本文主要分析新型激光打標技術的應用概況，介紹了銘牌激光打標和線材激光打標的工藝特點，同時也敘述了激光打標技術的安全保護事項。 

打標技術概況

傳統打標技術

       在傳統制造業(yè)中，打標工藝一直是其中一個重要環(huán)節(jié)，該工藝能在工業(yè)產品上直觀反映產品信息，例如設備銘牌反映該產品基本參數、線材標碼反映公司名稱和型號、飲料標碼反映生產日期等，這些標碼都方便使用者對產品的基本了解。

       傳統的打標技術有幾種，分別是噴墨打標、鋼針雕刻打標、貼紙標識等，但這些方式都有對應的工藝缺陷，例如噴墨打標需要耗材，噴后墨水沒干進行其他工序會有掉色可能等；鋼針雕刻速度較慢加工效率低等，由此應運而生的新型技術便是激光打標技術。

激光打標技術

       激光打標技術原理（圖1）是通過短波長激光改變材料外表面分子結構，從而在對應的打標位置上顯示出設置好的信息內容，不會對加工材料造成機械變形和受熱變形。激光打標技術是通過改變材料表面的性狀進行打標，打標信息不容易刮掉，只需要插電無需要特殊耗材，且加工效率非常高，最大直線打標速度可以達到10000mm/s以上，該技術完美彌補了傳統打標技術的各個工藝缺陷，近年來受到各種輕、重工業(yè)企業(yè)的熱捧。

圖1  激光打標系統

銘牌激光打標技術

技術簡介

       銘牌激光打標技術廣泛應用于各行業(yè)的銘牌加工，其激光產生方式多為二氧化碳和光纖材料，利用激光束在各種不同的物質表面打上永久的標記。打標的效應是通過表層物質的蒸發(fā)露出深層物質，或是通過光能使表層物質產生化學物理變化而刻出痕跡，也或者是通過光能燒掉部分物質，顯出所需刻蝕的圖案、文字、條形碼等各類圖形。

技術特點

       銘牌激光打標技術利用激光代替?zhèn)鹘y鋼針雕刻，通過光纖激光改變不銹鋼銘牌表層物質，從而刻出對應設置信息。銘牌激光打標加工速度是傳統鋼針雕刻的10倍以上，而且傳統鋼針雕刻只適用于材質比較軟的材料，例如鋁制銘牌等；對于不銹鋼等硬度較高的材質雕刻效果較差，字跡清晰度低，肉眼難以辨識，而激光打標則解決了此工藝缺陷，在不銹鋼銘牌上也能以高清晰度完成作業(yè)（圖2）。銘牌激光打標設備特點概括為以下幾點：

圖2  不銹鋼銘牌參數打標

(1)激光功率輸出穩(wěn)定，打標清晰度較高；

(2)加工效率高，打標速度是傳統雕刻機型的10倍甚至更高；

(3)無操作系統限制，操作編程方便，光路全封閉、穩(wěn)定，無需維護；

(4)只需要用電，無需其他耗材，設備壽命長，市面上的激光打標設備，廠家給出的壽命為10萬小時以上；

(5)噪聲較低，可以放在辦公室使用，耗電量也比傳統機型低；

(6)超高精細度，市面上的設備分辨率達到約2500dpi；

(7)于傳統機型相比，由于采用激光打標，不需要與銘牌有任何機械接觸，所以不需要設置氣動吸具或機械夾具固定銘牌；

(8)適用于大部分金屬材料（圖3）。

圖3  鋁銘牌打標

       銘牌激光打標技術也比傳統雕刻技術多出了一個新的應用特點——條碼/二維碼打標，由于激光打標技術編程軟件能接收BMP、JPG、DXF、PLT、AI等格式文件和自動生成各種系列號、生產日期、一維碼、二維碼等，圖像處理能力先進度較高，所以在銘牌上加上條形碼、二維碼等圖像可以方便對生產物料、貨架、周轉車等的出入庫、出入司管理，讓銘牌上的信息反映從文字反映提升至文字、圖像綜合反映。

打標技術編程

       相比于傳統鋼針雕刻打標的編程軟件，激光打標軟件更為簡化易操作。在信息定位方面，加上了激光邊框顯示，使用者能直接打開激光邊框，在銘牌上直接觀察所編程信息的位置，也可直接操作鍵盤上的方向鍵調整信息位置，比起傳統軟件的定位方式方便快捷。同時，軟件也添加了不少功能，例如圖像的插入，條形碼、二維碼的轉化，也能接收BMP、JPG、DXF、PLT、AI等格式文件，這些軟件上的升級也讓設備有更多使用的空間和可能性。

線材激光打標技術

技術簡介

       如圖4所示，線材激光打標技術主要是利用紫外激光器通過短波長激光直接打斷材料表面物質的分子鏈，從而在對應軌跡上顯示信息，而且適用于線材表面的曲面精細打標，不會傷線芯也不會讓線材本身產生機械變形和受熱變形。

圖4  線材激光打標

技術特點

       線材激光打標技術利用激光代替?zhèn)鹘y的噴墨打標，而兩者在各項對比中也能看出激光打標優(yōu)于噴墨打標，對比如下：

(1)清晰度。由于分辨率和顏色對比等原因，激光打標比噴墨打標清晰度高，而且噴墨打印需要針對不同的線材顏色而選取不同的墨水才能凸顯出對比度，撤換和操作都較為麻煩；

(2)加工效率。激光打標速度遠快于噴墨打標，因為激光打標最大直線速度可以達到10000mm/s以上，在線材上打標時間在1s以內，對于批量生產的線材加工，激光打標的速度優(yōu)勢尤為明顯；

(3)工藝適應性。激光打標適用于線材表面的曲面精細打標或者在噴墨打碼墨水無法附著的特殊材料上的打標，而且激光打標設備可以配合自動裁線設備形成線材加工流水線使用，而噴墨打碼則不能對接自動裁線設備，因為線材在噴墨后馬上進行裁線，需要經過導向輪、整直輪等機械結構，會將未干的墨水擦掉，在工藝適用性上，激光打標也較好；

(4)工藝成本。市面上的激光打標設備價格略高于噴墨打標設備，但噴墨打標需要購買墨水，對于線材加工這種大批量的加工工件，每年墨水耗材成本也是一個昂貴的價格。

       綜合各個方面，激光打標在線材打碼方面適用性遠高于噴墨打標，近年來各大電氣企業(yè)也不斷引進激光打標設備代替?zhèn)鹘y工藝設備。

激光打標設備安全防護問題

問題概況

       激光打標技術雖然有著非常多的工藝優(yōu)勢，但此技術應用的多為工業(yè)激光，工業(yè)激光屬于第四類激光產品，對眼睛與皮膚有一定的傷害，所以在使用過程中必須做好安全防護措施，避免受到光學輸出鏡直接或散射的輻射光照射。同時應該采取適當的預防措施防止輸出光束或反射光束直射在人體上。散射光和反射光都會導致對皮膚和眼睛的傷害。操作過程中始終都應配戴好合適的防護眼罩，也可以在激光加工的范圍內加裝屏蔽工裝，對輻射光進行隔離，防止輻射光散射對眼睛和皮膚造成傷害。

安全信息

       激光打標設備是被分類在高功率Class IV的激光設備，設備多為發(fā)射10W、20W、30W、50W以上的 1060nm左右波長的光。這個水平的光可能會造成對眼睛和皮膚的傷害。此發(fā)射光是不可見的，光束可能會造成眼角膜不可修復的傷害，在智能激光器工作的時候必須要一直佩帶護目鏡。

(1)當激光打標設備工作時，不要安裝瞄準器；

(2)在操作設備時，禁止直視輸出頭，并確?？偸桥鍘ёo目鏡；

(3)除設備提到的控制、調整或性能外，其他的操作可能會造成輻射暴露的危險。

外界環(huán)境及預防措施

做好對激光打標設備的環(huán)境防護措施，能有效避免使用過程中產生的安全問題，具體措施如下：

(1)激光設備總是在妥善接地和標稱電壓的電源下工作；

(2)此設備有一個經光纜連接的輸出光學頭，所以需要小心處理輸出頭；

(3)當使用瞄準器的時候（如將瞄準器安裝在夾具上，或用光學儀器端面時等），需要確保智能激光器處在關閉狀態(tài)；

(4)不要將設備暴露在高濕度環(huán)境下；

(5)確保在打開設備前，環(huán)境溫度和濕度都在規(guī)定范圍內；

(6)禁止直視輸出頭，并確保操作產品時佩帶好激光護目鏡；

(7)在高反材料上打標時，要使用離焦方式打，否則會直接造成智能激光器損壞；

(8)供電電壓中斷對于設備是非常危險的，需要提供持續(xù)不間斷的供電電壓；

(9)除設備說明書提到的控制、調整或性能外，其他的操作可能會造成輻射暴露的危險；

(10)對于準直輸出，保持輸出鏡片的清潔是最基本的。在使用完后，要將瞄準器的保護蓋重新蓋上，不要觸摸輸出鏡片，也不要用任何溶劑清潔，可以使用鏡片薄綿紙進行清潔。

結束語

       激光打標技術優(yōu)化了很多傳統打標工藝的工藝缺陷，硬件和軟件上的全面拓展讓打標技術的應用越來越廣泛，但其安全防護問題也應該進一步提升，此技術在不斷的發(fā)展和研發(fā)后，相信一定可以為制造業(yè)帶來更多驚喜。

       智能化、自動化、數字化、信息化是未來制造業(yè)的發(fā)展大趨勢，雙翌光電致力于制造業(yè)工廠智能改造，數字化升級。我們堅信通過不斷努力與創(chuàng)新，能夠實現與客戶的合作共贏。如果您有相關視覺檢測方面的需求，請聯系我們。