激光打標國內(nèi)現(xiàn)狀

目前國內(nèi)的激光打標按其工作方式可分為掩模式打標、陣列式打標和掃描式打標。

激光打標掩模式打標

掩模式打標又叫投影式打標。掩模式打標系統(tǒng)由激光器、掩模板和成像透鏡組成，其工作原理，經(jīng)過望遠鏡擴束的激光，均勻的投射在事先做好的掩模板上，光從雕空部分透射。掩模板上的圖形通過透鏡成像到工件（焦面）上。通常每個脈沖即可形成一個標記。受激光輻射的材料表面被迅速加熱汽化或產(chǎn)生化學反應，發(fā)生顏色變化形成可分辨的清晰標記。掩模式打標一般采用CO2激光器和YAG激光器。掩模式打標主要優(yōu)點是一個激光脈沖一次就能打出一個完整的、包括幾種符號的標記，因此打標速度快。對于大批量產(chǎn)品，可在生產(chǎn)線上直接打標。缺點是打標靈活性差，能量利用率低。

激光打標陣列式打標

它是使用幾臺小型激光器同時發(fā)射脈沖，經(jīng)反射鏡和聚焦透鏡后，使幾個激光脈沖在被打標材料表面上燒蝕（熔化）出大小及深度均勻的小凹坑，每個字符、圖案都是由這些小圓黑凹坑構(gòu)成的，一般是橫筆劃5個點，豎筆劃7個點，從而形成5×7的陣列。陣列式打標一般采用小功率射頻激勵CO2激光器，其打標速度最高可達6000字符/妙，因而成為高速在線打標的理想選擇，其缺點是只能標記點陣字符，且只能達到5×7的分辨率，對于漢字無能為力。

激光打標掃描式打標

掃描式打標系統(tǒng)由計算機、激光器和X-Y掃描機構(gòu)三部分組成，其工作原理是將需要打標的信息輸入計算機，計算機按照事先設計好的程序控制激光器和X-Y掃描機構(gòu)，使經(jīng)過特殊光學系統(tǒng)變換的高能量激光點在被加工表面上掃描運動，形成標記。

通常X-Y掃描機構(gòu)有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是機械掃描式，另一種是振鏡掃描式。

（1） 機械掃描式

機械掃描式打標系統(tǒng)不是采用通過改變反射鏡的旋轉(zhuǎn)角度去移動光束，而是通過機械的方法對反射鏡進行X-Y坐標的平移，從而改變激光束到達工件的位置，這種打標系統(tǒng)的X-Y掃描機構(gòu)通常是用繪圖儀改裝。其工作過程：激光束經(jīng)過反光鏡①、②轉(zhuǎn)折光路后，再經(jīng)過光筆（聚焦透鏡）③作用射到被加工工件上。其中繪圖儀筆臂④只能帶著反光鏡①和②沿X軸方向來回運動；光筆③連同它上端的反光鏡②（兩者固定在一起）只能沿Y軸方向運動。在計算機的控制下（一般通過并口輸出控制信號），光筆在Y方向上的運動與筆臂 在X方向上的運動合成，可使輸出激光到達平面內(nèi)任意點，從而標刻出任意圖形和文字。

（2）振鏡掃描式

振鏡掃描式打標系統(tǒng)主要由激光器、XY偏轉(zhuǎn)鏡、聚焦透鏡、計算機等構(gòu)成。其工作原理是將激光束入射到兩反射鏡（振鏡）上，用計算機控制反射鏡的反射角度，這兩個反射鏡可分別沿X、Y軸掃描，從而達到激光束的偏轉(zhuǎn)，使具有一定功率密度的激光聚焦點在打標材料上按所需的要求運動，從而在材料表面上留下永久的標記，聚焦的光斑可以是圓形或矩形。

在振鏡打標系統(tǒng)中，可以采用矢量圖形及文字，這種方法采用了計算機中圖形軟件對圖形的處理方式，具有作圖效率高，圖形精度好，無失真等特點，極大的提高了激光打標的質(zhì)量和速度。同時振鏡式打標也可采用點陣式打標方式，采用這種方式對于在線打標很適用，根據(jù)于不同速度的生產(chǎn)線可以采用一個掃描振鏡或兩個掃描振鏡，與前面所述的陣列式打標相比，可以標記更多的點陣信息，對于標記漢字字符具有更大的優(yōu)。

振鏡掃描式打標系統(tǒng)一般使用連續(xù)光泵工作波長為1.06μm的Nd:YAG激光器，輸出功率為10～120W，激光輸出可以是連續(xù)的，也可以是Q開關調(diào)制的。發(fā)展的射頻激勵CO2激光器，也被用于振鏡掃描式激光打標機。

振鏡掃描式打標因其應用范圍廣，可進行矢量打標和點陣打標，標記范圍可調(diào)，而且具有響應速度快、打標速度高（每秒鐘可打標幾百個字符）、打標質(zhì)量較高、光路密封性能好、對環(huán)境適應性強等優(yōu)勢已成為主流產(chǎn)品，并被認為代表了未來激光打標機的發(fā)展方向，具有廣闊的應用前景。

用于打標的激光器主要有Nd:YAG激光器和CO2激光器。Nd:YAG激光器產(chǎn)生的激光能被金屬和絕大多數(shù)塑料很好地吸收，而且其波長短(為1.06μm)，聚焦的光斑小，因而最適合在金屬等材料上進行高清晰度的標記。CO2激光器產(chǎn)生的激光波長為10.6μm，木制品、玻璃、聚合物和多數(shù)透明材料對其有很好的吸收效果，因而特別適合在非金屬表面上進行標記。

Nd:YAG激光器和CO2激光器的缺點是對材料的熱損傷及熱擴散比較嚴重，產(chǎn)生的熱邊效應常會使標記模糊。相比之下，由準分子激光器產(chǎn)生的紫外光打標時，不加熱物質(zhì)，只蒸發(fā)物質(zhì)的表面，在表面組織產(chǎn)生光化學效應，而在物質(zhì)表層留下標記。所以，用準分子激光打標時，標記邊緣十分清晰。由于材料對紫外光的吸收大，激光對材料的作用只發(fā)生在材料的最表層，對材料幾乎沒有燒損現(xiàn)象，因此準分子激光器更適合于材料的標記。

激光打標設備的核心是激光打標控制系統(tǒng)，因此，激光打標的發(fā)展歷程就是打標控制系統(tǒng)的發(fā)展過程。從1995年到2003年短短的8年時間，控制系統(tǒng)在激光打標領域就經(jīng)歷了大幅面時代、轉(zhuǎn)鏡時代和振鏡時代，控制方式也完成了從軟件直接控制到上下位機控制到實時處理、分時復用的一系列演變，如今，半導體激光器、光纖激光器、乃至紫外激光的出現(xiàn)和發(fā)展又對光學過程控制提出了新的挑戰(zhàn)。

激光打標大幅面時代

所謂大幅面，剛開始是將繪圖儀的控制部分直接用于激光設備上，將繪圖筆取下，在（0，0）點X軸基點、Y軸基點和原繪圖筆的位置上分別安裝45°折返鏡，在原繪圖筆位置下端安裝小型聚焦鏡，用以導通光路及使光束聚焦。直接用繪圖軟件輸出打印命令即可驅(qū)動光路的運行，這種方式最明顯的優(yōu)勢是幅面大，而且基本上能滿足精度比較低的標刻要求，不需要專用的標刻軟件；但是，這種方式存在著打標速度慢、控制精度低、筆臂機械磨損大、可靠性差、體積大等缺點。因此，在經(jīng)歷最初的嘗試后，繪圖儀式的大幅面激光打標系統(tǒng)逐步退出打標市場的，所應用的同類型的大幅面設備基本上都是模仿以前這種控制過程，用伺服電機驅(qū)動的高速大幅面系統(tǒng)，而隨著三維動態(tài)聚焦振鏡式掃描系統(tǒng)的逐步完善，大幅面系統(tǒng)將逐步從激光標刻領域銷聲匿跡。

激光打標轉(zhuǎn)鏡時代

由于看到大幅面系統(tǒng)的一系列缺點，在高速振鏡技術還沒有在中國廣泛普及的情況下，一些控制工程師自行開發(fā)了由步進電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng)，其工作原理是將從諧振腔中導出的激光通過擴束，經(jīng)過成90°安裝的兩個步進電機驅(qū)動的金鏡的反射，由F-theta場鏡聚焦后輸出作用于處理對象上，金鏡的轉(zhuǎn)動使工作平面上的激光作用點分別在X、Y軸上移動，兩個鏡面協(xié)同動作使激光可以在工作平面上完成直線和各種曲線的移動。這種控制過程無論從速度還是定位精度來說都遠超過大幅面，因此在很大程度上能滿足工具行業(yè)對激光控制的要求，雖然同當時國際上流行的振鏡式掃描系統(tǒng)還有比較明顯的差距，但嚴格來說這種設計思路的出現(xiàn)和逐步完善代表著中國激光應用的一個里程碑，是中國完全能自行設計和生產(chǎn)激光應用設備的典型標志。直到振鏡在中國大規(guī)模應用的興起，這種控制方式才逐步退出中國激光應用的舞臺。

激光打標振鏡時代

1998年，振鏡式掃描系統(tǒng)在中國的大規(guī)模應用開始到來。[所謂振鏡，又可以稱之為電流表計，它的設計思路完全沿襲電流表的設計方法，鏡片取代了表針，而探頭的信號由計算機控制的-5V—5V的直流信號取代，以完成預定的動作。同轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng)相同，這種典型的控制系統(tǒng)采用了一對折返鏡，不同的是，驅(qū)動這套鏡片的步進電機被伺服電機所取代，在這套控制系統(tǒng)中，位置傳感器的使用和負反饋回路的設計思路進一步保證了系統(tǒng)的精度，整個系統(tǒng)的掃描速度和重復定位精度達到一個新的水平。

激光打標技術作為一種現(xiàn)代精密加工方法,與腐蝕,電火花加工,機械刻劃,印刷等傳統(tǒng)的加工方法相比,具有無與倫比的優(yōu)勢：

1．采用激光做加工手段,與工件之間沒有加工力的作用,具有無接觸,無切削力,熱影響小的優(yōu)點,保證了工件的原有精度。同時,對材料的適應性較廣,可以在多種材料的表面制作出非常精細的標記且耐久性非常好；

2．激光的空間控制性和時間控制性很好,對加工對象的材質(zhì),形狀,尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大,特別適用于自動化加工和特殊面加工。且加工方式靈活,既可以適應實驗室式的單項設計的需要,也可以滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)的要求；

3．激光刻劃精細,線條可以達到毫米到微米量級,采用激光標刻技術制作的標記仿造和更改都非常困難,對產(chǎn)品防偽極為重要；

4．激光加工系統(tǒng)與計算機數(shù)控技術相結(jié)合可構(gòu)成高效自動化加工設備,可以打出各種文字,符號和圖案，易于用軟件設計標刻圖樣,更改標記內(nèi)容,適應現(xiàn)代化生產(chǎn)高效率,快節(jié)奏的要求；

5．激光加工和傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷相比，沒有污染源，是一種清潔無污染的高環(huán)保加工技術；

激光打標技術已被廣泛的應用于各行各業(yè),為優(yōu)質(zhì),高效,無污染和低成本的現(xiàn)代加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。隨著現(xiàn)代激光標刻應用領域的不斷擴展,對激光制造的設備系統(tǒng)小型化,高效率和集成化的要求也越來越高,新型高功率光纖激光技術的開發(fā)成功,必將對此產(chǎn)生極大的推動。

聚焦后的極細的激光光束如同刀具，可將物體表面材料逐點去除，其先進性在于標記過程為非接觸性加工，不產(chǎn)生機械擠壓或機械應力，因此不會損壞被加工物品；由于激光聚焦后的尺寸很小，熱影響區(qū)域小，加工精細，因此，可以完成一些常規(guī)方法無法實現(xiàn)的工藝。

激光加工使用的“刀具”是聚焦后的光點，不需要額外增添其它設備和材料，只要激光器能正常工作，就可以長時間連續(xù)加工。激光加工速度快，成本低廉。激光加工由計算機自動控制，生產(chǎn)時不需人為干預。

激光能標記何種信息，僅與計算機里設計的內(nèi)容相關，只要計算機里設計出的圖稿打標系統(tǒng)能夠識別，那么打標機就可以將設計信息精確的還原在合適的載體上。因此軟件的功能實際上很大程度上決定了系統(tǒng)的功能。

激光打標的基本原理是，由激光發(fā)生器生成高能量的連續(xù)激光光束，聚焦后的激光作用于承印材料，使表面材料瞬間熔融，甚至氣化，通過控制激光在材料表面的路徑，從而形成需要的圖文標記。

激光打標的特點是非接觸加工，可在任何異型表面標刻，工件不會變形和產(chǎn)生內(nèi)應力，適于金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等材料的標記。

激光幾乎可對所有零件(如活塞、活塞環(huán)、氣門、閥座、五金工具、衛(wèi)生潔具、電子元器件等)進行打標，且標記耐磨，生產(chǎn)工藝易實現(xiàn)自動化，被標記部件變形小。

激光打標機采用掃描法打標，即將激光束入射到兩反射鏡上，利用計算機控制掃描電機帶動反射鏡分別沿X、Y軸轉(zhuǎn)動，激光束聚焦后落到被標記的工件上，從而形成了激光標記的痕跡

珠三角、港臺地區(qū)把激光打標按激光的英文（Laser）音譯稱為激光鐳射加工。

激光打標頭根據(jù)激光器的不同使用分類不一樣有半導體激光打標頭、CO2激光打標頭、光纖激光打標頭。2100433B 解讀詞條背后的知識 新特光電20 關于激光光學類知識分享

激光打標頭的作用

激光掃描振鏡，也稱打標頭，是激光打標機的重要組成配件。激光打標機是一種小功率激光器，其工作原理是：所輸入的圖形通過掃描儀或在計算機內(nèi)自己設計的圖形或文字，在計算機的管理和控制下將圖案按數(shù)字信號編碼(行和場方向)，然后進行數(shù)模D/A轉(zhuǎn)換和模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)隔離功率放大器放大...

精密激光打標機按照激光器不同分

激光打標機按照激光器不同可分為：CO2激光打標機，半導體激光打標機，YAG激光打標機，光纖激光打標機。按照激光可見度不同分為：紫外激光打標機（不可見）、綠激光打標機（可見激光）、紅外激光打標機（不可見激光）

精密激光打標機按照激光波長分類

激光打標機按照激光波長不同可分為;532nm激光打標機，808nm激光打標機，1064nm激光打標機，10.64nm激光打標機，266nm激光打標機。322nm激光打標機。

就目前國內(nèi)市場而言華工激光半導體激光打標機的市場占有量最多。半導體DP激光打標機體積小、免維護、使用簡單、應用廣泛等特點。激光打標機又稱“鐳射雕刻機”，在農(nóng)機制造中“鐳射雕刻機”的作用也非常之大。激光打標機類別

精密激光打標機燈泵浦YAG激光打標機

YAG激光器是紅外光頻段波長為1.064um的固體激光器，采用氪燈作為能量源（激勵源），ND：YAG(Nd:YAG激光器。Nd（釹）是一種稀土族元素，YAG代表釔鋁石榴石，晶體結(jié)構(gòu)與紅寶石相似)作為產(chǎn)生激光的介質(zhì)，激勵源發(fā)出特定波長的入射光，促使工作物質(zhì)發(fā)生居量反轉(zhuǎn)，通過能級躍遷釋放出激光，將激光能量放大并整形聚焦后形成可使用的激光束。

精密激光打標機半導體泵浦YAG激光打標機

半導體泵浦激光打標機是使用波長為0.808um半導體激光二極管（側(cè)面或端面）泵浦Nd：YAG介質(zhì)，使介質(zhì)產(chǎn)生大量的反轉(zhuǎn)粒子在Q開關的作用下形成波長1.064um的巨脈沖激光輸出，電光轉(zhuǎn)換效率高。半導體泵浦激光打標機與燈泵浦YAG就剛打標機相比有較好的穩(wěn)定性、省電、不用換燈、等優(yōu)點，價格相對較高。

精密激光打標機光纖激光打標機

主要由激光器、振鏡頭、打標卡三部分組成，采用光纖激光器生產(chǎn)激光的打標機，光束質(zhì)量好，其輸出中心為1064nm，整機壽命在10萬小時左右，相對于其他類型激光打標器壽命更長，電光轉(zhuǎn)換效率為28%以上，相對于其他類型激光打標機2%-10%的轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢很大，在節(jié)能環(huán)保等方面性能卓著。

精密激光打標機CO2激光打標機

CO2激光器是遠紅外光頻段波長為10.64um的氣體激光器，采用CO2氣體充入放電管作為產(chǎn)生激光的介質(zhì)，當在電極上加高電壓，放電管中產(chǎn)生輝光放電，就可使氣體分子釋放出激光，將激光能量放大后就形成對材料加工的激光束。

精密激光打標機紫外激光打標機

紫外激光打標機配置深紫外激光器、進口高速掃描振鏡系統(tǒng)等；由于紫外激光打標機聚焦光斑極小，且加工熱影響區(qū)微乎其微，因而紫外激光打標機可以進行超精細打標、特殊材料打標，紫外激光打標機是對打標效果有更高要求的客戶首選產(chǎn)品。紫外激光打標機具有電光轉(zhuǎn)換率高，非線性晶體使用壽命長、整機運行穩(wěn)定、定位精度高、作業(yè)效率高、模塊化設計便于安裝維護等特點。另外可選配二維自動工作臺，實現(xiàn)多工位連續(xù)打標或大幅面打標。