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  • 激光打标机

    激光打标机主要指用激光束在各种不同物质表面打上永久的标记。激光打标机的效应主要运用表层物质的蒸发露出深层物质,从而刻出精美图案、商标和文字,激光打标机主要还分为,CO2,半导体、光纤和YAG类型激光打标机,目前主要应用于一些要求更精细、精度更高的场合。应用于电子元器件、集成电路(IC)、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 激光打标机 英文名: laser marking machine
    类别: 打标机 产地: 中国
    行业: 制造业 类型: 机械类
    应用: 电子、电器、手机、五金等等

    目录

    基本原理/激光打标机 编辑

    激光打标是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,或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹,或者是通过光能烧掉部分物质,显出所需刻蚀的图案、文字。

    不同标记方法的比较

    与喷墨打标法相比,激光打标刻槽)的优越性在于:应用范围广,多种物质(金属、玻璃、陶瓷、塑料、皮革等)均可打上永久的高质量标记。对工件表面无作用力,不产生机械变形,对物质表面不产生腐蚀(见下表)

    激光打标机
激光打标机

    激光打标与其它标记技术的比较

    打标工艺 速度 性能 图象文字变更

    激光振镜打标 快 好 易于变更

    激光掩模打标 快 较好 不易变更

    化学腐蚀 较快 好 不易变更

    照相腐蚀 较快 好 不易变更

    喷墨打印 快 较差 易于变更

    机械压痕 快 较差 易变更

    熔模 快 好 易变更

    气动冲针 中速 较好 易于变更

    产品特点/激光打标机 编辑

    公认的原理是两种:

    “热加工”具有较高能量密度的激光束(它是集中的能量流),照射在被加工材料表面上,材料表面吸收激光能量,在照射区域内产生热激发过程,从而使材料表面(或涂层)温度上升,产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。

    “冷加工”具有很高负荷能量的(紫外)光子,能够打断材料(特别是有机材料)或周围介质内的化学键,至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义,因为它不是热烧蚀,而是不产生"热损伤"副作用的、打断化学键的冷剥离,因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如,电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜,在半导体基片上开出狭窄的槽。

    不同标记方法的比较

    与喷墨打标法相比,激光打标雕刻的优越性在于:应用范围广,多种物质(金属、玻璃、陶瓷、塑料、皮革等)均可打上永久的高质量标记。对工件表面无作用力,不产生机械变形,对物质表面不产生腐蚀。

    产品应用

    可雕刻多种非金属材料。 用于服装辅料、医药包装、酒类包装、建筑陶瓷、饮料包装、织物切割、橡胶制品、外壳铭牌、工艺礼品、电子元件、皮革等行业。

    ●可雕刻金属及多种非金属材料。更适合应用于一些要求精细、精度高的产品加工。

    ●应用于电子元器件、集成电路(IC)、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材、医疗器械等行业。

    ●适用材料包括:普通金属及合金(铁、铜、铝、镁、锌等所有金属),稀有金属及合金(金、银、钛),金属氧化物(各种金属氧化物均可),特殊表面处理(磷化、铝阳极化、电镀表面),ABS料(电器用品外壳,日用品),油墨(透光按键、印刷制品),环氧树脂(电子元件的封装、绝缘层)。

    产品分类/激光打标机 编辑

    按激光器

    激光打标机按照激光器不同可分为:CO2激光打标机,半导体激光打标机,YAG激光打标机,光纤激光打标机。按照激光可见度不同分为:紫外激光打标机(不可见)、绿激光打标机(可见激光)、红外激光打标机(不可见激光)、

    按波长

    按照激光波长的不同可分为:深紫外激光打标机( 266 nm )、绿激光打标机( 532nm )、灯泵YAG激光打标机(1064nm)、半导体侧泵YAG激光打标机、半导体端泵YAG激光打标机(1064nm )、光纤激光打标机(1064nm)、CO2激光打标机(10.64um)。

    区分

    激光波长不同

    ★深紫外激光打标机: 266 nm

    ★绿激光打标机: 532nm

    ★灯泵YAG激光打标机:1064nm

    ★半导体侧泵YAG激光打标机、半导体端泵YAG激光打标机:1064nm

    ★光纤激光打标机:1064nm

    ★CO2激光打标机:10.64um

    工作原理不同

    ★灯泵浦YAG激光打标机: 采用氪灯作为能量源(激励源),ND:YAG作为产生激光的介质,发出特定波长可以促使工作物质生产能级跃迁释放出激光,将激光能量放大后就形成对材料加工的激光束。

    ★CO2激光打标机: 采用CO2气体充入放电管作为产生激光的介质,在电极上加高电压,放电管中产生辉光放电,致使使气体分子释放出激光,将激光能量放大后就形成对材料加工的激光束。

    ★半导体侧泵YAG激光打标机:使用波长为 808nm 半导体激光二极管泵浦 Nd: YAG 介质,使介质产生大量的反转粒子在Q开关的作用下形成波长1064nm 的巨脉冲激光输出,电光转换效率高。

    ★半导体端泵YAG激光打标机:直接从激光晶体的端面将半导体泵浦光(808nm)泵入,经光学镜组输出产生激光。使行光转换效率大大提高。

    光纤激光打标机:由光纤直接输出激光。

    ★绿色激光打标机:绿光激光打标机是采用国际上最先进的使用波长为532nm的激光泵浦技术(侧面泵浦或端面泵浦)研制而成。

    标记范围

    CO2激光打标机:主要用于非金属(木头、亚克力、纸张 、皮革等),价格便宜。

    ▼绿激光打标机、紫外激光打标机:主要用于高端极精细IC等产品。价格较高,产品定制为主。

    ▼灯泵YAG激光打标机:主要用于金属、塑胶等低要求产品,激光打标机价格适中。

    ▼半导体侧泵激光打标机:与灯泵YAG激光打标机使用面相同,但较稳定,价格适中。

    ▼半导体端泵激光打标机:与灯泵YAG激光打标机使用面相同,稳定且省电,但用于高端产,价格较高。

    ▼光纤激光打标机:打标精细、省电、免维护,用于手机、按键等高端产品。价格高。

    半导体型

    其发光源采用的是半导体列阵,所以光转换效率非常高,达到40%以上;热耗损低,无需单独配备冷却系统;耗电少,1800W/H左右。整机性能非常稳定,属于免维护产品,整机免维护时间可达到150000小时,相当于10年免维护,没有氪灯的更换,无耗材。

    基础配置及技术规格:

    型号项目 CCC-DP50

    激光器 CCC-DP50(相干激光模块)

    扫描振镜 YAG-16mm镜片

    聚焦透镜 1064-110

    Q开关 英国Gooch & Housego

    控制软件专业激光标记软件for Windows98/2000/XP

    冷却系统 水冷

    工作方式 静态标记字体 50种以上的标准字体,并特殊设计手写字体输入功能

    输入电源 220V AC 50Hz

    激光打标机激光打标机

    激光输出功率 0-50W

    打标频率0.5-50KHZ

    整机功率 1500W

    打标线宽 0.02mm

    标刻深度 ≤3毫米(视材料可调)标刻速度 ≤7000㎜/s

    最小字符 0.2mm

    打标范围 标准: 110mm×110mm备 注 精密三维升降操作台

    CO2型

    功能特点:

    采用CO2气体激光管、扩束聚焦光学系统和高速振镜扫描器,性能稳定,长寿命,免维护

    可广泛用于电子元器件,电气零部件、医药、食品、工艺品、皮革制品、塑胶制品等行业

    3。该机可单机使用也可以安装在流水线上联合使用

    4。打印效果和打标速度能够满足现代化大生产高效、高速、高可靠的要求

    该机的专业打标控制软件是基于矢量图形打标的软件系统,支持Autocad、photoshop等后台软件,系统功能强大、易于掌握

    在晶体管、片式元器件、IC、陶瓷电容、热敏电阻等上标刻商标型号等,字符清晰美观,不会磨损;

    CO2激光标刻机应用范围:

    该机应用广泛,可雕刻绝大部分非金属材料:纸张、皮革、木器、塑料、有机玻璃、布料、亚克力、木竹、橡胶、水晶、玉石、陶瓷、玻璃及人造石等等

    技术参数:

    激光波长: 10.64μm

    激光重复频率: 5-20kHz

    标准雕刻范围: 110mm×110mm

    雕刻深度: ≤5mm

    雕刻线速: ≤7000mm/s

    最小线宽: 0.1mm 最小字符: 0.4mm

    重复精度: ±0.001mm

    整机功率: 250W

    激光功率: 10W,30W,50W,100W

    YAG振镜型

    性能特点

    利用高速扫描镜片可以在很短的时间完成图像扫描,完成精美的标记;设计合理,做工精细,外观高档;可根据用户要求配置数控旋转头、自动夹具、上下料生产线;自动完成日期、流水号,可标刻条型码;可进行数据通讯、联网。

    应用范围

    应用范围样品应用范围样品

    适用于各种金属、金属氧化物、玻璃、塑料等,应用于轴承、芯片、手机按键、钟表、不锈钢餐具、钻头、电器面板、电表盘、U盘、电脑键盘、电池、电子、通讯、电器、仪表、工具、精密仪器、饰品、钟表眼镜、五金水暖、建材、汽配等。

    技术指标

    配置 YAG激光器、振镜头、进口声光Q开关及驱动器、连续激光电源、

    F-θ镜、工业冷水机、电脑(可自备);

    主机 宽240×深1280×高1200(mm)

    控制柜 宽590×深560×高800(mm)

    冷水机 宽540×深700×高900(mm)

    激光功率 50W

    激光波长 1064nm

    打标范围 100×100(mm) 150×150(mm) 300×300(mm)

    打标速度 5m/s

    打标深度 0.3mm以内(视材料)

    最小线宽 0.05mm

    重复精度 0.02mm

    光纤型

    光纤激光打标机特点

    纤激光器分为两大类产品:连续光纤激光器和脉冲光纤激光器。 按照功率大小有:连续5W、10W、20W至400W、1000W以上;脉冲10W、15W、20W、25W、30W至50W。 光纤激光打标机为当今国际上最先进激光标记设备,具有光束质量好,体积小、速度快、工作寿命长、安装灵活方便以及免维护等特点。广泛用于是集成电路芯片、电脑配件、工业轴承、钟表、电子及通讯产品、航天航空器件、各种汽车零件、家电、五金工具、模具、电线电缆、食品包装、首饰、烟草以及军用事等众多领域图形和文字的标记,以及大批量生产线作业。光纤激光器,国际最新型,最可靠结构,体积小巧(约410*200*270mm),耗电量小,无高电压无需庞大的水冷系统(仅需约300W),光束质量高,接近理想光束,USB接口输出控制,光学扫描振镜,激光重复频率高,高速无畸变。

    光纤激光打标机参数

    波长:1064nm

    激光器:全封闭(双包层)光纤脉冲激光器

    最大激光功率:10W / 20W

    刻写范围:∮100(标配),可选∮200∮300

    刻写速度:<=9000mm/s

    最小线宽:0.01mm

    最小字符:0.1mm

    脉宽:< 60ns

    模式:单模冷切方式:风冷

    输入电压:220V,50Hz

    注意事项

    关于光纤激光打标机两大防止

    防止光纤折断

    激光器系统的泵浦源和激光头之间由光纤进行连接,用户在使用或在运输过程中应确保光纤弯曲直径大于300mm。弯曲严重将导致的光纤折断和激光器系统不能正常工作。

    防止灰尘污染

    电源和激光头的光纤接入口在未与光纤连接的状态下,必须安装随系统提供的保护盖,防止外部灰尘污染内部光学元件。

    光纤在未与电源和激光头连接的状态下,必须安装随系统提供的保护盖,防止光纤端面污染,(如果光纤端面已粘附灰尘,应使用洗耳球将光纤端面吹拭干净,若污染严重,应使用沾有酒精和乙醚混合液的无尘纸擦拭干净)。未安装保护盖将使内部光学元件和光纤端面受到污染,将导致整个激光器系统不能正常工作,并失去保修。

    关于避免结露

    防止激光晶体及LD 腔面结露

    禁止激光器系统在高湿度环境下工作,客户应确保环境湿度小于60%。当激光晶体温度与环境温度温差过大(大于10 度),将可能导致激光晶体结露,结露将导致激光器系统功率下降或损坏。因此当环境温度远大于水箱设定温度(大于10 度以上)时,严禁激光器系统处于单开水冷机而激光头不工作的状态。在此状态下,建议采用以下步骤进行操作:

    在开机时,先打开冷水机,待制冷机温度显示低于30℃,启动电源并将电流缓慢调节至10A 左右;待制冷机温度显示在工作温度(18℃左右)时,再缓慢的将电流调节至工作电流(35A 左右)。

    在关机时,先将电流缓慢的降至10A 左右并停止电源输出,关闭电源,再尽快关水冷机。如果不在最大电流处工作,可以适当调高制冷机制冷温度(但不得高于25℃)务必在规定的环境内使用激光器系统设备(南方操作环境应加装空调)。

    灯泵浦型

    YAG激光器是红外光频段波长为1.064um的固体激光器,采用氪灯作为能量源(激励源),ND:YAG(Nd:YAG激光器。Nd(钕)是一种稀土族元素,YAG代表钇铝石榴石,晶体结构与红宝石相似)作为产生激光的介质,激励源发出特定波长的入射光,促使工作物质发生居量反转,通过能级跃迁释放出激光,将激光能量放大并整形聚焦后形成可使用的激光束。

    虽然灯泵浦激光打标机是一种很稳定的设备。但是在客户使用的时候由于不留意细节等原因,可能会造成一些小故障,那么我们来看一下最常见的两种:

    故障1、激光强度下降,标记不够清楚

    故障2、氪灯不能触发

    故障1的处理方法:

    1、激光谐振腔是否变化;微调谐振腔镜片。使输出光斑最好;

    2、声光晶体偏移或者声光电源输出能量偏低;调整声光晶体位置或者加大声光电源工作电流;

    3、进入振镜的激光偏离中央:调节激光器;

    4、若电流调到20A左右仍感光强不够:氪灯老化,更换新灯。

    故障2的处理方法:

    1、检查所有的电源连接线;

    2、高压氪灯老化,更换激光打标机氪灯。

    YAG激光打标机

    半导体泵浦激光打标机是使用波长为0.808um半导体激光二极管(侧面或端面)泵浦Nd:YAG介质,使介质产生大量的反转粒子在Q开关的作用下形成波长1.064um的巨脉冲激光输出,电光转换效率高。半导体泵浦激光打标机与灯泵浦YAG就刚打标机相比有较好的稳定性、省电、不用换灯、等优点,价格相对较高。

    光纤激光打标机

    主要由激光器、振镜头、打标卡三部分组成,采用光纤激光器生产激光的打标机,光束质量好,其输出中心为1064nm,整机寿命在10万小时左右,相对于其他类型激光打标器寿命更长,电光转换效率为28%以上,相对于其他类型激光打标机2%-10%的转换效率优势很大,在节能环保等方面性能卓着。

    CO2激光打标机

    CO2激光器是远红外光频段波长为10.64um的气体激光器,采用CO2气体充入放电管作为产生激光的介质,当在电极上加高电压,放电管中产生辉光放电,就可使气体分子释放出激光,将激光能量放大后就形成对材料加工的激光束。

    紫外激光打标机

    紫外激光打标机配置深紫外激光器、进口高速扫描振镜系统等;由于紫外激光打标机聚焦光斑极小,且加工热影响区微乎其微,因而紫外激光打标机可以进行超精细打标、特殊材料打标,紫外激光打标机是对打标效果有更高要求的客户首选产品。紫外激光打标机具有电光转换率高,非线性晶体使用寿命长、整机运行稳定、定位精度高、作业效率高、模块化设计便于安装维护等特点。另外可选配二维自动工作台,实现多工位连续打标或大幅面打标。

    绿光激光打标机

    绿光激光打标机是采用国际上最先进的波长为532nm激光泵浦技术(侧面泵浦或端面泵浦)研制而成,客户可根据自身产品的特性自由选择泵浦类型,这类激光器的电光转换率较高,可以达30%或45%以上,且整机功耗低,防护性很好。他的用途很广泛:标记多种金属(如不锈钢,铜合金等)及多种非金属材料(如玻璃、宝石、陶瓷、电镀按键、镀金器件等)的打标,及光学器件(如光字镜片等)标识或刻度的打标,同时也适于陶瓷打孔,高温PCB板直接成型等。与同类产品相比具有相当高的性价比,更适合应用于一些要求更精细、精度更高的场合。与同类产品相比具有相当高的性价比。他的价格更为高昂。

    钇铝石榴石型

    激活媒介是固体,激光器发射出接近红外线区域的1060nm的光波,有连续式、光笔式两种,通过改变输出能量,可得到不同强度的激光束。打标工艺有焦化法(深色标记)、发泡法(浅色标记)和烧蚀法(雕刻标记),标记质量极好。

    准分子型

    可发射出紫外范围的光波(100~400nm),激活媒介由氦、氩、氪、氖气体和氯、氟、溴、碘等卤素组成的混合物构成。

    区别/激光打标机 编辑

    半导体泵浦激光器产生废热少,所需冷却系统小,一般只需1匹的冷水机即可,需灯泵浦激光器一般都需要二匹以上的冷水机,同时需要较大水泵以提供较大的冷却水流。因此其运行灯泵浦激光标记机的运行噪音较大,同时庞大的冷水机会产生更多的热量,尤其在南方夏季,环境气温较高,这些多余的热量会使工人的工作环境更恶劣,或者需要更多的空调系统来调节工作环境的温度,增大了生产成本。

    一.标记效果更好

    由于半导体二极管几乎只发一种波长的光,所以由它泵浦产生的激光的单色性更好,激光的模式更佳,好的激光模式会使激光聚焦后的光点更小,能量更集中,取得更好的标记效果;

    半导体及灯泵浦激光器都是采用ND:YAG(掺钕钇铝石榴石)晶体作为激光产生的材料,它可将808nm的可见光转换为1064nm的不可见的激光,但输出激光的另一个更关键的因素是使晶体棒输出激光的泵浦源,半导体泵浦是利用半导体二极管发出808nm的光波;而灯泵浦是利用氪灯发出的光来泵浦,但氪灯发出的光的光谱较广,只是在808nm处有一个稍大的峰值,其它波长的光最后都变成无用的热量散发掉了。

    二.体积小

    半导体激光模块本身体积小巧,加上其激光模式好,因此数控机床半导体泵浦激光器的体积比灯泵浦激光器的体积小近三分之一。

    总之使用半导体激光器比采用灯泵浦激光器,虽然每台打标机的价格稍高,但每台打标机3年内的使用成本可以准确计算出的就会节省11.905万元人民币,这还不包括换灯造成停工待机从而影响生产的损失(用户可自行计算),换灯人员的开支,以及灯质量不齐造成的浪费维护生产环境增加的空调降温费用等等。

    三.免维护不需换氪灯

    半导体二极管的寿命长,其额定的工作时间大于10000小时,而氪灯的寿命只有几百小时(一般在400-600小时左右),所以灯泵浦激光器在工作一段时间后,都需要更换氪灯,尤其是对于金属类打标,所需的能量较大,氪灯的寿命会更受影响。因此数控机床半导体泵浦激光器又称为免维护激光器,意指其工作无耗材,在相当长的时间内不需要维护。我公司为更有效的延长半导体激光器二极管泵浦源的使用寿命,采用了预燃加变频控制技术,即在保证发光管不受电流冲击的前提下,根据工作量和强度,最大幅度地减少通过发光二极管的电流密度,从而有效的延长了半导体二极管的使用寿命。根据不同用户的不同的生产任务,半导体激光器发光二极管的使用寿命可以保证在一年到三年之间。每台半导体泵浦打标记可节省换灯耗材费用为:大于12支灯/年*350元/支*3年=1.26万元。

    灯泵浦激光打标机需常停机换氪灯,对于很多大型的生产线是不能接受的.由于氪灯的寿命不一,这样又有可能因为国产灯质量的不均衡造成氪灯使用上的更多的浪废!所以改用半导体打标机可以较大程度上节省停工维护造成的人力和物力的损失。

    四.省电

    由于半导体泵浦的转换效率高,模式好,更易聚焦出高能量的更小面积的光点,标记同样的物体时,其所需的外部能量会更小。同时其产生的废热也远远小于灯泵浦激光器,决定了其不需要灯泵浦激光器那样庞大的冷却系统。所以半导体泵浦的激光器系统的功耗比灯泵浦小得多。

    一个50W的灯泵浦激光打标机的功耗在6KW左右,而一个50W半导体激光标记机的功耗只在2KW左右,以三年为例,一天工作24小时,一个月工作28天,一度工业用电1.1元人民币,光耗电一项,一台半导体激光器就比一台灯泵浦激光器节省(6-2)KW*24小时*28天*12月*3年*1.1/度=10.645万 元人民币!

    回顾展望/激光打标机 编辑

    “激光”一词是“LASER”的意译。LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词,在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器” 、“光受激辐射放大器”等。1964年,钱学森院士提议取名为“激光”,既反映了“受激辐射”的科学内涵,又表明它是一种很强烈的新光源,贴切、传神而又简洁,得到我国科学界的一致认同并沿用至今。

    从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今,在全国激光科研、教学、生产和使用单位共 同努力下,我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域,并在产业化上取得可喜进步,为我国科学技术、国民经济和国防建设作出了积极贡献,在国际上了也争得了一席之地。

    1957年,王大珩等在长春建立了我国第一所光学专业研究所——中国科学院(长春)光学精密 仪器机械研究所(简称“光机所”)。在老一辈专家带领下,一批青年科技工作者迅速成长,邓锡铭是其中的突出代表。早在1958年美国物理学家肖洛、汤斯关于激光原理的著名论文发 表不久,他便积极倡导开展这项新技术研究,在短时间内凝聚了富有创新精神的中青年研究 队伍,提出了大量提高光源亮度、单位色性、相干性的设想和实验方案。1960年世界第一台激光器问世。1961年夏,在王之江主持下,我国第一台红宝石激光器研制成功。此后短短几年内,激光技术迅速发展,产生了一批先进成果。各种类型的固体、气体、半导体和化学激 光器相继研制成功。在基础研究和关键技术方面、一系列新概念、新方法和新技术(如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等)纷纷提出并获得实施,其中不少具有独创性。

    同时,作为具有高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新光源,激光很快应用于各技术领域,显示出强大的生命力和竞争力。通信方面,1964年9月用激光演示传送电视图像,1964年11月实现3~30公里的通话。工业方面,1965年5月激光打孔机成功地用于拉丝模打孔生产,获得显着经济效益。医学方面,1965年6月激光视网膜焊接器进行了动物和临床实验 。国防方面,1965年12月研制成功激光漫反射测距机(精度为10米/10公里),1966年4月研制出遥控脉冲激光多普勒测速仪。

    表一:我国各类激光器的“第一台”

    名 称 研制成功时间 研 制 人

    He-Ne激光器 1963年7月 邓锡铭等

    掺钕玻璃激光器1963年6月干福熹等

    GaAs同质结半导体激光器 1963年12月王守武等

    脉冲Ar+激光器 1964年10月 万重怡等

    CO2分子激光器 1965年9月王润文等

    CH3I化学激光器 1966年3月 邓锡铭等

    YAG激光器 1966年7月 屈干华等

    可以说,在起步阶段我国的激光技术发展迅速,无论是数量还是质量,都和当时国际水平接近,一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列,在我国近代科技发展史上并不多见。这些成绩的取得,尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件,主要得力于光机所多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。一项新技术的开发,没有足够的技术支撑是很难形成气候的。

    激光科技事业从一开始就得到了领导和科学管理部门的高度重视。当时中国科学院副院长张劲夫提出建立专业激光研究所的设想,很快得到国家科委、国家计委的批准。主管科技的聂荣臻副总理还特别批示:研究所要建在上海,上海有较好的工业基础,有利于发展这一新技术。1964年,我国第一所,也是当时世界上第一所激光技术的专业研究所——中国科学院上海光学精密机械研究所(简称“上海光机所”)成立。当年12月在上海召开全国激光会议,张劲夫、严济慈出席并主持会议,140位代表提交了103篇学术报告。

    1964年启动的“6403”高能钕玻璃激光系统、1965年开始研究的高功率激光系统和核聚变研究,以及1966年制定的研制15种军用激光整机等重点项目,由于技术上的综合性和高难度,有力地牵引和带动了激光技术各方面在中国的发展。我国的激光科技事业,虽然也遭遇了“文革”十年浩劫,但借助于重点项目的支撑,仍艰难地生存了下来并取得可贵的进展?

    “6403”高能钕玻璃激光系统 1964年启动,最后从技术上判定热效应是根本性技术障碍,于1976年下马。这一项目对发展高能激光技术有历史贡献是不可忽视的,它使我国激光技术的水平上了一个台阶。

    (1)建成了具有工程规模的大口径(120毫米)振荡—放大型激光系统,最大输出能量达32万焦耳;改善光束质量后达3万焦耳。

    (2)实现了系统技术集成,成功地进行了打靶实验,室内10米处击穿80毫米铝靶,室外2公里距离击穿0.2毫米铝耙,并系统地研究了强激光辐射的生物效应和材料破坏机理。

    (3)第一次揭示了强光对激光系统本身的光损伤现象和机制。

    (4)第一次深入和理解激光光束质量的重要性和物理内涵,采用了一系列提高光束质量 的创新性技术,如万焦耳级非稳腔激光器、片状激光器、振荡—扫瞄放大式激光系统、尖劈法光束质量诊断等。

    (5)激光元器件和支撑技术有了突破性提高,如低吸收高均匀性钕玻璃熔炼工艺、高能脉冲氙气、高强度介质膜、大口径(1.2米)光学精密加工等。

    (6)培养和造就 了一批技术骨干队伍。

    高功率激光系统和核聚变研究 1964年王淦昌独立提出激光聚变倡议,1965年立项开始研究。经几年努力,建成了输出功率10(上标10)瓦的纳秒级激光装置,并于1973年5月首次在低温固氘靶、常温氘化锂靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研制成功我国第一台多程片状放大器,把激光输出功率提高了10倍,中子产额增加了一个量级。在国际上向心压缩原理解密后,积极跟踪并于1976年研制成六束激光系统,对充气玻壳靶照射,获得了近百倍的体压缩。这一系列的重大突破,使我国的激光聚变研究进入世界先进行列,也为以后长期的持续发展奠定了基础。

    军用激光研究 1966年12月,国防科委主持召开了军用激光规划会,48个单位130余人参加,会议制定了包括含15种激光整机、9种支撑配套技术的发展规划。虽未正式批准生效,但仍起了有益的推动作用。此后的几年内,这一领域涌现了一批重要成果。

    (1)靶场激光距技术初试成功:采用重复频率为20赫兹的YAG调Q激光器,测距精度优于2米,最远测量距离达660公里,加在经纬仪上,可实现对飞行目标的单站定轨。这一成果为以后完成洲际导弹再入段轨迹测量创造了必要条件。

    (2)红宝石激光人造卫星测距:成功地对美国实验卫星Expl-27号、29号 和36号进行了测量、最远可测距离为2300公里,精度2米左右。这是第一代人造卫星的测距成果,为以后更远距离、更高精度的人造卫星测距打下了基础。

    (3)红宝石激光雷达和机载红外激光雷达,首次实现了地—空和空—空对飞机的跟踪测距。

    (4)激光航测仪:将激光测距机和航空照相机组合,由飞机机载对地航测,完成对边远地区等复要地形的测绘。重复率6次/分,测距精度1米。

    (5)地炮激光测距机:可独立完成观察、测距、测角(方向和高低角)及磁针定向等功能。测距范围300-10000米,精度5米。 在激光应用方面,Nd:YAG激光通信(3-12路)、He-Ne激光通信、单路/三路半导体激光通信在通信试验中已获得成功;Nd:YAG激光手术刀、CO2激光手术刀、激光虹膜切除仪等医疗设备也已投入使用;激光全息摄影、激光全息在平面光弹中的应用,脉冲激光动态全息照相和拉曼分光光度计已成为计量科学的新手段;数控激光切割机、激光准直仪、激光分离同位素硫、用于农业研究的液体激光器、大屏幕导航显示器等成果也在工农业中获得了应用。 1978年3月召开的全国科学大会上,获得奖励的激光项目有近80项,其中民品约70项,军品约10项,综合地反映了我国激光技术发展在这一时期的成绩。

    改革开放以来,激光技术获得了空前发展的机遇。20多年来,面向应用,面向世界,面向未来,激光科技事业取得了前所未有的进步,涌现出一批国际先进水平的成果,为迈向21世纪 打下了坚实的基础。

    1980年5月,分别在上海、北京举行了第一次国际激光会议,与会代表218人(国外66人),宣读113篇报告(国外65篇),邓小平同志亲切接见了与会中外代表。1983年在广州和1986年在厦门又举行了第二次、第三次国际会议,改变了我国的激光技术多年来封闭运转的局面,开始走向世界。一大批年轻科技人才出国进修,其中相当一部分优秀人才学成归国。

    为了形成高水平的研究开发中心,对科研队伍和布局进行了积极调整,先后成立了一批国家重点实验室、开放实验室、国家工程研究中心和产学研组织。由于拥有国际先进的仪器设备和设施,聚集了高水平的科技人才,又有较为灵活的运行机制,目前正在为激光科技成果转化、创造自主知识产权和促进激光技术产业化发挥重要作用。

    在多项国家级战略性科技计划中,激光技术受到重视。“863”计划七大领域中有激光技术和光电子技术(包括用于信息领域的激光技术),1995年又增列了“惯性约束聚变”主题。国防预研光电子技术作为跨部门项目正式立项,其中也包括激光技术。国家“六五”和“七五”攻关计划,激光技术被列为重大项目。此外,国家自然科学基金1986-1998年间年平均资 助27.6个激光领域项目。这些由国家支持的计划都经过了充分论证和严格挑选,对国民经济和国防建设具有重要意义。许多激光科研单位也主动进行组织体制和运行机制的改革,面向市场、鼓励创新、大力促进科技成果向商品转化,取得了可喜成绩。

    激光器研究向纵深发展,不断追求高光束质量、高稳定性、长寿命、短脉冲、波长可调谐等目标。这一时期,激光技术成果丰硕,许多具有重大应用价值和达到国际先进水平。其中的代表性成果有:

    测距和测卫 新一代实用测距系统投入使用,完成了预定的重要任务。其中,718和G-179激光电影经纬仪投入使用并圆满完成任务;第一台全激光跟踪测距雷达外场试验成功;第一台实用化红外激 光雷达(G-168)设计定型,交用户使用;战术军用激光测距仪(炮兵、坦克、手持)批量生产。 建成第三代人造卫星激光测距系统反入使用并达到国际水平。第一代红宝石SLR系统的测距精度为米级,第二代YAG调Q激光器的精度达分米级,第三代锁模激光器加微机系统在大于8000公里距离上精度达厘米级。在上海、武汉、长春、北京等先后建站,形成了中国网,数据参加国际交流。

    惯性约束聚变(ICF)激光驱动器——“神光”系列 在王淦昌、王大珩的指导下,中国科学院和中国工程物理研究院从80年代开始联合攻关,承担了“神光”系列激光系统的研制和ICF物理实验,取得了国际瞩目的成就。其中,“神光-Ⅰ”激光装置于1986年建成,输出功率2万亿瓦,达到国际同类装置的先进水平。“神光-Ⅰ”连续运行8年,在ICF和X射线激光等前沿领域取得了一批国际一流水平的物理成果。90年代又研制了规模扩大4倍、性能更为先进的“神光-Ⅱ”装置,并即将投入运行。1995年,IC F在“863计划”中立项,开始研制跨世纪的巨型激光驱动器——“神光-Ⅲ”装置,总体设 计和关键技术研究已取得一系列高水平的成果。

    新型激光器 两种高功率连续波化学激光器,3.8微米的氟氘激光器(DF)和1.315微米短波长氧碘激光器(COIL),均取得突破性进展,功率和光束质量仅次于美国,达到当前国际水平。X射线激光方面,碰撞机制的类氖锗软X射线激光(波长为23.2纳米和23.6纳米)达到增益饱和并具有近衍射极限的光束质量,居国际领先水平;复合泵浦X射线激光研究获得一系列国际 首次报道的新谱线,并向短波长推进到4.68纳米。自由电子激光器和多波长可调谐激光也取得了可喜进展。

    中国牌新晶体走向世界我国发明的BBO、LBO晶体,以及KTP、钛宝石等晶体以优异的质量在国际市场享有盛誉并占有一定的份额。

    尽管早在60年代已在加工(激光打孔)、医疗器械和测距等方面出现了激光产业的雏形,然而当时只是零星的、分散的小量研制性生产,未能形成气候。真正得到重视并实质性起步,还是在改革开放发后,特别是“发展高技术,实现产业化”的政策导向下,我国才有了真正意义上的激光产业。

    1987年1月,中国光学行业协会成立,后改名为中国光学光电子行业协会,其下设有激光分会。据1998年该行业协会对我国激光产业状况的调研统计,全国主要激光产品生产单位约100多家,从业人员6400人,人均销售额12.5万元,主要分布在湖北、北京和上海。我国的激光产业由1988年的1亿元增加到1998年的8亿元,平均年增长22.3%,10年总销售额达41.2亿元。1998年出口1120万美元,占总值的11.6%。

    按国际惯用分类方法,激光产品包括激光加工、医疗、印刷、光存储,测距准直、检测、文娱教育中的各种激光仪器和设备,激光器件和通信用激光组件,以及激光用材料元器件和部件等11类。在我国,销售额最大的是激光测距和准直,发展最快的是激光加工(近两年来YAG 激光加工设备以46%-60%的速率增长,达9000万元,超过了CO2激光加工设备)。激光医疗市场开发较早,曾以高速度增长,但现正处于低谷,销售额在5500万元徘徊。高端产品市场几乎全被国外产品占领,但天津大学开发的TD-98型Q开关红宝石激光治疗机以质量取胜,通过了美国FDA认证并批量出口。1998年激光器分类表明固体激光占37.4%,半导体激光占18.5%,呈现出固体激光市场旺盛,半导体激光迅速增长的趋势。二极管泵浦的固体激光器(脉冲、连续、单模稳频、微片、倍频)将成为新的增长点。

    由于历史原因,我们激光科研力量相对较强,而激光产业尚处幼稚产业阶段,在社会转型时期如何抓住机遇,大力促进我国激光产业的发展,在国内外市场占有更多份额,是广大激光工作者面临的光荣而艰巨的任务。

    经过38年的努力,我国激光技术有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍 。这支队伍遍布科研、高校、产业部门和企业、地方,科技人员达数千人,包括一批学成归国的优秀青年科学家和20多名两院院士。可以预计,我国激光科学技术在21世纪必将有更辉煌的发展。在ICF激光驱动器、高功率化学激光器、半导体泵浦的固体激光器、超短超强激光器、激光测距测卫、人工晶体和激光产业等方面,我国激光科技工作者将锐意创新,攀登新的高峰。

    激光打标机数控系统控制原理/激光打标机 编辑

    激光打标机在许多行业中都有着广泛的应用,没有激光打标机,通常使用钢印或印刷做上标记,这种方法易破坏工件,且易受到非法厂家的假冒。而激光打标机,不仅打标美观,且具有较强的防伪性。对于这款先进的设备,相信大家都对其数控系统比较好奇,接下来,激光打标机厂家就给大家分享激光打标机数控系统控制原理。
     
      激光打标机由激光电源、激光器、两座标工作台及数控系统四部分组成。数控系统根据用户输入的程序及打标工艺参数,控制工作台作相应的移动。在走到某一字符或图案点处便发出激光打标机命令,激光器接收到该命令后发射出脉冲激光,激光束通过光学反射镜组聚焦在被加工物表面。在强功率激光作用下,使物体表面熔融或蒸发而形成痕迹。这些点阵组合起来就是要刻划的字或图案。原理图如图1所示。根据工作台的移动方式,激光打标机可分为三类:
     
      1、扫描式打标;
     
      2、笔顺式打标;
     
      3、路径优化式打标。
     
    图1激光打标机原理图
    图1激光打标机原理图
     
      系统的软硬件设计
     
      激光打标机数控系统的控制器选用以8031单片微机为例,硬件框图如图2所示。
     
    图2数控系统硬件构图
    图2数控系统硬件构图
     
      系统软件包括用户图标编辑、用户自定义图案库生成、打标计算及控制、图标程序管理、工件计数、程序校验等,如图3所示。本文对如何用单片机语言编写系统软件不做赘述,主要对前三种功能的实现方法进行讨论。
     
    图3系统软件
    图3系统软件
     
      (1)图标程序编辑
     
      由于系统采用单片机控制,数码管显示,所以图标程序采用格式化提示性输入。一个图标程序由若干字段组成,每个字段又由该字符(或图案)的所有打标信息组成。例如要打标"1998",字符1、9、9、8组成了该程序的各个字段。一个字段包括6个信息元素:(1)字符标识符,(2)字符类型,(3)X坐标,(4)Y坐标,(5)点间距,(6)重打次数。采用该结构并按提示方式编辑图标程序,易输入、修改,不易出错。
     
      (2)自定义图案
     
      用户需要打标特殊文字或图案时,由于内部字库无法提供,所以采用自定义图案方式生成自己的图案库,每个自定义图案包括三部分信息:(1)字符类型,(2)字符标识符,(3)点阵代码。点阵代码的输入按图案点阵从左到右、从上到下顺序进行,每次输入一个字节的点阵。图案较大时,可以分块定义。
     
      (3)打标控制
     
      根据图表程序按字符标识符和字符类型调入字符点阵,并构成字符位图,由位图经过路径优化转化成工作台的到达指定位置并输出打标信号,完成一点打标。其中路径优化是打标控制需要解决的关键问题。
     
      众所周知,路径优化是一世界性难题,目前尚无最优解,最邻近算法是最广泛采用的方法,编程简单、容易理解,可靠性也较高,可以获得良好的结果。由于该算法近似精度为a≤1/2(InN+1),算法计算复杂性为0(nXn),所以这种方法有时也可能很差,达不到优化目的,在数据点较多时,具有较高的计算发杂性。作者以最邻近算法为基础并依据点阵位图,将其演化成本文的算法。该算法的步骤如下:
     
      ①、位图中找出第一个点(I,J),并转换成位移量,同时将该店在点阵位图中设置为零。
     
      ②、在(I,J)的相邻点(I+i,J)、(I-i,J)、(I,J+j)、(I,J-j)、(I+i,J+j)、(I-i,J,J+j)、(I-i,J-j)、(I+i,J-j)按顺序找出下一个打标点(I',J')(i和j的取值为1、2、3…,受点阵位图边界控制)。将(I',J')转换成位移量,同时将该店在点阵位图中置为零。
     
      ③、判断点阵位图中是否还有为1的位,仍有为1的位时,则以(I',J')为新的起点,返回步骤②,否则优化完成。在步骤②中,由于图案点阵是按字节从左到右、从上到下顺序排列,所以该算法可以最快找到最邻近点,无须遍历所有点。因此大大提高了优化速度,这在本文打标的实时控制中尤其重要。

    注意事项/激光打标机 编辑

    常见问题

    激光打标机偶尔会出现问题,如果不能及时的解决问题可能会影响产品的交付时间,其实虽然激光打标机维修是比较麻烦的,但是原理很简单,而且有一些问题我们自己是可以解决的,今天在这里就教大家一些激光打标机比较常见的问题,以及如何去解决这些问题:

    故障1:激光强度下降,标记不够清晰

    解决方法:

    激光谐振腔是否变化;微调谐振腔镜片。使输出光斑最好;

    声光晶体偏移或者声光电源输出能量偏低;调整声光晶体位置或者加大声光电源工作电流;

    进入振镜的激光偏离中心:调节激光器;

    若电流调到20A左右仍感光强不够:氪灯老化,更换新灯。

    故障2:氪灯不能触发(参考NTP电源使用手册)

    解决方法:

    检查所有的电源连接线;

    高压氪灯老化,更换氪灯。

    故障3:联机时有一长三短报警

    以下有几种原因及排除方法

    1、软件不工作,主板松动,打开电脑请重新插。

    2、Q驱动报警灯亮时,检查37针与15针有没有松动,Q开关有没有正常通水。

    3、激光电源报警灯亮时,检查冷水机有没有打开,灯管有没有损坏,(如损坏需要更换灯管)。

    故障4:不出光的原因

    有以下几种原因及解决方案

    1、整机光路螺丝松动,需要调紧螺丝。

    2、枪体内灰尘是否过多,以防打伤枪内镜,如有发现必须更换枪内镜。

    3、冷水机长时间开机时不开激光电源点灯会引起结冰不出光现象,需要关整机电源系统1时后再重新开机。

    4、灯管老化或激光功率下降,必须更换灯管。

    5、长时间工作后,激光功率下降,打开枪体底盖,需要在枪内镜做调。

    故障5:电脑常见问题

    有以下几种问题

    1、加工时的图形是否复杂,必须检查。

    2、联机电脑不要接上网线,它是单独控制激光系统。

    3、运行缓慢,这时请千万不要过于急躁,以免死机。

    4、请注意防止病毒,以防系统出错。

    故障6:工作台XY轴不准时

    1、工作台滑轨螺丝是否松动

    2、工作台上的玻璃跟客户的要求来定,可换铁板或有机玻璃板,玻璃下面可调平衡作用。

    3、工作台的右边与上下角可装电子尺,可做好电子尺安装以方便客户的需要。

    4、工作台上的螺丝孔可方便客户定位用,由产品否定。

    故障7:运行时跳动,且位置大致固定

    以下几种原因及排除方法:

    1、同步带拉伸过久变形-----更换新同步带。

    2、大小轮减速轮装置小齿轮槽有污垢-----清理小齿轮槽污垢。

    3、传动轴小齿轮有污垢-----清理传动轴齿轮槽污垢。

    故障8:封闭线起点和终点不闭合

    有以下几种原因:

    1、同步带过松-----拉紧同步带。

    2、齿轮和轴的连接松动-----重新拧紧。

    3、X轴导轨和Y轴导轨不垂直-----调整X、Y轴导轨的垂直度。

    4、滑块和导轨间隙大-----更换滑块。

    故障9:如遇到切不透的情况

    有以下几种原因及排除方法:

    1、垂直光不正---调整垂直光,必要时可重新调整光路。

    2、焦距调整不当----重新调整焦距。

    3、电压不稳定、电压较低激光电流过小更换更大的稳压器、增大激光电流输出。

    4、气嘴出光口被溅射物堵塞----清理气嘴。

    5、保护气不通---清理气泵、空气过滤器、检查气循环通路。

    6、反射镜和聚焦镜片被污染----用清洁液清洗反射镜、聚焦镜。

    7、激光管功率下降----更换激光管。

    8、主板上出光控制模块故障---更换主板。

    9、有电位器设备、电位器设置过小或自身故障--调整电位器设置或更换电位器。

    10、软件中能量设置过小----提升能量。

    11、材料问题----请选用合适的材料

    12、聚焦镜片开裂或聚焦效果差----更换聚焦镜片。

    13、激光管内污垢太多散热效果差----选用纯净水。

    操作事项

    严禁无水或水循环不正常情况下启动激光电源和调Q电源;

    不允许Q电源空载工作(即调Q电源输出端悬空);

    出现异常现象,首先关闭振镜开关和钥匙开关,再行检查;

    不允许在氪灯点燃前启动其他组件,以防高压窜入损坏组件;

    注意激光电源输出端(阳极)悬空,以防与其他电器打火、击穿;

    ⑥保持内循环水干净。定期清洗水箱并换干净去离子水或纯水。

    氪灯的使用与更换

    关闭水冷机,激光电源。

    打开上部三块腔盖,取出要更换的灯或晶体,更换后放入,装上腔盖。开水冷机,激光电源,将激光电源电流调到(15~20)A左右。在前膜片和扩束镜之间放置1小木片或黑纸,应看到激光烧蚀形成的光斑。如果没有,轻微调整前膜片架的三个旋钮,直到光斑出现。

    激光调试出来后,应反复调整前膜片架的三个旋钮使光斑最强,如激光过强、亮度过高无法观察时,可减小电源电流。

    关闭激光器电源。

    特别注意:更换氪灯的时间。

    激光器中氪灯出厂说明氪灯的使用寿命为300小时,但由于用户使用条件不同,上述时间并不能作为更换氪灯的唯一依据。随着使用时间的增加,氪灯的发光效率下降,激光输出也随之减弱,很多用户为了获得足够的激光输出,就加大激光电源的电流,使氪灯发光增强,这使氪灯老化加快,形成恶性循环,有时会导致炸灯现象。为了防止这种现象发生,我们建议用户按下面的方法决定是否应该更换氪灯。

    当换上一支新氪灯时,必须记录下正常打标时的激光电源电流表数值,作为标准电流值。

    当氪灯逐渐老化,加大激光电源电流输出,但电流表数值不应超过标准电流值的1.25倍。

    例如:新氪灯打标时电流值为20A,使用一段时间后,如果将电流值调大到22.5A后仍不能正常打标,则应更换氪灯。

    激光打标机—激光打标机图激光打标机—激光打标机图

    选择

    第一、用现有其它方法都不能解决,只有用激光加工的方法才能解决的;

    第二、用现有其它加工方法可以解决,但若采用激光加工方法则可大大提高产品质量、提高生产效率和明

    显增加经济、社会效益的;

    第三、要充分考虑加工流程中同激光加工相关的那些相匹配的环节;

    第四、要重视激光加工与常规加工复合的加工技术的应用,以便充分利用各自的长处;

    第五、在实际应用中,能用国产设备就应尽量采用国产设备。这样做有利于促进民族工业的发展,有利于创新;对应用者本身,采用国产设备则有价格便宜、维修方便且有保障、适合我国国情等优越性1

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