掩模式打標又叫投影式打標。掩模式打標系統由激光器、掩模板和成像透鏡組成,其工作原理,經過望遠鏡擴束的激光,均勻的投射在事先做好的掩模板上,光從雕空部分透射。掩模板上的圖形通過透鏡成像到工件(焦面)上。通常每個脈沖即可形成一個標記。受激光輻射的材料表面被迅速加熱汽化或產生化學反應,發(fā)生顏色變化形成可分辨的清晰標記。掩模式打標一般采用CO2激光器和YAG激光器。掩模式打標主要優(yōu)點是一個激光脈沖一次就能打出一個完整的、包括幾種符號的標記,因此打標速度快。對于大批量產品,可在生產線上直接打標。缺點是打標靈活性差,能量利用率低。
由于看到大幅面系統的一系列缺點,在高速振鏡技術還沒有在中國廣泛普及的情況下,一些控制工程師自行開發(fā)了由步進電機驅動的轉鏡式掃描系統,其工作原理是將從諧振腔中導出的激光通過擴束,經過成90°安裝的兩個步進電機驅動的金鏡的反射,由F-theta場鏡聚焦后輸出作用于處理對象上,金鏡的轉動使工作平面上的激光作用點分別在X、Y軸上移動,兩個鏡面協同動作使激光可以在工作平面上完成直線和各種曲線的移動。這種控制過程無論從速度還是定位精度來說都遠超過大幅面,因此在很大程度上能滿足工具行業(yè)對激光控制的要求,雖然同當時國際上流行的振鏡式掃描系統還有比較明顯的差距,但嚴格來說這種設計思路的出現和逐步完善代表著中國激光應用的一個里程碑,是中國完全能自行設計和生產激光應用設備的典型標志。直到振鏡在中國大規(guī)模應用的興起,這種控制方式才逐步退出中國激光應用的舞臺。
激光打標設備的核心是激光打標控制系統,因此,激光打標的發(fā)展歷程就是打標控制系統的發(fā)展過程。從1995年到2003年短短的8年時間,控制系統在激光打標領域就經歷了大幅面時代、轉鏡時代和振鏡時代,控制方式也完成了從軟件直接控制到上下位機控制到實時處理、分時復用的一系列演變,如今,半導體激光器、光纖激光器、乃至紫外激光的出現和發(fā)展又對光學過程控制提出了新的挑戰(zhàn)。
激光加工使用的“刀具”是聚焦后的光點,不需要額外增添其它設備和材料,只要激光器能正常工作,就可以長時間連續(xù)加工。激光加工速度快,成本低廉。激光加工由計算機自動控制,生產時不需人為干預。