PDF《如何用当今的雷射切割技术》

4 中烧穿现象,提高了雷射光束移动速 度.然而,这个增速的控制显然不够好,不但没有达到形成尖角的原图要求,结果反而变圆, 此时雷射光束切割尖角时的速度过快. 图6:软标点(Soft marking) . 图7:最终产品. 现代的雷射切割技术在软体工程上的提高,摒弃了从前存在的缺陷.软标点可以使雷射光束 的移动与几何图形更好地同步,在整个切割中严密控制次序,避免烧穿,而且完成尖角的切 割,其效果正如图

6 和图

7 中所示.由於从初始点上移动雷射头时间较长,旧系统常常在切 割初始留下针洞(雷射反射镜引导雷射光束) .而先进的雷射系统可以切割更好的边缘,切7/13 割初始不留针洞,在尖角转弯处也不会烧穿.这并不只是因为运用了更好的雷射,还因为控 制雷射处移动的反光镜采用了更高级的演算法.对实现雷射切割软体系统控制来说,软标点 不仅表明了雷射切割控制软体所取得的进步 , 同时也说明只有那些投入足够软体工程研发的 制造商,才能开发出可以满足大部分应用所需求的无缺陷软标点技术. 图8:低频率输出雷射(low frequency laser output) 图9:未经优化处理的雷射移动(Lack of optimizing laser beam movement) 8/13 图10:同图

7 一样,切割速度加倍(Same as Figure

7 with cutting speed doubled) 图11:优化过的切割(Optimized cutting) 举例说明切割速度如何影响品质,请见 8,9,10 和11 图所演示的小折叠盒切割过程.在图

8 中,雷射输出频率很低,只有 10kHz.雷射的每次脉冲所切出的结果,看上去是成串的点, 而不是所希望的连续的线.而图

9 所示,切割速度非常快,但没有针对影像和切割速度进行 雷射优化.而切割速度过快,雷射扫描头的镜面也无法做的与原图同步,造成切割效果不精 确.本来应该是尖角却变圆了.图中所示,便是不够精确的雷射切割系统所得到的效果,软 体无法对雷射扫描镜片已经镜片的移动加以足够的控制.当切割速度成倍增加时,这个问题 更严重,如图

10 所示.而当雷射切割系统与切割速度相匹配,雷射的开启和关闭被相应地 优化,输出品质则有很大的改善,如图

11 所示.这里采用雷射切割的软体演算法,优化处 理切割速度与影像的匹配.现代高品质的雷射设备的特徵,不仅表现在获得更好的切割边 缘,而且可以持续精确控制切割运行.例如,早期的雷射切割系统,当材料通过时,无法补 偿在工作区内材料的旋转.现在高级的系统不仅能用高解析度的摄像头,而且能将摄像头资 讯与软体整合在一起,用来控制切割.即摄像头确定所有 XY 值,透过与控制软体的相互通 讯,雷射做出相应调整.如果摄像头的输入不能整合到控制系统,那麽雷射切割将很难进行 修正.现在高水准雷射切割的技术精髓就是拥有将一个元件(摄像头)与另一个元件(扫描 头)的通讯非常紧密地整合在一起. 9/13 雷射源本身的品质也会对切割效果造成影响 , 如果采用演算法先进的软体控制光束更小的高 品质雷射(210 微米)的精确移动,则此种高品质雷射可以完成易碎品的切割.高品质的雷 射与高品质的控制软体相结合也可避免生产过热,因此适合於标签的应用.因为,过热会导 致粘性材料融化而粘接到离型纸上,使其在后续的加工中很难自动将标签从离型纸上移除. 系统所使用的雷射灯管类型――开放式或封闭式,也会影响雷射光束的控制及切割的效果, 尽管开放式采用非封闭的雷射,品质上较有优势,但却很少被应用.开放式雷射有几个本质 性的问题.二氧化碳是雷射灯管中常见气体,混合著氦,氮和氢以保持平衡.每种气体的混 合比例会影响雷射功率,而开放式灯管的设计,使得这个比例会发生变化.开放式灯管设计 需要经常更换二氧化碳气罐.因此,几乎无法保证维持一致的设置,因为从一个二氧化碳气 罐换成另外一个时,几乎每种气体的比例都是不同的.而这些比例的改变会直接影响雷射功 率和其切割效果.为实现相同效果的切割品质,每当更换气罐时,操作者都需忙於做出相应 的调整,尽管如此,也难免出现偏离.而封闭式雷射灯管则不会改变气体的比例,仅需要在 运行一万个小时后做出更换.因此封闭式雷射灯管成具有更好的切割控制能力,并能获得稳 定的效果. 图12:未经优化过的切割(Lack of optimization during cutting) 图13:优化过的雷射切割(Optimized laser cutting) 10........