Rankinio lazerinio žymėjimo mašinos veikimo principas

Įtaisytasis{0}}lazerinis generatorius (pvz., skaidulinis lazeris, CO₂ lazeris; skirtingi tipai tinka skirtingoms medžiagoms) yra pagrindinė įrangos dalis. Įjungus maitinimą, generatoriaus viduje esanti terpė (pvz., optinių skaidulų retųjų žemių elementai, CO₂ dujos) sužadinama elektros energija ir išskiria tam tikro bangos ilgio fotonus. Šiuos fotonus suartina ir sustiprina atšvaitas, kad susidarytų koncentruotos energijos lazerio spindulys. Šis žingsnis prilygsta „energijos šaltinio“ suteikimui „ženklinimo įrankiui“, o lazerio galia (pvz., 20 W, 60 W) taip pat nustatoma šiame etape.

Generuojamas lazerio spindulys reguliuojamas optine sistema (įskaitant fokusavimo lęšį ir galvanometrą) įrangos viduje:

- Fokusuojantis objektyvas: sujungia išsklaidytą lazerio spindulį į itin ploną „šviesos tašką“ (kurio skersmuo yra toks pat mažas kaip mikrometro lygis). Kuo plonesnė šviesa, tuo didesnis žymėjimo tikslumas.

- Galvanometras (įrengtas kai kuriuose modeliuose): valdomas valdymo sistemos nurodymų, jis greitai keičia lazerio spindulio atspindžio kryptį kaip „mažas veidrodėlis“, todėl šviesos taškas juda pagal iš anksto nustatytą tekstą ir modelio trajektoriją. Šis veiksmas yra panašus į piešimą naudojant „lazerinį žymeklį“ pagal šabloną, tačiau daug greičiau ir tikslesne trajektorija.

Tuo tarpu delninės žymėjimo galvutės konstrukcija leidžia operatoriui lanksčiai reguliuoti atstumą tarp lazerio židinio taško ir medžiagos paviršiaus, užtikrinant, kad lazerio spindulys veiktų tiksliai tą sritį, kurią reikia pažymėti.

Kai sufokusuotas lazerio spindulys liečiasi su medžiagos paviršiumi, įvyksta skirtingi fizikiniai/cheminiai pokyčiai pagal medžiagos savybes ir galiausiai susidaro žymės. Yra 3 bendri sąveikos būdai:

- Paviršiaus pašalinimas: lazerio energija akimirksniu ištirpdo arba išgarina medžiagos paviršinį sluoksnį (pvz., oksido sluoksnį ant metalinio paviršiaus, plastikinį paviršiaus sluoksnį), atidengdamas kitos spalvos pagrindą po juo ir suformuodamas „išgraviruotą“ ženklą (pvz., juodus serijos numerius ant nerūdijančio plieno).

- Spalvos pasikeitimas: veikiant lazeriui, pasikeičia kai kurių medžiagų (pvz., tam tikrų plastikų ir anoduoto aliuminio) paviršiaus sluoksnio molekulinė struktūra, rodoma spalva, kuri skiriasi nuo pradinės medžiagos (pvz., baltas plastikas virsta juodu tekstu), o žymės gali susidaryti nepašalinant medžiagos.

- Mikro-deformacija: mažos-energijos lazeris gali sukelti nedidelę medžiagos paviršiaus sluoksnio deformaciją (pvz., mažus įlenkimus ant metalinio paviršiaus), o žymės atsiranda dėl šviesos atspindžio skirtumo, o tai tinka scenarijuose, kuriuose reikalingas didelis paviršiaus lygumas.

Visą procesą sinchroniškai koordinuoja įrangos valdymo sistema. Nuo „žymėjimo modelio“ instrukcijos gavimo iki lazerio spindulio, užbaigiančio trajektorijos judėjimą, užtrunka tik milisekundės–sekundės, o tai ne tik užtikrina efektyvumą, bet ir aukštą-tikslumą bei stabilų žymėjimą.