主要应用于金属、非金属等固体材料表面的刻字、制图等，在许多行业具有广泛的应用前景。举例来说，在活塞环上打上工厂商标，在程控电话的塑料插座上打上号码，在集成电路上打上型号和厂标等等。无激光打标机，一般用钢印或印刷品作上标记，这种方法容易损坏工件，而且容易被非法厂家假冒。而且激光打标机，不但打标美观，而且防伪性也很强。当前，进口激光打标机功能先进、齐全，但价格昂贵；国内也有类似的产品，虽然价格较低(占进口产品的五分之一)，但功能单一、可靠性差。

数控激光打标机控制原理

它主要包括四个部分：激光电源、激光器、两个标记台和数控系统。NC系统根据用户输入的程序和标记的工艺参数来控制工作台的运动。当进入一个字符或图案点时，就会发出激光标记指令，激光收到指令后，就会发射出脉冲激光，激光通过光学反射镜组聚焦在被加工物的表面。由于强激光的作用，物体表面在熔化或蒸发后形成了痕迹。这几个点阵结合在一起就是要刻画的文字或图案。示意图如图1所示。激光打标机按工作台的运动方式可分为三类：

扫描式标记标记；

二笔顺标记；

三是路径优化型标记。

图1激光打标器示意图

软、硬件设计

采用8031单片机作为激光打标机数控系统的控制单元，硬件结构图见图2。

图2 NC系统硬件构成

该系统的软件包括：用户图标编辑，用户定制图案库的生成，打标的计算和控制，图标的程序管理，工件的计数，程序的检查等，如图3所示。文章就如何用单片机语言来编写系统软件不作赘述，主要讨论了前三种功能的实现方法。

图表3系统软件

(1)编辑图标程序

因为是由单片机控制，数码管显示，所以程序采用了格式提示式输入。一种图标程序由多个字段组成，每一个字段又包含字符(或图案)的所有标记信息。举例来说，要打标“1998”，字符1,9,9,8组成程序的不同字段。有6个信息元素的字段：(1)字符标识符，(2)字符类型，(3) X坐标，(4) Y坐标，(5)点距，(6)重打次数。使用这种结构，按提示方式编辑程序图标，易于输入，修改，不易出错。

(2)定制模式

当用户需要打特殊字或图案时，由于内部字库不能提供，因此使用定制图案来创建他们自己的图案库，每个定制图案包含三个信息部分：(1)字符类型，(2)字符标识符，(3)点阵码。点阵码的输入按照模式点阵码从左到右，从上到下的顺序进行，每一次都是一个字节。当模式比较大时，可以分块定义。

(3)标记控制

利用绘图程序，将字符点阵按照字符标识符和字符类型调进字符点阵，并组成字符位图，由位图经过路径优化转换为到达指定位置的工作台，输出打标信号，完成一点打标。其中，路径优化是标号控制所要解决的关键问题。

路径优化问题是一个世界性的难题，目前还没有最优解，最接近算法是应用最广泛的算法，它编程简单，易于理解，可靠性高，并且能得到很好的求解结果。因为算法的近似精度为 a≤1/2 (InN+1)，且算法的计算复杂度为0 (nXn)，因此，该算法也有优化效果不佳、数据点较多、计算复杂度较高等缺点。本文基于最接近法，并根据点阵图理论，对该算法进行了改进。这个算法的步骤如下：

首先，在位图中找到第一个点(I, J)，然后将其转化为位移量，同时把位移量设为点的零。

2.在相邻点(I, J)(I+ i, J)、(I-i, J)、(I, J+ j)、(I,J-j)、(I+ i, J+ j)、(I-i, J, J+ j)、(I-i,J-j)、(I+ i,J-j)、(I+ i,J-j)等位置按次序找到下一个打标点(I',J')(i, j)(1,2,3…，由点阵图边界控制)。把(I',J')转化为位移量，同时在点阵位图上把位移量设为零。

③，如果点阵位图中仍然存在1，那么如果仍然存在1，那么以(I',J')作为新的起点，返回步骤②，否则优化就完成了。第二步，由于图形点阵是按照字节从左到右、从上到下的顺序排列的，因此该算法能最快地找到最接近的点，而不需要遍历所需的任何一点。从而极大地提高了优化的速度，这在本文的打标实时控制中尤为重要。