激光打标机毕业论文文档格式.doc

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第二章本论

2.1激光打标机工作原理以及其优点…………………………………………………2

2.2激光打标机种类及其各种类型比较………………………………………………….5

2.3激光打标机使用、保养、维修以及故障排除方法…………………………………7

2.4激光打标机对人体危害以及防护方法………………………………………………14

总结………………………………………………………………………………….14

致谢 2

参考文献 3

附录 4

第一章绪论

1.1引言

激光的原理早在1916年被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到1960年激光才被首次成功制造。

激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。

激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。

1.2歌尔有限公司以及产品简介：

歌尔声学自创立以来，始终专注于电声行业微型电声元器件和消费类电声产品的研发和制造，主要产品包括微型麦克风、微型扬声器/受话器、蓝牙系列产品和便携式音频产品，广泛应用在移动通讯设备及其周边产品、笔记本电脑、个人数码产品和汽车电子等领域。

　公司赢得了包括三星、惠普、思科、LG、松下、西门子、NEC、富士康、伟创力、宏碁、华硕、联想、京瓷、中兴通讯、缤特力、哈曼、罗技等在内的优质客户资源，在电声行业取得了歌尔声学股份有限公司有利的竞争地位。

歌尔声学属于省级高新技术企业，与中科院声学所、北京邮电大学等国内外多家知名高校和科研机构建立了长期的战略合作伙伴关系，致力于电声领域前沿技术的基础研究和新技术、新产品的开发。

歌尔声学设有中科-歌尔通信声学联合实验室、北邮-歌尔通信技术联合实验室等国内一流的研发机构。

　　歌尔声学坚持自主创新，专注声学科技；

致力成为世界一流的声学整体解决方案提供商。

经营范围：

开发、制造、销售：

声学与多媒体技术及产品，短距离无线通信、网络化会议系统相关产品，电子产品自动化生产设备，精密电子产品模具，半导体类微机电产品，消费类电子产品、电脑周边产品；

与以上产品相关的嵌入式软件的开发、销售；

与以上技术、产品相关的服务；

货物进出口、技术进出口。

主营业务：

微型电声元器件和消费类电声产品的研发、制造和销售，主要产品包括微型麦克风、微型扬声器/受话器、蓝牙系列产品和便携式音频产品。

核心能力：

歌尔已建立起多技术融合的产品研发平台，包括声信号处理技术平台、短距离无线通信技术平台、MEMS技术平台和产品测试技术平台。

蓝牙耳机2、实验室　　歌尔建成了包括声学实验室、可靠性实验室、无线实验室、环保实验室等多个产品测试和验证实验室。

3、研发团队　　歌尔现有博士4名，硕士55名，各类研发技术人员400余名，具有多年的声学或电子相关领域的理论基础和实践经验，部分成员还拥有国际化知识背景。

　　公司分别在青岛、潍坊、北京、深圳等地设置了研发机构，并组建了三个研发中心，包括基础研发中心、零件研发中心、整机研发中心

第二章本论

2.1激光打标机工作原理以及其优点

激光标记印刷也称激光打标、激光印标，近年来在印刷领域，如包装印刷、票据印刷、防伪标识印刷中的应用越来越多，有些已用于联机生产。

基本原理：

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。

目前，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。

激光标记印刷原理：

激光标记印刷是通过激光打标机实现图文印刷的，其基本原理是，由激光发生器生成高能量的连续激光光束，当激光作用于承印材料时，处于基态的原子跃迁到较高能量状态；

处于较高能量状态的原子是不稳定的，会很快回到基态，当原子返回基态时，会以光子或量子的形式释放出额外的能量，并由光能转换为热能，使表面材料瞬间熔融，甚至气化，从而形成图文标记。

1．激光发生器

下文将以氪灯激光打标系统为例，说明激光发生器的原理。

氪灯通电后，以20kV的高压击穿氪灯中的氪气后，电源自动转换输出电压为100V（5A），维持氪灯连续的弧光放电。

在激光发生器中，氪灯位于椭圆形聚光腔的1个焦点上，氪灯产生的弧光经聚光腔反射后，再全部聚焦在另一个焦点--晶体钇铝石榴石（YAG）上，YAG吸收泵浦光后，形成波长为1060nm的连续激光，连续激光在谐振腔中垂直于光轴的前镜和后镜间往返振荡，并从前镜输出。

2．打标原理

射频驱动器（RFDriver）控制Q-开关的开关状态，连续激光在Q-开关的作用下，变成峰值功率达110kW的脉冲光波，经过光孔的脉冲光达到阈值后，由谐振腔输出到达扩束镜，光束经扩束镜放大后传输到扫描镜，由伺服电机带动X轴、Y轴方向的扫描镜片旋转进行光扫描，最后经平面聚焦场将激光的功率进一步放大后，聚焦在工作平面上进行打标。

整个过程由计算机按程序控制。

3．激光打标的特点

激光打标机因其特殊的工作原理，与传统标记方式（移印、喷码、电腐蚀等）相比，具有许多优越性；

1）非接触加工

可在任何规则或不规则表面打印标记，且打标后工件不会产生内应力；

2）材料适用面广

优点：

1）可在金属、塑料、陶瓷、玻璃、纸张、皮革等不同种类或不同硬度的材料上打印；

2）可与生产线上的其他设备集成，提高生产线的自动化程度；

3）标记清晰、持久、美观，并可有效防伪；

4）使用寿命长、无污染；

5）运行成本低

6）打标速度快且标记一次成型，能耗小，因而运行成本低。

虽然激光打标机的设备投资比传统标记设备大，但从运行成本而言，使用激光打标机要低得多。

①塑封三极管打标：

打标机工作速度为10个/秒，若设备折旧以5年计算，打标费用为0.00048元/个。

如果使用移印机，其综合运行成本约为0.002元/个，甚至更高。

②轴承表面打标：

若轴承三等分打字，总共18个4号字，采用振镜式打标机，以氪灯灯管的使用寿命为700小时计算，则每个轴承的打标综合成本为0.00915元。

电腐蚀刻字的成本约为0.015元/个。

以年产量400万套轴承计算，仅打标一项，1年最少可以降低成本约6.5万元。

7）加工效率高

计算机控制下的激光光束可以高速移动（速度达5～7米/秒），打标过程可在数秒内完成。

1个标准计算机键盘的印字可在12秒内完成。

激光打标系统均配有计算机控制系统，可以与高速流水线灵活配合。

8）开发速度快

由于激光技术和计算机技术的结合，用户只要在计算机上编程即可实现激光打印输出，并可随时变换打印设计，从根本上替代了传统的模具制作过程，为缩短产品升级换代周期和柔性生产提供了便利工具。

9）加工精度高

激光能以极细的光束作用于材料表面，最细线宽可达到0.05mm。

为精密加工和增加防伪功能开创了宽广的应用空间。

激光印标能满足在极小的塑料制件上印制大量数据的需要。

例如，可印制要求更精确，清晰度更高的二维条码，与压印或喷射打标方式相比，有更强的市场竞争力。

10）维护成本低

激光打标是非接触式打标，不像模版印标工艺有使用寿命的限制，在批量加工中的维护成本极低。

11）具有环保性

激光打标为非接触式打标，节约能源，相对于腐蚀法，避免了化学污染；

相对于机械式打标，也可减少噪声污染。

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

　　激光打标快好不易变更

　　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

　　机械压痕快较差不易变更

　　熔模快好不易变更

　　气动冲针中速较好易于变更

2.2激光打标机种类介绍及各种类型比较

激光打标机分类：

按照激光器不同分：

　　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）、打标机（可见激光）、红外激光打标机（不可见激光）、

按照激光波长分类

　　按照激光波长的不同可分为：

深紫外激光打标机（266nm）、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）。

激光打标机的区分

1、激光波长不同

　　深紫外激光打标机：

266nm

　　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：

　　光纤激光打标机：

　　CO2激光打标机：

10.64um

2、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。

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。

　　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。

由光纤直接输出激光。

3、标记范围及价格不同

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。

主要用于金属、塑胶等低要求