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點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)能實(shí)現高速高精度在線(xiàn)編碼，代表了當前在線(xiàn)編碼技術(shù)的最新發(fā)展方向，能為企業(yè)提供高效可行的產(chǎn)品編碼解決方案。 一、 點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)原理介紹 點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)采用振鏡式掃描策略。如圖1所示，打碼系統通過(guò)X、Y兩個(gè)振鏡的角度偏轉來(lái)控制激光的掃描路徑。 圖1 振鏡式掃描策略 點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)采用點(diǎn)陣字符進(jìn)行在線(xiàn)編碼。點(diǎn)陣字符由一系列的點(diǎn)組成。圖2所示為5×7的點(diǎn)陣字符“N”和“C”標記時(shí)的情況。當振鏡掃描到紅色位置時(shí)，激光器出光，物體被激光標記上一個(gè)點(diǎn)。當振鏡掃描到白色位置時(shí)，激光器閉光，物體不會(huì )被標記。 圖2 點(diǎn)陣字符的激光標記 當被編碼產(chǎn)品在生產(chǎn)線(xiàn)上運動(dòng)時(shí)，其相對振鏡掃描有一個(gè)反方向速度誤差V（如圖3所示）。該速度誤差V與生產(chǎn)線(xiàn)的速度相等。點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)通過(guò)在線(xiàn)監測生產(chǎn)線(xiàn)的速度來(lái)得到這個(gè)速度誤差，并能夠根據這個(gè)速度誤差產(chǎn)生一個(gè)補償信號來(lái)驅動(dòng)振鏡，從而抵消這個(gè)誤差。 二、 點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)的優(yōu)勢 點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)具有很多優(yōu)異的特點(diǎn)： （1）點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)采用振鏡式掃描策略，振鏡在掃描運動(dòng)過(guò)程中，幾乎不受外界阻力的影響，具有速度快、運動(dòng)過(guò)程穩定可靠、定位精確等特點(diǎn)。 （2）點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)相對傳統的噴墨編碼類(lèi)技術(shù)，不需要油墨等耗材，容易維護、節約成本、綠色環(huán)保。 （3）點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)利用高能量密度的激光束對目標作用，使目標表面發(fā)生物理或化學(xué)變化，從而獲得高質(zhì)量的、永久的標記。 （4）點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)能夠很方便的與數字控制技術(shù)相結合，開(kāi)發(fā)出多樣化的產(chǎn)品。 上述優(yōu)點(diǎn)使點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)具有廣泛的應用前景。當前，在國外，該技術(shù)已經(jīng)成功應用于實(shí)際生產(chǎn)中。一些公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了較成熟的產(chǎn)品。 圖3 產(chǎn)品在生產(chǎn)線(xiàn)上運動(dòng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生反向速度誤差V 三、 華南理工大學(xué)的點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)進(jìn)展 （一）DSP在線(xiàn)激光打碼控制系統 自2007年起，華南理工大學(xué)開(kāi)始了點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)的研究。目前已經(jīng)成功自主研發(fā)了DSP在線(xiàn)激光打碼控制系統。如圖4所示，該系統由主控單元和遠程操作單元兩部分組成。 圖4 DSP在線(xiàn)激光打碼控制系統的結構 圖5 DSP在線(xiàn)激光打碼控制系統的主控單元硬件結構 主控單元能夠控制激光器的出光、振鏡的角度偏轉，并能實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)線(xiàn)的速度，生成速度誤差補償信號。其硬件結構如圖5所示。 遠程操作單元負責系統與操作人員的人機交互。通過(guò)遠程操作單元，操作人員能夠進(jìn)行編制自定義編碼、控制系統的運行與停止等操作。遠程操作單元接受操作人員的相關(guān)操作后，將其轉發(fā)給主控單元去執行。其硬件結構如圖6所示。 圖6 DSP在線(xiàn)激光打碼控制系統的遠程操作單元硬件結構 該控制系統的特點(diǎn)包括： （1）主控單元采用DSP控制的方式，運算速度快，精度高，功耗低。 （2）遠程控制單元采用嵌入式解決方案，相對傳統的PC機，具有體積小，可靠性高，成本低的優(yōu)點(diǎn)。 （3）開(kāi)放式的控制結構，靈活性好，能夠容易的應用到多種激光器上，構成不同種類(lèi)的打碼系統。 （二）DSP在線(xiàn)激光打碼控制系統的應用實(shí)例 華南理工大學(xué)的DSP在線(xiàn)激光打碼控制系統正日趨成熟，截止2009年已與東莞創(chuàng )普光電技術(shù)有限公司合作將其成功應用到了Nd:YAG激光器上，開(kāi)發(fā)出了Nd:YAG在線(xiàn)激光打碼機。目前，華南理工大學(xué)正在利用DSP在線(xiàn)激光打碼控制系統進(jìn)行CO2激光打碼機的研究，并已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出樣機。 圖7 Nd:YAG在線(xiàn)激光打碼機 1 Nd:YAG在線(xiàn)激光打碼機 Nd:YAG打碼機可以在各種金屬材料和部分非金屬材料上制作字符、圖形、一維、二維條形碼以及連續可變序列號標記；配上生產(chǎn)線(xiàn)后可以飛行打碼。應用領(lǐng)域包括電子、五金工具、衛浴器材、設備標牌、塑膠等行業(yè)。 圖7是華南理工大學(xué)與東莞創(chuàng )普光電技術(shù)有限公司合作開(kāi)發(fā)的Nd:YAG在線(xiàn)激光打碼機的外觀(guān)圖。 2 CO2在線(xiàn)激光打碼機 CO2激光打碼機可以在各種非金屬材料上制作字符、圖形、條形碼以及連續變化序列號碼記；配上生產(chǎn)線(xiàn)后可以飛行打碼，生產(chǎn)線(xiàn)速度大于60米/分鐘。應用領(lǐng)域包括皮革、化妝品、酒類(lèi)、煙草、藥品、飲料以及IT行業(yè)。 圖8 CO2在線(xiàn)激光打碼機整體 圖8為華南理工大學(xué)自主開(kāi)發(fā)的樣機整體機身，長(cháng)850mm（加振鏡頭），寬200mm，高150mm。能夠方便的安裝到升降臺上。振鏡頭能夠以打碼機長(cháng)度方向為軸向360旋轉。能夠進(jìn)行不同方向的打碼。 樣機能夠進(jìn)行流水碼、自定義生產(chǎn)日期、自定義有效日期、自定義字符串等多種編碼的組合打碼。圖9是用該打碼機打碼后的藥品包裝，圖10是用該打碼機打碼的飲料包裝。樣機還具有紅光預覽的功能。 圖9 在藥品包裝上打碼 圖10 在飲料包裝上打碼 四、結束語(yǔ) 點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)滿(mǎn)足產(chǎn)品在線(xiàn)快速編碼的需要，是一種很有發(fā)展前景的在線(xiàn)編碼技術(shù)。目前該技術(shù)在國外得到了長(cháng)足的發(fā)展，在我國還處于剛剛起步的階段。相信市場(chǎng)對產(chǎn)品快速編碼的需求，點(diǎn)陣式在線(xiàn)激光打碼技術(shù)將逐漸取代傳統技術(shù)成為主流。 |
