雷射刻印二維條碼
（Data Matrix/QR條碼/條碼）
隨著產品日趨輕薄短小及可追溯性的強化，在產品上的有限空間內提供更多資訊的需求日益高漲。
「二維條碼」和一般條碼相比，資訊量可達其數十到數百倍。且資料密度高，和一般條碼相比，相同資訊量所需的空間只要1/30。活用這種特性，各領域正擴大活用二維條碼中。
二維條碼運用案例
二維條碼的使用能實現管理簡化、提高正確性外，也能減少作業工時。近年來不只成品，連零件都開始強化可追溯性，用雷射刻印機直接刻印二維條碼的案例越來越多。因此刻印機必須能刻印出可穩定讀取的高品質二維條碼。
電子軟元件產業
- CAMERA模組
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- 即使刻印空間極小的零件，也可用二維條碼進行序號管理。可彈性因應今後日益高漲的品質管理需求。
- 心律調節器
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- 將製造、檢查履歷製成二維條碼，實現可追溯性管理。只要讀取條碼即可瞬間確認履歷內容。
汽車產業
- 汽缸體
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- 按照產品以二維條碼刻印序號，在後端製程讀取條碼，對機械手臂下達作業指示。
- 噴射器
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- 按照產品將製造日期、生產線資訊等履歷刻印成二維條碼，進行可追溯性管理。
何謂二維條碼的等級
為了能穩定讀取條碼，刻印時必須印出二維條碼讀取器容易讀取的刻印。其指標就是二維條碼讀取的規定規格，可以等級表示易讀性。一般來說，直接用雷射刻印機在產品上刻印時會以ISO/IEC TR 29158（AIM DPM-1-2006）規格*判斷，此規格針對以下項目評估易讀性等級。
直接部件刻印（DPM）中二維條碼刻印品質評估的國際規格。
- 1綜合判定（ALL）
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2至11的項目中等級最低者判定為綜合評估。結果以A至D、F判定，A是最高等級（讀取穩定度）。
- 2解碼成功與否（DEC）
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評估可否解碼（讀取）
- 3單元對比（CC）
- 明單元和暗單元的平均亮度值差異
- 4單元調整（CM）
- 評估明單元和暗單元的亮度偏差程度
- 5反射容許度（RM）
評估CM（ 4）加明暗單元的判定準確度
- 6固定圖案受損（FPD）
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固定圖案（參閱下圖）的受損程度
- 7格式資訊受損（FID）
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QR條碼的格式資訊（參閱下圖）受損程度
- 8型號資訊受損（VID）
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QR條碼（類型2版本7以上）的型號資訊受損程度
- 9軸均一性（AN）
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條碼的長、寬尺寸歪曲程度
- 10網格非均一性（GN）
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評估各單元的最大錯位
- 11未使用ECC（UEC）
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解碼時未使用的ECC比例
金屬面的直接部件刻印（DPM）如果沒有清楚的對比，CC、CM、RM、FPD大多較低，如何避免這些數值降低，是可讀取刻印的關鍵。近年來C等級以上的刻印要求增加，希望剛刻印完成時有更高的等級。
3D刻印功能
判定二維條碼時單元的黑白對比差異很重要。以雷射刻印機刻印時，白色刻印和黑色刻印是分別改變刻印條件讓顏色改變。
- 1：黑色（氧化）刻印
- 以雷射光照射刻印目標物時移動焦點，只傳達熱。不切削只施加熱，讓表面生成氧化膜，此氧化膜看起來是黑色的，因此得以進行黑色刻印。
- 2：白色（切削）刻印
- 在焦點位置對刻印目標物照射雷射光。精細切削金屬表面，讓表面出現凹凸，產生漫射光，看起來呈白色，因此得以進行白色刻印。
- 可變光點
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- 依設定的座標照射
二維條碼的刻印是以切削和氧化來產生黑白對比差異。重點在於區分使用對準焦點的白色刻印、移動焦點的黑色刻印，而3D刻印功能的可變光點十分有效。
刻印二維條碼時對比差異很重要，因此需在全範圍內對焦3D補正。
刻印中心雖可理想刻印，但如無3D刻印補正，就難以取得黑白對比。也容易造成焦點模糊、因區域特性導致刻印位置偏移而影響等級的問題。
焦點深度
雷射有焦點深度。焦點偏移刻印品質就會下滑，也會影響到二維條碼的讀取。
焦距偏移造成之二維條碼等級變化
焦距越偏離基準位置刻印越淺，對比越不明顯，因此等級就越低。可容許的焦點深度因雷射振動方式而不同，必須通過維持工件與雷射刻印機的焦距、結合位移感測器等方式，防止焦點偏移。
- KEYENCE製造之3軸光纖雷射刻印機
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- KEYENCE製造之3軸YVO4雷射刻印機
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雷射振盪方式與焦點深度
光束功率分佈的比較
（縱向激發方式）
右圖比較了YVO4雷射和光纖雷射的刻印品質。YVO4雷射會做出高峰值功率、短脈衝的雷射。具有理想的強度分佈且可在短時間進行高能量雷射照射加工，即使因搬運工件或產品公差導致焦點偏移，刻印品質也較光纖型更穩定。此外即使是刻印區域邊緣等會受入射角影響的情形，YVO4雷射也可實現無刻印模糊的穩定刻印品質。
自動對焦功能
自動對焦的機制
KEYENCE雷射刻印機MD-X系列內建CAMERA，不需要外部機器即可自動對焦。即使是因焦距不穩定而難以刻印的目標物，也可維持高刻印品質。此外，變更品種時不需要變更作業，有助於大幅減少工時、簡化設備、提高生產力。
以內建CAMERA監控長度量測用雷射指示器。由指示器的位置找出焦距，進行自動對焦。依據工件的材質、形狀或表面狀態，有些可能無法量測。
刻印圖案
備有多種二維條碼刻印圖案，可因應各種狀況提供最佳刻印。以下介紹因應特定狀況的最佳刻印手法。
可從各式刻印圖案中選擇
- 刻印圖案 x 11種
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- 背景圖案 x 6種
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清晰刻印二維條碼
有些工件會受到髮絲紋等的影響，而無法穩定讀取條碼。只要改變二維條碼或背景的構圖方式，即可改善讀取速率。
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髮絲紋工件
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以橫向光柵掃描進行背景處理會留下髮絲紋，導致讀取不穩定
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若以斜向交叉光柵掃描進行背景處理，則不會出現髮絲紋而可穩定讀取
最快速刻印二維條碼
有時受限於生產數量，只有有限的時間可刻印。最佳化刻印圖案可縮短刻印產距時間、提高生產效率。
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圖案B - 每1單元朝橫向刻印的標準刻印
- 刻印產距時間：637 ms
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整體圖案2 - 一筆劃刻印二維條碼整體的效率化圖案
- 刻印產距時間：342 ms
比傳統減少47%
產距時間係以單元尺寸0.3 mm、16 x 16之DataMatrix的刻印範例算出。上述評估為一般案例。會因刻印工件材質、表面狀態或刻印條件而異。
二維條碼深雕加工
刻印後還有電鍍或淬火製程時，刻印時就必須進行深雕加工。通過選擇不同的深雕圖案，可以進行均勻深雕加工，亦或是短時間內的深雕加工。
讓雷射交叉以得到均勻的深雕量。
用雷射以同心圓狀深雕蓄熱，即可在短時間內深入雕刻。
