激光（guāng）打標生產工藝（yì）是廣泛應用的新技術，它是（shì）利用適當能（néng）量密度的、會（huì）聚在工件（jiàn）表麵的激光光束對目標表麵（miàn）掃描，使材料發生物理或化學變化，在表麵上形成痕跡，從而形成標記的過程。它具有應用範圍廣、打標速度快、性能穩定、質量高、運行成（chéng）本低、環境汙染小、易於（yú）用計算（suàn）機控製等優點，已經成為激光（guāng）重要（yào）的應用領域之一。 

在各種打標方式中，振鏡式打標因其應用範圍廣，可進行矢量打（dǎ）標，也可以標記點陣字符，且（qiě）標記範圍可調，標記（jì）速度也較快，因而（ér）成為目前（qián）的主流打標方式，並被認為代表了（le）未來激光打標（biāo）的發展方（fāng）向。  

振鏡式在線激光打標的原理如下： 

激光器輸出的激（jī）光依次經過X軸掃描振鏡、Y軸掃描（miáo）振鏡、平場聚（jù）焦鏡會聚到生產線（xiàn）的工件表麵（miàn）上，通過控（kòng）製X軸、Y軸掃描振鏡（jìng）的轉動可以控製激光光束在材料表麵的X軸方向（平行於生產線方向）和Y軸方向（垂直於生產（chǎn）線方向）上任意移動，從而打出相應的標記。  

掃描方案的實現

由於（yú）在線打標的標記工作麵是隨生產線運動的，所以在打標過程中垂直（zhí）於生產（chǎn）線方向（Y軸方向）的標記（jì）線會因為生產線的運動發生一定（dìng）角度的（de）傾斜，生產線速度越快（kuài）傾斜角度（dù）越大，所以要在生產線上的工件表麵打出精美的（de）標（biāo）記，關鍵在於如何實現對（duì）生產線的速（sù）度進行補償，確保打標機（jī）的精確定位。 

掃描方案分析

生（shēng）產線的運動方向與打（dǎ）標振鏡X軸的偏轉方向相同，那（nà）麽在（zài）進行打標操作時，首（shǒu）先給（gěi）X軸振鏡預置一個與生產線相同的速度分量，就可以實現對其速度（dù）的補償，這樣就可以像靜態打（dǎ）標一樣進行標記了。然而在實際操作中，上述補償校正方（fāng）案操作起來非常困難，因為掃描（miáo）振鏡的內部是用一個精密步進電機控製的，並（bìng）且步進電機的轉動角速度是固定的。我們對掃描振鏡隻能控製其偏轉角度的大（dà）小，而不（bú）能控製其偏轉線速度，而對固定（dìng）角速（sù）度的掃描振鏡來講，它在平行於生產線的（de）X軸方（fāng）向上的線速度是不穩定（dìng）的，要想實現對其偏轉線速度（dù）的控（kòng）製，保證掃描振（zhèn）鏡速度與（yǔ）生產線同步，隻能將掃描振鏡的整個偏轉過（guò）程分解為多步完成（chéng），通過調節步與步之（zhī）間的延遲時間調節其偏轉線速度，從而使其（qí）偏轉線速度與（yǔ）生產線速（sù）度同步。這種補（bǔ）償方案軟件開發（fā）非常困難。 

由於難以實現對生（shēng）產線的速度進行直接補償。又因為激光打標首先把要利用控製軟件把需要標記的（de）信息轉化為點陣信息，然後在相應位置進（jìn）行打點（diǎn）操作，我（wǒ）們考慮不直接對生產線的速度進行補償，而是對所要標記的點進行位（wèi）置補（bǔ）償。具（jù）體分析（xī）如下： 

設生產線速（sù）度為V1振鏡掃描速度為V2，點陣字符每列中（zhōng）相（xiàng）鄰點間距（jù）為S1 ， 則Y軸振鏡由前（qián）一點掃描到下一點的時間為：

（1）而在這（zhè）段（duàn）時間內由於（yú）生產（chǎn）線的運動而造成的位置（zhì）偏移： 

（2）由於（yú）點陣字符的點間距離（lí）較小，所以T1約等於振鏡的小角度響應時間。這樣在（zài）標記每（měi）個（gè）點（diǎn）時，按（àn）照（zhào）該點（diǎn）原（yuán）本的位置坐標加上由於（yú）生產線的（de）運動造成的位置偏移，得到該點的實際位置坐標，而控製X軸及Y軸振鏡直接按該點（diǎn）的實際坐（zuò）標偏轉（zhuǎn）到相應位置進（jìn）行打點操（cāo）作。這樣可以有效地實現在線打標，並且提高了標記速度。 

方案運行過（guò）程

按照點陣結構從第一列的第一點開（kāi）始，首先將振鏡擺動到原點位置，然後取該點的（de）點陣信息，判斷是（shì）否打（dǎ）點，是則控製激光器出光。標記完成後，控製（zhì）Y軸振鏡擺動到該列第二點位置，同（tóng）時X軸振鏡按與生（shēng）產線相同的運動方向擺動一定距離進行點位置補償，使其在標記該點時，其位（wèi）置處（chù）於上一點（diǎn）的正下方，振鏡穩定（dìng）後判斷是否標記第二點，以此類推，直到該列所有的點標記完成。然後Y軸振鏡回到初始（shǐ）位置（zhì），而X軸振鏡則繼（jì）續擺（bǎi）動一（yī）定距離（lí），這個距離與前麵的點（diǎn）補償距離不同，擺（bǎi）動完成後應使（shǐ）光束所處（chù）位置在上一列第一（yī）點的後麵一定距（jù）離（lí），所以稱它為列補償。然後開始標記第二（èr）列，方法與第一列相同（tóng），以此類推直到標（biāo）記完所有字（zì）符（fú）。  

方（fāng）案的優化

上述（shù）定位方案的特點（diǎn）是標記字符的精度高、字符美觀度好，對點陣字符的每（měi）一點的位置都進行了（le）補償，完全克服了生產線（xiàn）運動對打標造成的影響。但是由於振鏡的小角（jiǎo）度響應時間約為0.3ms，由公（gōng）式得其標記速度隻能達到100字符/秒，對於一些速度較高的生產線（xiàn）難以滿足要求，必須對上（shàng）述方案進行改進：  

進一步分析，速度慢（màn）的主要原因為Y軸振鏡在標記列的每一點時的穩定時間，如果在（zài）標記每一列時，不是讓Y軸振（zhèn）鏡在每一點都停（tíng）下來，而是由初始位置直接擺動到末點（diǎn）位置，然後在擺動過程（chéng）中進行標記（jì），這樣對位置補償隻進行（háng）列位置補償，而不進行點位置補償，這樣就完全省去了在標（biāo）記列的每（měi）一點時（shí）所耗費的穩定時間，大大提高了標（biāo）記的速度。這就是我們的快（kuài）速掃描方案，采（cǎi）用這種方（fāng）案進行標記，公式（shì）2修正為：  

（3）式中V為標記字符（fú）速率，n為每個字符（fú）的列數，t為小角度響應時間。目前標記7×5點陣字符其速度可達到200字（zì）符/秒。 

利用（yòng）上述方案由於標記速度較快（kuài），加（jiā）上隻進行列定位而沒有對每一點進（jìn）行定位，從而在快速打標過程（chéng）中容易使打標字符（fú）發生（shēng）微小傾斜，這可以通過把打標機與生產線以（yǐ）一定角度放置（zhì）來（lái）解決，但是由於打標機傾斜放（fàng）置（zhì）後（hòu），打標機的坐標與生產線的坐標（biāo）將不再重合，從而使標記的整（zhěng）列字符發生傾斜，所以每標記完一列點（diǎn）陣後，要對Y軸的振鏡“0”點位置（zhì）進行補償（cháng），使其在生產（chǎn）線上的位置與前一列的“0”點位置相同，這樣就（jiù）可（kě）以完全避免（miǎn）字符的傾斜（xié）現象。另外，由於標記速度（dù）較快，要求（qiú）激光器要有較高的開關頻率和功率較強的激光脈衝，射頻CO2激光器的開關頻率可達到25kHz，而Nd:YAG激光器的開關（guān）頻率可達到10kHz，均能滿足要求。 

我們的（de）掃描方案完成實際的打標操（cāo）作，標（biāo）記效果（guǒ）字（zì）符美觀（guān），精度較高，速（sù）度（dù）可以滿足生產線的（de）要求，經（jīng）過我們（men）在青（qīng）島卷煙廠的和青島啤（pí）酒廠（chǎng）的實踐檢驗，完全可以實現在線打（dǎ）標。