Технологии за лазерно кодиране

www.sapiensman.com/tecnoficio

Информация за студента и техническия работник.

sapiensman.com/ESDictionary

Технологии за лазерно кодиране

Лазерите са много бърз начин за печат на висококачествени постоянни кодове. Без да използвате консумативи, разходите Ви за притежание са изключително ниски. Например при производствени линии със среден обем възвръщаемостта може да бъде по-малка от три години.

Висококачествени постоянни марки

Лазерите работят чрез "аблиране" и след това ецване на основата. Аблацията премахва материал от зоната, която трябва да бъде маркирана, като слой от метал или мастило върху опаковка от формуляри. След това те гравират фин жлеб върху тази нова глава. Тъй като марката е незаличима, те са идеални за защита на марката или там, където кодът трябва да оцелее за живота на продукта.

Типичните приложения за лазерно кодиране са четлив текстов печат върху първична и вторична опаковка и баркодове върху картонени кутии. Те се използват в широк спектър от индустрии, от напитки, фармацевтични и хранителни закуски до производството на индустриални метали. Лазерите могат да кодират върху стъкло, пластмаси (като PET, полистирол и полипропилен), метал и картон.

Лазерите често се смятат за нова технология, но всъщност те съществуват по-дълго, отколкото много хора мислят. Теорията за лазерите е предложена през 1957 г., а първият лазер е построен през 1960 г. Много преди това, в началото на века, Айнщайн създава уравнения, които описват основния физически механизъм, чрез който възниква лазерното действие, въпреки че това е било непознато за него в това време.

Много компании и държавни институции се заинтересуваха от лазерите и започнаха да ги разработват сами, без да се има предвид конкретно приложение. В резултат на това лазерите станаха известни като „решение в търсене на проблем“. Днес лазерите са разработени за специфични задачи и техните характеристики са разработени, за да отговорят на изискванията на приложението.

Лазерите вероятно имат една от най-широките области на приложение на всеки друг тип устройства, включително рязане и заваряване на метали, хирургия, четене и предаване на данни, холография, прецизно измерване на физическите параметри, без тестване. Разрушителни и кодиране и маркиране на продукти на производствената линия.

Системите за лазерно маркиране излизат на пазара преди около 30 години. Тези ранни системи използват научни лазери и не са проектирани да се справят с прашната, влажна и сурова среда, срещана в много фабрики. Те също не са проектирани за непрекъсната работа 24 часа в денонощието 7 дни в седмицата, което днес приемаме за даденост.

Фигура: Примери за устройства с енкодер

Фигура: Лазерен кодер

Фигура: Примери за лазерно гравиране върху различни материали

Следователно първоначалната цел беше „да се втвърдят“ тези системи, вместо да се разработят нови технологични формати, за да се справят с променящите се пазарни изисквания.

Всички лазери споделят едни и същи основни принципи, но се различават по начина на проектиране на продуктите, използваните материали и характеристиките на лазерния изходен лъч.

Лазерни компоненти

Има три основни компонента на всеки лазер:

Лазерната среда: Това може да бъде газ като въглероден диоксид (C02), твърдо вещество като неодим: итриев алуминиев гранат (Nd: YAG) или течност като оцветител. Едно от свойствата на лазерната среда е, че тя може да съхранява енергия по специфичен начин, известен като инверсия на населението. Лазерната среда ще излъчва светлина (фотони) като начин за премахване на излишната запасена енергия.

Фигура: Диаграма на газовия лазер

Механизмът на възбуждане: Това е механизмът, чрез който се прилага енергия за възбуждане на частиците (атоми или молекули) на активната лазерна среда. Енергията може да се прилага под формата на електрически ток, електрически разряд, източник на светлина и др. Оптичният резонатор: Това е системата, която извлича съхранената енергия от средата на лазерно действие под формата на лазерен лъч. В най-простата си форма оптичният резонатор се състои от огледало във всеки край на лазерната среда. Тези огледала са успоредни един на друг, така че фотоните, пътуващи по оста на двете огледала, непрекъснато се отразяват напред-назад (резонират) между огледалата. Огледалото е отразяващо 1000/0; другият е частично отразяващ, така че предава някои от фотоните, които са го ударили.

Процес на генериране на лазерен лъч

Когато фотоните преминават през лазерната среда, те карат възбудените частици в лазерната среда да освобождават излишната енергия като другите фотони чрез процес, наречен стимулирано излъчване.

Тези нови фотони са идентични с оригиналните фотони, които са причинили стимулираното излъчване. Те са с един и същи цвят (дължина на вълната), пътуват в една и съща посока и са във фаза. Фотоните, предавани от частично отразяващото огледало, образуват лазерния лъч. Останалите фотони се отразяват обратно през лазерната среда, за да продължат процеса на стимулирано излъчване.

Процесът на маркиране

Лазерното маркиране се постига чрез отстраняване на материала от основата или чрез промяна на повърхността на основата. Най-важното съображение е колко добре кодираният материал поглъща лазерния лъч. Това може да определи вида на използвания лазер, тъй като различните дължини на вълните могат да имат различни характеристики на поглъщане. Ако лазерният лъч се предава или отразява, тогава кодирането става по-трудно или дори невъзможно.

За оптимални резултати лазерният лъч трябва да бъде абсорбиран в рамките на няколко микрона от повърхността на материала, така че да се получи достатъчна енергийна плътност, за да се модифицира повърхността чрез един от следните три процеса:

Отстраняване на покритието: Лазерът се абсорбира от повърхностното покритие и го изпарява, за да разкрие контрастен субстрат. Пример за този процес е премахването на цветно мастило, отпечатано върху бяла хартия или карта.
Гравиране: Лазерът изпарява материала от повърхността на основата, без да води до промяна на цвета. (Това е процесът, който се случва при PET лазерно маркиране.) Полученият знак е подобен на релефен печат.
Термохимия: Лазерът променя материала, като го нагрява до температура, достатъчно висока, за да разруши молекулярните връзки. Новият материал, образуван от този процес, може да има различен цвят, като по този начин се получава забележим знак.