W dużym skrócie spróbujemy przedstawić to na tej stronie - na przykładzie laserów firm ULS, Epilog i GCC. Zasada działania innych maszyn jest identyczna.
Tak mniej więcej wygląda to z zewnątrz:
Na początku nieco wyjaśnień i pojęć koniecznych do zrozumienia pracy lasera grawerującego.
- Jak komputer "widzi" laser
- Wielkość obszaru roboczego
- Schemat budowy lasera
- Moc lasera
- Prędkość grawerowania
- Rozdzielczość dpi i ppi
- Średnica plamki światła
- Grawerowanie powierzchni nierównych
- Tryb wektorowy
- Tryb rastrowy
Laser "widziany" jest przez komputer tak jak drukarka.
Podłącza się go i instaluje jak kolejną drukarkę. I tak też jest widziany przez wszystkie programy. Można więc "drukować" na nim z każdego programu działającego pod Windowsami, wszystko jedno czy jest to Notepad, Corel, Auto-CAD czy inny. Wysyłanie rysunku do grawerowania odbywa się więc analogicznie jak drukowanie zwykłego tekstu z Worda.W sterowniku tej "drukarki" można zadeklarować maksymalny rozmiar strony, przykładowo dla jednego z naszych laserów 609 x 304 mm. Jest to powierzchnia robocza lasera, i na niej musi się zmieścić rysunek. Sam materiał może być nieco większy. Mniej więcej 5 cm u góry, 8 cm w dół, i po 5 cm po bokach.
Pokazuje to poniższy rysunek:
Schemat budowy lasera przedstawia następna ilustracja:
Laser source - źródło promieniowania czyli wylot tuby laserowej
Corner mirror- lusterko odbijające promień w stronę głowicy
Optical Carriage - głowica zawierająca kolejne lusterko (mirror)kierujące promień na materiał
Focal lens - soczewka
Beam - promień lasera
Engraving table - stół roboczy
Corner mirror- lusterko odbijające promień w stronę głowicy
Optical Carriage - głowica zawierająca kolejne lusterko (mirror)kierujące promień na materiał
Focal lens - soczewka
Beam - promień lasera
Engraving table - stół roboczy
Promień lasera emitowany jest przez tubę laserową umieszczoną z tyłu urządzenia. Przez soczewkę dostaje się do przestrzeni roboczej. Odbija się pod kątem prostym od lusterka (corner mirror) i wędruje w stronę karetki (optical carriage). Tutaj odbija się od kolejnego lusterka w stronę materiału. W karetce znajduje się jeszcze soczewka (focal lens) skupiająca promień na materiale. Karetka porusza się na ruchomej "szynie" wzdłuż materiału (oś X). Szyna z karetką i lusterkiem porusza się w poprzek materiału (oś Y). W ten sposób karetka może znaleźć się nad dowolnym miejscem materiału. Odległość blatu roboczego od karetki można zmieniać - co pozwala na umieszczanie materiałów o różnych grubościach.
Laser obsługiwany jest z panelu sterowania. Poniżej widać taki panel lasera firmy Universal. Przyciskami można zmieniać położenie blatu, położenie karetki przy ustawianiu ostrości, wybierać pliki do grawerowania, uruchamiać wskaźnik położenia (red pointer - czyli laser świecący na czerwono- umożliwia to np. kontrolę miejsca w którym będzie grawerowane lub kontrolę ułożenia materiału). Można zmieniać parametry pracy w czasie grawerowania. Oraz oczywiście można przerywać i wznawiać pracę lasera.
Laser obsługiwany jest z panelu sterowania. Poniżej widać taki panel lasera firmy Universal. Przyciskami można zmieniać położenie blatu, położenie karetki przy ustawianiu ostrości, wybierać pliki do grawerowania, uruchamiać wskaźnik położenia (red pointer - czyli laser świecący na czerwono- umożliwia to np. kontrolę miejsca w którym będzie grawerowane lub kontrolę ułożenia materiału). Można zmieniać parametry pracy w czasie grawerowania. Oraz oczywiście można przerywać i wznawiać pracę lasera.
Sposób pracy lasera przy grawerowaniu określany jest za pomocą kilku parametrów : mocy, prędkości, rozdzielczości dpi, rozdzielczości ppi. Ustawia się je w sterowniku przy wysyłaniu pliku na laser. Niektóre można zmieniać w tracie pracy lasera z panelu sterowania lasera.
Wyświetla on dane na temat mocy (PWR), prędkości (SPD), rozdzielczości ppi (PPI) - i to można zmieniać w trakcie pracy lasera - dopasowując efekty do potrzeb. Natomiast rozdzielczość dpi można ustawić tylko przy wysyłaniu pliku. Ponadto widać numer kolejny pracy (w pamięci lasera mieści się do 99 plików), nazwę wykonywanego pliku i program z którego plik był wysłany, ilość wykonanych kopii i czas wykonywania.
Moc lasera
jest to moc wiązki światła dawanego przez tubę laserową. W laserach używanych do usługowego grawerowania moc wynosi od 25 do 50 Watów. Spotkać można lasery o mniejszej mocy - ale to już historia. Graweruje się na nich bardzo wolno, a różnica cenowa nie jest zbyt duża, więc rzadko się je spotyka.
Spotyka się lasery o większej mocy - do 120 W ale tak mocne maszyny przeznaczone są głównie do cięcia. Najczęściej spotyka się urządzenia o mocy 30-60 W. Taka moc jest całkowicie wystarczająca do normalnej pracy z typowymi materiałami. Większa moc przydaje się raczej w urządzeniach służących do masowej produkcji albo przy szybkim wycinaniu.
W sterowniku (driverze) lasera nie ustawia się bezpośrednio mocy w Watach, lecz ustawia się procent maksymalnej mocy w skali od 0 do 100. Tak więc nie wiadomo jaka faktycznie moc oddawana jest materiałowi. Tym bardziej że zależy to również od zanieczyszczeń układu optycznego i zużycia tuby laserowej.
Od mocy dostarczanej przez laser zależy głębokość grawerowania. Im większa moc, tym głębsze grawerowanie. Jeżeli pracujemy już z maksymalną mocą, głębokość grawerowania można zwiększyć poprzez obniżenie prędkości.
Prędkość grawerowania
Jest to prędkość z jaką przemieszcza się głowica grawerująca lasera wzdłuż materiału. W sterowniku podawana jest nie w jednostkach prędkości, ale w procentach maksymalnej prędkości , podobnie jak z mocą jest to w skalo od 0 do 100. Tak więc nie mamy kontroli nad tym jak jest rzeczywista prędkość wyrażona w metrach na sekundę. W praktyce nie ma to jednak żadnego znaczenia.
Wyższa prędkość daje oczywiście szybszą pracę urządzenia. Ale od prędkości zależy głębokość grawerowania. Jeżeli laser zbyt szybko będzie pracował możemy nie otrzymać pożądanego rysunku bo będzie zbyt słabo wygrawerowany. Przy tej samej mocy lasera większą głębokość grawerowania uzyskuje się zmniejszając prędkość pracy.Tak więc nie można swobodnie zwiększać prędkości, bo spada wtedy głębokość grawerowania.
W przypadku lasera 30W i materiałów takich jak drewno, szkło, laminaty, aluminium, skóra, papier - najczęściej pracować trzeba ze 100% mocą, a odpowiedni rezultat uzyskuje się zmniejszając prędkość, nawet do 10-30% maksymalnej.
Rozdzielczość dpi
Podobnie jak w drukarkach, od rozdzielczości zależy jakość grawerowanego obrazu. Podawana jest ona w ilości kropek wypalanych przez laser na cal odległości pokonanej przez głowicę - czyli dpi (dots per inch). Im większa rozdzielczość, tym dokładniej oddane drobne szczegóły rysunku i przejścia tonalne. Ale też dłuższy czas grawerowania. Możliwe do ustawienia są rozdzielczości draft, 200, 333, 500 i 1000 dpi. Standardowo pracuje się na 500 dpi. Przy bardzo dokładnych pracach na niektórych materiałach warto zwiększyć dpi do 1000, np przy grawerowaniu fotografii lub delikatnych przejść tonalnych (w rastrach).
Z kolei przy mniej dokładnych pracach można obniżyć, np. przy grawerowaniu dużych liter można zejść nawet do 200 dpi. Nie spowoduje to dużej utraty jakości, ale bardzo przyśpieszy pracę. Rozdzielczość ta ma wpływ na czas wykonywania pracy, ponieważ przy niższej rozdzielczości laser musi wykonać mniej ruchów - poziomych linii).
Ale rozdzielczość ta nie odpowiada to dokładnie temu, co rozumie się jako rozdzielczość w drukarkach laserowych czy atramentowych. Raczej jest to dokładność pozycjonowania promienia laserowego. Dlaczego ? Bo laser wypala materiał. I wypaleniu ulega nie tylko dokładnie to na co padnie promień ale też materiał obok (ciepło się rozprzestrzenia). A każdy materiał pali się inaczej, więc i efekty na każdym materiale są inne - na drewnie, papierze, skórze, pleksie, szkle, aluminium itp.
Rozdzielczość dpi ma wpływ właściwie tylko na jakość grawerowania. Natomiast na cięcie nie ma zauważalnego wpływu.
Rozdzielczość ppi
Ten parametr określa ilość błysków lasera na cal linii grawerowania. Typowo wynosi 500. Ale dla niektórych materiałów należy ją nieco zwiększyć lub zmniejszyć. Od parametru tego zależy jak bardzo nakładają się na siebie kolejne błyski lasera. Przy bardzo małym ppi można uzyskać coś w rodzaju perforacji papieru, przy dużym (np 1000) może następować zapłon materiału - bo kolejne plamki nakładają się na siebie tak gęsto że ciepło nie jest odprowadzane wystarczająco szybko.
Rozmiar plamki światła (spot size)
Tego parametru nie można regulować. Zależy on od optyki stosowanej w laserze. Przy krótkich ogniskowych soczewek użytych w głowicy plamka jest mniejsza, przy długich ogniskowych średnica plamki rośnie. Standardowo używa się soczewek o ogniskowej równej 2 cale, i średnicy plamki około 0,08mm. Jest to wielkość teoretyczna, bowiem niewielkie zanieczyszczenie soczewek układu optycznego powoduje "rozmycie" i lekkie powiększenie plamki.
Przy stosowaniu optyki o krótszej ogniskowej np. 1 cal - można uzyskać mniejszą średnicę plamki, ale wtedy tak zwany zakres skupienia promienia jest mniejszy. Takie soczewki stosowane są do bardzo dokładnego grawerowania np. fotografii ale nie nadają się do cięcia. Do przecinania grubszych materiałów stosować można optykę o ogniskowej większej np. 5 cali. Plamka jest wtedy większa ale zakres skupienia wzrasta. Wielkość plamki w praktyce jest znacznie większa od teoretycznej, ponieważ laser wypala materiał - a powstałe ciepło rozprzestrzenia się, powodując wypalenie materiału obok miejsca padania światła. Przykładowo: podczas wycinania 3 mm pleksy szczelina ma szerokość ok 0.3 mm. Przy czym na powierzchni materiału może to być ok 0.3-0.4 mm, a na dole 0.1-0.2 mm. Ponadto
promień lasera ma zmienną średnicę w kształcie zbliżonym do stożka/klepsydry z najwęższym miejscem na powierzchni materiału (poziom 0). Przedstawia to poniższy rysunek:
Ponieważ promień lasera zachowuje skupienie w pewnych granicach (patrz rysunek powyżej), możliwe jest grawerowanie powierzchni nierównych, a nawet zaokrąglonych (jak kieliszki czy butelki - chociaż do grawerowania na okrągłych powierzchniach służy specjalna przystawka obracająca przedmiot). Byle tylko nierówności mieściły się w przedziale owych 3 - 4 mm, oznaczonych na rysunku niebieskimi liniami.
Moc lasera
jest to moc wiązki światła dawanego przez tubę laserową. W laserach używanych do usługowego grawerowania moc wynosi od 25 do 50 Watów. Spotkać można lasery o mniejszej mocy - ale to już historia. Graweruje się na nich bardzo wolno, a różnica cenowa nie jest zbyt duża, więc rzadko się je spotyka.
Spotyka się lasery o większej mocy - do 120 W ale tak mocne maszyny przeznaczone są głównie do cięcia. Najczęściej spotyka się urządzenia o mocy 30-60 W. Taka moc jest całkowicie wystarczająca do normalnej pracy z typowymi materiałami. Większa moc przydaje się raczej w urządzeniach służących do masowej produkcji albo przy szybkim wycinaniu.
W sterowniku (driverze) lasera nie ustawia się bezpośrednio mocy w Watach, lecz ustawia się procent maksymalnej mocy w skali od 0 do 100. Tak więc nie wiadomo jaka faktycznie moc oddawana jest materiałowi. Tym bardziej że zależy to również od zanieczyszczeń układu optycznego i zużycia tuby laserowej.
Od mocy dostarczanej przez laser zależy głębokość grawerowania. Im większa moc, tym głębsze grawerowanie. Jeżeli pracujemy już z maksymalną mocą, głębokość grawerowania można zwiększyć poprzez obniżenie prędkości.
Prędkość grawerowania
Jest to prędkość z jaką przemieszcza się głowica grawerująca lasera wzdłuż materiału. W sterowniku podawana jest nie w jednostkach prędkości, ale w procentach maksymalnej prędkości , podobnie jak z mocą jest to w skalo od 0 do 100. Tak więc nie mamy kontroli nad tym jak jest rzeczywista prędkość wyrażona w metrach na sekundę. W praktyce nie ma to jednak żadnego znaczenia.
Wyższa prędkość daje oczywiście szybszą pracę urządzenia. Ale od prędkości zależy głębokość grawerowania. Jeżeli laser zbyt szybko będzie pracował możemy nie otrzymać pożądanego rysunku bo będzie zbyt słabo wygrawerowany. Przy tej samej mocy lasera większą głębokość grawerowania uzyskuje się zmniejszając prędkość pracy.Tak więc nie można swobodnie zwiększać prędkości, bo spada wtedy głębokość grawerowania.
W przypadku lasera 30W i materiałów takich jak drewno, szkło, laminaty, aluminium, skóra, papier - najczęściej pracować trzeba ze 100% mocą, a odpowiedni rezultat uzyskuje się zmniejszając prędkość, nawet do 10-30% maksymalnej.
Rozdzielczość dpi
Podobnie jak w drukarkach, od rozdzielczości zależy jakość grawerowanego obrazu. Podawana jest ona w ilości kropek wypalanych przez laser na cal odległości pokonanej przez głowicę - czyli dpi (dots per inch). Im większa rozdzielczość, tym dokładniej oddane drobne szczegóły rysunku i przejścia tonalne. Ale też dłuższy czas grawerowania. Możliwe do ustawienia są rozdzielczości draft, 200, 333, 500 i 1000 dpi. Standardowo pracuje się na 500 dpi. Przy bardzo dokładnych pracach na niektórych materiałach warto zwiększyć dpi do 1000, np przy grawerowaniu fotografii lub delikatnych przejść tonalnych (w rastrach).
Z kolei przy mniej dokładnych pracach można obniżyć, np. przy grawerowaniu dużych liter można zejść nawet do 200 dpi. Nie spowoduje to dużej utraty jakości, ale bardzo przyśpieszy pracę. Rozdzielczość ta ma wpływ na czas wykonywania pracy, ponieważ przy niższej rozdzielczości laser musi wykonać mniej ruchów - poziomych linii).
Ale rozdzielczość ta nie odpowiada to dokładnie temu, co rozumie się jako rozdzielczość w drukarkach laserowych czy atramentowych. Raczej jest to dokładność pozycjonowania promienia laserowego. Dlaczego ? Bo laser wypala materiał. I wypaleniu ulega nie tylko dokładnie to na co padnie promień ale też materiał obok (ciepło się rozprzestrzenia). A każdy materiał pali się inaczej, więc i efekty na każdym materiale są inne - na drewnie, papierze, skórze, pleksie, szkle, aluminium itp.
Rozdzielczość dpi ma wpływ właściwie tylko na jakość grawerowania. Natomiast na cięcie nie ma zauważalnego wpływu.
Rozdzielczość ppi
Ten parametr określa ilość błysków lasera na cal linii grawerowania. Typowo wynosi 500. Ale dla niektórych materiałów należy ją nieco zwiększyć lub zmniejszyć. Od parametru tego zależy jak bardzo nakładają się na siebie kolejne błyski lasera. Przy bardzo małym ppi można uzyskać coś w rodzaju perforacji papieru, przy dużym (np 1000) może następować zapłon materiału - bo kolejne plamki nakładają się na siebie tak gęsto że ciepło nie jest odprowadzane wystarczająco szybko.
Rozmiar plamki światła (spot size)
Tego parametru nie można regulować. Zależy on od optyki stosowanej w laserze. Przy krótkich ogniskowych soczewek użytych w głowicy plamka jest mniejsza, przy długich ogniskowych średnica plamki rośnie. Standardowo używa się soczewek o ogniskowej równej 2 cale, i średnicy plamki około 0,08mm. Jest to wielkość teoretyczna, bowiem niewielkie zanieczyszczenie soczewek układu optycznego powoduje "rozmycie" i lekkie powiększenie plamki.
Przy stosowaniu optyki o krótszej ogniskowej np. 1 cal - można uzyskać mniejszą średnicę plamki, ale wtedy tak zwany zakres skupienia promienia jest mniejszy. Takie soczewki stosowane są do bardzo dokładnego grawerowania np. fotografii ale nie nadają się do cięcia. Do przecinania grubszych materiałów stosować można optykę o ogniskowej większej np. 5 cali. Plamka jest wtedy większa ale zakres skupienia wzrasta. Wielkość plamki w praktyce jest znacznie większa od teoretycznej, ponieważ laser wypala materiał - a powstałe ciepło rozprzestrzenia się, powodując wypalenie materiału obok miejsca padania światła. Przykładowo: podczas wycinania 3 mm pleksy szczelina ma szerokość ok 0.3 mm. Przy czym na powierzchni materiału może to być ok 0.3-0.4 mm, a na dole 0.1-0.2 mm. Ponadto
promień lasera ma zmienną średnicę w kształcie zbliżonym do stożka/klepsydry z najwęższym miejscem na powierzchni materiału (poziom 0). Przedstawia to poniższy rysunek:
Na poziomie 0 ustawiona jest ostrość lasera. W niewielkiej odległości od tego poziomu (między niebieskimi liniami) zachowana jest równoległość wiązki laserowej. Jest to zakres skupienia, w praktyce wynoszący ok 4 mm.
Poniżej zakresu skupienia promień rozprasza się, zachowując wystarczająco dużo energii aby zapalić lub zniszczyć materiał na który padnie.
Poniżej zakresu skupienia promień rozprasza się, zachowując wystarczająco dużo energii aby zapalić lub zniszczyć materiał na który padnie.
Grawerowanie powierzchni nierównych
Ponieważ promień lasera zachowuje skupienie w pewnych granicach (patrz rysunek powyżej), możliwe jest grawerowanie powierzchni nierównych, a nawet zaokrąglonych (jak kieliszki czy butelki - chociaż do grawerowania na okrągłych powierzchniach służy specjalna przystawka obracająca przedmiot). Byle tylko nierówności mieściły się w przedziale owych 3 - 4 mm, oznaczonych na rysunku niebieskimi liniami.
Przy grawerowaniu takich powierzchni trzeba brać pod uwagę fakt
zniekształcania rysunku na zakrzywionej płaszczyźnie. Fragmenty rysowane na
zbyt zakrzywionych miejscach będą nienaturalnie wydłużone i słabo wygrawerowane.
Zasada pracy w tym trybie podobna jest do pracy drukarki igłowej lub atramentowej o bardzo wysokiej rozdzielczości. Głowica grawerująca lasera (czarny kwadracik na rysunku obok) przemieszcza się wzdłuż osi x od lewej do prawej strony dając serię błysków światła w miejscach gdzie ma grawerować.
Po dojściu do końca osi x, następuje przesunięcie głowicy w dół osi y o mikroskopijną odległość zależną od żądanej rozdzielczości. Teraz następuje powrotny ruch głowicy wzdłuż osi x, w czasie którego laser również błyska w zaczernionych miejscach rysunku. Odległość pomiędzy błyskami zależy od ustawionej rozdzielczości dpi i ppi. Im wyższa rozdzielczość tym błyski częstsze.
I tak linia po linii, punkt po punkcie, głowica lasera przemieszcza się nad całą powierzchnią rysunku, wypalając światłem punkty który są na nim czarne. W ten sposób wygrawerować można dowolny napis, zdjęcie, rysunek. Wszystko to, co dałoby się wydrukować.
Ten tryb pracy używany jest do grawerowania. Natomiast do wycinania służy tryb wektorowy.
Tryb rastrowy
Zasada pracy w tym trybie podobna jest do pracy drukarki igłowej lub atramentowej o bardzo wysokiej rozdzielczości. Głowica grawerująca lasera (czarny kwadracik na rysunku obok) przemieszcza się wzdłuż osi x od lewej do prawej strony dając serię błysków światła w miejscach gdzie ma grawerować.Po dojściu do końca osi x, następuje przesunięcie głowicy w dół osi y o mikroskopijną odległość zależną od żądanej rozdzielczości. Teraz następuje powrotny ruch głowicy wzdłuż osi x, w czasie którego laser również błyska w zaczernionych miejscach rysunku. Odległość pomiędzy błyskami zależy od ustawionej rozdzielczości dpi i ppi. Im wyższa rozdzielczość tym błyski częstsze.
I tak linia po linii, punkt po punkcie, głowica lasera przemieszcza się nad całą powierzchnią rysunku, wypalając światłem punkty który są na nim czarne. W ten sposób wygrawerować można dowolny napis, zdjęcie, rysunek. Wszystko to, co dałoby się wydrukować.
Ten tryb pracy używany jest do grawerowania. Natomiast do wycinania służy tryb wektorowy.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz