激光喷码机的原理、组成及应用

激光喷码机的原理、组成及应用
激光赋码是在激光焊接、激光热处理、激光切割、激光打孔等应用技术之后发展起来的一门激光加工技术，是一种非接触、无污染、无磨损的标记工艺。

一、激光喷码机的原理与组成
激光喷码机使用软件偏转激光束，利用激光的高温直接烧灼需标识的产品表面，形成字体或图案。

目前国内的激光赋码技术按其工作方式可分为掩模式赋码、阵列式赋码和扫描式赋码三种。

其中，扫描式赋码有两种结构形式：一种是机械扫描式，另一种是振镜扫描式。

在此，对振镜扫描式激光赋码系统进行一个详细的介绍。

振镜扫描式激光赋码系统主要包括计算机、控制系统、激光器系统、光路传输系统、振镜扫描系统、F-θ透镜、电源系统和激光器冷却系统等几部分，其组成示意图如图1所示。

图1 振镜扫描式激光赋码系统的组成示意图（1）计算机：计算机主要完成打标内容的输入、对打标内容进行处理、生成打标数据并把这些打标数据传输到控制系统等任务。

（2）控制系统：控制系统是整个打标系统的核心，通常表现为赋码软件，它的作用是接收计算机生成的打标数据，并对它们进行数/模转换变成模拟电压信号去控制振镜的X 轴反射镜和Y 轴反射镜的偏转、激光器输出功率以及声光Q 开关的开和关，从而完成对加工工件的打标。

（3）激光器系统：按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。

常用的CO2激光喷码机所采用的激光器就是气体激光器；光纤激光喷码机所采用的激光器并非传统的固体激光器。

光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。

（4）光路传输系统：它是激光器和振镜扫描系统的连接部分，包括光束的直线传输通道、光束的扩束、反射部分等，它由多种光学镜片组成，该系统的作用是将激光束精确的投射到振镜的反射镜上。

（5）振镜扫描系统：它是让激光聚焦光斑在工件表面受控运动的部分，通过快速精确地转动两个转动轴相互垂直的反射镜能够将激光聚焦光斑迅速准确地定位到X、Y 平面的某一位置，从而能够满足高速打标的需要。

（6）F-θ透镜：F-θ透镜(即平场透镜)是经过严格设计使像高与扫描角满足关系式y=fθ的镜头，因此又称线性镜头，它由非球面镜或两个及两个以上球面镜片组构成，是激光打标系统中应用最多的聚焦镜头，一般和振镜扫描系统联用。

（7）电源系统：它包括激光电源和声光Q开关驱动电源。

（8）激光器冷却系统：激光器的电光转换效率都很低，因此在激光器中有大量的电能转换为热能，需要冷却系统对激光器进行冷却。

为了加深理解，我们再来看一个振镜扫描式激光喷码机的示意图，如图2所示，它是一个光纤激光喷码机的示意图，为免累赘，在此对此图不作文字上的说明。

图2 振镜扫描式光纤激光喷码机示意图
二、激光喷码机的应用和工艺参数
激光赋码与传统的标记工艺相比有明显的优点：（1）标记速度快，可以做到高速自动化运行；（2）字迹清晰、永久、耐磨；（3）非接触式加工，污染小，无磨损；（4）操作方便，通过赋码软件更改标刻内容非常容易，有优异的灵活性；（5）应用范围广，可用于对各种金属和非金属材料的标刻。

由于激光赋码技术有着上述诸多优点，其在国内外工业上已经得到了广泛的应用。

它逐渐取代了传统的标记方法,如:冲压、印刷、化学腐蚀等,在各种机械零部件、电子元器件、集成电路模块、仪器仪表、电机铭牌、工具、食品包装等物体表面上,标记出汉字、英文字符、数字、图形等。

在激光喷码机的工艺参数方面，现以上海银玛标识股份有限公司的YM-1200系列CO2激光赋码设备和YM-1300系列光纤激光赋码标刻设备进行说明。

上海银玛标识股
份有限公司成立于2010年元月,目前已经是中国喷码机十大品牌机构之一，生产和销售各种类型的喷码设备和耗材、在线视觉检测设备，开发和提供追溯与供应链管理系统，拥有多项喷码机技术方面的国家专利，服务的国内、外企业客户上千家。

（2.1）上海银玛YM-1200系列CO2激光赋码设备的外型及工艺参数
（2.1.1）设备外型
图3 一体式图4 分体式
（2.1.2）工艺参数
应用于医药、个人护理品、化妆品、烟草、食品饮料、酒类、乳制品等包装物赋码；产品标牌、服饰标签、皮革、电子元器件、化工建材等领域产品直接赋码，如生产日期、有效期、批号、班次、企业名称、商标和条码、二维码标识等图形和文字的标记。

图5 上海银玛YM-1200系列CO2激光赋码设备的赋码效果图（2.2）上海银玛YM-1300系列光纤激光赋码设备的外型及工艺参数（2.2.1）设备外型
图6.上海银玛YM-1300系列光纤激光赋码机外型图
（2.2.2）工艺参数
（2.2.3）应用领域和赋码效果图
除了玻璃、陶瓷、亚克力、PET等透明或无机材质表面不可以直接赋码外，其他类型的材质表面均可以采用上海银玛YM-1300系列光纤激光赋码机进行直接赋码。

图7 轴承激光二维码赋码图8 铸铝汽车部件激光赋码
图9 塑料制品激光赋码图10 PET塑料瓶盖激光赋码
图11 金属铝表面二维码赋码。