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激光打标技术
发表时间:2020-08-11     阅读次数:149     字体:【

激光打标技术


0 引言

激光打标技术是激光加工技术的重要组成部分,在制造行业有着广泛的应用。随着计算机控制技术和激光技术的不断发展与创新,激光打标技术以精度高、速度快、非接触、污染少为特点,逐渐成为对金属、半导体、石英、陶瓷、塑料、橡胶、木材等多种材料打标的主要手段[1,2]

在现代信息社会,专利信息对推动科技进步、促进工业发展起着重要作用。本文对我国的激光打标领域的专利申请进行了研究和分析,主要包括历年专利申请数量、专利类型、专利分类、技术来源国家、重点专利等内容,为激光打标领域的专利申请趋势和发展战略提供一些参考和依据。

1 激光打标专利数据分析

本文通过对中国专利文摘数据库进行检索,共获取到1985年至今已公开的激光打标技术专利申请857件,下面将以这些专利申请为基础进行分析。

1.1 专利类型分析


我国专利法规定了发明、实用新型和外观设计三种专利类型。众所周知,发明的含金量最高,并且保护期限为二十年,但是其审查周期较长,授权比例较低。实用新型和外观设计的保护期限均为十年,但是其审查周期较短,授权比例较高。由表1可见,我国激光打标技术的专利申请有29.3%为发明,57.2%为实用新型,

13.5%为外观设计。申请人往往将一些技术含量较低的小改进申请实用新型或外观设计,以期更快获得专利权,但是这样不利于后期的技术保护和专利维权。

1.2 历年申请量分析


从表2中可见,激光打标的专利申请在2000年以前一共仅有17件,从2000年开始,申请量呈增长趋势。从这组数据还可以看出,在2009年以前,激光打标技术还没有受到申请人的足够重视,每年的申请量均小于50件,但是,该领域的申请量自2009年开始迅速增长,2009年为63件,2013年上涨到133件,2014年依然有大幅增长。目前,2014年的专利申请还没有全部公开,所以154件还不是2014年的最终申请量。这样的增长趋势表明激光打标技术在迅速发展,申请人不断投入研发力量到该领域中。

1.3 技术来源国家分析


激光打标技术最早是从欧美以及日本等国发展起来,但是由统计数据看来,国内申请人占据了该领域总申请量的97%,而国外申请人只占据了3%。可见,中国的市场潜力还未对国外申请人形成足够的吸引力。但是,与国内申请人集中申请实用新型和外观设计专利不同,国外申请大多数都是发明专利,相对于申请的数量,国外申请人更重视申请的质量。目前,国内的研发者和申请人应当抓住国外资本尚未大举进入之际,缩小与国际领先水平的技术差距,做好专利布局,巩固自己的市场地位。

1.4 专利分类情况


IPC是国际专利分类(International Patent Classification)的简称,是目前最常用的根据技术领域对专利进行划分的方法,我国的每个发明和实用新型专利申请都会有一个或多个IPC分类号。表4反映了我国的激光打标专利申请分布比较集中的IPC大组。其中,B41J表示选择性印刷机构,B23K表示用激光束加工,B41M表示印刷、复制、标记或拷贝工艺,G02B表示光学元件、系统或仪器,H01L表示半导体器件,B65B表示包装物件或物料的机械、装置或设备,B44B表示用于艺术制品的机器、设备或工具,H01S表示利用受激发射的器件。由表4可见,B41J比例最大,53.2%的申请被分入该组,其次为B23K,占据了22.9%,B41J和B23K是激光打标的基础技术,H01L、B65B和B44B代表了激光打标的应用领域,B41M、G02B和H01S代表了激光打标的关键技术。

1.5 重点申请人情况


本文选取了五个有代表性的申请人,包括公司和高校,有的是国内激光打标行业的佼佼者,有的具有雄厚的技术研发能力。以下将从这些申请人的申请量,专利特点等方面进行分析。

1)大族激光科技股份有限公司

该公司在我国有1522件专利申请,其中包括115件激光打标的申请,最早的申请在2000年,最新的申请在2014年。这些申请的内容比较丰富,包括激光打标装置、打标控制系统、激光聚焦镜头、打标精度矫正方法、大幅面打标装置等等。已获得授权的发明专利有硬件装置,例如CN101439617B,请求保护一种激光打标机,其机身本体和工作头分开设置,两者之间用光纤予以连接,标记自由大,且可以对被加工物体实行多维度标记;也有操作方法,例如CN101823382B,请求保护一种对工件表面进行激光打标的方法,将原有的直上直下式的出光打标改为成一定角度的打标,实现包括上下面、侧面在内的所有区域内的工件表面同时打标,可有效去除接插件之类产品的镀金层。由此可见,该公司在激光打标机的研发上具有一定的技术优势。

2)格兰达技术(深圳)有限公司

该公司有25件激光打标的申请,最早的申请在2006年,最新的申请在2010年。其中有多项已获得授权的发明专利涉及IC料条的激光打标,例如CN100459035C,请求保护一种全自动IC料条激光打标机,对多规格料条芯片进行逐一上料、检测、打标、再检测,并将每次检测到的不合格料条剔除出去,将打标合格的料条推送入下料箱。

3)北京工业大学

北京工业大学有7件激光打标的申请,最早的申请在1997年,最新的申请在2011年。例如已获得授权的发明专利CN102241201B,请求保护一种基于透明材料的激光熔化刻蚀打标装置和方法,打标时激光通过运动控制系统聚焦在透明材料与导热介质的接触面,介质吸收激光能量转化为热量传导给紧密接触的透明材料,使其在极短时间达到熔化点,从而脱离基材,实现刻痕。发明人陈继民等对金属材料和薄膜材料的打标技术有比较深入的研究[3,4]

4)西北工业大学

西北工业大学有6件激光打标的专利申请,第一发明人均为何卫平,申请日都在2010年之后。这些申请主要集中在夹具,例如已获得授权的发明专利CN101804743B,请求保护一种激光标刻刀具编码时的可换位夹具,该夹具通过一次装夹就可以同时在刀具的柱面和端部平面两个不同工位下分别标刻明码和二维条码,针对同规格刀具只需一次对焦就可以完成该批刀具标刻。

5)华中科技大学

华中科技大学有4件激光打标的专利申请,大部分申请日在2000年以前。这些申请主要集中在激光器,特别是光学谐振腔,例如已获得授权的发明专利CN1025808C,要求保护一种用于激光打标机的激光谐振腔,能成倍提高打标面积而不需要增加光学系统和激光器的功率。

2 激光打标技术研发方向与专利申请方向分析

2.1 机器视觉技术

利用机器视觉技术,通过视觉传感器采集现场图像,并做分析和数据处理,之后引导机器进行正确的操作,能够实现自动对位、检测和调整,减少相关工序对人工的要求,采用机器视觉技术可以减少误差,提高打标质量,同时可以提高效率,实现自动化打标。

2.2 光纤激光器技术

在光纤激光器出现以前,激光打标系统通常采用以CO2激光器为代表的气体激光器或者以Nd:YAG激光器为代表的钕玻璃激光器。而光纤激光器使得激光参数易于调整,并且其光功率和转换效率更高,体积更小,散热更方便,更适合作为激光打标系统的光源,具有很大的市场潜力。

虽然激光打标技术已经日趋成熟,但是还有很大的创新和改进的空间,申请人需要挖掘更深的技术发展方向,同时提高专利申请的撰写水平,才能获得更好的专利保护。

3 结束语

本文统计了我国激光打标领域的专利申请数据,并进行了分析和梳理,从上面的分析可知,目前我国的激光打标专利申请仍在快速增长,说明该领域的竞争比较激烈。但这些申请以国内申请人为主,以实用新型专利为主,申请的技术含量还有待提高。本文还指出了机器视觉和光纤激光器等技术在激光打标领域的发展机会和方向。希望在未来该市场竞争逐渐激烈的情况下,对该我国在该领域技术的发展和研究成果的保护等方面提供有用的参考。


 
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