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激光打标机 |
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如何选择激光打标设备 |
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作者：Glenn Prentice 来源：美国Industrial Laser Solutions杂志 |
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许多曾在过去投资购买灯泵浦打标机的公司，现在正面临着将陈旧打标机升级换代的任务。
并非所有的激光器都是相同的。对于大多数打标应用来说，灯泵浦激光器能产生更高的功率。光纤激光器，虽然产生较低的功率，但拥有更高的光束能量密度，半导体二极管激光器则介于这两者之间。大部分打标应用能使用这些技术中的任何一种实现。但是，一些应用则需要特殊的技术。一个建议是在选择新激光器之前对打标的样本进行测试。检查标记的对比度，打标周期，以及线宽，以保证将来能获得满意的结果。此外，其他因素也需要考虑。以下是一些常见的问题和回答。
问：半导体二极管更新后，新激光器要多久能投入使用？
答：水冷半导体二极管激光器通常能工作8000到10000小时，而空冷半导体二极管激光器一般能工作15000到20000小时。光纤激光器据统计在需要更新之前能工作超过100000小时。更新成本因技术不同而不同，因此你需要把这些成本考虑进去。如果按小时计算，光纤激光器拥有显著的低成本，优于灯泵浦或二极管泵浦激光器。
问：半导体二极管或光纤激光器和灯泵浦激光器相比，每年的运行成本是怎样的？
答：光纤激光器和灯泵浦或二极管泵浦激光器相比，其每年的运行成本是相当低的。基于美国本土的平均统计数字，光纤激光系统1一年的成本大约为720美元，灯泵浦激光系统3200美元，半导体二极管泵浦系统则为4100美元。
问：光纤激光器或半导体二极管激光器的维护有哪些要求？
答：水冷半导体二极管激光器需要和灯泵浦激光器（不包括外部冷却）相同的维护。然而，它们并不要求定期更换泵浦灯及灯管。而空冷激光器，如光纤激光器，有着相对简单的涉及和免维护的特性。需要做的只是定期清洁镜片及全面检查所有的连接部位。
问：半导体二极管和光纤激光器的工作环境是否和灯泵浦激光器相同？
答：灯泵浦激光器相对来说能在更为极端的环境中工作。空冷半导体二极管和光纤激光器对环境温度和空气污染更为敏感。环境温度大于华氏93度（摄氏33度）时需要冷却器。如果存在空气污染如油雾等，则需要安装空气过滤装置，这对于在恶劣环境中工作的任何激光系统来说同样适用。
问：从准备工作考虑，从灯泵浦到光纤或半导体二极管的转换需要做哪些改变?
答：水冷半导体激光器只需极少的改变。外部的冷却器不再需要，减少了占地面积。电气费用也通常得到降低。光纤激光器这样的空冷设备只需更少的占地。这些激光器是业内具有最少占地面积的产品，非常容易集成进生产线当中。振镜头通常和柔性的光缆相连，使其能够被放置在生产线的任何地点。
问：集成方面，半导体二极管或光纤激光器是否能集成进现有的设备当中？
答：半导体二极管激光器通常能集成进现有设备中，只需最小的变动，而光纤激光器需要更大的改动来把电脑，驱动单元，以及振镜头集成进现有系统。需要考虑的最大变动之一是在光束位置和打标区域大小上可能会和先前系统有所不同。这些变动可能要求对工作站进行机械化调整。
问：我的现有程序是否能用于半导体二极管或光纤激光器？
答：大部分新软件都能够运行其早期版本建立的程序。然而，仍然有一些激光参数需要微调，以供新激光器使用。关键的一些参数如下：
◆线宽：和灯泵浦激光器相比，半导体和光纤激光器有着较细的线宽（见图1）。实际上，光纤激光器所打出的线宽几乎只有灯泵浦激光器的30％。就字符的打标来说，光纤激光需要走多个来回而灯泵浦只需单步。许多软件有特别创造的字符用以补偿光纤激光器较窄的线宽。
图1. 较细的线条来自一台20瓦光纤激光器，较粗
的线条来自一台80瓦灯泵浦激光器。两条线
均在12英寸见方的打标区域内完成，采用透镜相同
◆打标区域尺寸：许多旧激光器有着最大8英寸直径圆形打标区域，而新一代激光器则为12英寸见方的打标区域。这意味着在可打标区域增加了186％（见图2）。
图2.新一代的激光器提供12英寸见方的打标区域，
意味着可打标区域增加了186％
◆打标速度：一般来说，半导体二极管激光器比灯泵浦激光器稍慢一些，而光纤激光器通常更快。打标速度依赖于材料，因而需要进行相关试验。如果被替代的灯泵浦激光器使用超过5年，那么更新的振镜通常能带来更快的打标速度。注意，虽然要求的线宽结果相似，但是光纤和半导体泵浦系统所带来的更精细线宽可能抵消掉其所具有的打标速度优势。
◆ GST 设置：GST，又成为振镜设置时间，是打标程序中的延迟程序，使得振镜时间稳定。振镜技术的进步使得振镜马达运行更快。无论选择何种技术它都将带来好处。振镜的进步带来更快的打标速度，就像赛车的刹车和轮胎得到改进能使车辆进入弯道时更贴近外侧并且出弯道后能更快加速。
◆跳跃速度：更新，更快的振镜允许更高的跳跃速度。跳跃速度是指激光系统在无打标动作发生时快速穿越区域的能力，比如在两个字母之间或从一个图像跳跃到另一个。应该对旧的打标程序进行修改以充分发挥增加的振镜速度和跳跃速度。
◆边界/填充－线间距特征：许多新一代软件包具有控制线间距以及和边界之间间距的能力，动态填充图像或实体字型由激光软件完成。早期软件包依赖于第三方程序在指令到达激光器之前来完成这一功能。这一特征允许编程人员控制填充线，使其定位在边界以内（见图3）并且防止这些填充线覆盖在边界上，这样在精密的图像上就产生了一条锯齿形的边界。这种控制线距的能力对于速度控制，灰度调节，以及满足日益提高的图像要求来说是有用而必需的，能使用激光软件产生这些改变的能力节省了许多时间和费用。
图3.许多新一代软件包有控制线距、边界间距以及图像填充
的功能，使得编程人员能控制填充线定位于边界以内
采用一种新的激光技术有着许多好处。在很多案例中，新激光系统的成本只是略微高于升级旧系统的成本。升级一台旧激光系统类似于升级一台旧电脑。因为技术在变化，你不可能将硬件和软件的最新优势完全发挥出来。因此，即使性能得到提高，依旧是无法和新系统相提并论的。用户不得不面临再次升级系统或在相对于新设备更短的使用周期替换系统。
新的激光技术，无论是光纤，半导体二极管泵浦，或者全新设计的灯泵浦激光打标系统，正在逐步进入那些已经使用灯泵浦打标系统数年的公司。采用最新系统的缺点几乎没有，更高产量，更低运行成本，更简易的维护将很快抵消掉设备的投资。这些变化能通过购买一台新的工作站中实现，最新的技术进展将带来新一代的打标桌面，分度盘，控制器等等，或者，如本文所言，现有的工作站通常也能集成新的激光技术，不需要对系统作很多改动，费用也不大。
Glenn Prentice是Baublys Control Laser Corp.（Orlando, FL.）的产品经理，联系方式：GlennP@controllaser.com.
脚注
1. 成本计算基于一台典型激光系统，运行8小时一天，254天一年。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(4/4/2007) |
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