本文主要分析新型激光打标技术的应用概况，介绍了铭牌激光打标和线材激光打标的工艺特点，同时也叙述了激光打标技术的安全保护事项。 

打标技术概况

传统打标技术

       在传统制造业中，打标工艺一直是其中一个重要环节，该工艺能在工业产品上直观反映产品信息，例如设备铭牌反映该产品基本参数、线材标码反映公司名称和型号、饮料标码反映生产日期等，这些标码都方便使用者对产品的基本了解。

       传统的打标技术有几种，分别是喷墨打标、钢针雕刻打标、贴纸标识等，但这些方式都有对应的工艺缺陷，例如喷墨打标需要耗材，喷后墨水没干进行其他工序会有掉色可能等；钢针雕刻速度较慢加工效率低等，由此应运而生的新型技术便是激光打标技术。

激光打标技术

       激光打标技术原理（图1）是通过短波长激光改变材料外表面分子结构，从而在对应的打标位置上显示出设置好的信息内容，不会对加工材料造成机械变形和受热变形。激光打标技术是通过改变材料表面的性状进行打标，打标信息不容易刮掉，只需要插电无需要特殊耗材，且加工效率非常高，最大直线打标速度可以达到10000mm/s以上，该技术完美弥补了传统打标技术的各个工艺缺陷，近年来受到各种轻、重工业企业的热捧。

图1  激光打标系统

铭牌激光打标技术

技术简介

       铭牌激光打标技术广泛应用于各行业的铭牌加工，其激光产生方式多为二氧化碳和光纤材料，利用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或是通过光能使表层物质产生化学物理变化而刻出痕迹，也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。

技术特点

       铭牌激光打标技术利用激光代替传统钢针雕刻，通过光纤激光改变不锈钢铭牌表层物质，从而刻出对应设置信息。铭牌激光打标加工速度是传统钢针雕刻的10倍以上，而且传统钢针雕刻只适用于材质比较软的材料，例如铝制铭牌等；对于不锈钢等硬度较高的材质雕刻效果较差，字迹清晰度低，肉眼难以辨识，而激光打标则解决了此工艺缺陷，在不锈钢铭牌上也能以高清晰度完成作业（图2）。铭牌激光打标设备特点概括为以下几点：

图2  不锈钢铭牌参数打标

(1)激光功率输出稳定，打标清晰度较高；

(2)加工效率高，打标速度是传统雕刻机型的10倍甚至更高；

(3)无操作系统限制，操作编程方便，光路全封闭、稳定，无需维护；

(4)只需要用电，无需其他耗材，设备寿命长，市面上的激光打标设备，厂家给出的寿命为10万小时以上；

(5)噪声较低，可以放在办公室使用，耗电量也比传统机型低；

(6)超高精细度，市面上的设备分辨率达到约2500dpi；

(7)于传统机型相比，由于采用激光打标，不需要与铭牌有任何机械接触，所以不需要设置气动吸具或机械夹具固定铭牌；

(8)适用于大部分金属材料（图3）。

图3  铝铭牌打标

       铭牌激光打标技术也比传统雕刻技术多出了一个新的应用特点——条码/二维码打标，由于激光打标技术编程软件能接收BMP、JPG、DXF、PLT、AI等格式文件和自动生成各种系列号、生产日期、一维码、二维码等，图像处理能力先进度较高，所以在铭牌上加上条形码、二维码等图像可以方便对生产物料、货架、周转车等的出入库、出入司管理，让铭牌上的信息反映从文字反映提升至文字、图像综合反映。

打标技术编程

       相比于传统钢针雕刻打标的编程软件，激光打标软件更为简化易操作。在信息定位方面，加上了激光边框显示，使用者能直接打开激光边框，在铭牌上直接观察所编程信息的位置，也可直接操作键盘上的方向键调整信息位置，比起传统软件的定位方式方便快捷。同时，软件也添加了不少功能，例如图像的插入，条形码、二维码的转化，也能接收BMP、JPG、DXF、PLT、AI等格式文件，这些软件上的升级也让设备有更多使用的空间和可能性。

线材激光打标技术

技术简介

       如图4所示，线材激光打标技术主要是利用紫外激光器通过短波长激光直接打断材料表面物质的分子链，从而在对应轨迹上显示信息，而且适用于线材表面的曲面精细打标，不会伤线芯也不会让线材本身产生机械变形和受热变形。

图4  线材激光打标

技术特点

       线材激光打标技术利用激光代替传统的喷墨打标，而两者在各项对比中也能看出激光打标优于喷墨打标，对比如下：

(1)清晰度。由于分辨率和颜色对比等原因，激光打标比喷墨打标清晰度高，而且喷墨打印需要针对不同的线材颜色而选取不同的墨水才能凸显出对比度，撤换和操作都较为麻烦；

(2)加工效率。激光打标速度远快于喷墨打标，因为激光打标最大直线速度可以达到10000mm/s以上，在线材上打标时间在1s以内，对于批量生产的线材加工，激光打标的速度优势尤为明显；

(3)工艺适应性。激光打标适用于线材表面的曲面精细打标或者在喷墨打码墨水无法附着的特殊材料上的打标，而且激光打标设备可以配合自动裁线设备形成线材加工流水线使用，而喷墨打码则不能对接自动裁线设备，因为线材在喷墨后马上进行裁线，需要经过导向轮、整直轮等机械结构，会将未干的墨水擦掉，在工艺适用性上，激光打标也较好；

(4)工艺成本。市面上的激光打标设备价格略高于喷墨打标设备，但喷墨打标需要购买墨水，对于线材加工这种大批量的加工工件，每年墨水耗材成本也是一个昂贵的价格。

       综合各个方面，激光打标在线材打码方面适用性远高于喷墨打标，近年来各大电气企业也不断引进激光打标设备代替传统工艺设备。

激光打标设备安全防护问题

问题概况

       激光打标技术虽然有着非常多的工艺优势，但此技术应用的多为工业激光，工业激光属于第四类激光产品，对眼睛与皮肤有一定的伤害，所以在使用过程中必须做好安全防护措施，避免受到光学输出镜直接或散射的辐射光照射。同时应该采取适当的预防措施防止输出光束或反射光束直射在人体上。散射光和反射光都会导致对皮肤和眼睛的伤害。操作过程中始终都应配戴好合适的防护眼罩，也可以在激光加工的范围内加装屏蔽工装，对辐射光进行隔离，防止辐射光散射对眼睛和皮肤造成伤害。

安全信息

       激光打标设备是被分类在高功率Class IV的激光设备，设备多为发射10W、20W、30W、50W以上的 1060nm左右波长的光。这个水平的光可能会造成对眼睛和皮肤的伤害。此发射光是不可见的，光束可能会造成眼角膜不可修复的伤害，在智能激光器工作的时候必须要一直佩带护目镜。

(1)当激光打标设备工作时，不要安装瞄准器；

(2)在操作设备时，禁止直视输出头，并确保总是佩带护目镜；

(3)除设备提到的控制、调整或性能外，其他的操作可能会造成辐射暴露的危险。

外界环境及预防措施

做好对激光打标设备的环境防护措施，能有效避免使用过程中产生的安全问题，具体措施如下：

(1)激光设备总是在妥善接地和标称电压的电源下工作；

(2)此设备有一个经光缆连接的输出光学头，所以需要小心处理输出头；

(3)当使用瞄准器的时候（如将瞄准器安装在夹具上，或用光学仪器端面时等），需要确保智能激光器处在关闭状态；

(4)不要将设备暴露在高湿度环境下；

(5)确保在打开设备前，环境温度和湿度都在规定范围内；

(6)禁止直视输出头，并确保操作产品时佩带好激光护目镜；

(7)在高反材料上打标时，要使用离焦方式打，否则会直接造成智能激光器损坏；

(8)供电电压中断对于设备是非常危险的，需要提供持续不间断的供电电压；

(9)除设备说明书提到的控制、调整或性能外，其他的操作可能会造成辐射暴露的危险；

(10)对于准直输出，保持输出镜片的清洁是最基本的。在使用完后，要将瞄准器的保护盖重新盖上，不要触摸输出镜片，也不要用任何溶剂清洁，可以使用镜片薄绵纸进行清洁。

结束语

       激光打标技术优化了很多传统打标工艺的工艺缺陷，硬件和软件上的全面拓展让打标技术的应用越来越广泛，但其安全防护问题也应该进一步提升，此技术在不断的发展和研发后，相信一定可以为制造业带来更多惊喜。

       智能化、自动化、数字化、信息化是未来制造业的发展大趋势，双翌光电致力于制造业工厂智能改造，数字化升级。我们坚信通过不断努力与创新，能够实现与客户的合作共赢。如果您有相关视觉检测方面的需求，请联系我们。