微型2D码点阵打标系统及其应用

　　通常微型二维码打标的对象材料都是对热较为敏感的材料，如玻璃片和印刷电路板(PCBs)等等。而点阵打标可提供最好的视觉效果，这是因为每个点都是由单个固定的激光光束打出的，这样就能将热量输入控制到最小，同时也能获得最快的打标速度。这项技术理想适用于那些编码尺寸约为1~3倍聚焦光斑尺寸的应用。对于更大的编码，点与点之间的距离会过大，降低编码的可读性。

　　通过使用WinMark Pro第六版打标软件，可以无需计算分辨率。为了进行演示，我们对一个FR4的PCB进行二维码打标，使用10 W Synrad CO2激光器和FH Flyer打标头，它们均通过WinMark Pro v6软件控制。打标头上配备了125 mm焦距的透镜，可提供180 um (0.007”)的光斑大小。

　　在WinMark Pro软件中，我们创建一个3.8 mm × 3.8 mm (0.15” × 0.15”)的二维码，其中包含了10个数字字母字符。为了实现点阵打标，首先我们在Format选项卡中设置2D Barcode Bitmap为No，2D Barcode Circle Radius设为0%。然后在Marking选项卡中将Spot Marking Style设为Yes。以上三参数设置完毕后，WinMark v6会自动忽略Resolution进行点阵打标。对于PCB的打标，Powerproperty设为10 W，Spot Mark Duration设为5 (0.5 msec)，这是编码中每个点所停留的时间。

图1 通过点阵打标的方式在PCB板上打出2D码

　　结果在这样的设置下每片的打标时间为170毫秒。打出的二维码非常精细，清晰易读，可通过手持式的编码扫描器轻松地读出。

　　如何在木头上获得最佳的打标对比度

　　一般在激光打标中，激光光束的焦点要落在材料表面才能获得最佳的对比度。然而也有一些例外，如木材料的打标，将材料稍稍偏离焦点反而会获得更好的对比度。这是因为发散的较大光斑降低了激光的功率密度，增加的材料表面的加热燃烧，而小光斑大功率密度会将过多的能量浪费在汽化木材上，反而适得其反。然而我们也需要权衡这种做法的利弊，较大的失焦光斑会使标识的清晰度降低，损失部分细节。

　　为了验证这一效果，我们在两块木板上打上相同的图像，一个将激光完全对焦在木板上，另一个则稍稍偏离焦点，看看两个标识在对比度上有何不同。整个打标系统由一个FH Flyer打标头和一台48-2 (25 W)激光器组成，均由WinMark Pro激光打标软件控制。打标头上配有焦距为200mm的透镜，可提供290μm (0.011”)的光斑大小。

　　打标文件为一个导入的.eps矢量图像——一辆消防车和TrueType?字体的文本。我们在软件中创建112.5 mm x 139.7 mm (4.43” x 5.5”)的边界，功率设为25 W，打标速度设为254毫米每秒 (10 in/sec)。

图2 在光束焦点打出的图像，细节精细清晰，但对比度较低

图3 在失焦11 mm处打出的图像，虽然细节有所损失，但对比度却大大增加

　　上图为在焦点打出的图像，下图为偏离焦点11 mm (0.43”)打出的图像。偏离焦点后，对比度明显增加了，线条也略微变粗。两者的打标时间相同，均为28.89秒，在本情况中，稍稍偏离焦点所打出的标识可使图像更为逼真，跃然于木板之上。