激光打標（biāo）生產工藝是廣泛應（yīng）用（yòng）的新技術，它是利用適當能（néng）量密度的、會（huì）聚（jù）在工件表麵的（de）激光光束對目標表麵（miàn）掃描，使材料發生物（wù）理或化（huà）學變化，在表麵上形成痕跡，從而形成標記的過程（chéng）。它具有應用範圍廣、打標速度快、性能穩定、質量高、運行成本低（dī）、環境汙染小、易於用計算機控（kòng）製等優點，已（yǐ）經成為激光重要的應用領域（yù）之一。
在（zài）各種打標方式中，振鏡式打標因其應用範（fàn）圍廣，可進行矢量打標，也可以標（biāo）記點陣字符，且標記範圍可調，標記速度也較（jiào）快，因而成為（wéi）目前的主（zhǔ）流打標方式，並被認為代（dài）表了（le）未來激光打標的發展方向。
振鏡（jìng）式在線激光打標的原理如下（xià）：
激光（guāng）器（qì）輸出的激光依次經過X軸掃描振（zhèn）鏡（jìng）、Y軸掃描振鏡、平場聚焦鏡會聚到生產線的工件表麵上，通（tōng）過控製X軸、Y軸掃描振鏡的（de）轉動可以控製激光光束在材料表麵的X軸方向（平行於生產線方向）和Y軸方（fāng）向（垂直於生產線方（fāng）向）上任意移動，從而打出相應的（de）標記。
掃描方案的實現
由於在線（xiàn）打標的（de）標記工作麵是隨生產（chǎn）線運動的，所以在打標過程中垂直於（yú）生產線（xiàn）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，生產線速度越快傾斜角度越大，所（suǒ）以要在生產線上的工件表麵打出精美的標記（jì），關鍵在於如（rú）何實現對生產線的速度進行補償，確保打標機（jī）的精確定位。
掃描方案（àn）分析
生產線（xiàn）的運（yùn）動方向與打標振鏡X軸的偏轉方向相同，那麽在進行打標操作時，首先給X軸振鏡預置一個與生產線相同的速度分（fèn）量，就可以實（shí）現對其速度的補償，這樣就可以像靜態打標一樣進行標記了。然而在實（shí）際操作中，上述補償校正方案操作（zuò）起來（lái）非常困（kùn）難，因為（wéi）掃描振鏡的內部是（shì）用一個精密（mì）步進電機控（kòng）製的，並（bìng）且步進電機的轉動角速度是固定的。我們對掃描振鏡隻能控（kòng）製其偏轉角度的大小，而（ér）不（bú）能控製其偏轉線（xiàn）速度，而對固定角速度的掃描振鏡來（lái）講，它在平行於生產線的X軸（zhóu）方向上的線速度是不穩定的，要想實現對其偏轉線速度的控製，保證掃描振鏡速度與生產線同步，隻能（néng）將（jiāng）掃描振鏡的整個偏轉（zhuǎn）過程分解為多步完成，通過調節步與步之間的（de）延遲時間調節其偏（piān）轉線速度，從而使其偏轉線速度與生產線速（sù）度同步。這種補償方案軟件開發非常困難。
由（yóu）於難以實現對生產線的速度進行直接補償。又因為激光打（dǎ）標首先把要利用控製軟件把需要標記的信息轉化為點陣信息，然（rán）後在相應位置進行打（dǎ）點操作，我們（men）考慮不直（zhí）接對生產（chǎn）線的（de）速度進行補償，而是對所要（yào）標記（jì）的點進行位置補償。具體分析如下：
設生產（chǎn）線速度為V1振鏡掃描速度為V2，點（diǎn）陣字符每列中相（xiàng）鄰點間距為（wéi）S1 ， 則Y軸振鏡由前一點掃描到下（xià）一（yī）點的時間為：
（1）而在這段時（shí）間內由於生產線的運動而造成的位置（zhì）偏移：
（2）由於點陣字符的點間（jiān）距離較（jiào）小，所以T1約等於（yú）振鏡的（de）小角度響應時間。這樣在（zài）標記每個（gè）點時，按照該點原（yuán）本的位置坐標加上由（yóu）於（yú）生產線的（de）運動造成的位置偏移（yí），得到該點的實際位置坐標，而控製X軸及Y軸振鏡直接按該點的實際坐標偏轉（zhuǎn）到相應位置進行打點操作。這樣可以有（yǒu）效（xiào）地實現在線打標（biāo），並且提高（gāo）了標記速度。
方案運行過程（chéng）
按照點陣結構從第（dì）一列的（de）第一點開始（shǐ），首先將振鏡擺動到（dào）原點位置，然後取該點的點陣信息，判斷是否（fǒu）打（dǎ）點，是則控製激光器出光。標記完（wán）成後，控製Y軸（zhóu）振鏡擺動到該列第二點位（wèi）置，同時X軸振鏡（jìng）按與生產線相（xiàng）同的運動方（fāng）向擺動一定距離進行點位置補償，使其在標記該點時（shí），其位置（zhì）處（chù）於上一點的正下方，振鏡（jìng）穩定後判斷是否標記第（dì）二點，以（yǐ）此類推，直到該列所有的點標記完成。然後Y軸振鏡（jìng）回到初始位置，而（ér）X軸振鏡則繼續擺動一定距離，這個距離與前麵的點補償距離（lí）不同，擺動（dòng）完成後應使光束所處位置在上一列第一點的後麵一定距離，所以稱它為列補償。然後開始標記第二列，方（fāng）法與第一列（liè）相同，以（yǐ）此類推直到（dào）標記（jì）完所有字符。
方（fāng）案的優化
上述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（zì）符的每一點的位置都進行了補償，完全克服了生產線運動（dòng）對打標造成（chéng）的影（yǐng）響。但（dàn）是由於振鏡的小角度響（xiǎng）應時間約為0.3ms，由公式得其標記（jì）速度隻能（néng）達到100字符（fú）/秒，對於一些速（sù）度較高的生產線難以滿足要求，必須對上述方案進行改進：
進一步（bù）分析，速度慢（màn）的主（zhǔ）要原因為Y軸振鏡（jìng）在標記列的每一點時的穩（wěn）定時（shí）間，如果在標記每一列時，不（bú）是讓Y軸振鏡在每一點都停下來，而是由初始位置直接擺動到末點位置，然後在擺動過程中進行標記，這樣對位置補償隻進行列位（wèi）置補償（cháng），而不進行點位置補償，這樣就完（wán）全省去了在標記列（liè）的每一點時所耗費（fèi）的穩定時間，大大提高了標記的速度。這就是我們的快速掃描方案，采用這種方案（àn）進行（háng）標（biāo）記，公（gōng）式2修正為：
（3）式中V為（wéi）標記字符（fú）速率，n為每個（gè）字符的列數，t為小角度響應時（shí）間。目前標記7×5點（diǎn）陣字符其速度可達到200字符（fú）/秒。
利用上述方案由於標記速度較快，加上隻進行列定位而沒有對每一點進行定位，從而在快速打（dǎ）標過（guò）程中容易使打標字符發生微小傾斜，這可以通過把打（dǎ）標機與生產線以一定角度（dù）放置（zhì）來解決（jué），但是由於打標機傾斜（xié）放（fàng）置後，打標機（jī）的坐（zuò）標與生產線（xiàn）的坐標（biāo）將不再重（chóng）合，從而使標記的整列字符（fú）發生傾斜，所以每標記完一列點陣後，要對Y軸的振（zhèn）鏡“0”點位置進行補（bǔ）償，使其在生產線上的位置與（yǔ）前一列的“0”點位置相同，這樣就可以完全避免（miǎn）字符的傾斜現（xiàn）象（xiàng）。
另外，由於標記速度較快，要求激光器要有較高的開關（guān）頻率和功率較強的激（jī）光脈衝，射頻CO2激光（guāng）器的開關頻率可達到25kHz，而Nd:YAG激光（guāng）器的開關頻率可達到10kHz，均能滿足要求。
我們的掃描方（fāng）案完成實際的打標操作（zuò），標記效果字符美觀，精度較高，速度可以滿足生產線的要求，經過我們在青島卷煙廠的和青島啤酒廠的實踐檢驗（yàn），完全可以實現在線打標（biāo）。
