激光打標生產工藝是廣泛應用的新技術，它是利用適當（dāng）能量密度的、會聚在工件表麵（miàn）的激光光束對目標表麵掃描，使材料發（fā）生物理或化學變化，在表麵上形成（chéng）痕跡，從而（ér）形成標（biāo）記的過程。它（tā）具有（yǒu）應用範圍廣、打標速度快、性能穩定、質（zhì）量（liàng）高、運行成本低、環境汙染小、易於用（yòng）計算機控製等優點，已經成為（wéi）激光重要的應用領域之一。
在各種（zhǒng）打標方式中，振鏡式打標因其應用範圍廣，可進行矢量打標，也可以標記點陣字符，且（qiě）標記範圍（wéi）可調（diào），標記速度也較快，因而成為目前的主流打標方式，並被認為代（dài）表了未來激光（guāng）打標的發（fā）展方向（xiàng）。
振鏡式在（zài）線激光打標的（de）原理如（rú）下：
激光器輸出的激光依次經過X軸掃描振鏡、Y軸掃描振鏡、平場聚焦鏡會聚到生產線的工件表（biǎo）麵上，通過控製（zhì）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軸方（fāng）向（平行於生產線方向）和Y軸方向（垂直於生產線方向）上任意（yì）移動，從而打出相應的（de）標記。
掃描方案（àn）的實現
由於在線打標的（de）標記工作麵是隨生產線（xiàn）運動（dòng）的，所以在打標過程中垂（chuí）直於生產（chǎn）線方向（Y軸方向）的標記線（xiàn）會因為生產線的（de）運動發生一定角度的傾斜，生產線速度越快傾斜角度越大，所以要在生（shēng）產線上的工件表麵打出精（jīng）美的標記，關鍵（jiàn）在於如何實現對生產（chǎn）線的速度進行（háng）補（bǔ）償，確保打標機的（de）精確定位。
掃描方（fāng）案分析
生產線（xiàn）的運動方向與打標振鏡X軸的（de）偏轉方向（xiàng）相同，那麽在進行打標操作時（shí），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（sù）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起（qǐ）來非常困難，因（yīn）為掃描振（zhèn）鏡的內部是用一個精密步進電（diàn）機控製的，並且步進電機的轉動角速度是固定的。我們對掃描振（zhèn）鏡隻能控製（zhì）其（qí）偏轉角度的大小，而不能控製其偏轉線（xiàn）速度，而對固定角速度的掃描（miáo）振（zhèn）鏡來講，它在平行於生產線的（de）X軸方向上（shàng）的線（xiàn）速（sù）度是不穩定的，要想實現對其偏轉線速度的控製，保證掃（sǎo）描振鏡速度與生產線（xiàn）同步，隻能將掃描振鏡的整個偏轉過程分解為多步完成，通過調節步（bù）與步之間的延遲時間調節其偏轉線速度，從而使其偏轉線速度與生產線速（sù）度同步。這種（zhǒng）補償方案軟件開發非常困難。
由於難以實現對生產線的速度（dù）進行直接補償。又因為激光打標首先把要利用控製軟件把需要標記的信息轉化為（wéi）點陣信息，然後在相應位置進行打點操作，我（wǒ）們考（kǎo）慮不直接對生（shēng）產線的（de）速度進行補償（cháng），而是對所要標記的點進行位置補償。具體分析如下：
設生產線速度為V1振鏡掃描速度為V2，點陣字符每列中相鄰點間距為S1 ， 則Y軸振鏡由前一點掃描到下一點的時間為：
（1）而在這段時間內由於生產線的運動而造成的位置偏移（yí）：
（2）由於點陣字符的點間距（jù）離（lí）較小，所以T1約等於振鏡的小角（jiǎo）度響應時間。這樣在標記每個點時，按照該點原本（běn）的（de）位置（zhì）坐標加上由於生產線（xiàn）的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（àn）該點的實際坐標偏（piān）轉到相應位置進行打點操作。這樣可以有效地實現在線打標，並且提高了標記速度。
方案運行過程
按照點陣（zhèn）結構從第一列的第一（yī）點開始，首先將振鏡擺（bǎi）動到原點位置，然後取該點的點陣信息，判斷是否打點，是則控製激光器出光。標記（jì）完（wán）成後，控製Y軸振鏡擺動（dòng）到該列第二點位置，同時X軸振鏡按與生產線相同的運動方向擺動一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（duàn）是否標記第二點，以（yǐ）此類推，直到該列（liè）所有的點標記完成。然後（hòu）Y軸振鏡（jìng）回（huí）到初始（shǐ）位置，而X軸振鏡（jìng）則（zé）繼續擺（bǎi）動一定距離，這個距離與前麵的點補償距（jù）離不同，擺動完成後應（yīng）使（shǐ）光束所處位（wèi）置（zhì）在上一（yī）列第一點的後麵（miàn）一定距離（lí），所以稱它為列補償（cháng）。然（rán）後開始（shǐ）標記第二列（liè），方法與第一列相同，以此（cǐ）類推直到標記完所（suǒ）有字符。
方案的優化
上述定（dìng）位方案的特點是標記字符的精度高、字符美觀度好，對點陣字符的每一點的位置都（dōu）進行了（le）補償，完全克服（fú）了生（shēng）產線運動對打標（biāo）造成的（de）影響。但（dàn）是由於（yú）振鏡的小角度響應時間約為（wéi）0.3ms，由公（gōng）式得其標記速度隻能達到100字符/秒，對（duì）於一些速度較高的（de）生產線難以滿足要求，必須對上述方案進行改進：
進一步分析，速（sù）度慢的主要原因為Y軸振鏡在（zài）標記列的每一點時的（de）穩定時間，如（rú）果在標記每一列時，不是讓Y軸振鏡在每一點都（dōu）停下（xià）來，而是由初始位（wèi）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（zhì）補償，而不進行（háng）點位置補償，這樣就完全省去了在標記列的每一點時所耗費的穩定時間，大大（dà）提高（gāo）了標記的速度。這就是我們的快速掃描方案，采（cǎi）用（yòng）這種方案進行標記，公式2修正為：
（3）式中V為標記字符速率，n為每個字符的列數，t為小角度響應時間。目前標記7×5點陣字（zì）符其（qí）速（sù）度可達到200字符/秒。
利用上述方案由（yóu）於標記速度較（jiào）快，加上隻進行列定位而沒有對每一（yī）點進行定（dìng）位，從而在（zài）快速打標過程中（zhōng）容易使打標字符發生（shēng）微小（xiǎo）傾斜，這可以通過把打標機與生產線以一定角（jiǎo）度放置來解決，但是由於打標機傾斜放置（zhì）後，打標機的坐標與生產線的坐標將（jiāng）不再重合（hé），從而（ér）使標記的整列字（zì）符發生傾斜，所以每標記完（wán）一列點陣後，要（yào）對Y軸的振鏡“0”點位置進行補償，使其在生產線上的位置與（yǔ）前一列的“0”點位置相同，這（zhè）樣就可以完全避免字（zì）符的傾斜現象。
另外，由於標（biāo）記速度較快，要求激光器（qì）要有較高（gāo）的開關頻（pín）率和功率較強的激光脈衝，射（shè）頻CO2激（jī）光器的開關頻（pín）率可達到25kHz，而Nd:YAG激光器的開關頻（pín）率可達到10kHz，均能滿足要求。
我們的掃描方案完成實際的打標操作，標記效果字符美（měi）觀（guān），精度較高，速度可（kě）以滿足（zú）生產線的要求，經（jīng）過我們在（zài）青島卷煙廠的和青島啤酒廠的（de）實踐（jiàn）檢驗，完全可以實現在線打標。
