การทำงานของเครื่องหมายเลเซอร์ 3 มิติเป็นอย่างไร?

การทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ 3 มิติแสดงถึงความก้าวหน้าที่สำคัญกว่าระบบ 2 มิติแบบดั้งเดิม ทำให้สามารถทำเครื่องหมายได้อย่างแม่นยำและรวดเร็วบนพื้นผิวโค้ง ไม่สม่ำเสมอ และหลายระดับ โดยไม่ลดทอนโฟกัสหรือคุณภาพ ต่างจากการทำเครื่องหมาย 2 มิติ ซึ่งจำกัดอยู่เพียงระนาบโฟกัสคงที่ ระบบ 3 มิติจะปรับจุดโฟกัสแบบเรียลไทม์แบบไดนามิก ความสามารถนี้ทำให้จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ และอุปกรณ์ทางการแพทย์ ซึ่งมีรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นส่วนที่ซับซ้อน

ความแตกต่างพื้นฐานในการทำงานของเครื่องหมายเลเซอร์ 3 มิติอยู่ที่ความสามารถในการควบคุมระยะโฟกัสของลำแสงเลเซอร์ ซึ่งโดยทั่วไปจะทำได้โดยใช้ ระบบโฟกัสแบบไดนามิก(มักเรียกว่า เครื่องสแกน galvo 3 แกน หรือระบบพรีโฟกัส)

ระบบเครื่องทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ 3 มิติประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญหลายอย่าง:

1. แหล่งกำเนิดเลเซอร์: สร้างลำแสงเลเซอร์พลังงานสูง (เช่น เลเซอร์ไฟเบอร์, UV หรือ CO2 ขึ้นอยู่กับวัสดุ)
2. เครื่องสแกน Galvanometer (Galvo): นี่คือ "หัวทำเครื่องหมาย" ประกอบด้วยกระจกความเร็วสูงสองบาน (แกน X และ Y) ที่นำลำแสงเลเซอร์ข้ามพื้นที่ทำงาน สร้างรูปแบบที่ต้องการ
3. กระจกโฟกัสแบบไดนามิก (แกน Z): นี่คือส่วนประกอบที่เปิดใช้งานฟังก์ชัน 3 มิติ เป็นกระจกหรือระบบเลนส์เพิ่มเติมที่สามารถเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วไปตามเส้นทางออปติคัล
4. ระบบควบคุมและซอฟต์แวร์: "สมอง" ของเครื่องจักร ประมวลผลข้อมูลการออกแบบ CAD 3 มิติ คำนวณพิกัด X, Y และ Z ที่แม่นยำสำหรับเส้นทางการทำเครื่องหมายทั้งหมด และควบคุมเครื่องสแกน galvo และกระจกโฟกัสแบบไดนามิกให้ตรงกันอย่างสมบูรณ์
5. เลนส์ F-Theta (ตัวเลือก/แตกต่างกันไป): ในระบบ 2 มิติ เลนส์ F-theta เป็นเลนส์โฟกัสสุดท้าย ในระบบ 3 มิติ ฟังก์ชันของมันอาจถูกรวมเข้าด้วยกันหรือถูกแทนที่ด้วยการตั้งค่าออปติคัลที่แตกต่างกันเพื่อรองรับการโฟกัสแบบไดนามิกและขนาดพื้นที่ที่ใหญ่ขึ้น

กระบวนการทำเครื่องหมาย 3 มิติเป็นการประสานงานที่ซับซ้อนของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์:

1. การออกแบบ 3 มิติและการป้อนข้อมูล: เครื่องหมายที่ต้องการ (โลโก้ หมายเลขซีเรียล รูปแบบ) ถูกสร้างขึ้นหรือโหลดลงในซอฟต์แวร์ทำเครื่องหมาย การออกแบบนี้รวมถึงข้อมูล X, Y และ แกน Z (ความลึก/ความสูง) ของพื้นผิวเป้าหมาย

2. การคำนวณซอฟต์แวร์: ซอฟต์แวร์ 3 มิติพิเศษคำนวณตำแหน่งของกระจกโฟกัสแบบไดนามิกที่จำเป็นสำหรับลำแสงเลเซอร์ที่จะกระทบพื้นผิวที่จุดโฟกัสในอุดมคติสำหรับ ทุกจุด ในไฟล์ทำเครื่องหมาย

3. การปรับโฟกัสแบบไดนามิก: ในขณะที่กระจก galvanometer X และ Y สแกนเลเซอร์อย่างรวดเร็วบนพื้นผิว กระจกโฟกัสแกน Z จะเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาจุดเลเซอร์ที่โฟกัสอย่างสมบูรณ์แบบ

4. ปฏิกิริยาการทำเครื่องหมาย: ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูงที่โฟกัสจะโต้ตอบกับวัสดุ ทำให้เกิดเครื่องหมายถาวรผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การเกิดคาร์บอน (ทำให้มืดลง), การเกิดฟอง (ทำให้พื้นผิวสว่างขึ้น/ยกขึ้น ซึ่งเป็นเรื่องปกติในพลาสติก), การแกะสลัก (การกำจัดวัสดุ) หรือ การอบอ่อน (การเปลี่ยนสีบนโลหะ)¹²

ความสามารถในการควบคุมจุดโฟกัสในแกน Z ให้ประโยชน์ที่สำคัญหลายประการ:

โดยพื้นฐานแล้ว เครื่องทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ 3 มิติให้ความยืดหยุ่นและความแม่นยำในการทำเครื่องหมายผลิตภัณฑ์ในเกือบทุกรูปแบบ ซึ่งมีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับการผลิตสมัยใหม่ด้วยการออกแบบชิ้นส่วนที่ซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ