激光打標生（shēng）產工藝是廣泛應用的新技術，它是利用適當能量密度的、會聚在（zài）工件表麵的激光光束對目標表麵掃描，使材料發生物理或化（huà）學變化，在表麵上形成（chéng）痕跡，從而形（xíng）成標記（jì）的過程。它具有應用範圍廣（guǎng）、打標速度快（kuài）、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優點，已經（jīng）成為激光重要的應（yīng）用領域之一。
在各種打標方式中，振鏡式打標因其應用範圍（wéi）廣，可進行矢（shǐ）量打標，也可以標記點陣字符，且（qiě）標記範圍可調，標記速度也較快，因而成為（wéi）目前的主流（liú）打標方式，並被認為代表了未來激光打（dǎ）標（biāo）的發展方向。
振（zhèn）鏡式在線激光打標的（de）原理如下：
激光（guāng）器輸出的激光依次經過X軸（zhóu）掃描振鏡、Y軸掃描振鏡、平場聚焦（jiāo）鏡會聚到生產（chǎn）線的工件表麵上，通過（guò）控製（zhì）X軸、Y軸掃描（miáo）振鏡的轉（zhuǎn）動可以控製激光光束（shù）在材料表麵的X軸方向（平行於生產線方向（xiàng））和Y軸方向（垂直於生產線方向）上（shàng）任（rèn）意移動，從而（ér）打（dǎ）出相應的標記。
掃描方案的實現
由於在線打標的標（biāo）記工作麵是隨生產線運動的，所以在打標過程中垂直於生產線方向（Y軸方向）的標記線會因為生產線的運動發生一定角度的傾斜（xié），生產線速度越快傾斜角度越大，所以要在（zài）生產線上的工件（jiàn）表麵打出精美的標記，關鍵在於如何實現對生產（chǎn）線的速度進行補償，確保打標機的精確定位。
掃描方案分析
生產線的運動方向與（yǔ）打標振鏡X軸的偏轉方向相同，那麽在進（jìn）行打標操作時，首先給X軸振鏡預置（zhì）一個與生產線相同的速度分（fèn）量，就可以（yǐ）實（shí）現對其速度的（de）補償，這樣就可以像（xiàng）靜態打標一樣進行標記了。然而在（zài）實際操作中，上述補償校正（zhèng）方案操作起來非常困難，因為掃（sǎo）描振鏡的內（nèi）部是用一個精密步進（jìn）電機控製的，並且步進電機的轉動角速度是固定的（de）。我們對掃（sǎo）描振鏡隻能控製其偏轉角度的大小，而不能控製其偏轉線速度，而對固定角速度的掃描振鏡來講，它在平行於生產線的（de）X軸方（fāng）向（xiàng）上的線速度是不穩定的，要（yào）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，隻能將掃描振（zhèn）鏡的整個偏轉過程分解為（wéi）多步完成，通過（guò）調節步與步之間的（de）延遲時間調節其偏轉線速度，從而使其偏轉線速度與（yǔ）生產線速（sù）度（dù）同步。這種補償方案軟件開發非常困難。
由於難以（yǐ）實現對生產線的速度進行（háng）直接補償。又因為激（jī）光打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，然後在相應位置進行打點（diǎn）操作，我們考慮不直接對生產線的速（sù）度進行補償，而是對所要標記（jì）的點（diǎn）進行位（wèi）置補償（cháng）。具（jù）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（diǎn）的（de）時間為（wéi）：
（1）而在這段時間內由於生（shēng）產線的運（yùn）動而造（zào）成的（de）位置（zhì）偏移：
（2）由於點陣字符的點間距離較小，所（suǒ）以T1約等（děng）於振鏡的小角度響應時間。這樣在標記（jì）每個點時，按照（zhào）該點原本的位置坐標加上由於生產線的運動造成的位置（zhì）偏移，得到該點的（de）實際位置（zhì）坐標，而控製（zhì）X軸及Y軸振鏡直接按該點的實（shí）際坐標偏轉到（dào）相應（yīng）位置進行打點操作。這樣可以（yǐ）有效地實現在線打標，並且提高了標記（jì）速度。
方案運行過程（chéng）
按照點陣結構從第一列的第一點開始，首先將振（zhèn）鏡擺動到（dào）原點位置（zhì），然後取該點的點（diǎn）陣信息，判斷是否打點，是則控製激光器（qì）出（chū）光。標記完成後，控製（zhì）Y軸（zhóu）振鏡（jìng）擺動到該列第二（èr）點位置，同時（shí）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（shí），其位置處於上一點（diǎn）的（de）正下方，振鏡穩定後判斷是否標記第二點，以此類推，直到該列所有的點標記完成。然後Y軸振鏡回到（dào）初始位置，而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不同，擺動（dòng）完成後應（yīng）使光束所處位置在上一列第一點的後麵（miàn）一定距離，所以稱它為列補（bǔ）償。然後開始標記（jì）第二列，方法與第一列相同，以此類推直到（dào）標記完所有字符（fú）。
方案的優化
上述定位方案的特點是標記字符的精度高、字符美觀度好，對點陣字符的每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（jiǎo）度響應時間約為0.3ms，由公式得其標記速度隻能達到（dào）100字符/秒，對於一些速（sù）度較高的生產線（xiàn）難以滿足要求（qiú），必須對上述方案進行改進：
進一步分析，速度慢的主要原因為Y軸振鏡在標記列的每一點時的穩定時間，如果在標記每一（yī）列時，不（bú）是（shì）讓Y軸振鏡在每一（yī）點都停下來，而是（shì）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（zhī）進行列位置補償，而不進行點位置補償，這樣就完全省去了在標記列的每一（yī）點時所耗費的穩定時間，大大提高了標記的速度。這就是我（wǒ）們的快速掃描方案，采（cǎi）用這種（zhǒng）方案（àn）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（mù）前標記7×5點陣（zhèn）字符其速度可達到200字符（fú）/秒。
利用上述方案（àn）由於標記速度較快（kuài），加上隻進（jìn）行列定位而沒有對（duì）每一點進行定位，從而在快速（sù）打標過程中容易使打標（biāo）字（zì）符發生微小傾斜，這可以通過把打標機與（yǔ）生產線以一定角度放（fàng）置來解決（jué），但是（shì）由於打標機傾斜放置後，打標機的坐標與生產線（xiàn）的坐標將不再重合，從而使標記的整列字符（fú）發（fā）生傾斜，所以每標記完一列點陣後，要對Y軸的振鏡（jìng）“0”點位置進行補償，使其在生產線上（shàng）的位置與前一列的“0”點位置相同，這樣（yàng）就可以完全避免字符的傾斜現象。
另外，由於標記速度較快，要求激（jī）光器要有較高的開關頻率和功率（lǜ）較強的激光脈衝，射頻CO2激光器的開關（guān）頻率可達到25kHz，而Nd:YAG激光器的開關頻率可（kě）達到10kHz，均能滿足要求。
我們的（de）掃（sǎo）描方案完成實際的打（dǎ）標操作，標記效果字符美觀，精度較高，速度可以（yǐ）滿足生產線的要求，經過我們在青島卷煙（yān）廠的和青島啤酒廠的實踐檢驗，完全可以實現在線打標。
