Какова скорость сканирования лазерного маркировочного станка? 

Какова скорость сканирования лазерного маркировочного станка?

Многие при выборе лазерного маркировочного станка в первую очередь задаются вопросом: какова скорость сканирования этого станка? Ответ таков: скорость сканирования — это заданная скорость, с которой лазерное пятно перемещается вдоль траектории маркировки, но она не равна скорости производства одной детали. Увеличение скорости уменьшает энергию, выделяемую на единицу длины; для поддержания черноты, глубины или контраста обычно необходимо одновременно регулировать мощность, частоту, ширину импульса, расстояние между заполняющими импульсами или количество повторений. Динамические возможности гальванометра, полевой линзы, лазера и системы управления также определяют, может ли эта скорость действительно обеспечить эффективную производительность.

В этой статье рассматриваются четыре практических вопроса: понимание скорости сканирования в программном обеспечении; понимание того, как изменения скорости влияют на результаты маркировки; определение того, подходит ли заявленная «высокая скорость» оборудования для вашей детали; и как выразить скорость в качестве проверяемого показателя при приемке и приемке образцов.

Скорость сканирования не является общей производительностью станка: она описывает только движение лазерного пятна.

Скорость сканирования в программном обеспечении для маркировки обычно выражается в мм/с и описывает заданную скорость перемещения лазерного пятна вдоль траектории на поверхности заготовки. Сканирование текста, линий, заливки и растровых изображений может осуществляться с разной скоростью. Полное время обработки изделия также включает в себя перемещение по контуру, ускорение/замедление, остановки на углах, задержки при скачках, изменение направления заливки, загрузку/выгрузку, позиционирование, действия с зажимами и проверку кода. Высокая скорость сканирования не обязательно означает короткое время цикла обработки изделия.

Эффективное время обработки: время, в течение которого лазер фактически перемещается вдоль траектории и воздействует на материал.

Зависит от скорости сканирования, длины пути и параметров процесса.

Время помощи при перемещении: перемещение, углы, ускорение/замедление, скачки и изменения направления.

Зависит от динамики гальванометра, платы управления и структуры файла.

Полное время производственного цикла: загрузка/выгрузка, позиционирование, маркировка, контроль качества, удаление отходов и переналадка.

Определяет, может ли оборудование соответствовать фактической производительности производственной линии.

Самая распространенная ошибка — это ошибочное принятие значения скорости в поле ввода программного обеспечения за «производительность в секунду» оборудования. Это число указывает только на пройденный участок траектории, а не на общее время, необходимое для изготовления одного изделия.

Почему увеличение скорости лазера приводит к более мелкой маркировке? Потому что энергия на единицу длины уменьшается.

Проще говоря: чем быстрее лазерный луч перемещается по заготовке, тем короче время, необходимое для достижения каждой точки, и, как правило, тем меньше энергии приобретается на единицу длины. При прочих равных условиях это можно понять через зависимость от направления:

Энергия на единицу длины ≈ Мощность лазера ÷ Скорость сканирования. Это не универсальная формула для прямого расчета конечного результата. Фактические результаты также зависят от частоты импульсов, ширины импульса, диаметра пятна, поглощающей способности материала, метода заполнения, расстояния между линиями, положения фокусной точки и количества повторений.

Увеличение скорости с 500 мм/с до 1000 мм/с не обязательно сокращает время маркировки вдвое. Если мощность и другие параметры остаются постоянными, энергия на единицу длины уменьшится, что потенциально может привести к недостаточной черноте, более поверхностной маркировке, неполному удалению покрытия или снижению контрастности QR-кода. Для восстановления энергии может потребоваться увеличение мощности, уменьшение частоты, изменение ширины импульса, уменьшение межстрочного расстояния или увеличение количества повторений, но эти корректировки изменят тепловой эффект, качество кромок и общее время цикла.

Самая распространенная ошибка здесь заключается в том, что простое увеличение мощности после увеличения скорости не обязательно приводит к тому же эффекту. При глубокой гравировке по металлу увеличение мощности может привести к плавлению, образованию заусенцев и перегреву; при работе с пластиком и покрытиями это может вызвать пригорание, пожелтение, деформацию или разрушение кромок.

Скорость также влияет на качество кромок, углов и заполнения. Скорость сканирования влияет не только на глубину. Это также влияет на время, необходимое гальванометру для ускорения, замедления и изменения направления вращения, что сказывается на конечных точках линий, углах и равномерности заполнения.

Прямые линии имеют правильную цветопередачу, но углы темнее.

Замедление в углах или длительное время выдержки приводят к увеличению локальной энергии. Возможные причины включают компенсацию углов, задержку скачка и скорость сканирования.

Присутствуют полосатые линии.
Плохое соответствие расстояния, метода изменения направления вращения или двунаправленного сканирования.
Возможные причины включают расстояние между линиями заполнения, направление сканирования и частоту.

Небольшие заусенцы по краям символов.
Возможные причины включают скорость, ширину импульса, размер пятна или несоответствие фокуса.

Возможные причины включают минимальный размер символа, фокусное расстояние и условия импульса.

На больших изображениях видна разная глубина в центре и по краям.
Возможные причины включают изменения размера пятна и распределения энергии на краю полевой линзы.
Возможные причины включают диапазон полевой линзы, рабочее расстояние и файлы калибровки.

Искажение формы происходит после увеличения скорости.

Возможные причины включают в себя несоответствие динамических характеристик гальванометра требованиям или неподходящие параметры ускорения/замедления.
Возможные причины включают в себя технические характеристики гальванометра, параметры управления и размеры графических изображений.

Для мелких символов, QR-кодов и тонких линий не следует ориентироваться только на максимальную скорость прямых отрезков. Необходимо проверить, замкнут ли самый мелкий элемент, целостны ли края, совпадают ли углы и сохраняется ли тот же результат в разных точках отмеченной области.

Гальванометр, полевую линзу и лазер следует рассматривать совместно: одного высокоскоростного компонента недостаточно.

При выборе оборудования скорость сканирования следует оценивать наряду как минимум с четырьмя типами компонентов. Гальванометр определяет реакцию на движение. Он должен обеспечивать быстрое прохождение поворотов, стабильное отслеживание и повторяемое позиционирование. Номинальная максимальная скорость обычно измеряется в определенных условиях и не может быть напрямую приравнена к эффективной скорости обработки для всех графических изображений, размеров и материалов.

Полевая линза определяет рабочий диапазон и условия пятна. Замена полевой линзы на более крупную на том же оборудовании увеличивает диапазон маркировки, но размер пятна, плотность энергии и характеристики краев могут измениться. Большой диапазон и высокая точность часто требуют компромиссов в процессе производства.

Лазер определяет энергию, доступную в единицу времени. При увеличении скорости, если мощность лазера, энергия импульса или частотный диапазон не совпадают, маркировка будет неглубокой или неполной. Лазеры MOPA, Q-импульсные волоконные, УФ и CO₂ имеют разные характеристики импульсов и не могут сравниваться по горизонтали при одинаковой скорости.

Система управления определяет, могут ли команды выполняться стабильно. Скачки, задержки, наложение слоев, заполнение и логика запуска в файле влияют на фактическое время цикла. Если оборудование требует визуального позиционирования, вращения осей, летающей маркировки или считывания кода в режиме реального времени, логику движения и управления необходимо оценивать в целом.

Поэтому при покупке не следует просто спрашивать: «Какова максимальная скорость сканирования?». Вместо этого спросите: «Учитывая материал, размер метки, графическое содержимое и целевой эффект, какова эффективная скорость?» Каково время цикла на одну деталь?