1.打標(biāo)機激光器系統(tǒng)

目前，激光打標(biāo)機的激光器波長范圍從紫外激光到中紅外激光都有成熟運用，圖1-32給 出了適用于打標(biāo)應(yīng)用的激光波長。

(1) Co2激光器:工作波長為10604 nm，廣泛用于標(biāo)記紙張和木材等有機材料，同時也能標(biāo) 記印刷電路板(PCB板)和玻璃。圖1-33顯示了 C02激光打標(biāo)機在PCB電路板上打標(biāo)的效果。

(2) 摻鐿光纖激光器:工作波長為1070 nm，適用金屬和塑料材料，使用壽命長，光電效 率高、維護需求簡單，使用成本低。圖1-34顯示了光纖激光打標(biāo)機在玻璃纖維（glass-filled plastic)材料上打標(biāo)的效果。

(3) Nd : YV04激光器:工作波長為1064 nm，激光峰值功率高、脈沖寬度窄，在高分辨 率精細(xì)打標(biāo)中得到應(yīng)用。

(4) 綠光激光器：工作波長為532 nm，適用在塑料、硅材料上的清晰打標(biāo)，還能在金、銀 等反光性強的材料上實現(xiàn)高質(zhì)量打標(biāo)。

(5) 紫外激光器：工作波長為355 nm，幾乎能適用所有材料，特別適用在塑料上打標(biāo)以 及在金屬材料上的低熱量打標(biāo)。

綠光激光器和紫外激光器通常是將YV04激光器的輸出借助晶體元件倍頻，將輸出光的 波長從1064 nm分別變換到532 nm和355 nm。

(6) Nd : YAG激光器:用于大面積和深度雕刻金屬等要求較高激光功率（50?100 W)

的應(yīng)用場合。 ?

上述每種激光器提供不同的輸出波長，并且具有不同的峰值功率和脈沖寬度等光學(xué)屬 性，要根據(jù)所要標(biāo)記的材料，以及用戶對標(biāo)記的清晰度、字符大小和輸人到零件的熱量等要 求，選用不同的激光器波長。

除了能夠?qū)崿F(xiàn)打標(biāo)加工外，激光打標(biāo)機通常還具備一定的切割、鉆孔、拋光、劃線、刮削 等加工能力。

2.打標(biāo)機導(dǎo)光及聚焦系統(tǒng)

振鏡式(galvanometer)激光打標(biāo)機應(yīng)用為普遍，我們以它來了解打標(biāo)機各系統(tǒng)。

1)振鏡式激光打標(biāo)機導(dǎo)光及聚焦系統(tǒng)主要光學(xué)器件

打開各類振鏡式激光打標(biāo)機的光具座外罩，除了激光器不同以外，我們可以看到有指示 紅光、合束鏡、擴束鏡等光學(xué)器件安裝在光具座內(nèi)部，有振鏡和平場透鏡等光學(xué)器件（又稱打 標(biāo)頭）裝在光具座外部，如圖1-35所示。

上述器件構(gòu)成振鏡式激光打標(biāo)機的導(dǎo)光及聚焦系統(tǒng)，激光傳導(dǎo)路徑可以簡單表述為：激 光器—(合束鏡，如果有必要)—擴束鏡—振鏡—聚焦透鏡（場鏡)—工件。

2)振鏡式激光打標(biāo)機導(dǎo)光及聚焦系統(tǒng)的聚焦方式

按聚焦鏡的位置不同，光路系統(tǒng)分為前聚焦和后聚焦兩種方式。

(1)后聚焦方式：在后聚焦方式中，聚焦鏡安裝在振鏡系統(tǒng)之后，是導(dǎo)光及聚焦系統(tǒng)后 一個器件，如圖1-36所示。

加工范圍與聚焦鏡焦距成正比，后聚焦方式聚焦后光斑直徑較細(xì)，但加工范圍比較小。 振鏡式激光打標(biāo)機一般采用后聚焦方式，將聚焦透鏡安裝在振鏡的后面。

聚焦透鏡是/-0平場透鏡，不管光束如何移動.它的焦點位置始終大致保持在一個平面 上，保證了在加工區(qū)域內(nèi)的激光光斑大小與能量密度一致，有效地提高了加工質(zhì)量。

另外，后聚焦方式可以根據(jù)加工范圍的大小和加工狀況隨時更換聚焦鏡，為設(shè)備的維護 維修提供了極大的便利。

(2)前聚焦方式：在前聚焦方式中，聚焦鏡安裝在振鏡系統(tǒng)之前，如圖1-37所示。

由于前聚焦方式的光程較長，前聚焦方式聚焦后的光斑直徑比較粗，但加工范圍較大。 為了克服前聚焦方式聚焦后的光斑直徑比較粗的缺點，同時保留加工范圍較大的優(yōu)點， 可以在固定聚焦鏡的前面加一個動態(tài)聚焦鏡，通過改變動態(tài)聚焦鏡的位置可以使得整個打 標(biāo)幅面上離開原點的光斑直徑和位于振鏡原點的光斑直徑基本一致，實現(xiàn)小光斑、大幅面激 光打標(biāo)，如圖1-38所不。

振鏡式大幅面激光加工設(shè)備的導(dǎo)光及聚焦系統(tǒng)基本上都是采用上述結(jié)構(gòu)。

3.打標(biāo)機運動系統(tǒng)案例

經(jīng)過適當(dāng)組合，激光打標(biāo)機運動系統(tǒng)可以實現(xiàn) 一維在線打標(biāo)、二維大幅平面打標(biāo)、三維曲面打標(biāo) 等不同形式的打標(biāo)。

1) 一維在線打標(biāo)

一維在線打標(biāo)又稱為飛行激光打標(biāo)，主要用于 在各類產(chǎn)品表面或外包裝物表面進行在線式打標(biāo)。 在打標(biāo)過程中，產(chǎn)品在生產(chǎn)線上不停的一維流動， 極大地提高了打標(biāo)的效率，如圖1-39所示。

打標(biāo)機運動系統(tǒng)和激光器出光點陣的完美配合才能實現(xiàn)一維在線打標(biāo)。

圖1-40表示了 5X7的點陣字符“N”和“C”標(biāo)記的實現(xiàn)過程。

當(dāng)振鏡掃描到黑色位置時，激光器打標(biāo)出光，物體被激光標(biāo)記一個點，當(dāng)振鏡掃描到白 色位置時，激光器閉光，物體不會被標(biāo)記。7個字符完成后運動系統(tǒng)移動一個位置，循環(huán)往 復(fù)，直到打標(biāo)完成。

2) 二維大幅平面打標(biāo)

二維大幅平面打標(biāo)又稱為拼接打標(biāo)，在打標(biāo)過程中，如果待加工圖形尺寸大于場鏡的加 工范圍時，可以讓工作臺在打標(biāo)軟件的控制下實現(xiàn)X-Y二維范圍內(nèi)的運動，極大地擴展了打 標(biāo)范圍，圖1-41所示的是X-Y二維大幅平面打標(biāo)系統(tǒng)。

3) 三維曲面打標(biāo)

在非平面打標(biāo)時需要用到三維曲面打標(biāo)技術(shù)，通常有以下兩種實現(xiàn)方式。

(1) 規(guī)則圓柱體旋轉(zhuǎn)打標(biāo)：規(guī)則的圓柱體工件，可以配置旋轉(zhuǎn)軸將工件裝夾起來進行旋 轉(zhuǎn)打標(biāo)，如圖1-42所示。

(2) 不規(guī)則曲面打標(biāo)：目前，實現(xiàn)不規(guī)則曲面打標(biāo)的理想方案主要是在激光光路輸出端 的激光擴束鏡后安裝一個動態(tài)聚焦鏡，實現(xiàn)在圓柱體、球面、斜面和多層零件上打標(biāo)，如圖 1-43所示。

4.激光打標(biāo)機控制系統(tǒng)

1)振鏡式激光打標(biāo)機的主要控制對象

振鏡式激光打標(biāo)機控制系統(tǒng)的主要控制對象有兩個器件:一個是激光器;另一個是振鏡系

2)振鏡式激光打標(biāo)機控制系統(tǒng)

振鏡式激光打標(biāo)機控制系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個部分組成。

硬件系統(tǒng)包括工控機、打標(biāo)控制卡、振鏡、激光電源等器件，其中工控機通過打標(biāo)控制卡 發(fā)出控制指令，激光器、振鏡和激光電源完成控制動作，其核心是工控機和打標(biāo)控制卡。

軟件系統(tǒng)包括工控機操作系統(tǒng)、各類應(yīng)用軟件和專業(yè)打標(biāo)軟件等。

5.激光打標(biāo)機傳感與檢測系統(tǒng)

目前，激光打標(biāo)機傳感與檢測系統(tǒng)使用廣泛的是打標(biāo)視覺定位系統(tǒng)，如圖1-45所示的

全自動視覺激光打標(biāo)機，攝像機及光源構(gòu)成視覺檢測系統(tǒng)，完成工件圖像的采集工作并給激 光器等主要器件發(fā)出控制指令。

6.激光打標(biāo)機冷卻與輔助系統(tǒng)

1) 激光打標(biāo)機冷卻系統(tǒng)類型及選型

打標(biāo)機冷卻方式根據(jù)所選用激光器的冷卻方式確認(rèn)，有水冷和風(fēng)冷兩種方式，水冷系統(tǒng) 一般采用單獨制冷裝置。

2) 激光打標(biāo)機煙霧凈化器類型及選型

與冷卻系統(tǒng)一樣，激光打標(biāo)機煙霧凈化器一般也采用獨立凈化裝置。