עקרון העבודה של מכונת סימון לייזר כף יד

מחולל הלייזר המובנה-(כגון לייזר סיבים, לייזר CO₂; סוגים שונים מתאימים לחומרים שונים) הוא מרכיב הליבה של הציוד. לאחר הפעלתו, המדיום בתוך הגנרטור (כגון אלמנטים של אדמה נדירה בסיבים אופטיים, גז CO₂) נרגש על ידי אנרגיה חשמלית ומשחרר פוטונים באורך גל מסוים. פוטונים אלה מתכנסים ומוגברים על ידי רפלקטור ליצירת קרן לייזר עם אנרגיה מרוכזת. שלב זה שווה ערך לאספקת "מקור אנרגיה" ל"כלי הסימון", וגם הספק הלייזר (למשל 20W, 60W) נקבע בשלב זה.

קרן הלייזר שנוצרת מווסתת על ידי המערכת האופטית (כולל עדשת מיקוד וגלוונומטר) בתוך הציוד:

- עדשת מיקוד: מכנסת את קרן הלייזר המפוזרת ל"כתמת אור" דקה במיוחד (קוטר קטן כמו רמת המיקרומטר). ככל שנקודת האור דקה יותר, כך דיוק הסימון גבוה יותר.

- גלוונומטר (מצויד בדגמים מסוימים): מונע על ידי הוראות מערכת בקרה, הוא משנה במהירות את כיוון ההשתקפות של קרן הלייזר כמו "מראה קטנה", וגורם לנקודת האור לנוע בהתאם לטקסט ולמסלול התבנית שנקבעו מראש. שלב זה דומה לציור עם "מצביע לייזר" בעקבות תבנית, אך עם מהירות הרבה יותר מהירה ומסלול הרבה יותר מדויק.

בינתיים, העיצוב של ראש הסימון הידני מאפשר למפעיל להתאים בצורה גמישה את המרחק בין מוקד הלייזר למשטח החומר, מה שמבטיח שקרן הלייזר פועלת בדיוק על האזור שצריך לסמן.

כאשר קרן הלייזר הממוקדת מתקשרת עם פני החומר, מתרחשים שינויים פיזיקליים/כימיים שונים בהתאם לתכונות החומר, ולבסוף נוצרים סימנים. ישנן 3 שיטות אינטראקציה נפוצות:

- הסרת פני השטח: אנרגיית הלייזר נמסה או מאדה באופן מיידי את שכבת פני השטח של החומר (כגון שכבת התחמוצת על משטח המתכת, שכבת פני הפלסטיק), חושפת את המצע בצבע שונה מתחת, ויוצרת סימן "חרוט" (למשל, מספרים סידוריים שחורים על פלדת אל חלד).

- שינוי צבע: תחת פעולת הלייזר, המבנה המולקולרי של שכבת פני השטח של חומרים מסוימים (כגון פלסטיקים מסוימים ואלומיניום אנודייז) משתנה, מראה צבע שונה מהחומר המקורי (למשל, פלסטיק לבן הופך לטקסט שחור), וניתן ליצור סימנים מבלי להסיר את החומר.

- עיוות מיקרו-: לייזר באנרגיה נמוכה- יכול לגרום לעיוות קל של שכבת פני החומר (כגון שקעים זעירים על פני המתכת), וסימנים מוצגים באמצעות ההבדל בהחזר האור, המתאים לתרחישים הדורשים שטוחות פני שטח גבוהה.

כל התהליך מתואם באופן סינכרוני על ידי מערכת הבקרה של הציוד. מקבלת הוראת "דפוס הסימון" ועד שקרן הלייזר משלימה את תנועת המסלול, זה לוקח רק אלפיות שניות ועד שניות, מה שלא רק מבטיח יעילות אלא גם משיג דיוק- גבוה ויציב.