激光打标的发展历程

激光打标设备的核心是激光打标控制系统，所以激光打标的发展就是打标控制系统的发展。从1995到2003年短短八年间，激光打标领域的控制系统经历了大幅面、转镜、振镜时代，控制方式也完成了从软件直接控制到上下位机控制再到实时处理、分时复用的一系列演变。如今，半导体激光器、光纤激光器甚至紫外激光器的出现和发展对光学过程控制提出了新的挑战。扫描打标系统由计算机、激光器和X-Y扫描机构三部分组成。其工作原理是将需要打标的信息输入计算机，计算机根据预先设计的程序控制激光器和X-Y扫描机构，使专用光学系统转换的高能激光光斑在加工表面扫描移动，形成标记。

X-Y扫描机构一般有两种结构形式:一种是机械扫描，另一种是振镜扫描。

(1)机械扫描类型

机械扫描打标系统不是通过改变反射镜的旋转角度来移动光束，而是在X-Y坐标上机械平移反射镜，从而改变激光束到达工件的位置。这种标记系统的X-Y扫描机构通常用绘图仪修改。其工作过程:激光束通过反射镜①和②转向光路，再通过光笔(聚焦透镜)③射在被加工工件上。其中，绘图仪的笔臂④只能随反射镜①和②沿X轴来回移动；光笔③及其上端的反射器②(两者固定在一起)只能沿Y轴方向移动。在计算机的控制下(一般是通过并口输出控制信号)，光笔在Y方向的运动与笔臂在X方向的运动相结合，使输出的激光可以到达平面上的任意一点，从而标刻任意图形和文字。

(2)振镜扫描式

振镜扫描打标系统主要由激光器、XY偏转镜、聚焦透镜和计算机组成。它的工作原理是激光束入射到两个反射镜(振镜)上，反射镜的反射角度由计算机控制。这两个反射镜可以分别沿X轴和Y轴扫描，从而实现激光束的偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点按要求在标记材料上移动，从而在材料表面留下永久标记。聚焦点可以是圆形或矩形。

在振镜打标系统中，可以使用矢量图形和字符。该方法利用计算机中的图形软件对图形进行处理，具有绘图效率高、图形精度好、不失真的特点，大大提高了激光打标的质量和速度。同时振镜打标也可以采用点阵打标，非常适合在线打标。根据不同速度的生产线，可以使用一个扫描振镜或两个扫描振镜。与上面提到的阵列标记相比，它可以标记更多的点阵信息，对标记汉字有更大的优势。

振镜扫描打标系统一般采用波长为1.06μm，输出功率为10 ~ 120 W的Nd:YAG激光器，激光输出可以是连续的，也可以是调Q的。研制的射频激励CO2激光器也用于振镜扫描激光打标机。

振镜扫描打标以其应用范围广、矢量打标和点阵打标、打标范围可调、响应速度快、打标速度快(每秒可打标数百个字符)、打标质量高、光路密封性能好、环境适应性强等优点成为主流产品，被认为代表了未来激光打标机的发展方向，应用前景广阔。

用于打标的激光主要有Nd:YAG激光和CO2激光。Nd:YAG激光器产生的激光能被金属和大部分塑料很好地吸收，波长短(1.06μm)，聚焦光斑小，最适合在金属等材料上进行高清打标。CO2激光的波长为10.6μm，被木制品、玻璃、聚合物和大部分透明材料很好地吸收，因此特别适合在非金属表面进行打标。

Nd:YAG激光和CO2激光的缺点是对材料的热损伤和热扩散严重，热边缘效应往往使标记模糊。相比之下，用准分子激光产生的紫外光做标记时，物质不受热，只是物质表面蒸发，在表面组织上产生光化学效应，在物质表面留下标记。因此，用准分子激光打标时，打标边缘非常清晰。由于紫外光在材料中的吸收很大，激光对材料的作用只发生在材料的表层，对材料几乎没有灼烧现象，因此准分子激光更适合用于材料的打标。