微型2D碼點(diǎn)陣打標(biāo)系統(tǒng)及其應(yīng)用

　　通常微型二維碼打標(biāo)的對(duì)象材料都是對(duì)熱較為敏感的材料，如玻璃片和印刷電路板(PCBs)等等。而點(diǎn)陣打標(biāo)可提供最好的視覺效果，這是因?yàn)槊總€(gè)點(diǎn)都是由單個(gè)固定的激光光束打出的，這樣就能將熱量輸入控制到最小，同時(shí)也能獲得最快的打標(biāo)速度。這項(xiàng)技術(shù)理想適用于那些編碼尺寸約為1~3倍聚焦光斑尺寸的應(yīng)用。對(duì)于更大的編碼，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離會(huì)過大，降低編碼的可讀性。

　　通過使用WinMark Pro第六版打標(biāo)軟件，可以無需計(jì)算分辨率。為了進(jìn)行演示，我們對(duì)一個(gè)FR4的PCB進(jìn)行二維碼打標(biāo)，使用10 W Synrad CO2激光器和FH Flyer打標(biāo)頭，它們均通過WinMark Pro v6軟件控制。打標(biāo)頭上配備了125 mm焦距的透鏡，可提供180 um (0.007”)的光斑大小。

　　在WinMark Pro軟件中，我們創(chuàng)建一個(gè)3.8 mm × 3.8 mm (0.15” × 0.15”)的二維碼，其中包含了10個(gè)數(shù)字字母字符。為了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣打標(biāo)，首先我們?cè)贔ormat選項(xiàng)卡中設(shè)置2D Barcode Bitmap為No，2D Barcode Circle Radius設(shè)為0%。然后在Marking選項(xiàng)卡中將Spot Marking Style設(shè)為Yes。以上三參數(shù)設(shè)置完畢后，WinMark v6會(huì)自動(dòng)忽略Resolution進(jìn)行點(diǎn)陣打標(biāo)。對(duì)于PCB的打標(biāo)，Powerproperty設(shè)為10 W，Spot Mark Duration設(shè)為5 (0.5 msec)，這是編碼中每個(gè)點(diǎn)所停留的時(shí)間。

圖1 通過點(diǎn)陣打標(biāo)的方式在PCB板上打出2D碼

　　結(jié)果在這樣的設(shè)置下每片的打標(biāo)時(shí)間為170毫秒。打出的二維碼非常精細(xì)，清晰易讀，可通過手持式的編碼掃描器輕松地讀出。

　　如何在木頭上獲得最佳的打標(biāo)對(duì)比度

　　一般在激光打標(biāo)中，激光光束的焦點(diǎn)要落在材料表面才能獲得最佳的對(duì)比度。然而也有一些例外，如木材料的打標(biāo)，將材料稍稍偏離焦點(diǎn)反而會(huì)獲得更好的對(duì)比度。這是因?yàn)榘l(fā)散的較大光斑降低了激光的功率密度，增加的材料表面的加熱燃燒，而小光斑大功率密度會(huì)將過多的能量浪費(fèi)在汽化木材上，反而適得其反。然而我們也需要權(quán)衡這種做法的利弊，較大的失焦光斑會(huì)使標(biāo)識(shí)的清晰度降低，損失部分細(xì)節(jié)。

　　為了驗(yàn)證這一效果，我們?cè)趦蓧K木板上打上相同的圖像，一個(gè)將激光完全對(duì)焦在木板上，另一個(gè)則稍稍偏離焦點(diǎn)，看看兩個(gè)標(biāo)識(shí)在對(duì)比度上有何不同。整個(gè)打標(biāo)系統(tǒng)由一個(gè)FH Flyer打標(biāo)頭和一臺(tái)48-2 (25 W)激光器組成，均由WinMark Pro激光打標(biāo)軟件控制。打標(biāo)頭上配有焦距為200mm的透鏡，可提供290μm (0.011”)的光斑大小。

　　打標(biāo)文件為一個(gè)導(dǎo)入的.eps矢量圖像——一輛消防車和TrueType?字體的文本。我們?cè)谲浖袆?chuàng)建112.5 mm x 139.7 mm (4.43” x 5.5”)的邊界，功率設(shè)為25 W，打標(biāo)速度設(shè)為254毫米每秒 (10 in/sec)。

圖2 在光束焦點(diǎn)打出的圖像，細(xì)節(jié)精細(xì)清晰，但對(duì)比度較低

圖3 在失焦11 mm處打出的圖像，雖然細(xì)節(jié)有所損失，但對(duì)比度卻大大增加

　　上圖為在焦點(diǎn)打出的圖像，下圖為偏離焦點(diǎn)11 mm (0.43”)打出的圖像。偏離焦點(diǎn)后，對(duì)比度明顯增加了，線條也略微變粗。兩者的打標(biāo)時(shí)間相同，均為28.89秒，在本情況中，稍稍偏離焦點(diǎn)所打出的標(biāo)識(shí)可使圖像更為逼真，躍然于木板之上。