本文主要分析新型激光打標(biāo)技術(shù)的應(yīng)用概況，介紹了銘牌激光打標(biāo)和線材激光打標(biāo)的工藝特點(diǎn)，同時(shí)也敘述了激光打標(biāo)技術(shù)的安全保護(hù)事項(xiàng)。 

打標(biāo)技術(shù)概況

傳統(tǒng)打標(biāo)技術(shù)

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

       傳統(tǒng)的打標(biāo)技術(shù)有幾種，分別是噴墨打標(biāo)、鋼針雕刻打標(biāo)、貼紙標(biāo)識等，但這些方式都有對應(yīng)的工藝缺陷，例如噴墨打標(biāo)需要耗材，噴后墨水沒干進(jìn)行其他工序會(huì)有掉色可能等；鋼針雕刻速度較慢加工效率低等，由此應(yīng)運(yùn)而生的新型技術(shù)便是激光打標(biāo)技術(shù)。

激光打標(biāo)技術(shù)

       激光打標(biāo)技術(shù)原理（圖1）是通過短波長激光改變材料外表面分子結(jié)構(gòu)，從而在對應(yīng)的打標(biāo)位置上顯示出設(shè)置好的信息內(nèi)容，不會(huì)對加工材料造成機(jī)械變形和受熱變形。激光打標(biāo)技術(shù)是通過改變材料表面的性狀進(jìn)行打標(biāo)，打標(biāo)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(biāo)速度可以達(dá)到10000mm/s以上，該技術(shù)完美彌補(bǔ)了傳統(tǒng)打標(biāo)技術(shù)的各個(gè)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(biāo)系統(tǒng)

銘牌激光打標(biāo)技術(shù)

技術(shù)簡介

       銘牌激光打標(biāo)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的銘牌加工，其激光產(chǎn)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(zhì)表面打上永久的標(biāo)記。打標(biāo)的效應(yīng)是通過表層物質(zhì)的蒸發(fā)露出深層物質(zhì)，或是通過光能使表層物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)物理變化而刻出痕跡，也或者是通過光能燒掉部分物質(zhì)，顯出所需刻蝕的圖案、文字、條形碼等各類圖形。

技術(shù)特點(diǎn)

       銘牌激光打標(biāo)技術(shù)利用激光代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼針雕刻，通過光纖激光改變不銹鋼銘牌表層物質(zhì)，從而刻出對應(yīng)設(shè)置信息。銘牌激光打標(biāo)加工速度是傳統(tǒng)鋼針雕刻的10倍以上，而且傳統(tǒng)鋼針雕刻只適用于材質(zhì)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(zhì)雕刻效果較差，字跡清晰度低，肉眼難以辨識，而激光打標(biāo)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(biāo)設(shè)備特點(diǎn)概括為以下幾點(diǎn)：

圖2  不銹鋼銘牌參數(shù)打標(biāo)

(1)激光功率輸出穩(wěn)定，打標(biāo)清晰度較高；

(2)加工效率高，打標(biāo)速度是傳統(tǒng)雕刻機(jī)型的10倍甚至更高；

(3)無操作系統(tǒng)限制，操作編程方便，光路全封閉、穩(wěn)定，無需維護(hù)；

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

(5)噪聲較低，可以放在辦公室使用，耗電量也比傳統(tǒng)機(jī)型低；

(6)超高精細(xì)度，市面上的設(shè)備分辨率達(dá)到約2500dpi；

(7)于傳統(tǒng)機(jī)型相比，由于采用激光打標(biāo)，不需要與銘牌有任何機(jī)械接觸，所以不需要設(shè)置氣動(dòng)吸具或機(jī)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(biāo)

       銘牌激光打標(biāo)技術(shù)也比傳統(tǒng)雕刻技術(shù)多出了一個(gè)新的應(yīng)用特點(diǎn)——條碼/二維碼打標(biāo)，由于激光打標(biāo)技術(shù)編程軟件能接收BMP、JPG、DXF、PLT、AI等格式文件和自動(dòng)生成各種系列號、生產(chǎn)日期、一維碼、二維碼等，圖像處理能力先進(jìn)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(chǎn)物料、貨架、周轉(zhuǎn)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(biāo)技術(shù)編程

       相比于傳統(tǒng)鋼針雕刻打標(biāo)的編程軟件，激光打標(biāo)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(diào)整信息位置，比起傳統(tǒng)軟件的定位方式方便快捷。同時(shí)，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(zhuǎn)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(shè)備有更多使用的空間和可能性。

線材激光打標(biāo)技術(shù)

技術(shù)簡介

       如圖4所示，線材激光打標(biāo)技術(shù)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(zhì)的分子鏈，從而在對應(yīng)軌跡上顯示信息，而且適用于線材表面的曲面精細(xì)打標(biāo)，不會(huì)傷線芯也不會(huì)讓線材本身產(chǎn)生機(jī)械變形和受熱變形。

圖4  線材激光打標(biāo)

技術(shù)特點(diǎn)

       線材激光打標(biāo)技術(shù)利用激光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的噴墨打標(biāo)，而兩者在各項(xiàng)對比中也能看出激光打標(biāo)優(yōu)于噴墨打標(biāo)，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(biāo)比噴墨打標(biāo)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(biāo)速度遠(yuǎn)快于噴墨打標(biāo)，因?yàn)榧す獯驑?biāo)最大直線速度可以達(dá)到10000mm/s以上，在線材上打標(biāo)時(shí)間在1s以內(nèi)，對于批量生產(chǎn)的線材加工，激光打標(biāo)的速度優(yōu)勢尤為明顯；

(3)工藝適應(yīng)性。激光打標(biāo)適用于線材表面的曲面精細(xì)打標(biāo)或者在噴墨打碼墨水無法附著的特殊材料上的打標(biāo)，而且激光打標(biāo)設(shè)備可以配合自動(dòng)裁線設(shè)備形成線材加工流水線使用，而噴墨打碼則不能對接自動(dòng)裁線設(shè)備，因?yàn)榫€材在噴墨后馬上進(jìn)行裁線，需要經(jīng)過導(dǎo)向輪、整直輪等機(jī)械結(jié)構(gòu)，會(huì)將未干的墨水擦掉，在工藝適用性上，激光打標(biāo)也較好；

(4)工藝成本。市面上的激光打標(biāo)設(shè)備價(jià)格略高于噴墨打標(biāo)設(shè)備，但噴墨打標(biāo)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(gè)昂貴的價(jià)格。

       綜合各個(gè)方面，激光打標(biāo)在線材打碼方面適用性遠(yuǎn)高于噴墨打標(biāo)，近年來各大電氣企業(yè)也不斷引進(jìn)激光打標(biāo)設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝設(shè)備。

激光打標(biāo)設(shè)備安全防護(hù)問題

問題概況

       激光打標(biāo)技術(shù)雖然有著非常多的工藝優(yōu)勢，但此技術(shù)應(yīng)用的多為工業(yè)激光，工業(yè)激光屬于第四類激光產(chǎn)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(hù)措施，避免受到光學(xué)輸出鏡直接或散射的輻射光照射。同時(shí)應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)念A(yù)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(huì)導(dǎo)致對皮膚和眼睛的傷害。操作過程中始終都應(yīng)配戴好合適的防護(hù)眼罩，也可以在激光加工的范圍內(nèi)加裝屏蔽工裝，對輻射光進(jìn)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(biāo)設(shè)備是被分類在高功率Class IV的激光設(shè)備，設(shè)備多為發(fā)射10W、20W、30W、50W以上的 1060nm左右波長的光。這個(gè)水平的光可能會(huì)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(huì)造成眼角膜不可修復(fù)的傷害，在智能激光器工作的時(shí)候必須要一直佩帶護(hù)目鏡。

(1)當(dāng)激光打標(biāo)設(shè)備工作時(shí)，不要安裝瞄準(zhǔn)器；

(2)在操作設(shè)備時(shí)，禁止直視輸出頭，并確?？偸桥鍘ёo(hù)目鏡；

(3)除設(shè)備提到的控制、調(diào)整或性能外，其他的操作可能會(huì)造成輻射暴露的危險(xiǎn)。

外界環(huán)境及預(yù)防措施

做好對激光打標(biāo)設(shè)備的環(huán)境防護(hù)措施，能有效避免使用過程中產(chǎn)生的安全問題，具體措施如下：

(1)激光設(shè)備總是在妥善接地和標(biāo)稱電壓的電源下工作；

(2)此設(shè)備有一個(gè)經(jīng)光纜連接的輸出光學(xué)頭，所以需要小心處理輸出頭；

(3)當(dāng)使用瞄準(zhǔn)器的時(shí)候（如將瞄準(zhǔn)器安裝在夾具上，或用光學(xué)儀器端面時(shí)等），需要確保智能激光器處在關(guān)閉狀態(tài)；

(4)不要將設(shè)備暴露在高濕度環(huán)境下；

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

(6)禁止直視輸出頭，并確保操作產(chǎn)品時(shí)佩帶好激光護(hù)目鏡；

(7)在高反材料上打標(biāo)時(shí)，要使用離焦方式打，否則會(huì)直接造成智能激光器損壞；

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

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

(10)對于準(zhǔn)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(zhǔn)器的保護(hù)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(jìn)行清潔。

結(jié)束語

       激光打標(biāo)技術(shù)優(yōu)化了很多傳統(tǒng)打標(biāo)工藝的工藝缺陷，硬件和軟件上的全面拓展讓打標(biāo)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，但其安全防護(hù)問題也應(yīng)該進(jìn)一步提升，此技術(shù)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(dòng)化、數(shù)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(shù)字化升級。我們堅(jiān)信通過不斷努力與創(chuàng)新，能夠?qū)崿F(xiàn)與客戶的合作共贏。如果您有相關(guān)視覺檢測方面的需求，請聯(lián)系我們。