專利名稱：一種高速在線式防偽激光噴碼機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種噴碼裝置，特別是一種在線式對物件防偽的激光噴碼機。
背景技術：
激光噴碼，是一種集激光技術、計算機技術與精密機械技術于一體、具有高新技術 含量、高附加值和廣闊應用市場的高新技術產品。激光噴碼是一種非常重要的激光加工技 術，通過激光噴碼所形成的標記，具有永久性的特點，且對金屬和非金屬材料的不同形狀物 件實現(xiàn)在線式噴碼。已有的激光噴碼方式可分為掃描(書寫)式、掩模式、掃描掩模式三類， 如專利CN92200956.2中公開了一種激光噴碼機，該機采用一次反射鏡在X.Y伺服掃描機構 的帶動下運動，激光束在物件表面掃描形成點陣式標記；專利CN90212683. 0中公開了一種 激光蝕刻機，它在物件表面覆蓋了具有特定圖形的遮光掩摸，激光束通過它的通光部分對 物件表面進行蝕刻加工；專利CN96110257. 8中公開了一種激光防偽噴碼機，該機是在前兩 種專利技術基礎上，將掃描式和掩模式結合于一體的噴碼機。掃描(書寫)式噴碼的噴碼 速度因為反射鏡(或物件)的兩維移動速度慢而限制了噴碼速度；掩模式因為圖形模板的 相對固定而無法隨時更改圖形，并且由于激光束通過掩模板時的衍射效應而使微小標記變 得模糊不清。同時由于掩模板的相對固定，因而無法便捷地完成數(shù)字、符號、文字、圖形、圖 象、條碼等的制作編排輸出和更改，也不能快捷方便地自動遞增日期和序列號；無法通過計 算機聯(lián)網，實現(xiàn)中央控制和系統(tǒng)管理，完成分日期、分區(qū)域噴碼數(shù)量和種類的集中管理。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種高速在線式防偽激光噴碼機。即使用YAG脈沖 激光器和高速振鏡頭9 ，由具有首脈沖抑制功能的聲光調Q開關驅動電源驅動Q開關20， 形成l-20kHz的激光脈沖輸出，通過噴碼控制部分設置位移或速度補償，在激光器系統(tǒng)2及 高速振鏡頭保持固定靜止的狀態(tài)下，在沿固定方向作連續(xù)均勻的水平直線運動的物件上噴 碼，一次噴碼能同時在內外包裝材料上形成兩個重疊的清晰的永久性防偽標記；噴碼內容 的制作、編排、輸出和4更改由計算機系統(tǒng)控制完成，自動遞增日期和序列號；通過聯(lián)網，可 實現(xiàn)中央控制和系統(tǒng)管理。 實現(xiàn)本實用新型的具體技術方案是所述一種高速在線式防偽激光噴碼機，由外 光路系統(tǒng)1、激光器系統(tǒng)2、恒溫冷卻系統(tǒng)3、電控系統(tǒng)4、計算機控制系統(tǒng)5和傳送及控制系 統(tǒng)6等六部分組成。其中激光器系統(tǒng)2包括YAG脈沖激光器和聲光調Q開關20 ;外光路 系統(tǒng)1包括擴束透鏡組7、高速振鏡頭8和F- e透鏡9 ;恒溫冷卻系統(tǒng)3包括制冷壓縮機 13、熱交換器24、水泵22、流量開關18、溫控器25、液位開關23、去離子過濾器21 ;電控系統(tǒng) 4包括IGBT激光電源和具有首脈沖抑制功能的聲光調Q開關驅動電源；計算機控制系統(tǒng)5 包括586兼容PC機及噴碼控制部分；傳送及控制系統(tǒng)6包括電機驅動的帶速可調的傳送帶 11和光電感應傳感器10。激光器系統(tǒng)2發(fā)出的激光經外光路系統(tǒng)1整理后傳輸至噴碼物 件；傳送及控制系統(tǒng)6把物件通過時感知的信息傳遞給計算機控制系統(tǒng)5 ;計算機控制系統(tǒng)5控制高速振鏡頭8的伺服電機14和16的轉動和Q開關驅動電源的運行，噴碼控制部分設 置位移或速度補償；電控系統(tǒng)4控制激光器系統(tǒng)2和恒溫冷卻系統(tǒng)3的運行；恒溫冷卻系統(tǒng) 3對激光器聚光腔19和Q開關20進行冷卻，并根據(jù)冷卻系統(tǒng)的運行狀況，控制激光電源的 緊急停機。 本實用新型的先進性在于噴碼控制部分設置了位移或速度補償，能完成在線連 續(xù)運動狀態(tài)中的任何包裝材料表面的噴碼，同時噴碼內容的制作、編排、輸出和更改由計算 機系統(tǒng)控制完成，自動遞增日期和序列號；通過聯(lián)網，可實現(xiàn)中央控制和系統(tǒng)管理。1064nm 激光以脈沖(l-20kHz)方式輸出，激光束的一小部分能量先與香煙外包裝PVC薄膜作用，形 成磨砂狀標記，同時透過包裝物件薄膜的大部分能量且與內部物件表面作用形成第二個標 記，且兩個標記相互重疊，合攏在一起看是同一個，移開薄膜兩個標記分別清晰可見，分開 看是兩個，易于辨認，便于識別，起到防偽效果，使仿冒難以進行。
圖1是本實用新型的系統(tǒng)結構方框圖； 圖2是本實用新型的整體結構示意圖； 圖3是本實用新型的外光路系統(tǒng)的結構示意圖； 圖4是本實用新型的恒溫冷卻系統(tǒng)的結構方框圖； 圖5是本實用新型的激光器系統(tǒng)和外光路系統(tǒng)的結構方框圖。
在圖1中，激光器系統(tǒng)2發(fā)出的激光經外光路系統(tǒng)1整理后傳輸至噴碼物件；傳送
及控制系統(tǒng)6把物件通過時的信息傳遞給計算機控制系統(tǒng)5 ;計算機控制系統(tǒng)5控制高速
振鏡頭8的伺服電機14和16的轉動和Q開關驅動電源的運行，噴碼控制部分設置位移或
速度補償；電控系統(tǒng)4控制激光器系統(tǒng)2和恒溫冷卻系統(tǒng)3的運行；恒溫冷卻系統(tǒng)3對激光
器系統(tǒng)2進行冷卻，并根據(jù)冷卻系統(tǒng)的運行狀況，控制激光電源的緊急停機。 在圖2中，主機由電控系統(tǒng)4、激光器系統(tǒng)2、擴束透鏡組7、高速振鏡頭8、F-e透
鏡9、計算機控制系統(tǒng)5和冷卻系統(tǒng)組件13組成；傳送及控制系統(tǒng)6包括電機驅動的帶速 可調的傳送帶11和光電感應傳感器10 ;制冷壓縮機13與主機分離，可以外掛，消除振動及 噪音干擾。 在圖3中，反射鏡15和17分別粘連在伺服電機14和16的傳動軸上，伺服電機14 和16相互垂直固定，激光束經過振鏡頭后以與入射光垂直的方向輸出，即水平入射的激光 束，經過振鏡頭兩次反射后，在水平或垂直方向與入射光成90 °輸出。 在圖4中，恒溫冷卻系統(tǒng)由壓縮制冷機13、熱交換器24、水泵22、去離子過濾器 21、溫控器25、流量開關18、液位開關23組成，用以對激光器的聚光腔19和Q開關20進行 恒溫冷卻。YAG脈沖激光器的聚光腔19采用陶瓷漫反射體全腔水冷方式。冷卻循環(huán)采取 雙循環(huán)方式，內循環(huán)為水循環(huán)，外循環(huán)為制冷劑循環(huán)。內循環(huán)設置水溫、流量、液位保護和控 制，當內循環(huán)的流量或液位低于設定值時，立即終止激光電源的運行。溫控器25檢測水溫， 根據(jù)設定范圍控制制冷壓縮機13運行，若溫度過高則給出聲音報警。去離子過濾采用旁 路方式，即去離子過濾器21不是串聯(lián)在水循環(huán)主回路中，而是與水泵組成另外一個并聯(lián)回 路。 在圖5中，激光器系統(tǒng)的所有部件，包括半反鏡26、全反鏡28、 Q開關20、聚光腔
419、指示光源29與擴束透鏡組7 —起固定安裝在整體成型的角鋼型材27上。型材27的兩 側開有倒置T型槽，便于其上面各器件的滑動調整和固定。高速振鏡頭8的兩個驅動電機 14和16及其控制卡與F-e透鏡9一起作為一個整體，通過過渡板固定安裝于角鋼型材27 上擴束透鏡組7的前端。 具體實施方法 本實用新型的實施實例之一的組成包括YAG脈沖激光器，其輸出激光功率 50-60W(連續(xù))，激光波長1064nm，激光器的驅動電源采用大功率開關器件IGBT，激光器的 聚光腔采用陶瓷漫反射體全腔水冷方式；具有首脈沖抑制功能的Q開關驅動電源控制聲光 調Q開關，形成l-20kHz激光脈沖輸出；恒溫冷卻系統(tǒng)設置內循環(huán)水溫為20-30°C ± 1°C ，高 溫報警上限設為35tV流量為30L/min，制冷壓縮機為1. 5匹；586兼容PC機及噴碼控制部 分設置位移或速度補償；3倍擴束組合透鏡；振鏡頭的反射鏡為10mm，振鏡頭伺服電機響應 時間0. 25ms，最大線速度3084mm/s ;焦距為160mm的F- e透鏡組；電機驅動的帶速可調的 傳送帶和光電感應傳感器。
權利要求一種高速在線式防偽激光噴碼機，它由外光路系統(tǒng)(1)、激光器系統(tǒng)(2)、恒溫冷卻系統(tǒng)(3)、電控系統(tǒng)(4)、計算機控制系統(tǒng)(5)和傳送及控制系統(tǒng)(6)六部分組成，其特征在于，激光器系統(tǒng)(2)發(fā)出的激光經外光路系統(tǒng)(1)整理后傳輸至物件；傳送及控制系統(tǒng)(6)把香煙通過時的信息傳遞給計算機控制系統(tǒng)(5)；計算機控制系統(tǒng)(5)控制高速振鏡頭(8)的伺服電機(14)和(16)的轉動和Q開關驅動電源的運行，噴碼控制部分設置位移或速度補償；電控系統(tǒng)(4)控制激光器系統(tǒng)(2)和恒溫冷卻系統(tǒng)(3)的運行；恒溫冷卻系統(tǒng)(3)對激光器聚光腔(19)和Q開關(20)進行冷卻，并根據(jù)冷卻系統(tǒng)的運行狀況，控制激光電源的緊急停機。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種高速在線式防偽激光噴碼機，其特征在于所述激光器系 統(tǒng)(2)采用YAG脈沖激光器，包括半反鏡(26)、全反鏡(28)、Q開關(20)、聚光腔(19)、指 示光源(29)與擴束透鏡組(7) —起固定安裝在整體成型的角鋼型材(27)上，型材(27)的 兩側開有倒置T型槽，便于其上面各器件的滑動調整和固定。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種高速在線式防偽激光噴碼機，其特征在于振鏡頭的兩個 驅動電機(14)和(16)及其控制卡與F-e透鏡(9) 一起作為一個整體，通過過渡板固定安 裝于角鋼型材(27)上擴束透鏡組(7)的前端。
4. 根據(jù)權利要求1、2所述的一種高速在線式防偽激光噴碼機，其特征在于YAG脈沖激 光器的聚光腔(19)和聲光調Q開關(20)采取雙循環(huán)恒溫水冷方式進行冷卻，內循環(huán)為水 循環(huán)，即水箱一水泵(22)聚光腔(19)-Q開關(20)-水箱，外循環(huán)為制冷劑循環(huán)，即制冷壓 縮機(13)-冷凝管-熱交換器(24)-制冷壓縮機(13)，另外，水箱中安裝有溫控器(25)和 液位開關(23)，聚光腔(19)的回水管上安裝有流量開關(18)，去離子過濾采用旁路方式， 即去離子過濾器(21)不是串聯(lián)在水循環(huán)主回路中，而是與水泵(22)組成另外一個并聯(lián)回 路，聚光腔(19)采取全腔水冷方式，制冷壓縮機(7)與設備主機分離，可以外掛。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種高速在線式防偽激光噴碼機，其特征在于傳送控制系統(tǒng) 采用帶速可調的帶式傳送，光電感應傳感器(10)位于傳送帶(11)的一側。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種高速在線式防偽激光噴碼機，其特征在于激光器系統(tǒng) (2)發(fā)射出波長為1064nm、平均功率為50W、脈沖頻率為l-20kHz的激光束。
專利摘要本實用新型涉及激光加工設備及加工技術。所述激光防偽噴碼機包括包括射頻脈沖激光器系統(tǒng)、外光路系統(tǒng)、恒溫冷卻系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、計算機控制顯示系統(tǒng)和快速輸送帶與光電控制器。本實用新型使用脈沖激光器和快速振鏡掃描系統(tǒng)，在激光器系統(tǒng)和高速振鏡頭保持固定靜止的狀態(tài)下，振鏡頭由計算機控制的兩維伺服電機帶動兩個反射鏡作高速度、高精度、短矢量的轉動，從而使進入振鏡頭的激光束經過兩次反射，出射光束通過F-θ透鏡組后，所形成的光斑在同一焦平面內作兩維高速移動，通過控制激光脈沖的頻率和脈寬，從而形成由密集點陣組成的標記。一次噴碼能同時在內外包裝材料上形成兩個重疊的清晰的永久性防偽標記，噴碼內容的制作、編排、輸出和更改由計算機系統(tǒng)控制完成。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提高了噴碼速度，本噴碼機用作防偽噴碼時，其掃描點陣中的每個點都有極高定位精度且都是有特定形狀的微型標記，因此具有更強的隱蔽性，有獨特的防偽效果。
文檔編號B41J3/00GK201456570SQ20092005758
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權日2009年6月1日
發(fā)明者黃寶石 申請人:東莞市中聯(lián)防偽技術有限公司