Что бы понять что это за зверь, давайте рассмотрим, как работает обычный промышленный лазер.

Во первых, лазерное излучение должно быть где-то и как-то сгенерировано. За это отвечает блок лазерного излучателя использующий различные принципы и материалы и, по большому счету, конечному пользователю его устройство не важно. Важно понимать, что в итоге на выходе мы получаем поток фотонов с определенными характеристиками.

И как не странно это звучит, сама генерация лазерного излучения – наиболее простой процесс во всей системе лазерной маркировки. Излучение сгенерировано и дальше встает вопрос, а что с ним делать и как управлять.

Механические фрезерные станки в классическом варианте представляют собой  систему из специального цангового патрона, в котором закреплена вращающаяся фреза и за счет шаговых двигателей эта фреза достаточно неспешно и точно перемещается по оси Х и Y на заданное расстояние, касаясь режущей кромкой заготовки в нужных местах. При этом, до момента контакта фрезы с заготовкой она вращается в холостую и не представляет из себя никакой инженерной проблемы.

Но лазерное излучение, которое сгенерировано, нельзя остановить или направить в сторону. Излучение обладает крайне высокой энергией. Казалось бы, решением могла бы быть движущаяся лазерная головка, которая, как и фреза, останавливалась бы над необходимым местом, включала излучение на нужно время и двигалась бы дальше. И такие системы существуют и применяются в некоторых промышленных задачах, где не нужна высокая скорость перемещения лазерного луча -  например, при промышленной резке металлов.

Современные и относительно недорогие шаговые двигатели способны достаточно быстро перемещать фрезу или лазерную головку по рабочему полю станка. Достаточно быстро – это десятки миллиметров в секунду.

Но при лазерной маркировке лазерный луч, имеющий в точке фокуса пятнышко размером примерно в 50 микрон (0,05 мм) должен минимум 20 раз туда-сюда пробежать по заготовке, что бы заполнить цветом квадрат площадью в 1 кв. миллиметр.  Так же нужно помнить, что  лазерная головка имеет собственный вес и этот вес не маленький. А значит, после каждого прохода должна быть пауза, что бы компенсировать инерцию иначе маркировка будет нечеткой. В итоге скорость маркировки остается крайне низкой.

Все эти проблемы, а точнее попытки их решения привели к созданию сканаторов.

Дело в том, что самим лазерным излучением в ряде случаев  управлять гораздо проще, нежели тяжелыми инертными объектами, вроде лазерной головки. Ну а так как инженеры то же были когда-то детьми и вполне себе имели опыт пускания солнечных зайчиков, родилась идея поставить на пути лазерного излучения зеркала и придумать систему их позиционирования относительно друг друга.

Так был создан сканатор – устройство отклоняющее лазерный луч  по оси Х и У с помощью двух легких поворотных зеркал.

Лазерный луч попадает сначала на первое зеркало, отражается от него под нужным углом на второе которое так же отражает луч под нужным углом на фокусирующую линзу.

Каждое зеркало способно отражать луч только в одной плоскости, перпендикулярной плоскости второго зеркала. Грубо говоря одно зеркало смещает луч по оси X, а другое – по оси Y.

Из-за того, что вес зеркал крайне мал, у них крайне малая инерционность, что позволяет добиться высокой скорости перемещения луча по полю маркировки. В современных лазерных установках эта скорость легко достигает 10 000 мм/секунду.

После сканаторов луч проходит через фокусирующую линзу и в точке фокуса формирует зону взаимодействия излучения с веществом. Эта линза – особая тема, т.к. устроена таким образом, что бы убирать оптические искажения – но это отдельная тема для специалистов. Нам важно другое.

С помощью сканатора большинство лазерных маркирующих систем формируют «точку фокуса» в любом месте в пределах рабочей зоны, расположенной на плоскости, и перемещают эту точку в соответствие с заданной программой, формируя на поверхность обрабатываемых материалов участки с измененными свойствами – линии, точки, контуры, рисунки, текст, да все что угодно.

Если для Вас все еще сложно для понимания все вышеописанное, используйте простую аналогию. Игру в пинг-понг. Лазерное излучение бывает не только постоянным, но и импульсным. То есть «летит» короткими импульсами энергии, похожими на шарик для пинг-понга. Это шарик встречается с неподвижной ракеткой  игрока  на одной стороне стола, отлетает в неподвижную ракетку другого игрока на другой стороне стола и уже потом попадает в конкретную точку на игровом  столе.

Отличие от игры лишь в том, что каждый из игроков предварительно поворачивает ракетку только в одной плоскости – кто-то в вертикальной, а кто-то в горизонтальной.

Резюмируя все вышесказанное, лазерный луч как бы «сканирует» рабочую зону под управление сканатора. Отсюда и специфичность тех элементов, с которыми работает лазер: так маркируемый объект может состоять из элементов трех видов – это точка, отрезок и переброс. Точка получается путем включения и выключения лазера на определенное время при неподвижных зеркалах в сканаторе. Отрезок получается при включении лазерного излучения во время движения зеркал, т.е. формируется движущимся лучом. Переброс – это движение элементов сканирующей системы при выключенном лазере (изменение координат), т.е. при отсутствии воздействия на обрабатываемую заготовку.

И вот без понимания этих трех элементов, большинство практических лазерных задач по программированию заданий для лазера – нерешаемы.