电机摆动时,检测传感器的电容量发生微小的变化,把这电容的变化量转变为电信号,反馈给控制器,从而进行闭环控制。光栅尺传感器则通过光栅尺进行测量实际偏转的角度,从而转换成电信号,反馈给控制器,进行闭环控制。动圈式因为转子为线圈,而线圈相对来说,体积较大,转动惯量大,不利于快速响应,所以现在基本也不采用。动磁式因空芯柱形磁芯紧装在转动轴上,体积小,惯量小,所以快速响应性能就很好。

所谓振镜,又可以称之为电流表计,它的设计思路完全沿袭电流表的设计方法,镜片取代了表针,而探头的信号由计算机控制的-5V—5V或-10V-+10V的直流信号取代,以完成预定的动作。

同转镜式扫描系统相同,这种典型的控制系统采用了一对折返镜,不同的是,驱动这套镜片的步进电机被伺服电机所取代,在这套控制系统中,位置传感器的使用和负反馈回路的设计思路进一步保证了系统的精度,整个系统的扫描速度和重复定位精度达到一个新的水平。

振镜扫描式打标:

振镜扫描式打标头主要由XY扫描镜、场镜、振镜及计算机控制的打标软件等构成。根据激光波长的不同选用相应的光学元器件。相关的选件还包括激光扩束镜、激光器等。

其工作原理是将激光束入射到两反射镜(扫描镜)上,用计算机控制反射镜的反射角度,这两个反射镜可分别沿 X、Y 轴扫描,从而达到激光束的偏转,使具有一定功率密度的激光聚焦点在打标材料上按所需的要求运动,从而在材料表面上留下永久的标记,聚焦的光斑可以是圆形或矩形。在振镜扫描系统中,可以采用矢量图形及文字,这种方法采用了计算机中图形软件对图形的处理方式,具有作图效率高,图形精度好,无失真等特点,极大的提高了激光打标的质量和速度。 

同时振镜式打标也可采用点阵式打标方式,采用这种方式对于在线打标很适用,根据不同速度的生产线可以采用一个扫描振镜或两个扫描振镜,与前面所述的阵列式打标相比,可以标记更多的点阵信息,对于标记汉字字符具有更大的优势。

振镜扫描式打标因其应用范围广,可进行矢量打标和点阵打标,标记范围可调,而且具有响应速度快、打标速度高(每秒钟可打标几百个字符)、打标质量较高、光路密封性能好、对环境适应性强等优势已成为主流产品,并被认为代表了未来激光打标的发展方向,具有广阔的应用前景。

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