點陣式在線激光打碼技術原理及其應用

點陣式在線激光打碼技術能實現高速高精度在線編碼，代表了當前在線編碼技術的最新發展方向，能為企業提供高效可行的產品編碼解決方案。

　　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

　　當被編碼產品在生產線上運動時，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與生產線的速度相等。點陣式在線激光打碼技術通過在線監測生產線的速度來得到這個速度誤差，并能夠根據這個速度誤差產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勢

　　點陣式在線激光打碼技術具有很多優異的特點：

　　（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的噴墨編碼類技術，不需要油墨等耗材，容易維護、節約成本、綠色環保。

　　（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字控制技術相結合，開發出多樣化的產品。

　　上述優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，該技術已經成功應用于實際生產中。一些公司已經開發出了較成熟的產品。

圖3 產品在生產線上運動時會產生反向速度誤差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

　　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。目前已經成功自主研發了DSP在線激光打碼控制系統。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在線激光打碼控制系統的結構

圖5 DSP在線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，并能實時采集生產線的速度，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，將其轉發給主控單元去執行。其硬件結構如圖6所示。