万 辉,晏 强,余联庆,李红军

(武汉纺织大学机械工程与自动化院,湖北 武汉 430070)

1 引 言

激光标记是指利用高能量密度的激光束在物件表面作永久性标记。由于激光标记具有打标速度快、性能稳定、打标质量好等优点,所以在雕刻、食品等行业得到了广泛的应用[1-3]。直线作为一种基本图元,有着广泛的应用。尤其是在区域填充的场合,直线的标记效果和标记速度对激光打标的效率有着较大的影响。

2 实验设备介绍

目前用于激光打标的脉冲激光器主要是小功率的脉冲光纤激光器,其输出功率一般小于50 W[4],其重复频率范围大多在20 kHz～200 kHz。由于重复频率太大会导致每个激光脉冲所具有的能量降低,因此实际标刻时,激光器的重复频率通常设置较低。

实验的主要设备有瑞科P20QE脉冲光纤激光器,平均输出功率为20 W,重复频率在30 kHz至60 kHz,脉冲宽度在115至140 ns；振镜型号JD1403,10%全范围的响应时间为0.7 ms,1%全范围响应时间0.3 ms。场镜的扫描范围为110 mm×110 mm,焦平面上的弥散斑直径18 μm。实验使用嵌入式的激光标记控制系统,MCU为STM32F103单片机。

3 振镜停留时间与激光脉冲数量

3．1 脉冲个数与脉冲周期

由于脉冲激光器发出的激光是具有一定的重复频率,即每隔一段时间,激光器发出一个激光脉冲。则激光器发出激光的重复周期T可由式(1)计算出来:

(1)

其中，f为激光器设定的重复频率。

因此激光器发出的脉冲个数并非随着时间的增长而增加,而是每增加T时间,激光器发射出1个激光脉冲。因此可以得到图1所示脉冲个数与时间的关系图,其中T表示激光器的脉冲周期,T的值可由式(1)计算,N表示脉冲个数。……