激光打标机详解

激光打标机（laser marking machine）是用激光束在各种不同的物质表面打上长久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，从而刻出精美的图案、商标和文字，激光打标机主要分为，CO2激光打标机，半导体激光打标机、光纤激光打标机和YAG激光打标机，目前激光打标机主要应用于一些要求更精细、精度更高的场合。应用于电子元器件、集成电路（IC）、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材。

基本信息

中文名称	激光打标机行业	行业	制造业
外文名称	laser marking machine	类型	机械类
类别	打标机	应用	电子、电器、五金、手机等
产地	中guo	所属	机构

目录

1说明 2原理

3特点 4应用范围

5分类 6组成结构

 

说明

激光打标机是用激光束在各种不同的物质表面打上长久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，从而刻出精美的图案、商标和文字，激光打标机主要分为，CO2激光打标机，半导体激光打标机、光纤激光打标机和YAG激光打标机，目前激光打标机主要应用于一些要求更精细、精度更高的场合。应用于电子元器件、集成电路（IC）、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材。

 

激光打标是用激光束在各种不同的物质表面打上长久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。

公认的原理是两种：

“热加工”具有较高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。

“冷加工”具有很高负荷能量的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有ji材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生"热损伤"副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。

不同标记方法的比较

与喷墨打标法相比，激光打标刻槽）的优越性在于：应用范围广，多种物质（金属、玻璃、陶瓷、塑料、皮革等）均可打上长久的高质量标记。对工件表面无作用力，不产生机械变形，对物质表面不产生腐蚀（见下表）

其它标记技术的比较

打标工艺 速度 性能 图象文字变更

激光打标 快 好 不易变更

激光掩模打标 快 较好 不易变更

化学腐蚀 较快 好 不易变更

照相腐蚀 较快 好 不易变更

喷墨打印 快 较差 易于变更

机械压痕 快 较差 不易变更

熔模 快 好 不易变更

气动冲针 中速 较好 易于变更

可雕刻多种非金属材料。 用于服装辅料、医药包装、酒类包装、建筑陶瓷、饮料包装、织物切割、橡胶制品、外壳铭牌、工艺礼品、电子元件、皮革等行业。

●可雕刻金属及多种非金属材料。更适合应用于一些要求精细、精度高的产品加工。

●应用于电子元器件、集成电路（IC）、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材、医疗器械等行业。

●适用材料包括：普通金属及合金（铁、铜、铝、镁、锌等全数金属），稀有金属及合金（金、银、钛），金属氧化物（各种金属氧化物均可），特殊表面处理（磷化、铝阳ji化、电镀表面），ABS料（电器用品外壳，日用品），油墨（透光按键、印刷制品），环氧树脂（电子元件的封装、绝缘层）。

激光打标机按照激光器不同可分为：CO2激光打标机，半导体激光打标机，YAG激光打标机，光纤激光打标机。按照激光可见度不同分为：紫外激光打标机、绿激光打标机、红外激光打标机）、按照激光波长的不同可分为：深紫外激光打标机（ 200 nm以下 ）、紫外激光打标机（355nm）、绿激光打标机（ 532nm ）、灯泵YAG激光打标机（1064nm）、半导体侧泵YAG激光打标机、半导体端泵YAG激光打标机（1064nm ）、光纤激光打标机（1064nm）、CO2激光打标机（10.64um）。

光纤激光打标机原理：光纤激光打标机是利用激光束在各种不同的物质表面打上长久的标记。打标的效应是通过表层物 质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字、条形码等各类 图形。所谓光纤激光打标机是指该款打标机使用的是光纤激光器，光纤激光器具有体积小（无水冷装置，使用风冷）、光束质量好（基模）、免维护等特点。

光纤激光打标机主要组成：光纤激光打标机主要由光纤激光器、高速扫描振镜、打标软件、工控电脑和电控机柜等部件组成。其中光纤激光器为主要重要部件。

光纤激光打标机优点：光纤激光打标机为当今国际上起首jin激光标记设备，具有光束质量好，体积小、速度快、工作寿命长、安装灵活方便以及免维护等特点。广 泛用于集成电路芯片、电脑配件、工业轴承、钟表、电子及通讯产品、航天航空器件、各种汽车零件、家电、五金工具、模具、电线电缆、食品包装、首饰、烟草以 及军用事等众多领域图形和文字的标记，以及大批量生产线作业。[1]

CO2激光打标机原理：CO2激光打标机即二氧化碳激光打标机(CO2就是二氧化碳)。是利用CO2气体为工作介质的激光振镜打标机。CO2激光打标机是CO2激光器以 CO2气体为介质，将CO2和其他辅助气体充入放电管在电ji上加高压，放电管中产生辉光放电，使气体释放出波长为10.64um激光，将激光能量放大后， 经振镜扫描和F-Theta镜聚焦后，在电脑和激光打标控制卡的控制下，可在工件上根据用户的要求进行图像、文字、数字、线条的标刻。

CO2激光打标机组成：CO2激光打标机主要由CO2激光器、10.64场镜、10.64扩束镜、CO2激光电源、扫描振镜、控制电脑、激光控制卡、激光控制软件、激光机机架、激光循环水系统、电路控制系统等部件组成。

CO2激光打标机主要特点：使用二氧化碳激光器，属通用机型，后聚焦方式，体积小，集成化程度高。该机适用绝大数非金属材料打标，如，纸质包装、塑料制品、非金属标签、皮革布料、玻璃陶瓷、树脂塑胶、竹木制品、PCB板等。CO2激光器是远红外光频段波长为10.64um的气体激光器，采用 CO2气体充入放电管作为产生激光的介质，当在电ji上加高电压，放电管中产生辉光放电，就可使气体分子释放出激光，将激光能量放大后就形成对材料加工的激 光束。

半导体激光打标机的原理：半导体激光泵浦全固态激光器（DPSSL）进行激光打标的工作原理 是利用大功率半导体量子阱激光器代替气体灯泵浦固态晶体为增益介质激光谐振腔，使之产生新波长的激光，在利用晶体备频混频交应产生SHG、THG等波长的 激光。通过设计建立了从来料复验、部装生产、过程检查、总装调试到成品总检的整个激光打标工艺流程、操作规程和质量标准。

半导体激光打 标机组成：主要由四个系统组成：光路系统，电路系统，水路系统及控制系统。光路系统主要是由红光、全反、半反、模块、Q、场镜、扩束镜、扫描等组成。电路 系统主要是由控制电路（控制箱）、激光电源、Q电源、扫描电源组成。控制系统则主要是由扫描振镜、电脑、控制软件（板卡）等组成。水路系统主要由水箱、水 管组成，形成一个循环的水路。

半导体激光打标机优点：激光光束模式好，电光转换效率高，耗电少，免维护；有些光电量测厂商把量测设备中 激光的光源由最初的He-Ne激光改成二ji管激光，以取得最jia的机器寿命（He-Ne激光寿命一般为10^4HR，而二ji管激光寿命为10^5HR，相差 十倍），特别适合现场长时间的操作；瞬间即可达到开关的作用，适宜通信用途。并且半导体激光打标机一开机很快便稳定下来，又很合适用电路调制其输出，比如 可使用脉波调制法量测距离（而He-Ne激光打标机必xu开机三十分钟后才稳定下来，这点是万万比不上半导体激光打标机了）；利用周期表中的Ⅲ/V族，例如 砷化镓等化合物可制成二ji管激光，当电流通过pn界面时，将因化合物的不同而发出各种可见激光及不可见激光。半导体激光只要改变组合元素的比例，便可改变 不同的能量间隔，不同的能量间隔，提供了不同的输出波长，由于具有红外线及红色波长，在通信及量测上很容易与各种传感器配合而得到很广泛的用途；操作简单 方便，打标质量精度高；机械性质方面：结构紧凑、坚固、体积小的优点。

YAG激光打标机系列机型的中具有最gao的性价比的优良的产品--半导体激光打标机。在最近几年随着制造成本的降低已替代灯泵浦激光打标机成为激光加工用户们的采购首xuan机型，采用半导体激光打标机，可以大大节省后期维护中的耗电和耗材的费用，获得更好的激光标记效果，并可提高设备可靠性，大大降低维护量。

半导体激光打标机优点：

1.省灯：半导体二ji管的寿命长达10000小时，以每天工作八小时计算，可长达三年无须更换耗材，而氪灯的寿命只有几百小时，因此半导体激光打标机可称为免维护系统。

2.省电：半导体激光打标机的功耗只有2KW左右，而灯泵浦激光打标机需要6KW左右，即半导体激光打标机每小时可以省电4度，按工业用电每小时一度电一元计算，同样工作一小时，半导体激光打标机每工作一小时要比灯泵浦激光打标机省4元钱电费。

3.标记效果更好：半导体泵浦产生的激光的单色性更好，激光的模式更佳，激光聚焦后的光点更小，能量更集中，能取得更好的标记效果，因此半导体激光打标机可以做出灯泵浦激光打标机无法达到的工艺效果。

4.免维护：灯泵浦激光打标机需要经常更换氪灯，每次换灯还要重新调试光路。而半导体激光打标机免维护，大大增加了设备的稳定可靠性，降低了日常维护的工作量。

5.其他未准确计算的节约：灯泵浦激光标记机体积庞大，运行噪音较大，同时庞大的冷水机会产生更多的热量，尤其在南方夏季，环境气温较高，这些多余的热量会使工人的工作环境更恶劣，或者需要更多的空调系统来调节工作环境的温度，增大了生产成本。

光纤激光打标机激光电源是为光纤激光器提供动力的装置，其输入电压为AC220V的交流电。安装于打标机控制盒内。

光纤激光打标机采用优良脉冲式光纤激光器，其输出激光模式好使用寿命长，被设计安装于打标机机壳内。

振镜扫描系统是由光学扫描器和伺服控制二部分组成。整个系统采用新技术、新材料、新工艺、新工作原理设计和制造。

光学扫描器采用动磁式偏转工作方式的伺服电机。具有扫描角度大、峰值力矩大、负载惯量大、机电时间常数小、工作速度快、稳定可靠等优点。精密轴承消隙机构提供了超底轴向和径向跳动误差；“电子扭力棒”取代传统弹性材料扭力棒，大大提高了使用寿命和长期工作的可靠性；任意位置零功率保持工作原理既降低了使用功耗，又减少了激光打标机器件的发热效应，省却了恒温装置；先jin的高稳定性精密位置检测传感技术提供高线性度、高分辨率、高重复性、低漂移的性能。

光学扫描器分为X方向扫描系统和Y方向扫描系统，每个伺服电机轴上固定着激光反射镜片。每个伺服电机分别由计算机发出数字信号控制其扫描轨迹。

聚焦系统的作用是将平行的激光束聚焦于一点。主要采用f-θ透镜，不同的f-θ透镜的焦距不同，打标效果和范围也不一样，光纤激光打标机选用优良高性能聚焦系统，其标准配置的透镜焦距f=160mm，有xiao扫描范围Φ110mm。用户可根据需要选配型号的透镜。

可选配的F-θ透镜有：

f=100mm，有xiao聚焦范围Φ65mm。

f=160mm，有xiao聚焦范围Φ110mm。

计算机控制系统是整个激光打标机控制和指挥的中xin，同时也是软件安装的载体。通过对声光调制系统、振镜扫描系统的协调控制完成对工件打标处理。

光纤激光打标机的计算机控制系统主要包括机箱、主板、CPU、硬盘、内存条、D/A卡、软驱、显示器、键盘、鼠标等。