Как выбрать лазерный маркер. Принцип работы маркиратора. Преимущества

• Герцовка на лазерном маркере
• Виды излучателей для лазерных маркеров
• Качество маркировки
• Технология МОРА
• Принцип работы лазерных маркираторов
• Типы лазерных маркеров
• Тип материала
• Оборудование для лазерной маркировки 

Лазерный маркиратор - это сложное устройство с большим количеством элементов. Применяется для маркировки твердых поверхностей. Чаще всего для маркировки металла, но также работает по стеклу, керамике, пластмассе, коже и других материалах. Операции проводятся на высокой скорости на различных поверхностях в зависимости от типа излучателя. 

Лазерные маркеры применяются для нанесения:

• штрих-кодов;
• QR-кодов;
• чисел и буквенных обозначений;
• рисунков на корпусах электронных устройств.

Герцовка на лазерном маркере

Важной характеристикой для лазерного маркера является герцовка. Она отвечает за качество маркировки и гравировки растрового или векторного изображения. Чем выше частота, тем более чистый рез, чем меньше, тем грубее. Также частота влияет на оттенок маркировки. Чем сильнее импульс передатчика, тем больше оттенков образуется, от светло-серого до черного, а при маркировке алюминия получается глянцевая или матовая поверхность.

Для брендов IPG, Raycus, MaxPhotonics, JPT мощностью 20, 30, 50 Вт  идут следующие герцовки:

• IPG - с 1 кГц до 1000 кГц
• Raycus и MaxPhotonics- с 20 кГц до 100Гц
• JPT - с 1 кГц до 600 кГц

Виды излучателей для лазерных маркеров

В составе лазерных маркираторов могут быть два вида излучателей:

• иттербиевый (оптоволоконный) излучатель;
• излучатель CO2.

Иттербиевый (оптоволоконный) излучатель

Иттербиевый излучатель - это лазерное устройство на основе оптоволокна, через которое проходит лазерное излучение. Отличает высокая скорость передачи и долгий срок службы -  100 000 часов. Надежное устройство. Область  использования - гравировка и маркировка материалов из металла и некоторых неметаллических поверхностей.  

CO2 излучатель

Устройство, в составе которого используется углекислый газ. Передатчик - отпаянная стеклянная лазерная трубка. Характерно водяное охлаждение. Мощность - 40-50 ВТ, но может быть установлен более мощный вариант трубки. 

Данный излучатель применяется для гравировки:

• резины;
• кожи;
• стекла;
• пластика и др. 

Качество лазерной маркировки

Понятие качества маркировки для каждого заказчика может отличаться. Поэтому перед выбором модели стоит учесть множество характеристик:

• качество кромки;
• цветовой контраст;
• разрешение;
• ширина линии.

Самым главным можно назвать качество луча лазерного станка. Оно измеряется метрическим значением - М2. Если значение M2 небольшое, оно означает высокий уровень качества лазерного луча. Самым качественным является значение М2, равное 1.
Сам луч можно подвергать изменениям. Для высокой энергетической плотной его можно уменьшить до небольшого пятна. При показаниях высокого качества луча вероятность выхода его из фокуса при работе со неровными или круглыми поверхностями значительно уменьшается.
Важным моментом считается наличие скорости у лазера. 

Для моделей лазерных станков с высокой скорости надо увеличивать частоту, так как она поможет увеличить и вероятность импульсного перекрытия.

Если импульсы перекрываются друг другом, качество кромки становится еще лучше, а поверхность после завершения лазерной маркировки представляется более гладкой.

Технология MOPA 

Лазерный маркировщик дает как стандартное, так и цветное изображение. За это отвечает технология MOPA - Master Oscillator Power Amplifier.

Рис. 1. Технология MOPA для изменения цвета 

Металлические поверхности изменяют цвет при наличии определенной температуры. В научной среде данное явление называется цветом металла.

Технология MOPA работает в основном с нержавеющей сталью, потому что именно на нержавеющей стали отмечается более масштабная цветовая гамма прозрачности. У других типов цветовая гамма представлена не так широко.

Как добавить цвет на металлическую поверхность с помощью маркера

Чтобы получить цветной рисунок на металле в маркиратор устанавливаются:

• Регулятор с функцией MOPA;
• Сканер, адаптированный к технологии MOPA;
• Лазерный передатчик, способный генерировать частоту (Гц), достаточную для технологии MOPA.

Маркеры с технологией MOPA дороги и окупаемы. В этом случае отсутствует смысл конкретного псевдоцветного изображения. Маркираторы собираются на нескольких сотнях фабрик, но компании, где разрабатывают непосредственно излучатели, представлены не так обширно. 

Ведущим заводом по созданию маркерных излучателей считается IPG Photonics, основатель этих заводов (3 завода: Россия, Германия, США) первым изобрел излучатели волоконных лазеров.

Второе по качеству растение - Raycus (Китай). Это государственный завод, а не коммерческий, поэтому качество эмиттеров на высшем уровне. Оба высокотехнологичных завода создают излучатели с технологией MOPA и без нее.

Третий по величине производитель передатчиков иттербиевых лазеров - MAX Photonics (Китай). Выпускает излучатели с технологией MOPA и без нее.

Эти три завода выпускают излучатели разной мощности. Стандартные мощности устройства в наличии на постоянной основе: 10, 20, 30, 50 Вт. По запросу возможно увеличение мощности до 100 Вт.

Мощность эмиттера подбирается под конкретную задачу клиента. Чем выше мощность эмиттера, тем быстрее наносится маркировка (гравировка) или тем глубже гравировка за один проход луча. Чем мощнее передатчик лазерных маркираторов, тем выше возможность увеличения частоты (Гц).

Частота влияет на оттенок маркировки. Чем сильнее импульс передатчика, тем больше оттенков образуется - например, от серого до черного.

Принцип работы оборудования для лазерной маркирвоки

Теперь разберемся, из чего состоят лазерные маркираторы. В первую очередь, это излучатель, который считается главной частью аппарата для маркировки.  

Маркиратор отличается по типу охлаждения. Для оптоволоконного излучателя характерна воздушная система охлаждения, для CO2 - водяная.

Также присутствует оптическая система, которая одинакова для двух вариантов. Излучатель генерирует лазерный луч, который попадает в сумматор - устройство, установленное следом за главной частью маркиратора. Сумматор маркиратора состоит из специального корпуса на основе алюминия (высокая тепловая эффективность), лазерной указки, прозрачной линзы с покрытием ZnSe. Лазерная указка излучает лазерный луч, который проходит параллельно лазерному лучу, испускаемому лазерным передатчиком. Это делается для имитации работы лазерного луча (пучка) с большей мощностью.

 Линза, установленная внутри сумматора, с высоким уровнем проникновения лазерного луча со спектром 1064 нм, а красный луч (спектр 632 нм) отражается от линзы, повторяя путь сильного лазерного луча (пучка).

Рис. 2. Линза F-Theta для сканера лазерного маркиратора

 Пройдя через сумматор, луч попадает в сканер, где расположены два отражающих зеркала, которые вращаются в разных плоскостях, создавая растровый узор или текст на материале. Линза F-Theta устанавливается непосредственно в сканер. Она создает рабочую область маркиратора. Само стекло линзы выполнено из высокочастотного кварца. Лазерный маркиратор управляется контроллером. Программирование (отправка задания) осуществляется при помощи программного обеспечения. 

Самым популярным среди китайских производителей маркеров считается EZCad (подробное описание программного обеспечения: инструкция по установке EZCad).

Типы лазерных маркеров

Когда речь заходит о лазерных маркерах, ставится вопрос о том, как выбрать подходящее устройство. Из-за того, что рынок представлен очень широко, появилось множество маркираторов с разными характеристиками - от типа лазера до материала и поверхности использования. Начинающим специалистам необходимо понимать специфику процесса и особенности маркираторов при их выборе. Неправильное устройство может повлечь за собой незапланированные траты времени и денег, не говоря об усилиях при установке. 

Сейчас самыми главными считаются следующие три системы для лазерной маркировки: 

•   лазеры CO2;
•   Nd: YAG (стержневые лазеры);
•   иттербиевые (волоконный лазер).

Станки со стержневыми и волоконными лазерами применяются во многих сферах промышленности, тогда как CO2-лазеры чаще всего подходит для персонального и более простого использования.

Лазерные маркираторы в зависимости от габаритов делятся на:

• Ручной маркиратор;
• Переносной (настольный) маркиратор;
• Напольный маркиратор;
• Конвейерный маркиратор.  

Тип материала

Для металла и пластика нужны разные по параметрам лазерные маркираторы. Материал - это главный фактор при подборе устройств, так как разный тип поверхности поглощает и воспринимает лазерный цвет характерной ему длины волны.

Органические материалы и пластмассы могут поглощать волны лазеров с высокой длиной волны. Металлы отличаются хорошей скоростью поглощения.

Такие отличия - важная деталь. Именно они помогают подобрать подходящую модель лазера. 

Металлы маркируются двумя видами лазеров: 

• стержневый лазер Nd: YAG;
• волоконный иттербиевый лазер.

Пластмассам для маркировки подходят:

• CO2-лазеры;
• Nd: YAG;
• Волоконные лазерные маркировщики в зависимости от типа пластика.

Рассмотрим каждый из типов маркеров для лазерной маркировки, чтобы выбрать лазерный маркиратор в зависимости от целей и области использования.

Оборудование для лазерной маркировки 

 Ручной маркиратор

Рис. 3. Волоконный лазерный маркиратор TORWATT Universal

Компактная модель лазерного маркера. Можно использовать на складах или фабриках, где требуется цифровая или буквенная маркировка. Также наносит штрих-коды и QR-коды на товары. Ручной маркер маркирует как горизонтальные, так и вертикальные поверхности. Отличается мобильностью и компактностью. Принцип работы прост: загружаем программу в векторном или растровом формате, вручную приближаем маркер к товару, нажимаем кнопку на ручке маркера и ставим отметку. Электропитание 220 В. Максимальная мощность: 50 Вт.

Настольный маркиратор

Рис. 4. Лазерный станок для маркировки TORWATT TT PRO

Мобильная портативная маркировочная машина с алюминиевым верхом и резьбовыми отверстиями для крепления маркировочных инструментов и маркировочного устройства. Благодаря этому маркеру осуществляется маркировка металлов и некоторых неметаллических материалов. Данный тип маркировочной машины подходит для мобильных гравировальных мастерских, ювелирных магазинов или участников торговых ярмарок, для маркировки (гравировки), например, сувенирной продукции (ручки, зажигалки, строительные инструменты, посуда). Маркер устанавливается на складной столик и легко помещается в автомобиле. Излучатель и контроллер размещены в переносном алюминиевом корпусе (для лучшего отвода тепла). Электропитание 220 В. Максимальная мощность: 50 Вт.

Напольный маркиратор

 

Рис. 5. Лазерный маркер TORWATT WP с тумбой

Полноценное рабочее место. Под столешницей расположен лоток для клавиатуры и закрытый отсек для маркера. На столешнице зафиксирован держатель монитора и отверстия для вывода кабелей к системному блоку. Максимальная мощность: 100 Вт. Электропитание: 220 В.

Конвейерный маркиратор

Рис. 6. Лазерный маркиратор TORWATT DAVI Conveyer стационарный

Используется на производственных линиях и фабриках. Принцип маркера прост - продукт перемещается по конвейерной ленте в зону маркировки (гравировки), когда предмет достигает зоны маркировки, конвейерная лента останавливается и происходит маркировка. После маркировки готовый продукт движется дальше. 

Маркеры для конвейерных лент делятся на следующие типы:

• обнаружение объекта датчиком: продукты перемещаются по направляющим с помощью конвейерной ленты. Как только объект выходит за пределы датчика, начинается маркировка;
• обнаружение объектов сканирующей камерой: товары хаотично размещаются на конвейерной ленте, камера автоматически обнаруживает объекты и печатает нужные метки.

Мы подробно рассмотрели принципы работы лазерных маркеров, типы излучателей и виды самих маркеров. На нашем оборудовании установлено русифицированное программное обеспечение, поэтому у пользователя получится самостоятельно разобраться в настройках лазерной аппаратуры и использовать ее по назначению в области лазерной маркировки.