點陣式在線激光打碼技術原理及實現

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

　　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。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(fā)給主控單元去執(zhí)行。其硬件結構如圖6所示。