微型2D碼點陣打標系統(tǒng)及其應(yīng)用

　　通常微型二維碼打標的對象材料都是對熱較為敏感的材料，如玻璃片和印刷電路板(PCBs)等等。而點陣打標可提供最好的視覺效果，這是因為每個點都是由單個固定的激光光束打出的，這樣就能將熱量輸入控制到最小，同時也能獲得最快的打標速度。這項技術(shù)理想適用于那些編碼尺寸約為1~3倍聚焦光斑尺寸的應(yīng)用。對于更大的編碼，點與點之間的距離會過大，降低編碼的可讀性。

　　通過使用WinMark Pro第六版打標軟件，可以無需計算分辨率。為了進行演示，我們對一個FR4的PCB進行二維碼打標，使用10 W Synrad CO2激光器和FH Flyer打標頭，它們均通過WinMark Pro v6軟件控制。打標頭上配備了125 mm焦距的透鏡，可提供180 um (0.007”)的光斑大小。

　　在WinMark Pro軟件中，我們創(chuàng)建一個3.8 mm × 3.8 mm (0.15” × 0.15”)的二維碼，其中包含了10個數(shù)字字母字符。為了實現(xiàn)點陣打標，首先我們在Format選項卡中設(shè)置2D Barcode Bitmap為No，2D Barcode Circle Radius設(shè)為0%。然后在Marking選項卡中將Spot Marking Style設(shè)為Yes。以上三參數(shù)設(shè)置完畢后，WinMark v6會自動忽略Resolution進行點陣打標。對于PCB的打標，Powerproperty設(shè)為10 W，Spot Mark Duration設(shè)為5 (0.5 msec)，這是編碼中每個點所停留的時間。

圖1 通過點陣打標的方式在PCB板上打出2D碼

　　結(jié)果在這樣的設(shè)置下每片的打標時間為170毫秒。打出的二維碼非常精細，清晰易讀，可通過手持式的編碼掃描器輕松地讀出。

　　如何在木頭上獲得最佳的打標對比度

　　一般在激光打標中，激光光束的焦點要落在材料表面才能獲得最佳的對比度。然而也有一些例外，如木材料的打標，將材料稍稍偏離焦點反而會獲得更好的對比度。這是因為發(fā)散的較大光斑降低了激光的功率密度，增加的材料表面的加熱燃燒，而小光斑大功率密度會將過多的能量浪費在汽化木材上，反而適得其反。然而我們也需要權(quán)衡這種做法的利弊，較大的失焦光斑會使標識的清晰度降低，損失部分細節(jié)。

　　為了驗證這一效果，我們在兩塊木板上打上相同的圖像，一個將激光完全對焦在木板上，另一個則稍稍偏離焦點，看看兩個標識在對比度上有何不同。整個打標系統(tǒng)由一個FH Flyer打標頭和一臺48-2 (25 W)激光器組成，均由WinMark Pro激光打標軟件控制。打標頭上配有焦距為200mm的透鏡，可提供290μm (0.011”)的光斑大小。

　　打標文件為一個導(dǎo)入的.eps矢量圖像——一輛消防車和TrueType?字體的文本。我們在軟件中創(chuàng)建112.5 mm x 139.7 mm (4.43” x 5.5”)的邊界，功率設(shè)為25 W，打標速度設(shè)為254毫米每秒 (10 in/sec)。

圖2 在光束焦點打出的圖像，細節(jié)精細清晰，但對比度較低

圖3 在失焦11 mm處打出的圖像，雖然細節(jié)有所損失，但對比度卻大大增加

　　上圖為在焦點打出的圖像，下圖為偏離焦點11 mm (0.43”)打出的圖像。偏離焦點后，對比度明顯增加了，線條也略微變粗。兩者的打標時間相同，均為28.89秒，在本情況中，稍稍偏離焦點所打出的標識可使圖像更為逼真，躍然于木板之上。