《電子技術應用》
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微型2D碼點陣打標系統(tǒng)及其應用
摘要: 通常微型二維碼打標的對象材料都是對熱較為敏感的材料,如玻璃片和印刷電路板(PCBs)等等。
Abstract:
Key words :

  通常微型二維碼打標的對象材料都是對熱較為敏感的材料,如玻璃片和印刷電路板(PCBs)等等。而點陣打標" title="點陣打標">點陣打標可提供最好的視覺效果,這是因為每個點都是由單個固定的激光光束" title="激光光束">激光光束打出的,這樣就能將熱量輸入控制到最小,同時也能獲得最快的打標速度。這項技術理想適用于那些編碼尺寸約為1~3倍聚焦光斑尺寸的應用。對于更大的編碼,點與點之間的距離會過大,降低編碼的可讀性。

  通過使用WinMark Pro第六版打標軟件,可以無需計算分辨率。為了進行演示,我們對一個FR4的PCB進行二維碼打標,使用10 W Synrad CO2激光器" title="CO2激光器">CO2激光器和FH Flyer打標頭,它們均通過WinMark Pro v6軟件控制。打標頭上配備了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3.8 mm × 3.8 mm (0.15” × 0.15”)的二維碼,其中包含了10個數字字母字符。為了實現點陣打標,首先我們在Format選項卡中設置2D Barcode Bitmap為No,2D Barcode Circle Radius設為0%。然后在Marking選項卡中將Spot Marking Style設為Yes。以上三參數設置完畢后,WinMark v6會自動忽略Resolution進行點陣打標。對于PCB的打標,Powerproperty設為10 W,Spot Mark Duration設為5 (0.5 msec),這是編碼中每個點所停留的時間。

此2D碼通過點陣打標的方式在PCB板上打出,使用10W的Synrad激光器,每片所需的時間為170毫秒

圖1 通過點陣打標的方式在PCB板上打出2D碼

  結果在這樣的設置下每片的打標時間為170毫秒。打出的二維碼非常精細,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對比度

  一般在激光打標中,激光光束的焦點要落在材料表面才能獲得最佳的對比度。然而也有一些例外,如木材料的打標,將材料稍稍偏離焦點反而會獲得更好的對比度。這是因為發(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將過多的能量浪費在汽化木材上,反而適得其反。然而我們也需要權衡這種做法的利弊,較大的失焦光斑會使標識的清晰度降低,損失部分細節(jié)。

  為了驗證這一效果,我們在兩塊木板上打上相同的圖像,一個將激光完全對焦在木板上,另一個則稍稍偏離焦點,看看兩個標識在對比度上有何不同。整個打標系統(tǒng)由一個FH Flyer打標頭和一臺48-2 (25 W)激光器組成,均由WinMark Pro激光打標軟件控制。打標頭上配有焦距為200mm的透鏡,可提供290µm (0.011”)的光斑大小。

  打標文件為一個導入的.eps矢量圖像——一輛消防車和TrueType®字體的文本。我們在軟件中創(chuàng)建112.5 mm x 139.7 mm (4.43” x 5.5”)的邊界,功率設為25 W,打標速度設為254毫米每秒 (10 in/sec)。

在光束焦點打出的圖像,細節(jié)精細清晰,但對比度較低

圖2 在光束焦點打出的圖像,細節(jié)精細清晰,但對比度較低

在失焦11 mm處打出的圖像,雖然細節(jié)有所損失,但對比度卻大大增加

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

  上圖為在焦點打出的圖像,下圖為偏離焦點11 mm (0.43”)打出的圖像。偏離焦點后,對比度明顯增加了,線條也略微變粗。兩者的打標時間相同,均為28.89秒,在本情況中,稍稍偏離焦點所打出的標識可使圖像更為逼真,躍然于木板之上。

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