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點陣式在線激光打碼技術能實現(xiàn)高速高精度在線編碼，代表了當前在線編碼技術的最新發(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、 點陣式在線激光打碼技術原理介紹 點陣式在線激光打碼技術采用振鏡式掃描策略。如圖1所示，打碼系統(tǒng)通過X、Y兩個振鏡的角度偏轉來控制激光的掃描路徑。  圖1 振鏡式掃描策略 點陣式在線激光打碼技術采用點陣字符進行在線編碼。點陣字符由一系列的點組成。圖2所示為5×7的點陣字符“N”和“C”標記時的情況。當振鏡掃描到紅色位置時，激光器出光，物體被激光標記上一個點。當振鏡掃描到白色位置時，激光器閉光，物體不會被標記。  圖2 點陣字符的激光標記 當被編碼產(chǎn)品在生產(chǎn)線上運動時，其相對振鏡掃描有一個反方向速度誤差V（如圖3所示）。該速度誤差V與生產(chǎn)線的速度相等。點陣式在線激光打碼技術通過在線監(jiān)測生產(chǎn)線的速度來得到這個速度誤差，并能夠根據(jù)這個速度誤差產(chǎn)生一個補償信號來驅動振鏡，從而抵消這個誤差。 二、 點陣式在線激光打碼技術的優(yōu)勢 點陣式在線激光打碼技術具有很多優(yōu)異的特點： （1）點陣式在線激光打碼技術采用振鏡式掃描策略，振鏡在掃描運動過程中，幾乎不受外界阻力的影響，具有速度快、運動過程穩(wěn)定可靠、定位精確等特點。 （2）點陣式在線激光打碼技術相對傳統(tǒng)的噴墨編碼類技術，不需要油墨等耗材，容易維護、節(jié)約成本、綠色環(huán)保。 （3）點陣式在線激光打碼技術利用高能量密度的激光束對目標作用，使目標表面發(fā)生物理或化學變化，從而獲得高質量的、永久的標記。 （4）點陣式在線激光打碼技術能夠很方便的與數(shù)字控制技術相結合，開發(fā)出多樣化的產(chǎn)品。 上述優(yōu)點使點陣式在線激光打碼技術具有廣泛的應用前景。當前，在國外，該技術已經(jīng)成功應用于實際生產(chǎn)中。一些公司已經(jīng)開發(fā)出了較成熟的產(chǎn)品。 圖3 產(chǎn)品在生產(chǎn)線上運動時會產(chǎn)生反向速度誤差V 三、 華南理工大學的點陣式在線激光打碼技術進展 （一）DSP在線激光打碼控制系統(tǒng) 自2007年起，華南理工大學開始了點陣式在線激光打碼技術的研究。目前已經(jīng)成功自主研發(fā)了DSP在線激光打碼控制系統(tǒng)。如圖4所示，該系統(tǒng)由主控單元和遠程操作單元兩部分組成。 圖4 DSP在線激光打碼控制系統(tǒng)的結構 圖5 DSP在線激光打碼控制系統(tǒng)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，并能實時采集生產(chǎn)線的速度，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(tǒng)與操作人員的人機交互。通過遠程操作單元，操作人員能夠進行編制自定義編碼、控制系統(tǒng)的運行與停止等操作。遠程操作單元接受操作人員的相關操作后，將其轉發(fā)給主控單元去執(zhí)行。其硬件結構如圖6所示。 圖6 DSP在線激光打碼控制系統(tǒng)的遠程操作單元硬件結構 該控制系統(tǒng)的特點包括： （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(tǒng)的PC機，具有體積小，可靠性高，成本低的優(yōu)點。 （3）開放式的控制結構，靈活性好，能夠容易的應用到多種激光器上，構成不同種類的打碼系統(tǒng)。 （二）DSP在線激光打碼控制系統(tǒng)的應用實例 華南理工大學的DSP在線激光打碼控制系統(tǒng)正日趨成熟，截止2009年已與東莞創(chuàng)普光電技術有限公司合作將其成功應用到了Nd:YAG激光器上，開發(fā)出了Nd:YAG在線激光打碼機。目前，華南理工大學正在利用DSP在線激光打碼控制系統(tǒng)進行CO2激光打碼機的研究，并已經(jīng)成功開發(fā)出樣機。 圖7 Nd:YAG在線激光打碼機 1 Nd:YAG在線激光打碼機 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(xù)可變序列號標記；配上生產(chǎn)線后可以飛行打碼。應用領域包括電子、五金工具、衛(wèi)浴器材、設備標牌、塑膠等行業(yè)。 圖7是華南理工大學與東莞創(chuàng)普光電技術有限公司合作開發(fā)的Nd:YAG在線激光打碼機的外觀圖。 2 CO2在線激光打碼機 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(xù)變化序列號碼記；配上生產(chǎn)線后可以飛行打碼，生產(chǎn)線速度大于60米/分鐘。應用領域包括皮革、化妝品、酒類、煙草、藥品、飲料以及IT行業(yè)。 圖8 CO2在線激光打碼機整體 圖8為華南理工大學自主開發(fā)的樣機整體機身，長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度方向為軸向360旋轉。能夠進行不同方向的打碼。 樣機能夠進行流水碼、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 點陣式在線激光打碼技術滿足產(chǎn)品在線快速編碼的需要，是一種很有發(fā)展前景的在線編碼技術。目前該技術在國外得到了長足的發(fā)展，在我國還處于剛剛起步的階段。相信市場對產(chǎn)品快速編碼的需求，點陣式在線激光打碼技術將逐漸取代傳統(tǒng)技術成為主流。 |
