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点阵式在线激光打码技术

发布时间:2019-05-24 01:29:43

点阵式激光打码技术

点阵式激光打码技术能实现高速高精度编码,代表了当前编码技术的发展方向,能为企业提供高效可行的产品编码解决方案。

一、 点阵式激光打码技术原理介绍

点阵式激光打码技术采用振镜式扫描策略。如图1所示,打码系统通过X、Y两个振镜的角度偏转来控制激光的扫描路径。

图1 振镜式扫描策略

点阵式激光打码技术采用点阵字符进行编码。点阵字符由一系列的点组成。图2所示为5×7的点阵字符“N”和“C”标记时的情况。当振镜扫描到红色位置时,激光器出光,物体被激光标记上一个点。当振镜扫描到白色位置时,激光器闭光,物体不会被标记。

图2 点阵字符的激光标记

当被编码产品在生产线上运动时,其相对振镜扫描有一个反方向速度误差V(如图3所示)。该速度误差V与生产线的速度相等。点阵式激光打码技术通过监测生产线的速度来得到这个速度误差,并能够根据这个速度误差产生一个补偿信号来驱动振镜,从而抵消这个误差。

二、 点阵式激光打码技术的优势

点阵式激光打码技术具有很多优异的特点:

(1)点阵式激光打码技术采用振镜式扫描策略,振镜在扫描运动过程中,几乎不受外界阻力的影响,具有速度快、运动过程稳定可靠、定位精确等特点。

(2)点阵式激光打码技术相对传统的喷墨编码类技术,不需要油墨等耗材,容易维护、节约成本、绿色环保。

(3)点阵式激光打码技术利用高能量密度的激光束对目标作用,使目标表面发生物理或化学变化,从而获得高质量的、的标记。

(4)点阵式激光打码技术能够很方便的与数字控制技术相结合,开发出多样化的产品。

上述优点使点阵式激光打码技术具有广泛的应用前景。当前,在国外,该技术已经成功应用于实际生产中。一些公司已经开发出了较成熟的产品。

图3 产品在生产线上运动时会产生反向速度误差V

三、 华南理工大学的点阵式激光打码技术进展

(一)DSP激光打码控制系统

自2007年起,华南理工大学开始了点阵式激光打码技术的研究。目前已经成功自主研发了DSP激光打码控制系统。如图4所示,该系统由主控单元和远程操作单元两部分组成。

图4 DSP激光打码控制系统的结构

图5 DSP激光打码控制系统的主控单元硬件结构

主控单元能够控制激光器的出光、振镜的角度偏转,并能实时采集生产线的速度,生成速度误差补偿信号。其硬件结构如图5所示。

远程操作单元负责系统与操作人员的人机交互。通过远程操作单元,操作人员能够进行编制自定义编码、控制系统的运行与停止等操作。远程操作单元接受操作人员的相关操作后,将其转发给主控单元去执行。其硬件结构如图6所示。

图6 DSP激光打码控制系统的远程操作单元硬件结构

该控制系统的特点包括:

(1)主控单元采用DSP控制的方式,运算速度快,精度高,功耗低。

(2)远程控制单元采用嵌入式解决方案,相对传统的PC机,具有体积小,可靠性高,成本低的优点。

(3)开放式的控制结构,灵活性好,能够容易的应用到多种激光器上,构成不同种类的打码系统。

(二)DSP激光打码控制系统的应用实例

华南理工大学的DSP激光打码控制系统正日趋成熟,截止2009年已与东莞创普光电技术有限公司合作将其成功应用到了Nd:YAG激光器上,开发出了Nd:YAG激光打码机。目前,华南理工大学正在利用DSP激光打码控制系统进行CO2激光打码机的研究,并已经成功开发出样机。

图7 Nd:YAG激光打码机

1 Nd:YAG激光打码机

Nd:YAG打码机可以在各种金属材料和部分非金属材料上制作字符、图形、一维、二维条形码以及连续可变序列号标记;配上生产线后可以飞行打码。应用领域包括电子、五金工具、卫浴器材、设备标牌、塑胶等行业。

图7是华南理工大学与东莞创普光电技术有限公司合作开发的Nd:YAG激光打码机的外观图。

2 CO2激光打码机

CO2激光打码机可以在各种非金属材料上制作字符、图形、条形码以及连续变化序列号码记;配上生产线后可以飞行打码,生产线速度大于60米/分钟。应用领域包括皮革、化妆品、酒类、烟草、药品、饮料以及IT行业。

图8 CO2激光打码机整体

图8为华南理工大学自主开发的样机整体机身,长850mm(加振镜头),宽200mm,高150mm。能够方便的安装到升降台上。振镜头能够以打码机长度方向为轴向360旋转。能够进行不同方向的打码。

样机能够进行流水码、自定义生产日期、自定义有效日期、自定义字符串等多种编码的组合打码。图9是用该打码机打码后的药品包装,图10是用该打码机打码的饮料包装。样机还具有红光预览的功能。

图9 在药品包装上打码

图10 在饮料包装上打码

四、结束语

点阵式激光打码技术满足产品快速编码的需要,是一种很有发展前景的编码技术。目前该技术在国外得到了长足的发展,在我国还处于刚刚起步的阶段。相信市场对产品快速编码的需求,点阵式激光打码技术将逐渐取代传统技术成为主流。

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