點陣式在線激光打碼技術原理及其應用

【資料簡介】

　　Foodjx導讀：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發展方向，能為企業提供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。
　　
　　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。
　　
　　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、*的標記。
　　
　?。?）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。
　　
　　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。
　　
　　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。
　　
　　1）主控單元采用DSP控制的方式，運算速度快，精度高，功耗低。
　　
　?。?）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，成本低的優點。
　　
　?。?）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。
　　
　?。ǘ〥SP在線激光打碼控制系統的應用實例
　　
　　華南理工大學的DSP在線激光打碼控制系統正日趨成熟，截止2009年已與東莞創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進行CO2激光打碼機的研究，并已經成功開發出樣機。
　　
　　1Nd: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可變序列號標記；配上生產線后可以飛行打碼。應用領域包括電子、五金工具、衛浴器材、設備標牌、塑膠等行業。
　　
　　圖7是華南理工大學與東莞創普光電技術有限公司合作開發的Nd:YAG在線激光打碼機的外觀圖。
　　
　　2CO2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、條形碼以及連續變化序列號碼記；配上生產線后可以飛行打碼，生產線速度大于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。
　　
　　圖8為華南理工大學自主開發的樣機整體機身，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。
　　
　　四、結束語
　　
　　點陣式在線激光打碼技術滿足產品在線快速編碼的需要，是一種很有發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展，在我國還處于剛剛起步的階段。相信市場對產品快速編碼的需求，點陣式在線激光打碼技術將逐漸取代傳統技術成為主流。