不断发展的激光技术以光纤激光器为代表，在对零件直接进行标记以实现跟踪应用的领域，成为其他激光技术和尖端冲压技术之外的又一选择。
直接产生零件标记一般通过四种手段：激光标记，尖端冲压，电化学蚀刻，以及喷墨打印（后两种无法用于传动系统）。对于直接零件标记（Direct Part Marking）来说，其关键在于对耐久性的要求，零件的材料组成，加工过程，和生产环境。
在福特（Ford）公司，对于二维数据矩阵条码符号体系来说，判断它们的最佳准则包括：对比度、空白区、误差校正，以及网格尺寸和标记一致性。这些准则决定了一个标记可读性的好坏。
对比度高就保证成像仪可以区分标记亮的网格和暗的网格，从而正确滤除多余的噪点。高对比度提高了处理速度和远距离条件下的读取能力。与一维代码相比，二维代码可以容许的对比度要低得多。
符号的空白区（quiet zone）是指符号附近没有文本、标记或者障碍物的区域。AIM标准对空白区的要求包括在符号的每一边都要求留出一个网格宽度（1x）。
误差校正使得符号可以经受一定程度的损坏而仍然可读。这是由于在二维代码中的信息具有重复性。
二维代码是由网格构成的，这些网格本质上是一组方格，各自编码了一个比特的数据。根据格子被填满或者空白（也就是，黑色或者白色），就可以得到二进制代码。美国汽车工业行动集团（AIAG）具体说明了与表面粗糙程度相关的方格大小。方格的大小在严格设计的方案中是一个重要因素。
标记的一致性
福特公司使用符号的几种可测量特征来评价标记的质量和一致性：对比度水平，印刷增量，轴向不一致性，以及未使用的误差校正码。
成功的应用都始于高质量的符号。按这些指导方针进行就能确保成功：选择最合适的符号体系，产生尽可能高的对比度，使用合适的网格尺寸，可能的话选用ECC 200符号体系，避免空白区的干扰。
人们进行了对激光标记工业产品及应用进行调查，以找到潜在的低成本激光标记技术，来标记DPM二维数据矩阵条码符号，从而满足福特公司传动系统部件的应用需要。这些调查包括了不同的激光技术，低成本和/或易维护的激光系统，以及低成本的激光安全防护的可能性。对于激光标记实现方法，整体的成本模型考虑了重要设备的成本和集成的费用。这一方法同时必须满足“福特一般惯例和工程方法（CPEM）”的要求，它们包括：循环时间、表面状况、安全防护成本、可读性、工厂占地面积，以及维护费用。
这里，我们讨论的范围主要是对用于直接零件标记（DPM）的现有和新兴方法以及技术进行研究比较。重点主要是通过与可靠成熟的点阵标记工艺和技术相比较，来确定低成本的激光标记方案和可能性。用于比较的方案将对机械铝，机械钢，铸铝和铸钢进行直接二维数据矩阵条码符号标记。
部件识别
在一个常规的汽车应用中对尖端冲压技术和激光标记技术进行成本对比表明，使用尖端冲压技术，每个标记花费0.02美元，而使用激光标记技术，每个标记需要0.08美元。参加对比的系统有着相似的使用成本。 前者打标针的使用寿命由引擎本体标记应用的不同来决定，而激光器寿命按照10,000小时计算，激光器仅在周日停止作业。这一成本比较是基于完成每个标记的总成本，且包括了资金成本、操作成本和维护成本。
目前的读取率
在常规的汽车应用中，尖端冲压技术读取率典型值是99.95%至99.99%，而激光读取率是99.6%至99.89%。对于尖端冲压技术来说，无法读取是因为标记丢失，标记叠加，以及标记模糊（由于喷漆）。
nextpage 福特汽车公司已经确立了一套激光安全标准并且文件化（即FAS08-211）。这一确立的标准以及文件已经由福特公司内部的职业和环境卫生科学组织验收并通过。它可被应用于IIIB 级和IV级的激光器。所有已知可以标记与福特传动系统部件相关材料（如铝，钢和金属合金）的激光都需要使用IV级激光器。
三种用于传动系统组件直接零件标记(DPM)的IV级激光器是，Nd:YAG激光器、光纤激光器和 CO2激光器。两种主流的Nd:YAG激光器是灯泵浦以及二极管泵浦的，两者都需要辅助的冷却系统。人们认为光纤激光器几乎无需维护，预计使用寿命为100,000小时，这些激光器不需要液体冷却系统，因为它们产生的热量较少。此外，零部件一般采取更换方式而不是维修，这主要是因为系统的模块化设计。
CO2激光器，传统上被用于有机基材的打标，最近被开发来对一些金属材料进行打标；不过，这些激光器的波长比Nd:YAG 激光器或者光纤激光器的波长要长。因此，这些激光器不能标记生铝，但是可以标记铝的表面涂层以及一些未经加工的金属表面，包括铸钢和机械钢。
表1以及表2显示了激光和尖端冲压技术对基底材料的标记能力。一般来说，Nd:YAG和光纤激光可以标记所有的金属和有机材料，而CO2激光可以标记所有的有机材料和有限范围的金属，如铝镀层和钢。
nextpage 内部研究结果
目前，福特只使用Nd:YAG激光器系统，这些系统很昂贵，维护费用高，而且没能满足传动系统CPEM要求。目前，福特没有使用较新的光纤激光系统，也还没有一套激光打标系统能在成本上与尖端冲压系统相抗衡，并作为低成本的DPM解决方案以用于产品跟踪。然而，福特的供应商在打标样品的初期测试中已经验证了使用低成本光纤激光系统的可行性，生产的样品表明了这些激光器有能力在铸铝上标记高质量的二维数据矩阵条码。
福特的供应商们参与了一个大批量测试，在测试样品上打了300个标记，这被用来评估光纤激光器标记铸铝表面的能力。
外部研究结果
与光纤激光和CO2激光系统相比，Nd:YAG激光系统成本上并没有竞争优势。但是，CO2激光无法对铝和钢材进行直接零件标记（DPM）。CO2激光的波长更安全，但是它在成本上并无优势，因为它们仍然被认为是IV级激光器，尽管只需要I级的封装。不过，10.6 μm波长的光确实安全得多。
使用二维数据矩阵条码符号以及直接零件标记（DPM）实现跟踪应用是个一般且被普遍使用的方法。使用激光标志来实现跟踪也是一个普遍使用的方法。而在直接零件标记（DPM）自动化生产过程中，让二维数据矩阵条码符号经由激光标记在金属基材上实现跟踪应用，而且有6 Sigma的读取率，这就不是普通和广泛使用的流程了。
初期测试以及研究表明，在低成本激光系统的直接零件标记方面，光纤激光器是一个有潜力的解决方案。因为它的生产成本大约是Nd:YAG激光器的一半，而且这种激光器的模块化特点以及维护上的需求，与Nd:YAG激光系统相比又进一步降低了成本。
光纤激光器有着可以生产0.02美元每个激光标记的潜在能力，因为这些激光系统的成本在不断下降，激光器尺寸和系统组件不断变小，预计激光器使用寿命在不断延长。
包括原始设备制造商（OEM）和一级供应商在内的厂商都在已经使用光纤激光系统进行直接零件标记，光纤激光有望成为福特公司的低成本激光打标系统之选。但是许多制造商所使用的打标系统，目前还不能为福特提供低成本的实用解决方案。
结论：基于工业研究与福特内部的创新与实践，其研究内容包括了已知技术，技术供应商，以及对手的作法，福特汽车公司对光纤激光器被应用到直接零件标记的跟踪方面进行了调查。
本文是对福特汽车公司Francis Maslar (fmaslar@ford.com) 和Robert Burnett在2005 ALAC上作的提案进行修改得到的，经许可再版。
