一、激光产业发展的概况

    （1）激光与激光技术

    激光是通过人工方式，用光或放电等强能量激发特定的物质而产生的光，1960 年，人类成功地制造出世界上第一台激光器，产生了激光。由于激光具有完全不同于普通光的性质，很快被广泛应用于各个领域，并深刻地影响了科学、技术、经济和社会的发展及变革。

    激光与原子能、半导体、计算机共同被视为 20世纪的现代四项重大发明，对人类社会进步和发展发挥着重要作用； 激光技术也被美国科学家总结为影响全球未来发展的 18项重大关键技术之一。激光技术可广泛应用于民用领域和军用领域， 激光技术及产业已成为多政府重点扶持并由科研院所和企业共同主导的国家战略新兴产业。在民用领域中，激光技术是现代高端制造的基础性技术之一，在国民经济中有显著的放大效应。欧美主要国家在机械、汽车、航空、钢铁、造船、电子等大型制造产业中，基本完成了激光加工工艺对传统加工工艺的替代更新，进入“光加工”时代。在军事领域中，随着激光技术的发展，激光定向能武器成为各国重点支持和发展的新概念武器，而高功率、高光束质量光纤激光器已成为欧美军事大国的定向能新概念武器的首选光源之一。整体而言，激光技术进步正推动着世界“光加工”工业革命和“光对抗”军事变革，发展前景广阔。

    （2）激光应用领域

    激光正从广度和深度两方面日益拓展应用领域， 逐步渗透到国民经济的多个领域。在装备制造领域，高功率激光设备在航空、航天、汽车、高铁、船舶等高端装备制造等领域的切割焊接、测量、打标等环节发挥着越来越重要的作用。

    例如：在现代汽车制造中，汽车、高铁车身焊接均已全部实现激光焊接；激光加工是飞机机头（驾驶舱）机身切割成型和焊接的最佳解决方案。在精细微加工方面，超短脉冲激光在光伏、液晶显示、半导体、LED、OLED等领域的钻孔、刻线、划槽、表面纹理化、表面改性、修整、清洗等环节发挥了不可替代的作用。此外，激光与生物学、医学治疗及诊断、制药科学相结合，激光抗癌和物理治疗、激光手术、激光诊断、激光眼科治疗、激光美容已普遍进入医学各分诊疗科室，激光基因定序仪的发明使基因测序检测的时间过程加快了数百万倍。总之，激光与战略性新兴产业七大领域密切相关， 自身也是战略性新兴产业高端装备制造业的重要内容。

    据美国科学和技术政策办公室 2010年分析和统计，美国当年GDP的 50%（约 7.50 万亿美元）与激光在相关领域的市场应用及不断广泛拓展相关，其中最主要的是激光在信息、制造业和生命科学技术领域中的贡献，具体见下表：

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    二、光纤激光器的基本情况

    （1）光纤激光器的概念

    光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器， 属于固体激光器的一种，但因增益介质形状特殊且具有典型的技术和产业优势，行业中一般将其与其他固体激光器分开进行研究。 典型的光纤激光器主要由光学系统、电源系统、控制系统和机械结构四个部分组成，其中，光学系统由泵浦源、增益光纤、光纤光栅、信号/泵浦合束器及激光传输光缆等光学器件材料通过熔接形成全光纤激光器，并在电源系统、控制系统的驱动和监控下实现激光输出。同时，光纤激光器根据功率大小的不同采用不同的冷却方式， 通常情况下， 功率低于 200W 时采用风冷结构， 功率大于 200W时采用循环水制冷，以保证激光器在工业环境条件下可靠稳定运行。

数据来源：公开资料整理

    （2）光纤激光器的分类

    光纤激光器种类较多，根据其激射机理、器件结构和输出激光特性的不同可有多种不同的分类方式。根据目前光纤激光器技术的发展情况，其分类方式和相应的激光器类型主要有以下几种：

    1）按激光的工作模式分类

    按激光的工作模式可主要分为脉冲光纤激光器和连续光纤激光器。

    2）按输出激光功率大小分类

    按输出激光功率大小可分为：①低功率光纤激光器：平均输出功率小于100W 的光纤激光器；②中功率光纤激光器：平均输出功率在 100W 至 1,000W的光纤激光器；③高功率光纤激光器：平均输出功率大于或等于1,000W 的光纤激光器。

    三、光纤激光器行业市场概况

    （1）全球激光器行业发展现状

    1）全球激光器行业市场规模和用途

    欧美等发达国家最先开始使用激光器，并在较长时间内占据较大的市场份额。随着全球制造业向发展中国家转移，亚太地区激光行业市场份额迅速增长。

    发展中国家在制造业升级过程中，逐步使用激光设备代替传统设备，对激光器的需求旺盛，系目前全球激光行业市场最主要的驱动力之一。根据报告，2012-2016 年，全球激光器行业收入规模持续增长，从2012年的 87.30 亿美元增加至 2016 年的 104.00 亿美元，年复合增长率为 4.47%。随着大功率激光器技术突破和增材制造技术的成熟， 预计未来激光器行业将持续快速增长。2012-2016 年，全球激光器行业收入如下图所示：

2012-2016 年全球激光器行业收入

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    相关报告：智研咨询发布的《2017-2023年中国激光行业深度调研及发展前景预测报告》

    激光器用途十分广泛，目前主要应用于通信、材料加工、印刷、军事研发、医疗美容等领域。根据数据，2016年， 全球激光器行业应用领域中材料加工相关的激光器收入 31.20亿美元，占全球激光器收入的 30%，为仅次于通讯的第二大激光器应用领域；研发与军事运用相关激光器收入 8.32 亿美元，占全球激光器收入的 8%；医疗美容相关激光器收入 8.32 亿美元，占全球激光器的 8%。具体情况如下：

2016 年全球激光器用途分类情况

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    2）工业激光器市场规模和用途

    近年来，全球工业激光器市场规模保持较快增长，根据数据， 全球工业激光器收入从2012年的23.11亿美元增加至 2016年的31.57 亿美元，年复合增长率为8.11%。2014年以来，工业激光器市场规模增速逐步加快，最近三年的市场规模增长率分别为 5.79%、8.93%和 10.17%。2012-2016 年，全球工业激光器市场规模如下图所示：

2012-2016 年全球工业激光器市场规模与结构
单位：亿美元

数据来源：公开资料整理

    以工作物质分类，工业激光器可以分为光纤激光器、CO2 激光器、固体激光器和其他激光器，其中，光纤激光器在材料加工领域占比最高。2016 年，全球光纤激光器销售额为 13.05 亿美元，占工业激光器销售额的 41.34%。光纤激光器市场规模的快速增长系工业激光器市场规模增长的主要原因。在材料加工方面，工业激光器主要用于切割、打标、金属精加工、金属焊接等，其中，切割和打标为最重要的两个应用领域。2016 年，全球工业激光器在材料加工方面的应用中，切割应用占 36%，打标应用占 18%。具体情况详见下图：

2016 年全球工业激光器材料加工用途构成情况

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    （2）光纤激光器发展状况

    1）光纤激光器在工业激光器中的市场规模

    与其他激光器相比，光纤激光器拥有结构简单、转换效率高、光束质量好、维护成本低、散热性能好等优点，光纤激光器已成为金属切割、焊接和标记等传统工业制造领域的主流光源，并广泛应用于医疗美容、航空航天和军事应用等领域。

    全球光纤激光器收入从 2012年的 6.61 亿美元， 增加至 2016年的 13.05 亿美元，年复合增长率为18.54%，保持快速增长态势。2012-2016 年，光纤激光器市场规模如下图：

2012-2016 年全球光纤激光器市场规模
单位：亿美元

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    同时，光纤激光器在工业激光器中的市场份额保持逐年上升，从2012年的28.60%增加至 2016 年的41.34%， 成为市场份额最大的工业激光器。 2012-2016年，光纤激光器市场份额如下图：

2012-2016 年全球光纤激光器占工业激光器比重

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    2）光纤激光器的市场状况

    自光纤激光器问世以来， 高功率光纤激光器成为激光领域最为活跃的研究方向之一。 随着新型泵浦技术的采用和大功率半导体激光器制造技术和工艺的进一步发展成熟，光纤激光器得到了飞速发展。过去10年，光纤激光器在输出功率、光束质量和亮度等方面取得了巨大进步。光纤激光器效率和可靠性更高，通过开发更多的新工艺和加工方法， 将推动光纤光器在高端工业制造领域的进一步突破。

    根据报告， 光纤激光器的用途可以为打标、微材料加工（Micro Processing） 、宏观材料加工（Macro Processing）三大类。其中， 微材料加工包括了除打标以外， 所有输出功率小于 1,000W 的激光器应用；宏观材料加工包括了所有输出功率大于等于1,000W 的激光器应用， 主要为金属切割和焊接。近年来，光纤激光器市场规模保持增长，其中，用于宏观材料加工的激光器市场规模增长迅速，从 2012 年的 3.49 亿美元增加至 2016 年的 6.53亿美元，年复合增长率为 16.96%；用于打标的光纤激光器市场规模从 2012 年2.01 亿美元增长至 2016 年的 2.65 亿美元，年复合增长率为 7.16%；用于微材料加工的光纤激光器市场规模从 2012 年的 1.12 亿美元增加至 2016 年的 3.86亿美元，年复合增长率为36.25%。2012-2016 年，光纤激光器用途分类如下图所示：

    （3）中国激光产业发展状况

    1）中国为全球激光器最大的消费市场

    中国激光产业市场起步较晚，但随着中国装备制造业的迅猛发展，近年来，中国激光产业获得了飞速的发展。 中国是活跃的制造业市场及工业激光设备的主要市场，受宏观经济发展、制造业产业升级、国家政策支持等因素影响，中国工业激光产业成为受高度关注的产业之一，市场发展迅速。2015 年，中国取代欧洲，首次成为激光器最大的消费市场，市场规模增长至28亿美元左右，约占全球市场规模的 29%。

    2）对激光器市场需求量大

    中国激光器市场规模大、增速快。面对日益增长的激光器市场需求，国内激光器生产企业纷纷加大研发和生产力度，但由于国产产能不足以及产品品质差异，国内企业从欧美进口激光器的数量不断增加。例如：IPG 为全球知名光纤激光器企业，其在中国市场销售额和占比均呈逐年增长态势。2013-2016 年，IPG在中国市场销售额数据如下：

IPG 在中国市场销售规模（单位：亿美元）

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    （3）中国激光产业发展状况

    1）中国为全球激光器最大的消费市场

    中国激光产业市场起步较晚，但随着中国装备制造业的迅猛发展，近年来，中国激光产业获得了飞速的发展。 中国是活跃的制造业市场及工业激光设备的主要市场，受宏观经济发展、制造业产业升级、国家政策支持等因素影响，中国工业激光产业成为受高度关注的产业之一，市场发展迅速。2015 年，中国取代欧洲，首次成为激光器最大的消费市场，市场规模增长至28亿美元左右，约占全球市场规模的 29%。

    2）对激光器市场需求量大

    中国激光器市场规模大、增速快。面对日益增长的激光器市场需求，国内激光器生产企业纷纷加大研发和生产力度，但由于国产产能不足以及产品品质差异，国内企业从欧美进口激光器的数量不断增加。例如：IPG 为全球知名光纤激光器企业，其在中国市场销售额和占比均呈逐年增长态势。2013-2016 年，IPG在中国市场销售额数据如下：

IPG 在中国市场销售规模

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    3）国内光纤激光器行业发展迅速

    2007 年之前，尽管国内高校、研究所等单位在光纤激光器领域开展了大量的研究工作并取得了诸多成就，但国内光纤激光器的产业化和产品化仍然是空白，几乎所有工业光纤激光器全部依赖进口。2007 年以来，在国家产业政策支持和激光器企业的研发投入下，国内光纤激光器产业发展迅速，目前已出现超过十家光纤激光器企业。随着国内光纤激光器企业综合实力的增强，国产光纤激光器功率和性能逐步提高，目前产业化光纤激光器功率已能达到万瓦级别。据中国光学学会激光加工专业委员会报告，2016 年，中国低功率光纤激光器市场已被国内企业占据，国内企业市场份额高达 85%；中功率光纤激光器市场，国内企业与国外企业市场份额相当； 高功率光纤激光器市场， 国产产品已实现部分销售。国产光纤激光器逐步实现由依赖进口向自研、替代进口到出口的转变。

    4）国内光纤激光器市场竞争格局

    目前，我国光纤激光器行业处于快速成长阶段，普通低功率光纤激光器技术门槛较低，国产低功率光纤激光器的市场占有率超过 85%。高功率光纤激光器技术门槛较高，企业竞争主要围绕创新能力、研发实力、核心材料和器件产业链整合能力展开，目前高功率光纤激光器市场仍以欧美知名光纤激光器企业为主导，产品价格和附加值相对较高。

    （4）全球光纤激光器市场规模预测

    1）2017-2020 年全球光纤激光器市场规模

    与其他激光器相比，光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、体积小巧等优势。近年来，随着光纤激光技术的发展和下游行业需求的增加，光纤激光器市场规模保持快速增长。传统制造、汽车生产、重工制造等行业正越来越多的使用光纤激光器；同时，医疗美容、通信和航空航天领域也开始使用光纤激光器。根据预测，全球光纤激光器的销售额将由 2017年的 15.90 亿美元增加到 2020 年的 25.00 亿美元，年复合增长率为 16.28%。

2017-2020 年全球光纤激光器市场规模

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    2）用于工业领域的光纤激光器市场规模

    工业领域依然是光纤激光器主要应用领域，包括切割、焊接、雕刻和打标等材料加工。光纤激光器具有光电转换效率高、光束质量好、投资维护成本低等优点，为材料加工的理想激光器。以金属焊接为例，光纤激光器实现了非接触式的焊接过程，减少切割材料损耗，且无需进行后续处理，有助于提高工作效率，并大幅降低制造成本。根据预测，应用于工业领域的光纤激光器的销售额将由 2017 年的 13.70 亿美元增长至 2020 年的 21.60 亿美元，年复合增长率为 16.39%。

2017-2020 年用于工业领域的光纤激光器市场规模

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    3）按地域划分的市场状况预测

    ①总体情况

    亚太地区为全球最主要的光纤激光器市场，由于亚太地区集聚了全球重要的汽车业、传统制造业和半导体行业，对光纤激光器需求非常旺盛。欧洲为第二大光纤激光器市场，Trumpf 公司等光纤激光器生产商设立在欧洲。美国是第一个将光纤激光器用于制造业和进行高功率激光应用的国家， 全球知名的大型光纤激光器生产商，如IPG、Coherent、nLight 等公司总部都设立在美国，但北美洲工业制造对光纤激光器需求相对较小。

    2015年，全球光纤激光器市场主要集中在亚太地区、欧洲和北美洲，其中，亚太地区占 45%的市场份额、欧洲占33%的市场份额、北美洲占 19%的市场份额。预计到2020年，亚太地区将成为光纤激光器市场增长的重要动力，亚太地区市场规模将进一步增加，市场份额将从45%提升至 50%。

2015 年和 2020 年全球光纤激光器市场结构

数据来源：公开资料整理

    ②亚太地区

    亚太地区是全球工业激光器的最大市场。 由于消费电子领域是工业激光器最大的终端应用产业，消费电子产品制造商的市场需求将使中国、日本、韩国、印度、台湾等国家和地区的工业激光器市场呈现大幅增长。鉴于亚太地区工业部门的快速发展和光纤激光器低成本、高输出功率的优势，用于材料加工的光纤激光器市场空间巨大。根据预测，2017 年亚太地区光纤激光器市场规模为 7.45 亿美元，2020 年有望达到 12.56 亿美元，在此期间年复合增长率为19.02%。

2017-2020 年亚太地区光纤激光器市场规模

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    ③欧洲

    欧洲对光纤激光器的需求主要源于其汽车行业， 光纤激光器能够实现高强度的钢切割和焊接汽车部件，近年来汽车行业对光纤激光器的需求不断增加。根据预测，2017 年欧洲光纤激光器市场规模为 5.08 亿美元，2020 年有望达到 7.54 亿美元，在此期间年复合增长率为 14.07%。

2017-2020 年欧洲光纤激光器市场规模

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    ④北美洲

    北美洲为 IPG、Coherent、nLight 等国际知名光纤激光器生产商的总部所在地。北美洲通常是率先采用新技术的区域，但该地区的光纤激光器市场规模相对较小，主要原因为北美洲经济增长缓慢、制造业较为低迷。尽管如此，鉴于北美洲在研究、通信、医疗、军事和国防行业等领域的发展，同时在美国政府提出的制造业回归政策的刺激下，预计北美洲激光器市场将快速增长。根据预测，2017年北美洲光纤激光器市场规模为 2.82 亿美元，在 2020年有望达到4.11亿美元，在此期间年复合增长率为13.38%。

2017-2020 年北美洲光纤激光器市场规模

数据来源：公开资料、智研咨询整理

    四、光纤激光器行业发展趋势

    光纤激光器因其高效率及低维护运营成本等优势逐渐受到激光系统集成商的青睐，已经或正在许多应用领域替代 CO2 激光器和其他固体激光器，对激光器市场产生了革命性的改变，推动全球激光市场的不断发展。随着光纤激光器在工业加工领域的应用范围不断扩展，未来几年内，光纤激光器行业将会出现五大发展趋势：

    （1）向更高功率方向发展

    在船舶、航天等高新技术领域需求和增材制造技术广泛应用的推动下，更高输出功率成为光纤激光器发展的主要研究内容之一， 光纤激光器的输出功率将从百瓦级、千瓦级向万瓦级发展。预计通过采用更高功率的泵浦源、更先进的特种光纤设计和高功率光纤合束技术，光纤激光器输出功率将达到数万瓦级。配置千瓦至数万瓦的大功率光纤激光器的工业装备将会成为高端制造业的主流设备。

    （2）向高平均功率、高峰值功率的脉冲光纤激光器发展

    在激光的许多应用中，例如激光深雕、激光清洗等需要高平均功率、高峰值功率的脉冲光纤激光器，将高光束质量、小功率的激光器作为种子光源，双包层光纤作为放大器，容易获得高平均功率、高脉冲能量的脉冲激光输出，是目前行业研究的热点和难点。

    （3）向超短脉冲光纤激光器方向发展

    在激光精细加工领域，例如脆性材料打孔、蓝宝石玻璃切割等，需要超快超短脉冲光纤激光器。目前，中高功率的超快超短脉冲光纤激光器是研发的热点。

    （4）向更高亮度方向发展

    高光束质量的高功率光纤激光器在科研和军事领域需求旺盛， 主要用户为科研机构、高等院校和政府部门。目前，国外发达国家把高光束质量的大功率光纤激光器作为战术激光武器的首选光源， 军事等特殊需求将促使光纤激光器在向更高功率发展的同时向更高亮度方向发展， 即在提升输出功率同时保持光纤激光器输出光束质量。

    （5）向模块化、智能化方向发展

    为了适应市场上对于激光器多种需求，光纤激光器将逐渐走向系列化、组合化、标准化和通用化。利用有限的规格和品种，通过组合和搭配不同模块，缩短新产品开发周期，提高产品的稳定性和可靠性。同时，通过采用先进的通信技术和设计理念，实现光纤激光器的远程诊断、远程维修、远程控制以及数据统计，通过对光纤激光器运行状态的实时监控，提前发现和处理产品潜在的故障，从而为客户提供更好的产品服务。

江苏省激光产业技术创新战略联盟

苏州工业园区激光产业创新联盟协会

苏州大学激光加工中心

随着最新新兴技术能力的提升和制造业创新的发展，机器人技术的发展前景正发生着迅速的变化，新的发展趋势和应用领域也随之涌现。在国际机器人联合会（IFR）工业机器人供应商集团主席安德烈亚斯.保尔博士率先公布的“2016年全球工业机器人最新统计数据”中显示，去年全球工业机器人的总销量为29万台，增速14%。到2019年，中国的机器人市场将占据全球市场需求量的40%。其中汽车、电子、金属加工、食品饮料、化工及塑料等多个行业依然是工业机器人的主要应用行业。激光加工作为一种崭新的加工方法应用极其广泛，在打孔、切割、焊接以及表面淬火、冲击强化、表面合金化、表面熔敷等众多加工领域中都得到了成功的应用。近十年来，激光技术还被应用于快速成形、三维去除加工、微纳米加工、机械的抛光打磨以及3D打印中，激光加工的发展日新月异。先进制造领域在智能化、自动化和信息化技术等方面的进步促进了机器人技术与激光技术的融合。因此机器人和激光两种智能制造、先进制造工具已经成为制造业中的标配，两种先进技术的结合将会使两种技术发挥到极致，彻底实现工业实践的现代化。本文将具体介绍机器人在激光中的应用现状以及未来发展趋势。

一、应用现状

在激光切割、激光焊接、激光硬钎焊、激光熔敷、激光硬化以及激光复合焊接等先进加工技术中，机器人起着无可比拟的作用。

1、激光切割机器人系统

随着高功率光钎激光器的问世，以及工业机器人定位精度的不断提高，利用工业机器人进行激光切割，是当今机器人应用领域和激光切割领域的一大热点。机器人激光切割系统是一个固定的激光发生器和一个机器人运动序列的创新结合，通过将激光束引导装置完全集成在机器人手臂中，这就需要机器人手臂的灵活性和高精度，典型代表有Kuka机器人的3D laser nonmetal cutting三维激光非金属切割，激光束以ROBOT RV6L-CO₂二氧化碳激光机器人为中心，在精确机械手的操控下，激光束在工件上移动。当Kuka机器人跟踪工件的轮廓时，激光束工作，达到切削的效果。ROBOT RV6L-CO₂机器人如图1所示，它是高精度高柔性的五轴联动机器人，路径重复精度很高，而且在规定的有效负荷下，其所占用的空间很小。此套LASER ROBOT RV6L-CO₂二氧化碳激光机器人系统可以实现在车辆内外饰件、车门和车厢内饰，A、B、C柱内饰，仪表盘、顶棚、扶手等非金属材料的切割和打孔。国内运用机器人进行激光切割的企业很多，并且已经使用工业机器人作为激光运动控制的对象，在机器人市场一路走红的背景下，作为机器人制造工艺中不可或缺的激光切割市场定是前景大好。

图1Kuka公司内导光ROBOT RV6L-CO₂二氧化碳激光机器人

2、激光焊接机器人系统

（1）激光熔焊

目前在国内外汽车产业中，激光焊接机器人已成为最先进的制造技术，获得了广泛应用。德国大众汽车、美国通用汽车、日本丰田汽车等汽车装配生产线上，已大量采用激光焊接机器人代替传统的电阻点焊设备，不仅提高了产品质量和档次，而且减轻了汽车车身重量，节约了大量材料，使企业获得很高的经济效益，提高了企业市场竞争能力。由于常见的焊接机器人大多采用“示教再现”的操作模式而存在加工误差和焊接热变形，从而造成焊接质量下降和焊接缺陷,具备焊缝实时跟踪功能的焊接机器人是解决该问题的主要手段。采用焊缝实时跟踪可以有效的提高产品成品率，具有此功能的激光焊接机器人的典型代表有Kuka机器人的激光熔焊系统，图2所示即为kuka公司带焊缝跟踪系统的机器人激光熔焊系统。

图2 Kuka公司激光熔焊带焊缝跟踪系统的机器人系统

（2）机器人激光硬钎焊

激光硬钎焊是利用激光作为热源，是一种高精度、高自动化、高柔性的焊接工艺，可实现不同材料间的连接，具有更好的间隙适应性、更低的热输入量、更快的加工速度和可获得非常好的表面质量，连接可靠、全连通率高、热影响小。在国内外汽车产业中应用范围较广，可实现汽车后尾盖和汽车车门的焊接，激光焊接汽车盖板和车门特点：

■零件连接无需装饰板；

■焊缝直接成型无需打磨；

■自动化程度提高节省人工；

■快节拍可满足产量需求。

图3为Kuka激光机器人应用于汽车车门激光钎焊的实例照片，可见机器人激光系统已广泛应用在汽车领域。

图3 Kuka激光机器人应用于汽车车门激光钎焊

3、机器人激光熔覆

激光熔覆的工艺参数主要有激光功率、激光光斑直径、光斑离焦量、粉末送粉速度、扫描速度、预热温度等。这些参数对熔覆层的稀释率、表面粗糙度、裂纹以及熔覆零件的致密性等有很大影响。各参数之间也相互影响，相互匹配，是一个非常复杂的过程，须采用合理的控制方法将这些参数控制在激光熔覆工艺允许的范围内。同时激光熔覆修复与强化工作是一个非标准化的动作，不同于生产线上的批量产品。工件损坏的位置大多为随机和复杂的，即使是经常磨损的也只是极少数产品之间的相同部位，而且很多部位表面不一定是直线或有规律的曲面，这就要求加工头在一套加工动作中需要根据要求以很多不同的姿态进行工作，传统的多轴机床很难实现。通常是使用操作人员手工操作加工头进行人工作业，同时如前所述，还要及时根据情况调整工艺参数，这对于操作人员的技术手法、熟练程度以及专注度等要求将非常高。而且这种激光熔覆方法会产生被加工区的高温、激光反射或照射的危害、加工产生的电弧光以及粉末飞溅产生的空气粉尘污染等问题，都会对一线操作人员的身体健康造成危害。而使用的激光机器人系统则不可同日而语，其机械手臂在很多动作上可以模拟人的手臂进行动作，同时其强大的电气控制功能可以将熔覆工艺要求的参数预置在系统中进行及时的调用和搭配，机器人可以在运行的命令中加入各种外部控制指令，从而使得这项工作可以在预先编程设定之后进行无人化工作，避免对操作人员造成危害的同时也防止大工件长时间工作产生的疲劳。而且机器人在参数的控制上比人工方式要准确很多。目前市场上机器人激光熔覆很多，以kuka机器人激光熔覆系统为例，图4为kuka机器人进行激光金属沉积熔覆的过程。使用这种工业机器人，在激光修复工作中既可以替代人工手动操作避免人为的手动误差，又可以准确的设定加工参数实现即时有效的控制，还可以避免工作中环境因素对人体的伤害。两种先进技术的有效融合使得零件修补和强化这种传统工作变得更加具有发展前景。

图4 Kuka机器人激光沉积熔覆系统在工作中

4、机器人激光硬化处理

硬化是施加在钢件上的一种表面热处理，能大大增强钢件的硬度。这对于需要高耐磨性的钢件如钢板冲压模具来说至关重要。首先进行一个高800-1000℃的加热过程，然后进行快速的冷却。这会使得钢的结构发生变化。如果硬化使用激光来进行，因为它是一个高度局域化的热源，它会使得只有表面会被硬化，而将零件的核心保留在它们的原始状态；“从而使得零件不那么脆，而且由于作用在上面的热比较少，零件的扭曲也会小得多。再加上机器人的灵活性，机器人激光这种柔性系统的引进，使得激光硬化可以高效进行操作，从较复杂的小型原件到大型重量级原件都可以处理。图5为kuka机器人激光硬化处理系统及其正在工作的图片。

图5 Kuka机器人激光硬化系统及其在工作中

5、机器人激光-电焊复合焊接

激光-电弧焊复合焊接相对于单独采用激光焊或者单独使用电焊来说主要技术优势在于：1焊接熔深的加大；2对接间隙的加大；3焊接速度增大，可达到激光焊接速度的两倍。因此机器人激光气弧焊系统的使用使得加工范围更广；高的自动化焊接速度与完美的焊缝质量的结合使得生产率显著提高；机器人高精度自动化的激光焊接工件与气弧焊的结合也大大降低了焊接工件的变形，因此也大大节约了时间成本。

图6机器人激光-电弧复合焊接原理

同样以kuka机器人laser-MIG hybrid process为例，见图7为机器人激光-电弧复合焊铝合金部件，实现了机器人技术和激光-电弧复合弧焊技术的完美结合，可见机器人激光两种现代化的智能工具代表了最先进的前沿技术。

图7Kuka机器人激光-电弧复合焊接系统及其焊接大型铝合金部件

二、发展前景

汽车产业对国民经济的发展具有巨大的拉动效应，已经成为国民经济的重要支柱产业。从国际上来看，纵观世界经济强国，其汽车工业产值占本国国民经济总值的比例均在10%以上。据中国汽车工业协会统计，2016年1至7月，汽车全行业完成工业总产值3723.82亿元，同比增长29.44％；产品销售收入3598.88亿元，同比增长31.05％；利润总额221.90亿元，同比增长51.14％。汽车产业作为国民经济支柱产业的地位越来越突出。此处以大众汽车生产为例，据《日本经济新闻》2016年12月27日报道，德国大众(VW)2016年的全球销量首次跃居全球车企首位，大众1-11月的全球销量937万9100辆，也就是1-12月销售量约为1022万辆，按每台车10万人民币计算，那么内饰价格按每台车激光切割加工为1000元计算，那么内饰占有额共计102.20亿人民币，这仅仅是大众汽车一家车企公司内饰件加工费用的占有额。由此可见仅机器人激光切割市场就如此的庞大，而巨大的汽车需求的背后与生产线的自动化程度和工位设置有很大关系，这两项决定了生产节拍。以机器人激光焊接车体为例，激光焊接不仅将车身强度提升30%，车身的结合精度同样大大提升，同时也大大缩短了生产线。激光用于汽车零部件甚至整车的焊接已经有二十多年的历史，在汽车工业极为发达的欧美国家，激光焊接已经成为最先进的汽车制造工艺中的一种标准工艺，广泛应用于汽车齿轮（包括联体齿轮）、汽车变速器、滤油器、汽车空调皮带轮、液压挺杆、ABS电池阀、安全气囊点火器、锂电池、喷油嘴、车灯、传感器等零部件。车顶、车门、车尾箱、发动机顶盖等车体部位的激光焊接应用也非常广泛，由此可见，机器人激光切割和焊接在未来的整个汽车行业发展来看，市场占有率将会继续大幅度提升。同时随着新能源汽车的大力推广，其在切割和焊接市场上的占有量将会更大。

此外在船舶、航空等行业也具有一定的占有率，当前我国正处于“中国制造2025”的攻坚期，制造业在国民经济中的地位可以用以下几个简单的数字来进行说明：美国68% 的财富来源于制造业；在日本，国民经济总产值的约49% 由制造业提供，智能制造被列为推动新一代新兴技术与制造技术融合发展的主攻方向，机器人激光的完美结合将会成为制造业转型升级的重要抓手。此外，21世纪是海洋的世纪，随着海洋经济地位的日益凸显，激光焊接（尤其是激光-电弧复合焊接）、激光切割和激光熔覆在海洋造船和海洋平台中的应用将更为广泛和深入。

据测算，全国80%的在役机械超过保证期，机床保有量800万台，役龄10年以上的传统旧机床超过300万台，废旧汽车约500万辆。且不说达到德国废旧汽车100%的回收利用水平，就算仅将其中的10%进行再制造，产值规模都将超过千亿元，潜力十分巨大。同时，激光再制造技术是符合国家循环经济和可持续发展战略的绿色制造技术，也是国家重点支持的高新技术之一。随着基础研究工作的不断深入，激光再制造技术的应用范围也将不断扩大。我国有几万亿元的设备资产，每年因磨损和腐蚀而使设备停产、报废所造成的损失都愈千亿元，这为激光再制造技术带来了广阔的市场应用前景。2013年，全国激光再制造修复业务市场就达到300亿元。据悉欧美国家发展再制造产业已经50多年，已形成了巨大的产业链，全球产业规模已超1400亿美元。如今，我国已进入机械装备和汽车报废的高峰期，再制造产业发展面临难得机遇。

结束语

国内致力于激光加工的企业很多，一些企业现在已经使用工业机器人本体作为运动控制的对象。激光加工机器人既具有机器人运动灵活，柔性高的特点，又具有激光加工速度快、质量好等优点，很好地满足了现代制造业发展的要求。在机器人市场一路走红的背景下，作为机器人制造工艺中不可或缺的激光加工市场定是前景大好，并且又加入激光机器人这一创新结合，国内激光加工定会一路攀升，机器人激光的系统将不止局限于机器人激光切割、打孔、焊接以及熔覆产业。中国制造业与智能制造还相距很远，从工业2.0到工业4.0，中国还有很长的路要走。2017年全国工业激光产业产值可突破600亿元，至2020年可达1000亿元。那么与之结合的机器人激光产业的发展定会继续前进，将机器人智能制造应用到激光打标、激光雕刻、激光3D打印、激光清洗、及激光化学、激光冲击以及激光存储、激光通信、激光医学、激光娱乐、激光军事等更多领域中，机器人激光系统的应用前景一片大好，中国从工业2.0到工业4.0的路也会越走越近。

江苏省激光产业技术创新战略联盟

苏州工业园区激光产业创新联盟协会

苏州大学激光加工中心

随着最新新兴技术能力的提升和制造业创新的发展，机器人技术的发展前景正发生着迅速的变化，新的发展趋势和应用领域也随之涌现。在国际机器人联合会（IFR）工业机器人供应商集团主席安德烈亚斯.保尔博士率先公布的“2016年全球工业机器人最新统计数据”中显示，去年全球工业机器人的总销量为29万台，增速14%。到2019年，中国的机器人市场将占据全球市场需求量的40%。其中汽车、电子、金属加工、食品饮料、化工及塑料等多个行业依然是工业机器人的主要应用行业。激光加工作为一种崭新的加工方法应用极其广泛，在打孔、切割、焊接以及表面淬火、冲击强化、表面合金化、表面熔敷等众多加工领域中都得到了成功的应用。近十年来，激光技术还被应用于快速成形、三维去除加工、微纳米加工、机械的抛光打磨以及3D打印中，激光加工的发展日新月异。先进制造领域在智能化、自动化和信息化技术等方面的进步促进了机器人技术与激光技术的融合。因此机器人和激光两种智能制造、先进制造工具已经成为制造业中的标配，两种先进技术的结合将会使两种技术发挥到极致，彻底实现工业实践的现代化。本文将具体介绍机器人在激光中的应用现状以及未来发展趋势。

一、应用现状

在激光切割、激光焊接、激光硬钎焊、激光熔敷、激光硬化以及激光复合焊接等先进加工技术中，机器人起着无可比拟的作用。

1、激光切割机器人系统

随着高功率光钎激光器的问世，以及工业机器人定位精度的不断提高，利用工业机器人进行激光切割，是当今机器人应用领域和激光切割领域的一大热点。机器人激光切割系统是一个固定的激光发生器和一个机器人运动序列的创新结合，通过将激光束引导装置完全集成在机器人手臂中，这就需要机器人手臂的灵活性和高精度，典型代表有Kuka机器人的3D laser nonmetal cutting三维激光非金属切割，激光束以ROBOT RV6L-CO₂二氧化碳激光机器人为中心，在精确机械手的操控下，激光束在工件上移动。当Kuka机器人跟踪工件的轮廓时，激光束工作，达到切削的效果。ROBOT RV6L-CO₂机器人如图1所示，它是高精度高柔性的五轴联动机器人，路径重复精度很高，而且在规定的有效负荷下，其所占用的空间很小。此套LASER ROBOT RV6L-CO₂二氧化碳激光机器人系统可以实现在车辆内外饰件、车门和车厢内饰，A、B、C柱内饰，仪表盘、顶棚、扶手等非金属材料的切割和打孔。国内运用机器人进行激光切割的企业很多，并且已经使用工业机器人作为激光运动控制的对象，在机器人市场一路走红的背景下，作为机器人制造工艺中不可或缺的激光切割市场定是前景大好。

图1Kuka公司内导光ROBOT RV6L-CO₂二氧化碳激光机器人

2、激光焊接机器人系统

（1）激光熔焊

目前在国内外汽车产业中，激光焊接机器人已成为最先进的制造技术，获得了广泛应用。德国大众汽车、美国通用汽车、日本丰田汽车等汽车装配生产线上，已大量采用激光焊接机器人代替传统的电阻点焊设备，不仅提高了产品质量和档次，而且减轻了汽车车身重量，节约了大量材料，使企业获得很高的经济效益，提高了企业市场竞争能力。由于常见的焊接机器人大多采用“示教再现”的操作模式而存在加工误差和焊接热变形，从而造成焊接质量下降和焊接缺陷,具备焊缝实时跟踪功能的焊接机器人是解决该问题的主要手段。采用焊缝实时跟踪可以有效的提高产品成品率，具有此功能的激光焊接机器人的典型代表有Kuka机器人的激光熔焊系统，图2所示即为kuka公司带焊缝跟踪系统的机器人激光熔焊系统。

图2 Kuka公司激光熔焊带焊缝跟踪系统的机器人系统

（2）机器人激光硬钎焊

激光硬钎焊是利用激光作为热源，是一种高精度、高自动化、高柔性的焊接工艺，可实现不同材料间的连接，具有更好的间隙适应性、更低的热输入量、更快的加工速度和可获得非常好的表面质量，连接可靠、全连通率高、热影响小。在国内外汽车产业中应用范围较广，可实现汽车后尾盖和汽车车门的焊接，激光焊接汽车盖板和车门特点：

■零件连接无需装饰板；

■焊缝直接成型无需打磨；

■自动化程度提高节省人工；

■快节拍可满足产量需求。

图3为Kuka激光机器人应用于汽车车门激光钎焊的实例照片，可见机器人激光系统已广泛应用在汽车领域。

图3 Kuka激光机器人应用于汽车车门激光钎焊

3、机器人激光熔覆

激光熔覆的工艺参数主要有激光功率、激光光斑直径、光斑离焦量、粉末送粉速度、扫描速度、预热温度等。这些参数对熔覆层的稀释率、表面粗糙度、裂纹以及熔覆零件的致密性等有很大影响。各参数之间也相互影响，相互匹配，是一个非常复杂的过程，须采用合理的控制方法将这些参数控制在激光熔覆工艺允许的范围内。同时激光熔覆修复与强化工作是一个非标准化的动作，不同于生产线上的批量产品。工件损坏的位置大多为随机和复杂的，即使是经常磨损的也只是极少数产品之间的相同部位，而且很多部位表面不一定是直线或有规律的曲面，这就要求加工头在一套加工动作中需要根据要求以很多不同的姿态进行工作，传统的多轴机床很难实现。通常是使用操作人员手工操作加工头进行人工作业，同时如前所述，还要及时根据情况调整工艺参数，这对于操作人员的技术手法、熟练程度以及专注度等要求将非常高。而且这种激光熔覆方法会产生被加工区的高温、激光反射或照射的危害、加工产生的电弧光以及粉末飞溅产生的空气粉尘污染等问题，都会对一线操作人员的身体健康造成危害。而使用的激光机器人系统则不可同日而语，其机械手臂在很多动作上可以模拟人的手臂进行动作，同时其强大的电气控制功能可以将熔覆工艺要求的参数预置在系统中进行及时的调用和搭配，机器人可以在运行的命令中加入各种外部控制指令，从而使得这项工作可以在预先编程设定之后进行无人化工作，避免对操作人员造成危害的同时也防止大工件长时间工作产生的疲劳。而且机器人在参数的控制上比人工方式要准确很多。目前市场上机器人激光熔覆很多，以kuka机器人激光熔覆系统为例，图4为kuka机器人进行激光金属沉积熔覆的过程。使用这种工业机器人，在激光修复工作中既可以替代人工手动操作避免人为的手动误差，又可以准确的设定加工参数实现即时有效的控制，还可以避免工作中环境因素对人体的伤害。两种先进技术的有效融合使得零件修补和强化这种传统工作变得更加具有发展前景。

图4 Kuka机器人激光沉积熔覆系统在工作中

4、机器人激光硬化处理

硬化是施加在钢件上的一种表面热处理，能大大增强钢件的硬度。这对于需要高耐磨性的钢件如钢板冲压模具来说至关重要。首先进行一个高800-1000℃的加热过程，然后进行快速的冷却。这会使得钢的结构发生变化。如果硬化使用激光来进行，因为它是一个高度局域化的热源，它会使得只有表面会被硬化，而将零件的核心保留在它们的原始状态；“从而使得零件不那么脆，而且由于作用在上面的热比较少，零件的扭曲也会小得多。再加上机器人的灵活性，机器人激光这种柔性系统的引进，使得激光硬化可以高效进行操作，从较复杂的小型原件到大型重量级原件都可以处理。图5为kuka机器人激光硬化处理系统及其正在工作的图片。

图5 Kuka机器人激光硬化系统及其在工作中

5、机器人激光-电焊复合焊接

激光-电弧焊复合焊接相对于单独采用激光焊或者单独使用电焊来说主要技术优势在于：1焊接熔深的加大；2对接间隙的加大；3焊接速度增大，可达到激光焊接速度的两倍。因此机器人激光气弧焊系统的使用使得加工范围更广；高的自动化焊接速度与完美的焊缝质量的结合使得生产率显著提高；机器人高精度自动化的激光焊接工件与气弧焊的结合也大大降低了焊接工件的变形，因此也大大节约了时间成本。

图6机器人激光-电弧复合焊接原理

同样以kuka机器人laser-MIG hybrid process为例，见图7为机器人激光-电弧复合焊铝合金部件，实现了机器人技术和激光-电弧复合弧焊技术的完美结合，可见机器人激光两种现代化的智能工具代表了最先进的前沿技术。

图7Kuka机器人激光-电弧复合焊接系统及其焊接大型铝合金部件

二、发展前景

汽车产业对国民经济的发展具有巨大的拉动效应，已经成为国民经济的重要支柱产业。从国际上来看，纵观世界经济强国，其汽车工业产值占本国国民经济总值的比例均在10%以上。据中国汽车工业协会统计，2016年1至7月，汽车全行业完成工业总产值3723.82亿元，同比增长29.44％；产品销售收入3598.88亿元，同比增长31.05％；利润总额221.90亿元，同比增长51.14％。汽车产业作为国民经济支柱产业的地位越来越突出。此处以大众汽车生产为例，据《日本经济新闻》2016年12月27日报道，德国大众(VW)2016年的全球销量首次跃居全球车企首位，大众1-11月的全球销量937万9100辆，也就是1-12月销售量约为1022万辆，按每台车10万人民币计算，那么内饰价格按每台车激光切割加工为1000元计算，那么内饰占有额共计102.20亿人民币，这仅仅是大众汽车一家车企公司内饰件加工费用的占有额。由此可见仅机器人激光切割市场就如此的庞大，而巨大的汽车需求的背后与生产线的自动化程度和工位设置有很大关系，这两项决定了生产节拍。以机器人激光焊接车体为例，激光焊接不仅将车身强度提升30%，车身的结合精度同样大大提升，同时也大大缩短了生产线。激光用于汽车零部件甚至整车的焊接已经有二十多年的历史，在汽车工业极为发达的欧美国家，激光焊接已经成为最先进的汽车制造工艺中的一种标准工艺，广泛应用于汽车齿轮（包括联体齿轮）、汽车变速器、滤油器、汽车空调皮带轮、液压挺杆、ABS电池阀、安全气囊点火器、锂电池、喷油嘴、车灯、传感器等零部件。车顶、车门、车尾箱、发动机顶盖等车体部位的激光焊接应用也非常广泛，由此可见，机器人激光切割和焊接在未来的整个汽车行业发展来看，市场占有率将会继续大幅度提升。同时随着新能源汽车的大力推广，其在切割和焊接市场上的占有量将会更大。

此外在船舶、航空等行业也具有一定的占有率，当前我国正处于“中国制造2025”的攻坚期，制造业在国民经济中的地位可以用以下几个简单的数字来进行说明：美国68% 的财富来源于制造业；在日本，国民经济总产值的约49% 由制造业提供，智能制造被列为推动新一代新兴技术与制造技术融合发展的主攻方向，机器人激光的完美结合将会成为制造业转型升级的重要抓手。此外，21世纪是海洋的世纪，随着海洋经济地位的日益凸显，激光焊接（尤其是激光-电弧复合焊接）、激光切割和激光熔覆在海洋造船和海洋平台中的应用将更为广泛和深入。

据测算，全国80%的在役机械超过保证期，机床保有量800万台，役龄10年以上的传统旧机床超过300万台，废旧汽车约500万辆。且不说达到德国废旧汽车100%的回收利用水平，就算仅将其中的10%进行再制造，产值规模都将超过千亿元，潜力十分巨大。同时，激光再制造技术是符合国家循环经济和可持续发展战略的绿色制造技术，也是国家重点支持的高新技术之一。随着基础研究工作的不断深入，激光再制造技术的应用范围也将不断扩大。我国有几万亿元的设备资产，每年因磨损和腐蚀而使设备停产、报废所造成的损失都愈千亿元，这为激光再制造技术带来了广阔的市场应用前景。2013年，全国激光再制造修复业务市场就达到300亿元。据悉欧美国家发展再制造产业已经50多年，已形成了巨大的产业链，全球产业规模已超1400亿美元。如今，我国已进入机械装备和汽车报废的高峰期，再制造产业发展面临难得机遇。

结束语

国内致力于激光加工的企业很多，一些企业现在已经使用工业机器人本体作为运动控制的对象。激光加工机器人既具有机器人运动灵活，柔性高的特点，又具有激光加工速度快、质量好等优点，很好地满足了现代制造业发展的要求。在机器人市场一路走红的背景下，作为机器人制造工艺中不可或缺的激光加工市场定是前景大好，并且又加入激光机器人这一创新结合，国内激光加工定会一路攀升，机器人激光的系统将不止局限于机器人激光切割、打孔、焊接以及熔覆产业。中国制造业与智能制造还相距很远，从工业2.0到工业4.0，中国还有很长的路要走。2017年全国工业激光产业产值可突破600亿元，至2020年可达1000亿元。那么与之结合的机器人激光产业的发展定会继续前进，将机器人智能制造应用到激光打标、激光雕刻、激光3D打印、激光清洗、及激光化学、激光冲击以及激光存储、激光通信、激光医学、激光娱乐、激光军事等更多领域中，机器人激光系统的应用前景一片大好，中国从工业2.0到工业4.0的路也会越走越近。

概要：报告认为，2017年预计我国机器人市场规模将达到62.8亿美元。当前，机器人领域的龙头企业都将目光聚焦到市场增长迅速的中国。

《2017中国机器人产业发展报告》是中国电子学会机器人产业研究的最新成果，报告深度解析我国各区域机器人产业发展水平，对国内外机器人技术与产业发展态势进行比较分析，以工业机器人、服务机器人和特种机器三大领域作为主要对象分别进行分析。

报告认为，2017年预计我国机器人市场规模将达到62.8亿美元。当前，机器人领域的龙头企业都将目光聚焦到市场增长迅速的中国。具体来说，长三角地区在我国机器人产业发展中基础最雄厚，较其他区域领先优势显著，珠三角地区、京津冀地区产业逐步发展壮大，东北地区虽具有机器人产业先发优势。

 剩下几天，2017年就过去了，纵观这一年，行业整体上升趋势回来了，许多企业得到了不错的增长。总是备受关注的行业格局变化与整合方面，可以说是平平稳稳，并没有太突出的表现，再也没有上一年相干公司收购罗芬这种轰动消息，然而有些地方还是值得一提，一个新兴产业进入快速发展期后，不可避免会迎来资本市场的运作，大集团和大资本对中小企业的并购是必然出现的，拥有核心激光器以及光学元件技术的成长型公司是最容易被“看上”的。2017年包括美国Teradiode, 大通激光，瑞士Onefive, 英国Powerlase等从事激光器的公司均被收购。另一方面，激光雷达也是风风火火，还没大规模应用，许多初创企业就已经被收购了，像通用、福特等行业巨头都希望先拿下激光雷达的核心技术，占据先机。总而言之，2018年激光行业的整合会延续，而市场的筛选也会继续进行。

2017年全球激光行业收购案：

1. 日本松下电器收购美国半导体激光器公司Teradiode

日本松下电器（Panasonic）公司1月6日宣布，近日将收购位于马萨诸塞州、制造产业用激光的美国新兴企业TDI公司，并将之完全子公司化。

2. 大族激光成功并购金帆展宇新能源

2017年1月10日，大族激光成功收购江苏金帆展宇新能源科技有限公司。

金帆展宇作为一家专业从事锂离子电池生产设备的研发、生产和销售的企业，主要产品包括：单、双面转移式涂布机、挤压涂布机、高精度测厚系统、测长仪及浆料控制系统等。

3. 光韵达完成对金东唐的收购

2月份，新三板挂牌公司金东唐被上市公司光韵达以2.2亿元交易价格收购。

金东唐是一家以自动检测设备为主的综合测试解决方案提供商，掌握了业内领先的BtoB测试技术、微针测试技术，并自主研发自动化测试系统、视觉检测技术等，广泛应用于消费电子、汽车、新能源等行业。

4. 昂纳科技集团拟斥1920万美元收购法国创新芯片和激光产品业务

昂纳科技集团宣布，2017年4月21日，公司全资附属O-NetCommunications与卖方订立正式协议，据此，O-NetCommunications将以约1920万美元向卖方购买目标公司全部已发行股份。据悉，目标公司为一间于法国注册成立的公司，从事研究、开发、制造及供应用于电讯、数据通讯及创新高端市场诸如先进驾驶辅助系统(ADAS)市场的激光雷达产品(LiDAR)的创新芯片和激光产品。 

5. 炬光科技完成收购德国LIMO

2017年5月9日 – 高功率半导体激光器供应商西安炬光科技股份有限公司宣布完成对德国LIMO的收购。LIMO公司位于德国多特蒙德，是世界领先的微光学供应商。

6. IPG Photonics公司收购美国的OptiGrate公司

6月，IPG Photonics公司宣布收购了美国OptiGrate公司，OptiGrate是最高质量的啁啾体布拉格光栅（VBG）技术的先驱和领先制造商。OptiGrate生产的VBG元件能够显著提高用于材料微加工、医疗及其它应用领域的超快脉冲激光器的性能，实现微型化并帮助降低其成本。

7. Andritz公司收购Powerlase的50.1%股份

6月，国际技术公司Andritz收购了Powerlase Photonics公司50.1%的股份，该公司专门从事皮秒和纳秒高能二极管泵浦固体（DPSS）激光器。

Andritz主要为光伏、微电子、汽车以及航空航天等国际客户提供服务。组建的新公司名称为Andritz Powerlase，总部将设在英国Crawley。

8. NKT光子收购瑞士超快激光器制造商Onefive

7月，丹麦NKT光子公司是一家领先的光纤激光器与光子晶体光纤的供应商，该公司宣布收购Onefive公司，后者是一家位于瑞士苏黎世的超快激光器制造商。这一收购将加强NKT光子的材料加工能力与补充了更多的产品线。

9. IPG收购Innovative Laser Technologies公司

7月，IPG Photonics公司宣布，已经签署了一份以4,000万美元现金收购Innovative Laser Technologies公司 (ILT)的最终协议。ILT设计和制造用于医疗器械行业的高价值、关键部件的激光系统，公司总部位于明尼苏达州明尼阿波利斯。

        10. II-VI公司收购Kaiam Laser：强化晶圆制造能力

　8月，II‐VI公司花费8千万美元收购了Kaiam Laser有限公司在英国艾克利夫的6英寸晶圆制造工厂，用于制造砷化镓、碳化硅和磷化铟材料复合半导体器件。

　II‐VI公司总裁兼行政总裁Chuck Mattera表示：“该工厂拥有复合半导体制造领域最好的洁净室，此次收购将有助于强化公司在该领域制造能力。考虑到需求的增长，此次收购将使得公司快速进行市场布局，进一步强化在供应链的领导能力。”

11. 通快收购美国大通激光85%股权

2017年10月4日 – 通快公司宣布收购美国华盛顿州靠近西雅图的爱福莱特市的Access Laser（大通激光）的85%的股份。Access Laser是一个从事生产高精度低功率CO2激光器的制造商，其生产的激光器用在尤其是在EUV光刻中制造微芯片。此次并购让TRUMPF成功地把一个关键供应商整合到EUV科技供应链当中。

12. 日本Hamamatsu公司收购紫外光源制造商Energetiq Technology

Hamamatsu Photonics以4200万美元收购了Energetiq Technology，交易完成后Energetiq Technology将并入Hamamatsu Photonics旗下的子公司Photonics Management Corp. (PMC; Bridgewater, NJ)。

13. 美国激光微加工公司Resonetics收购加州激光企业Aduro Laser

Aduro Laser主要业务是医疗应用的激光加工，Resonetics此举是为了扩大其自身医疗器械的产能。收购完成后Aduro Laser将更名为Resonetics。

14. CMR GmbH从相干手中收购罗芬在英国的业务

CMR GmbH (CMR)是欧洲个人投资者，而Rofin-Sinar UK，罗芬（英国）位于英格兰赫尔，主要从事二氧化碳激光业务。

15. IPG收购加拿大企业Laser Depth Dynamics

大功率光纤激光器制造商IPG  Photonics刚刚收购了加拿大企业Laser Depth Dynamics（简称LDD），LDD是一家专门为激光焊接应用提供加工过程中的品质监测和控制解决方案的企业。

激光雷达收购案：

1. 德尔福完成收购nuTonomy

2017年11月23日 ― 即将改名为安波福有限公司(NYSE：APTV)的德尔福汽车股份有限公司(NYSE：DLPH)近日宣布，已经完成了对自动驾驶软件解决方案领先开发商nuTonomy公司的收购。此举将进一步加强安波福作为全球自动驾驶技术领导者的地位。

2. 玛涅蒂马瑞利收购激光雷达公司Leddar

据外媒报道，FCA旗下零部件公司玛涅蒂·马瑞利（Magneti Marelli）收购了加拿大魁北克市激光雷达技术公司LeddarTech。

LeddarTech主要负责专利雷达技术研发，尤其是在固态电子雷达系统领域，即通过红外线来检测周围环境。玛涅蒂·马瑞利在发言中表示，雷达技术与公司未来的发展相契合。

3. 福特旗下AI公司Argo收购激光雷达制造商Princeton Lightwave

负责为福特研发自动驾驶技术软件的Argo AI收购了Princeton Lightwave公司，Princeton Lightwave是一家在开发商业化激光雷达感应器上经验十分丰富的公司。

4. 通用收购激光雷达公司Strobe

通用汽车宣布收购激光雷达公司Strobe，借此来促进自动驾驶汽车生产并将激光雷达的成本削减99%。

Strobe总部位于加利福利亚帕萨迪纳市，公司长期以来一直都在研发高端下一代芯片大小的激光雷达，而该激光雷达也将有助于提升通用在自动驾驶领域的实力。

 激光是20世纪人类最伟大的发明之一，现在已广泛应用于工业、军事、科学研究与日常生活中。激光具有四大特性：高的单色性、方向性、相干性和亮度性。应用激光固有的四大特性，将具有高能量密度的，能被聚焦到微小空间的激光用于加工的方法叫激光加工。激光加工技术是一项集光、机电、材料及检测于一体的先进技术。激光加工主要涉及：激光焊接、激光切割、激光打标、激光雕刻等．现在一般的激光加工都采用了多项先进技术，多功能集成度高、实用性强、自动化程度高、操作简单、结果直观，而且加工过程中可实现动态同步跟踪显示，具有程序错误自动诊断、限位保护等功能。 

激光的特点 

1. 定向发光 

普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。  

2. 亮度极高 

在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。 

3. 颜色极纯

光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氪灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氪灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。  

激光加工技术的主要应用 

激光加工是激光应用最有发展前途的领域，现在已开发出多种激光加工技术。激光加工有以下特点：

1）激光加工属无接触加工，激光加工是通过激光光束进行加工，与被加工工件不直接接触，降低了机械加工惯性和机械变形，方便了加工。同时，还可加工常规机械加工不能或很难实现的加工工艺，如内雕、集成电路打微孔、硅片的刻划等。

2）加工质量好，加工精度高，加工效率高，由于激光能量密度高可瞬时完成加工，与传统机械加工相比，工件热变形小、无机械变形，使得加工质量显著提高；激光可通过光学聚焦镜聚焦，激光加工光斑非常小，加工精度很高，加工效率高，激光切割可比常规机械切割提高加工效率几十倍甚至上百倍；激光打孔特别是微孔可比常规机械打孔提高效率几十倍至上千倍；激光焊接比常规焊接提高效率几十倍；激光调阻可提高效率上千倍，且精度亦显著提高。

3）材料利用率高、经济效益高，激光加工与其他加工技术相比可节省材料10～30‟可直接节省材料成本费，且激光加工设备操作维护成本低，对加工费用降低提供了先决条件。激光加工具有优越的加工性能，使得激光加工技术得到了广泛的应用，并产生了巨大的经济效益和社会效益。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已经成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前已成熟的激光加工技术包括：激光切割技术、激光焊接技术、激光打标技术、激光快速成形技术、激光打孔技术、激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光热处理和表面处理技术等。

本文简单介绍几种常见激光加工技术：

1. 激光打孔

激光打孔技术具有精度高、通用性强、效率高、成木低和综合技术经济效益显著等优点，已成为现代制造领域的关键技术之一，激光打孔在微细孔加工中的应用，解决了一些传统机械加工不能解决的难题，为微孔加工提供了先进的加工手段[8]。目前，工业发达国家已将激光深微孔技术大规模地应用到航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。

国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉扮模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、吃机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中激光打孔的有点：

1）激光打孔速度快，效率高，经济效益好；

2)激光打孔可获得大的深径比；

3)激光打孔可在硬、脆，软等各类材料上进行； 

4)激光打孔无工具损耗；

5)激光可在难加工材料倾斜面上加工小孔；

6)激光打孔适合于数量多、高密度的群孔加工。

另外，由于激光打孔过程与工件不接触，因此加工出来的工件清洁，没污染。因为这种打孔是一种蒸发型的、非接触的加工过程，它消除了常规热丝穿孔和机械穿孔带来的残渣，因而十分卫生。而且激光加工时间短，对被加工的材料氧化、变形、热影响区域均较小，不需要特殊保护。激光不仅能对置于空气中的工件打孔，而且也能对置于真空中或其它条件下的工件进行打孔。目前，激光打孔朝着多样化、高速度、孔径更微小的方向发展。

2. 激光快速成型 

传统的工业成型技术大部分是遵循“去除法”的，如车削、铣削、钻削、磨削、刨削；另外一些是采用模具进行成形，如铸造、冲压。激光快速成形技术集成了激光技术、CAD/CAM技术和材料技术的最新成果，根据计算机设计出的零件的模型立体图，直接制造出模型，它制造模型的办法是在一层接一层的基础上不断添加材料。

激光快速成型法有，液态光敏聚合物选择性固化、薄型材料选择性切割、扮状材料选择性熔复、粉末材料选择性烧结。激光快速成型技术在模具制造中的应用最为广泛，可以用快速成型件直接用作模具；用快速成型件作母模，翻制软模具；用快速成件翻制硬模具。

用快速成技术制作模具，既避开了复杂的机械切削加工，又可以保证模具的精度，还可以大大缩知制模时间、节省制模费用，对于形状复杂的精度模具，其优点尤为突出。该技术已在航空航天、电子、汽车、家电等工业领域得到广泛应用。但是，目前还存在着模具寿命相对较知的缺点，即使是金属面、硬背衬模具，其使用寿命也不及真止的金属模，所以快速成模具较适合于单件小批量生产。 

3. 激光打标 

激光标记机的市场是近几年发展最快的一项应用技术。激光标记是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学应，从而留下永久

性标记的一种技术。激光标记有许多独特的优点，能标记各种字符、图案、数字以及条形码，标记线宽可小于0.01mm，可深可浅，对很小零件也可打标，这是其他标记力一法不能实现的；激光打的标记属永久性，不像喷墨打印的字可擦掉；可作防伪标记，不易被人假冒；属不接触加工，所以对零件表面没有损伤；标记的字符清晰，质量好；效率很高，成木低，可对多种材料进行标记；由计算机操作易于更换标记内容，也可以一个零件一个标记；由于有以上多种特点，所以应用越来越广泛，特别是多种电子器件、集成电路模块、汽车零件甚至汽车窗玻璃、导线、接插件、工具、医疗器械、精密仪器仪表、线路板、橡胶制品、计算机键盘、手机面板、精美礼品、玻璃制品等等。 

4. 激光切割 

激光切割是利用激光束的高功率密度的性质。激光束聚焦很小的光点，拥有巨大的能量，可将材料快速加热，使其达到沸点后开始汽化，形成了空洞，再使光束与材料相对运动，在材料表面形成切缝激光切割技术可广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。目前，激光切割主要应用在航空航天工业和汽车制造业中，如飞机框架、尾翼壁板、飞机主旋翼、汽车车架等切割。激光切割的主要特性：1）激光切割的切缝窄，工件变形小；2）激光切割是一种高能量、密度可控性好的无接触加工；3）激光切割具有广泛的适应性和灵活性。

5. 激光焊接 

激光焊接是把激光聚焦成很细的高能量密度光束照射到工件上，使工件受热熔化，然后冷却使工件得到焊接。激光焊结熔深大，速度快，效率高。激光焊烧区窄，热影响区很小，工件变形也很小，同时，焊缝小，可实现精密焊接.焊接结构均匀，品粒很小，气孔少，夹杂缺陷少，在机械性能、抗蚀性能和电磁学性能上优于常规焊接方法。

目前，激光深熔焊接在粉末冶金材料加工领域中的应用相拔夹拢名。激光焊接能量密度高，对高熔点、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。目前，汽车行业将不同材质的薄钢板实施激光拼接焊后冲压成型，激光拼接焊取代了电焊。同时，通过光纤传输的多路激光束进行多点或多组件焊接越来越普及。

在远离装配区的位置装置一台中心激光器(YAG)，激光器产生的光束经由一根柔性的激光光缆传送至需要加工的地点由工人操作进行焊接，从而最大限度的利用YAG系统的焊接效果。由于YAG激光器可利用光纤传输能量进行远距的焊接，将大大促进高功率YAG激光焊的发展[7]。总之，激光焊接有如下优势：高强度，超长寿命；高焊接速度，效率高；搭接接口工艺简单，废品率低；低定位精度适于产业化生产，主要应用于军工企业、食品工业、化学工业、石化工业。 

6. 激光热处理 

激光热处理是利用高功率密度的激光束对金属进行表面处理的方法。如当把金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时，其表面迅速奥氏体化，然后急速自冷淬火，金属表面迅速被强化，即激光相变硬化(激光淬火)[9]。激光表面热处理技术包括激光相变硬化技术、激光涂覆技米、激光合金化技术、激光冲击强化技术等，这些技术对改变材料的机械性能、耐热性和耐腐蚀性等有重要作用。

经激光处理后，铸铁表面硬度可以达到 HRC60度以上。中碳及高碳的碳钢，表面硬度可达HRC70度以上，从而提高了材料的抗磨性、抗疲劳、抗氧化、耐腐蚀等性能同，延长其使用寿命。激光热处理技术与其它热处理如高频淬火，渗碳，渗氮等传统工艺相比，具有以下特点：

1) 无需使用外加材料，仅改变被处理材料表面的组织结构。处理后的改性层具有足够的厚度，可根据需要调整深浅一般可达0.1-0.8mm。

2) 处理层和墓体结合强度高。激光表面处理的改性层和基体材料之间是致密的冶金结合，而且处理层表面是致密的冶金组织，具有较高的硬度和耐磨性。

3) 被处理件变形极小。由于激光功率密度高，与零件的作用时间极短，故零件的热变形区和整体变化都很小。故适合于高精度零件处理。作为材料和零件的最后处理工序等。

4) 加工柔性好，适用面广。利用灵活的导光系统可随意将激光导向处理部分，从而可方便地处理深孔、内孔、盲孔和凹槽等，也可进行选择性的局部处理等[11]。由于激光热处理有相当明显的优点，解决了传统金属热处理不能解决或不容易解决的技术难题，在国内外受到高度重视，激光热处理得到迅速的发展。激光热处理技术在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。 

激光加工的发展趋势 

1. 数控化和多功能化 

把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合，形成研制和生产加工中心，并把多种加工功能基于一台机床上，如国内生产的JHM-IGY-400/SOOB多功能激光加工机。整机由激光器、激光电源、光学系统、二/四轴联动工作台、CNC控制系统、CCD监控系统、制冷系统、光纤传输系统、He-Ne激光指示系统和密闭气室装置等组成，具有焊接、切割、打孔和简单标记等多种功能，己成为激光加工发展的一个重要趋势。

2. 高频度和高可靠性 

日前，国外YAG激光器的重复频度己达2000次/秒，二极管阵列泵浦的Nd：  YAG激光器的平均维修时间己从原来的几百小时提高到1-2万小时。国内虽然达不到这种水平，但也朝着这一方向努力。 4.3 小型化和集成化 

能够进行几种工艺研制和生产加工的激光加工系统，已成为激光加工的另一发展趋势。国外已把激光切割和模具冲压两种加工方法组合在一台机床上，制成激光冲床，它兼有激光切割的多功能性和冲压加工的高速高效的特点，可完成切割复杂外形、打孔、打标、划线等加工。 

我国激光加工业起步晚，底子薄，技术不能与德、美、日等发达国家的同日而语，尤其是激光制造系统的光源更是落后，先进的薄片式固体激光器都是外国生产，我国想组装一台先进的激光机床就得进口激光器，这样我国的激光产业就会永远落后于人。激光的产生、传输和控制是激光技术发展的前提，只有制造出高功率、高光束质量的激光制造系统，并目把研究与实际加工相结合，我国的激光技术才能得以发展。 

结语 

我国是一个制造大国，制造业尤其是机械制造是关乎国计民生的关键产业，随着激光技术的快速发展，激光加工技术在机械制造领域的应用越来越广泛，越来越重要，影响越来越大。激光快速找止、激光测量、激光成形加工、焊接、切割、标记以及热处理等激光技术在先进制造业中的应用，必将引起机械制造业各个领域的全面改观。 

参考文献 

[1] 方志民等.激光加工技术在先进制造技术中的应用[J].机械工程,2003(8):27-30 [2]江海河.激光加工技术应用的发展及展望[J].光电子技术与信息,200l,14(4):1-12 

[3] 孙会来,林树忠,赵方方等.激光综合加工平台最佳方案的模糊评价[A].依诺维特杯机电工程及相关专业研究生学术会议[C],2003 

[4] 张宝忠,孙慧平,刘萍,范进祯.先进制造业中的激光测试与激光加工技术[J].机械设计与制造,2006,6(6):158-160 

[5] 万周政.激光加工技术在机械加工业中的应用[J].科技资讯,2008,(6):8-10 [6]钱毅.YAG激光打标技术系统与控制软件的研究[D].天津:河北工业大学,2004

  8日，2017世界智能制造大会专项活动——制造业+增材制造技术分论坛在南京国际青年会议中心举行。多位业界专家及领军企业负责人现场介绍了增材制造（俗称“3D打印”）技术的最新成就，3D打印正逐渐从科研走向产业。 

西安交通大学教授刘亚雄介绍，早在1993年，他们就开始研究3D打印，也是国内最早研究3D打印的单位之一。那时候，还没有3D打印这个叫法，而是叫“快速成型”。经过多年的研究，他们的产品在个性化医疗修复中已经得到广泛应用，包括定制3D打印下颌骨、腿骨、髋关节、肋骨等，并获得国家技术发明二等奖1项、教育部技术发明奖一等奖1项。 

3D打印现在已被应用到了高性能大型金属构件的生产中。“由于3D打印是热加工，目前还存在很多缺陷，尤其是在生产大型的构件方面，容易出现断裂等问题。”大型金属构件增材制造国家工程实验室副主任张述泉介绍，他们经过长期科研攻关，现在在很多材料的3D打印中终于克服了这一难题，最大已经可以3D打印出12平方米的高性能金属构件，被广泛应用于航空、核电、汽车等领域。 
 

工信部装备工艺研究所所长左世全表示，2017年世界经济论坛白皮书将3D打印称为“塑造生产的未来”五大颠覆性技术之一。我国已将3D打印与激光制造列入国家重点研发计划，并出台《3D打印产业发展行动计划（2017—2020）》，成立中国3D打印产业联盟。按照计划，到2020年，我国3D打印产业年销售收入将超过200亿元，年均增速在30%以上。

 当前，我国家电消费市场正处于消费升级阶段，能够节约劳动时间、提升生活品质的家电产品开始大量进入消费者家庭，我国城乡居民家电保有量不断增加，近年来持续火爆的净水机便是最明显的一个例证。

随着全社会家电保有量的持续增加，家电参数标签的标刻工艺和环保水平也引起了产业界的重视。据了解，传统的家电产品参数标签需要先将家电产品参数印制在PET、PVC、铜版纸等材料上作为标签，然后由人工粘贴在产品表面，人工贴标不仅效率低下，且贴纸耗材高，不环保，使用时间一长，标签易出现被撕破、贴偏、鼓泡等问题，影响产品美观。

传统打标工艺与激光打标工艺对比

据锦帛方激光负责人介绍，与丝印、喷码、烫金、标签纸等传统打标工艺相比，激光打标技术拥有无法比拟的优势：

●激光标记速度令传统打标工艺望尘莫及，这就大大提高了加工效率;

●激光标记的图案及字样清晰、永不磨损，其线条甚至可以达到毫米到微米量级，具有强大的防伪功能;

●激光打标机采用的是非接触式加工方式，使热影响达到了最小化，避免加工材料变形;

激光打标机具有高效率、无污染、高精度和热影响区小等优点，因此非常适用于要求轻质和美观的家电产品制造中，为企业有效降低了生产成本和环境污染风险。

锦帛方激光负责人表示，在家电行业转型升级的大背景下，消费者对家电品质要求提升，国家对家电制造过程中的环保要求提升，家电行业亟需要一种能兼顾产品品质和环保的新型标刻解决方案。

锦帛方激光为各家电厂家提供的定制化解决方案，不仅满足了他们对产品品质和环保的要求，同时标刻效率高、无后期耗材投入等特性，让企业的生产线更加高效和整洁，针对企业人力成本上升的问题，自动化的标刻方案也大大减少了企业的人力负担。并助力更多的传统家电企业与自动化科技接轨，不断推进产品的创新升级。