O mașină de gravat cu laser poate fi considerată ca trei părți principale: un laser, un controler și o suprafață. Laserul este ca un creion - fasciculul emis de acesta permite controlerului să urmărească tiparele pe suprafață. Direcția controlerului, intensitatea, viteza de mișcare și răspândirea fasciculului laser au vizat suprafața. Suprafața este selectată pentru a se potrivi cu ce poate acționa laserul.
Există trei genuri principale de mașini de gravat: Cea mai obișnuită este tabelul XY unde, de obicei, piesa (suprafața) este staționară, iar optica laser se deplasează în direcțiile X și Y, direcționând fasciculul laser pentru a trage vectori. Uneori laserul este staționar și piesa se mișcă. Uneori piesa se deplasează pe axa Y și laserul pe axa X. Un al doilea gen este pentru piesele cilindrice (sau piesele plate montate în jurul unui cilindru) unde laserul traversează în mod efectiv o helix fin și pulsarea laser pornit / oprit produce imaginea dorită pe o bază raster. În cea de-a treia metodă, atât laserul cât și piesa de prelucrat sunt staționare, iar oglinzile galva deplasează fasciculul laser peste suprafața piesei de prelucrat. Gravoarele laser care utilizează această tehnologie pot funcționa fie în modul raster, fie în vector.
Punctul în care laserul (termenii "laser" și "fascicul laser" pot fi utilizați interschimbabil) atinge suprafața trebuie să fie pe planul focal al sistemului optic al laserului și este de obicei sinonim cu punctul său focal. Acest punct este de obicei mic, poate mai puțin de o fracțiune de milimetru (în funcție de lungimea de undă optică). Doar zona din interiorul acestui punct focal este afectată semnificativ când fasciculul laser trece peste suprafață. Energia furnizată de laser schimbă suprafața materialului sub punctul focal. Se poate încălzi suprafața și, în consecință, se poate vaporiza materialul sau, eventual, materialul se poate rupe (cunoscut sub numele de "sticlă" sau "sticlă") și se desprinde de pe suprafață. Tăierea prin vopsea a unei părți metalice este în general modul în care materialul este gravat cu laser.
Dacă materialul de suprafață este vaporizat în timpul gravării laser, ventilația prin utilizarea suflantelor sau a unei pompe de vid este aproape întotdeauna necesară pentru îndepărtarea fumului nociv și a fumului care rezultă din acest proces și pentru îndepărtarea resturilor de pe suprafață pentru a permite ca laserul să continue gravare.
Un laser poate îndepărta materialul foarte eficient deoarece fasciculul laser poate fi proiectat pentru a furniza energie la suprafață într-un mod care convertește un procent ridicat din energia luminii în căldură. Fasciculul este foarte concentrat și colimat - în majoritatea materialelor nereflectorice cum ar fi suprafețele din lemn, plastic și email, conversia energiei luminoase la căldură este mai mare de {x%} eficientă. Cu toate acestea, datorită acestei eficiențe, echipamentele folosite în gravura cu laser se pot încălzi destul de repede. Sunt necesare sisteme de răcire pentru laser. Alternativ, fasciculul laser poate fi pulsat pentru a reduce cantitatea de încălzire excesivă.
Diferite modele pot fi gravate prin programarea controlerului pentru a traversa o anumită cale a fasciculului laser în timp. Urmărirea fasciculului laser este atent reglată pentru a obține o adâncime de îndepărtare a materialului. De exemplu, sunt evitate căile cruciate pentru a se asigura că fiecare suprafață gravată este expusă laserului o singură dată, astfel încât aceeași cantitate de material este îndepărtată. Viteza la care se deplasează fasciculul pe material este de asemenea luată în considerare la crearea de modele de gravare. Schimbarea intensității și răspândirea fasciculului permite o mai mare flexibilitate în proiectare. De exemplu, schimbând proporția de timp (cunoscută sub denumirea de "ciclu de funcționare"), laserul este pornit în timpul fiecărui puls, puterea livrată la suprafața de gravare poate fi controlată corespunzător pentru material.
Deoarece poziția laserului este cunoscută exact de către controler, nu este necesar să se adauge bariere la suprafață pentru a împiedica devirarea laserului de la modelul de gravare prescris. Ca rezultat, nu este necesară masca rezistivă la gravarea cu laser. Aceasta este în primul rând motivul pentru care această tehnică este diferită de metodele de gravare mai vechi.
Un bun exemplu în care tehnologia de gravare cu laser a fost adoptată în industrie este linia de producție. În această configurație particulară, fasciculul laser este îndreptat spre o oglindă rotativă sau vibrată. Oglinda se mișcă într-o manieră care poate identifica numerele și literele pe suprafața marcată. Acest lucru este util în special pentru tipărirea datelor, a codurilor de expirare și a numerotării loturilor produselor care circulă pe o linie de producție. Marcarea cu laser permite ca materialele din plastic și sticlă să fie marcate "în mișcare". Locația în care are loc marcarea se numește "stație de marcare cu laser", o entitate adesea găsită în instalațiile de ambalare și îmbuteliere. Tehnicile mai vechi, mai lent, cum ar fi ștanțarea la cald și imprimarea tampoanelor, au fost în mare parte eliminate și înlocuite cu gravarea cu laser.
Oglinzile de pe ambele cărucioare X și Y permit poziționarea exactă.
Pentru gravuri mai precise și vizuale decorative, se utilizează o masă cu laser. O masă cu laser (sau "tabelul XY") este o configurație sofisticată a echipamentelor utilizate pentru ghidarea mai precisă a fasciculului laser. Laserul este, de obicei, fixat permanent pe marginea mesei și emite lumină spre o pereche de oglinzi mobile astfel încât fiecare punct al suprafeței mesei să poată fi lăsat de laser. În punctul de gravare, fasciculul laser este focalizat printr-o lentilă de la suprafața de gravare, permițând trasarea unor modele foarte precise și complexe.
O configurație tipică a unei mese cu laser implică faptul că lumina fixă cu laser emite lumină paralelă cu o axă a mesei, orientată către o oglindă montată la capătul unei șine reglabile. Fasciculul reflectă oglinda înclinată la 45 de grade, astfel încât laserul călătorește pe o cale exactă de-a lungul șinei. Acest fascicul este apoi reflectat de o altă oglindă montată pe un cărucior mobil care direcționează fasciculul perpendicular pe axa originală. În această schemă pot fi reprezentate două grade de libertate (una verticală și una orizontală) pentru gravură.
În alte dispozitive de gravare cu laser, cum ar fi gravarea tablelor sau tamburului, fasciculul laser este controlat pentru a direcționa cea mai mare parte a energiei sale o adâncime fixă de penetrare în materialul care urmează să fie gravat. În acest fel, numai o anumită adâncime a materialului este îndepărtată atunci când are loc gravarea. Un baston simplu sau unghiular poate fi folosit ca instrument pentru a ajuta tehnicienii instruiți să ajusteze gravorul pentru a obține focalizarea necesară. Această configurație este preferată pentru suprafețele care nu variază semnificativ în înălțime.
Pentru suprafețele care variază în înălțime, s-au dezvoltat mecanisme mai concentrate de focalizare. Unele sunt cunoscute ca sisteme dinamice de focalizare automată. Acestea reglează parametrii de lasere în timp real pentru a se adapta la modificările aduse materialului, deoarece acesta este gravat. De obicei, înălțimea și adâncimea suprafeței sunt monitorizate cu dispozitive de urmărire a schimbărilor la ultrasunete, în infraroșu sau în lumină vizibilă care vizează suprafața gravată. Aceste dispozitive, cunoscute sub numele de grinzi pilot sau lasere pilot (dacă se utilizează un laser) ajută la reglajele făcute la lentila laserului pentru a determina locul optim pentru a se focaliza pe suprafață și pentru a îndepărta materialul în mod eficient.
Mașinile de gravat cu laser "XY" pot funcționa în mod vectorial și raster.
Gravura vectorială urmează linia și curba modelului care urmează să fie gravat, asemeni unui plotter bazat pe stilou, construind segmente de linie dintr-o descriere a contururilor unui model. O gravură gravă a semnelor și a plăcilor (cu laser sau altfel) a folosit contururi de fonturi pre-stocate astfel încât literele, numerele sau chiar logo-urile să poată fi redimensionate și reproduse cu curse precis definite. Din păcate, zonele de "umplere" au fost problematice, deoarece modelele încrucișate și punctele de umplere au prezentat uneori efecte moiré sau uber-patterns cauzate de calculul imprecis al distanțelor punctuale. Mai mult decât atât, rotațiile unui font sau scalarea dinamică erau adesea dincolo de capabilitățile dispozitivului de redare a fontului. Introducerea limbajului de descriere a paginilor PostScript permite acum mult mai multă flexibilitate - acum orice lucru care poate fi descris în vectori de software-uri de tip PostScript, cum ar fi CorelDRAW sau Adobe Illustrator, poate fi subliniat, umplut cu modele potrivite și gravat cu laser.
Rastrul gravat urmărește laserul de-a lungul suprafeței printr-un model liniar care avansează ușor înainte și înapoi, care va reaminti una din capul de imprimare pe o imprimantă cu jet de cerneală sau o imprimantă similară. Modelul este, de obicei, optimizat de către controler / computer, astfel încât zonele de pe oricare parte a modelului care nu trebuie gravate să fie ignorate, iar urmărirea pe material este astfel redusă pentru o mai bună eficiență. Cantitatea de avans a fiecărei linii este în mod normal mai mică decât dimensiunea reală a laserului; liniile gravate se suprapun doar ușor pentru a crea o continuitate a gravării. Așa cum este valabil și pentru toate dispozitivele rasterizate, curbele și diagonalele pot suferi uneori dacă lungimea sau poziția liniilor rasterului variază chiar puțin în raport cu scanarea rasterului adiacentă; prin urmare poziționarea exactă și repetabilitatea sunt extrem de importante pentru proiectarea mașinii. Avantajul rasterizării este "umplerea" pe care o produce aproape fără efort. Majoritatea imaginilor care urmează să fie gravate sunt literele aldine sau au suprafețe mari gravate continuu și acestea sunt bine rasterizate. Fotografiile sunt rasterizate (la fel ca în imprimare), cu puncte mai mari decât cele ale spotului laserului, și acestea sunt, de asemenea, cel mai bine gravate ca o imagine raster. Aproape orice software de aspect al paginii poate fi folosit pentru a alimenta un driver raster pentru un gravor cu laser XY sau cu tambur. În timp ce gravitatea tradițională a semnelor și a plăcilor a avut tendința de a favoriza în mod necesar accidentele grave ale vectorilor, magazinele moderne tind să-și execute gravoarele laser mai ales în modul raster, rezervând vectorul pentru un "aspect" tradițional sau pentru marcarea rapidă a liniilor sau " unde se taie o placă.
