Play media
laserkaiverruskone koostuu kolmesta pääosasta: laserista, ohjaimesta ja pinnasta. Laser on piirustusväline: siitä lähtevän säteen avulla ohjain voi jäljittää kuvioita pinnalle. Ohjain määrittää pintaan suunnatun lasersäteen suunnan, voimakkuuden, liikenopeuden ja leviämisen. Pinta valitaan sen mukaan, millaiseen materiaaliin laser voi vaikuttaa.
kaiverruskoneita on kolme päälajia. Yleisin on X–Y-taulukko, jossa työkappale (pinta) on yleensä paikallaan ja laseroptiikka liikkuu kahdessa ulottuvuudessa ohjaten lasersäteen vetämään vektoreita. Joskus laser on paikallaan ja työkappale liikkuu. Joskus työkappale liikkuu yhdellä akselilla ja laser toisella. Toinen genre on lieriömäinen työkappaleet (tai tasainen työkappaleet asennettu sylinterin ympärille), jossa laser tehokkaasti kulkee hieno helix kun on–off laser pulssing tuottaa halutun rasterikuvan. Kolmannessa lajityypissä sekä laser että työkappale ovat paikallaan ja galvo-Peilit liikuttavat lasersädettä työkappaleen pinnan yli. Tätä tekniikkaa käyttävät laserkaivertimet voivat toimia joko rasteri-tai vektoritilassa.
pisteen, jossa lasersäde koskettaa pintaa, tulee olla laserin optisen järjestelmän polttopisteessä ja se on yleensä synonyymi sen polttopisteelle. Tämä piste on tyypillisesti pieni, ehkä alle millimetrin murto-osa (riippuen optisesta aallonpituudesta). Vain tämän polttopisteen sisällä oleva alue vaikuttaa merkittävästi, kun lasersäde kulkee pinnan yli. Laserin välittämä energia muuttaa polttopisteessä olevan materiaalin pintaa. Se voi kuumentaa pintaa ja höyrystää sen jälkeen materiaalia, tai ehkä materiaali voi murtua (tunnetaan nimellä ”glassing” tai ”glassing up”) ja hilseillä pinnalta. Metalliosan maalin läpi leikkaaminen on yleensä sitä, miten materiaali laserkaiverretaan.
jos pintamateriaali höyrystyy laserkaiverruksen aikana, tarvitaan lähes aina puhallinta tai alipainepumppua, jotta prosessista aiheutuvat haitalliset savut ja savut voidaan poistaa, ja jotta pinnalla olevat roskat voidaan poistaa, jotta laser voi jatkaa kaiverrusta.
laser voi poistaa materiaalia erittäin tehokkaasti, koska lasersäde voidaan suunnitella tuottamaan energiaa pinnalle tavalla, joka muuntaa suuren osan valoenergiasta lämmöksi. Säde on erittäin keskittynyt ja kollimoitu-useimmissa heijastamattomissa materiaaleissa, kuten puu, muovit ja emalipinnat, valoenergian muuntaminen lämmöksi on yli {x%} tehokasta. Tämän tehokkuuden vuoksi laserkaiverruksessa käytettävät laitteet saattavat kuitenkin kuumentua melko nopeasti. Laserissa tarvitaan taidokkaita jäähdytysjärjestelmiä. Vaihtoehtoisesti lasersäde voidaan pulssata liiallisen kuumentumisen vähentämiseksi.
erilaisia kuvioita voidaan kaiverruttaa ohjelmoimalla ohjain kulkemaan tietyn reitin lasersäteelle ajan kuluessa. Lasersäteen jälki on tarkkaan säädeltyä, jotta saavutetaan johdonmukainen materiaalin poistosyvyys. Esimerkiksi ristikkäisiä polkuja vältetään, jotta jokainen syövytetty pinta altistuu laserille vain kerran,jolloin sama määrä materiaalia poistuu. Kaiverruskuvioiden luomisessa otetaan huomioon myös se nopeus, jolla säde liikkuu materiaalin poikki. Säteen voimakkuuden ja leviämisen muuttaminen mahdollistaa joustavamman suunnittelun. Esimerkiksi muuttamalla aikaosuutta (ns.” duty-cycle”) laser kytketään päälle jokaisen pulssin aikana, voidaan kaiverruspinnalle toimitettua tehoa säädellä materiaalille sopivasti.
koska ohjain tuntee laserin sijainnin tarkasti, pintaan ei tarvitse lisätä esteitä estääkseen laseria poikkeamasta määrätystä kaiverruskuviosta. Tämän vuoksi laserkaiverruksessa ei tarvita resistiivistä maskia. Tämä on ennen kaikkea siksi, että tämä tekniikka eroaa vanhemmista kaiverrusmenetelmistä.
hyvä esimerkki siitä, missä laserkaiverrustekniikka on otettu alan normiksi, on tuotantolinja. Tässä asetelmassa lasersäde on suunnattu pyörivään tai värähtelevään peiliin. Peili liikkuu tavalla, joka voi jäljittää numeroita ja kirjaimia merkityn pinnan päälle. Tämä on erityisen hyödyllistä tulostaa päivämäärät, viimeinen koodit, ja eränumerointi tuotteiden kulkee pitkin tuotantolinjaa. Lasermerkinnän avulla muovista ja lasista valmistetut materiaalit voidaan merkitä ”liikkeellä”. Merkintäpaikkaa kutsutaan ”merkintälaseriasemaksi”, joka on pakkaus-ja pullotuslaitoksissa usein esiintyvä kokonaisuus. Vanhemmat, hitaammat tekniikat, kuten kuumaleimaus ja tyynypaino, on suurelta osin poistettu käytöstä ja korvattu laserkaiverruksella.
tarkempiin ja visuaalisesti koristeellisiin kaiverruksiin käytetään laserpöytää (tunnetaan myös nimellä ”X–Y” tai ”XY” – taulukko). Laser on yleensä kiinnitetty pysyvästi pöydän sivuun ja lähettää valoa kohti liikkuvaa peiliparia, jotta laser voi pyyhkäistä pöydän pinnan jokaisen pisteen. Kaiverruskohdassa lasersäde tarkennetaan kaivertavan pinnan linssin läpi, jolloin voidaan jäljittää hyvin tarkkoja ja monimutkaisia kuvioita.
laserpöydän tyypillisessä kokoonpanossa pöydän yhden akselin suuntainen kiinteä laservalo kohdistuu säädettävän kiskon päähän asennettuun peiliin. Säde heijastaa pois 45 asteen kulmassa olevan peilin niin, että laser kulkee polkua täsmälleen kiskon pituudella. Tämän jälkeen palkki heijastuu toisesta peilistä, joka on kiinnitetty siirrettävään vaunuun, joka ohjaa palkin kohtisuoraan alkuperäiseen akseliin nähden. Tässä kaaviossa voidaan esittää kaksi vapausastetta (yksi vertikaalinen ja yksi horisontaalinen) etsausta varten.
muissa laserkaiverruslaitteissa, kuten pöytäkaiverruksessa tai rumpukaiverruksessa, lasersäde ohjataan ohjaamaan suurin osa energiastaan kiinteään tunkeutumissyvyyteen kaiverrettavaan materiaaliin. Tällä tavalla kaivertamisen yhteydessä poistetaan vain tietty syvyys materiaalista. Työkaluna voidaan käyttää yksinkertaista koneistettua tikkua tai kulmarautaa, jonka avulla koulutetut teknikot voivat säätää kaivertajaa tarvittavan tarkennuksen saavuttamiseksi. Tämä asetus on edullinen pinnoille, joiden korkeus ei vaihtele merkittävästi.
korkeuserojen pinnoille on kehitetty monimutkaisempia tarkennusmekanismeja. Osa niistä tunnetaan dynaamisina automaattitarkennusjärjestelminä. Ne säätävät lasing parametrit reaaliajassa sopeutua muutoksiin materiaalin sitä syövytetään. Tyypillisesti pinnan korkeutta ja syvyyttä seurataan laitteilla, jotka seuraavat kaiverruspintaan kohdistuvia ultraäänen, infrapunan tai näkyvän valon muutoksia. Nämä laitteet, joita kutsutaan pilottipalkeiksi tai pilottilasereiksi (jos käytetään laseria), auttavat ohjaamaan laserin linssiin tehtyjä säätöjä määritettäessä optimaalista kohtaa keskittyä pintaan ja poistaa materiaalia tehokkaasti.
”X–Y” – laserkaiverruskoneet voivat toimia vektori-ja rasteritilassa.
Vektorikaiverrus noudattaa kaiverrettavan kuvion viivaa ja käyrää, paljolti samaan tapaan kuin kynäpohjainen piirturi piirtää rakentamalla viivasegmentit kuvion ääriviivojen kuvauksesta. Monissa varhaisissa kylttien ja muistolaattojen kaiverruksissa (laserilla tai muulla tavalla) käytettiin valmiiksi tallennettuja kirjasinlinjauksia, niin että kirjaimet, numerot tai jopa logot voitiin skaalata kokoon ja toistaa tarkasti määritellyillä vedoilla. Valitettavasti ”täyttöalueet” olivat ongelmallisia, sillä ristikkäiskuvioissa ja pistetäytteissä esiintyi joskus moiré-efektejä tai uber-kuvioita, jotka aiheutuivat pisteiden epätarkasta laskemisesta. Lisäksi fontin rotaatiot tai dynaaminen skaalaus olivat usein kirjasintentoistolaitteen kykyjen ulkopuolella. PostScript-sivukuvauskielen käyttöönotto mahdollistaa nyt paljon suuremman joustavuuden—nyt voidaan hahmotella, täyttää sopivilla kuvioilla ja laserkaiverrella lähes mitä tahansa, mitä PostScript-yhteensopivat ohjelmistot, kuten CorelDRAW tai Adobe Illustrator, voivat kuvata vektoreilla.
Rasterikaiverrus jäljittää laserin pinnan poikki edestakaisin etenevässä, hitaasti etenevässä lineaarisessa kuviossa, joka muistuttaa tulostinta mustesuihkulla tai vastaavalla tulostimella. Ohjain/tietokone optimoi kuvion yleensä niin, että kuvion kummallekin puolelle jäävät alueet, joita ei ole tarkoitus kaiverruttaa, jätetään huomiotta ja jälkeä materiaalin poikki lyhennetään siten paremman tehokkuuden saavuttamiseksi. Kunkin viivan ennakkomäärä on yleensä pienempi kuin laserin todellinen pistekoko; kaiverretut viivat menevät vain hieman päällekkäin luodakseen kaivertamisen jatkuvuuden. Kuten kaikilla rasteroiduilla laitteilla, käyrät ja lävistäjät voivat joskus kärsiä, jos rasteriviivojen pituus tai sijainti vaihtelee edes hieman suhteessa viereiseen rasterikuvaukseen; siksi tarkka paikannus ja toistettavuus ovat ratkaisevassa asemassa koneen suunnittelussa. Rasteroinnin etuna on sen tuottama lähes vaivaton ”täyttö”. Useimmat kaiverrettavat kuvat ovat lihavoituja kirjaimia tai niissä on suuria jatkuvasti kaiverrettuja alueita, ja nämä ovat hyvin rasteroituja. Kuvat ovat rasteroituja (kuten painatuksessa), ja pisteet ovat suurempia kuin laserin paikalla, ja nämäkin on paras kaiverrettu rasterikuvaksi. Lähes mikä tahansa sivu-layout-ohjelmisto voidaan syöttää rasteri ajuri X-Y tai rumpu laser kaivertaja. Vaikka perinteinen merkki ja plakin kaiverrus taipumus suosia vankka aivohalvauksia vektoreiden pois välttämättömyydestä, moderni kaupat yleensä ajaa niiden laser kaivertajat enimmäkseen rasteritilassa, Varaamalla vektori perinteinen ääriviivat ” katsoa ”tai nopeasti merkintä ääriviivat tai” luukut”, jossa levy on leikattava.