激光打標生產工藝是廣泛應（yīng）用的新技（jì）術，它是利用適當能量密度（dù）的、會聚在工件表麵（miàn）的激光光束（shù）對目（mù）標表麵掃描，使材（cái）料發生物理或化學變化，在（zài）表麵上（shàng）形（xíng）成痕跡，從而形成（chéng）標記的過程。它具有應用範（fàn）圍廣、打標速（sù）度快、性能穩定、質量高、運行成本低、環境汙染小、易於用計算機控製等（děng）優（yōu）點，已經成為激光（guāng）重（chóng）要的應用領域之一。 

在各種打標方式中，振鏡式打標因其應用範圍廣，可進行矢量打標，也可以標記點陣字（zì）符，且標記範圍可調，標記速（sù）度（dù）也較快，因而成為目前的主流（liú）打（dǎ）標方式，並被認為代表了未來激光打標的發展方向。  

振鏡式（shì）在（zài）線激光打標的（de）原理如下： 

激光（guāng）器輸（shū）出的激光依（yī）次經過X軸（zhóu）掃描振鏡、Y軸掃描振鏡、平場聚焦鏡會聚到生產（chǎn）線的工件表麵上，通過控製X軸、Y軸掃描振鏡的轉動可以控製激光光束在材料表麵的X軸（zhóu）方（fāng）向（平行於生產（chǎn）線方向）和Y軸方向（垂直於生產線方向）上任（rèn）意移動，從而打出相應的（de）標記。  

掃描方案（àn）的實現（xiàn）

由於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（chéng）中垂（chuí）直於生產線方向（Y軸方向）的標記線（xiàn）會因為生產線的運動發生一定角度的傾斜，生產線速（sù）度越快傾斜角度越大，所以要在生產線上的工（gōng）件表麵打出精（jīng）美的標記，關鍵在於如何實現對生產線的速度進行補償（cháng），確保打標機（jī）的精確定位。 

掃描方案分析

生產線的運動方（fāng）向與打標振鏡X軸（zhóu）的偏轉方向相（xiàng）同，那麽在進行打標操作時，首先給X軸振鏡（jìng）預置一個與生（shēng）產線相同的速度分量，就可（kě）以實現對其速度的補償（cháng），這樣就可以像靜態打標一樣（yàng）進行標記了。然（rán）而（ér）在實際操作中，上述補償校正方案操作起來非常（cháng）困難，因為掃描振鏡（jìng）的內（nèi）部是用一（yī）個（gè）精密步進電機控製的，並且步進電機的轉動（dòng）角速（sù）度是固定的。我們對掃描振鏡（jìng）隻能控製其偏轉角（jiǎo）度的大小，而不能控（kòng）製其偏轉線速度，而對固定角速（sù）度的掃描振鏡來講，它（tā）在平行於生產（chǎn）線的X軸方向上的線速度是不穩定的，要（yào）想（xiǎng）實現（xiàn）對其偏轉線速度的（de）控製，保證掃描振鏡速度與生產線同（tóng）步，隻能將掃描振鏡的整個偏轉過程分解為多步完（wán）成，通過調節步與步之間的延遲時（shí）間調節其偏轉線（xiàn）速度，從而使其偏轉線速度與（yǔ）生產線速度同步。這種補償方案軟件開發非常（cháng）困難。 

由於難以實（shí）現對生產線的速度進行直接補償。又因為激光打標首（shǒu）先把要利用控製軟件把需要（yào）標記（jì）的信息轉化（huà）為點陣信息，然後在相應位置進行打（dǎ）點操作，我們考慮不直（zhí）接對生產線的速度進行（háng）補償，而是對所要標記的點進行位置補償。具體分析如下： 

設（shè）生（shēng）產線速度為V1振鏡掃描速度為V2，點（diǎn）陣字（zì）符每列中相鄰點間（jiān）距為（wéi）S1 ， 則Y軸振鏡由前一點掃描到（dào）下一點的時間（jiān）為：

（1）而在這段時間內由於生（shēng）產線的（de）運動而造成的位置偏移： 

（2）由於點陣字符的點間距離較小，所（suǒ）以T1約等於振鏡的小角度響應時間（jiān）。這樣在標記每個（gè）點時，按照該點原本的位置坐標加上由於生產線的運動造成的位置偏移，得到該點的實際位（wèi）置坐標，而控製X軸及Y軸振鏡直（zhí）接按該點的實際坐標偏轉到相應（yīng）位置進行打點操作。這樣（yàng）可以有（yǒu）效地實現在線打標，並且提高了標記速度（dù）。 

方案運行（háng）過程

按照點陣（zhèn）結構從第一列的第一點開始，首先將振鏡（jìng）擺動到原點位置，然後取該點的點陣信息，判斷是否打點，是則控製激（jī）光器出光。標（biāo）記完成（chéng）後，控製Y軸振鏡擺動到該列第二點位置（zhì），同時X軸（zhóu）振鏡按與生產線相同的運動方向擺動一（yī）定距離進行點位置補償，使其在標記該點時，其位置處於上一點的正下方，振鏡穩定後判斷是否標記第二（èr）點，以此類推，直到該列所有的點標記完成。然後Y軸振鏡回到初始位置，而X軸振鏡則繼續擺動一定距離，這個距離（lí）與前麵的點（diǎn）補償距離不同，擺動完（wán）成後應使光束所處位置（zhì）在上一列第一點的（de）後（hòu）麵（miàn）一定距（jù）離（lí），所以稱它為列補償。然後開始標記第二列，方法與第一列相同，以此類推直到標記完所有字符。  

方案的優化

上述（shù）定位方案的特點是標記字符的精度高、字符美觀度好，對點陣字符的（de）每（měi）一點的位置都進行了補償，完全克服了生產線運動對打標造成的影響。但是由於振鏡的小角度響應（yīng）時間約為0.3ms，由公式得其標記速度（dù）隻（zhī）能達到100字（zì）符/秒，對於一些速度（dù）較高的生產線難以滿足要求，必須（xū）對上述方（fāng）案進（jìn）行改進：  

進一步分析，速度慢的主要原因為（wéi）Y軸振（zhèn）鏡在標記列的每一點時的穩定時間，如果在（zài）標（biāo）記每一列時，不是讓Y軸振鏡在每一點都停（tíng）下來，而是由初始位（wèi）置直接擺動到末點位置，然後（hòu）在（zài）擺動過程中（zhōng）進（jìn）行標記，這樣對位置補償隻進（jìn）行列位置補償，而不（bú）進行點位置補償，這樣就完全省去了在（zài）標記列的每一（yī）點時所耗費的穩（wěn）定時間，大大（dà）提高了標記的速度。這就是我們的快速掃描方案，采用這種方案進行標記，公式2修正為：  

（3）式中V為（wéi）標記（jì）字（zì）符速（sù）率，n為每個字符的（de）列數（shù），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字符/秒。 

利用上述方案由於標記速度較快，加（jiā）上隻進行列定位而沒有對每一點進行定位，從（cóng）而在快速打標過程中容易使打標字符發生微小傾斜，這可以通（tōng）過把打標機與（yǔ）生產線以一定角度放置來解決（jué），但是由於打標機傾斜（xié）放置後，打標機的坐標與生產線的坐標將不再重合，從而使標記的整列字符發生（shēng）傾斜，所（suǒ）以每標記（jì）完一列點陣後，要對Y軸的振鏡“0”點位置進行補（bǔ）償（cháng），使其在生產線上的位置與（yǔ）前一列的（de）“0”點位置相同，這樣就可以完全避免字符的傾斜現（xiàn）象。另（lìng）外，由於標記速（sù）度較快，要求激（jī）光器要有較高（gāo）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（lǜ）可達到25kHz，而Nd:YAG激光器的開關頻率（lǜ）可達到10kHz，均能滿足要求。 

我們的掃描（miáo）方案完成（chéng）實際的打標操作，標記效（xiào）果字（zì）符美觀，精度較高（gāo），速度可以滿足生（shēng）產線的要求，經過我們在青島卷煙廠的和（hé）青島啤酒廠的（de）實踐檢驗，完全（quán）可以實現在線打標（biāo）。