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(fā)展方向,能為企業(yè)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(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(jiān)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(yōu)勢
點陣式在線激光打碼技術具有很多優(yōu)異的特點:
?。?)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,。
?。?)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,。
?。?)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。
?。?)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(fā)出多樣化的產品。
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,該技術已經成功應用于實際生產中,。一些公司已經開發(fā)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(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:
?。?)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),。
?。ǘ〥SP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(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,。