專利名稱：一種高速在線式防偽激光噴碼機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)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(jī)。
背景技術(shù)：
激光噴碼，是一種集激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與精密機(jī)械技術(shù)于一體、具有高新技術(shù) 含量、高附加值和廣闊應(yīng)用市場的高新技術(shù)產(chǎn)品。激光噴碼是一種非常重要的激光加工技 術(shù)，通過激光噴碼所形成的標(biāo)記，具有永久性的特點(diǎn)，且對金屬和非金屬材料的不同形狀物 件實(shí)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(jī)，該機(jī)采用一次反射鏡在X.Y伺服掃描機(jī)構(gòu) 的帶動下運(yùn)動，激光束在物件表面掃描形成點(diǎn)陣式標(biāo)記；專利CN90212683. 0中公開了一種 激光蝕刻機(jī)，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(jìn)行蝕刻加工；專利CN96110257. 8中公開了一種激光防偽噴碼機(jī)，該機(jī)是在前兩 種專利技術(shù)基礎(chǔ)上，將掃描式和掩模式結(jié)合于一體的噴碼機(jī)。掃描(書寫)式噴碼的噴碼 速度因?yàn)榉瓷溏R(或物件)的兩維移動速度慢而限制了噴碼速度；掩模式因?yàn)閳D形模板的 相對固定而無法隨時(shí)更改圖形，并且由于激光束通過掩模板時(shí)的衍射效應(yīng)而使微小標(biāo)記變 得模糊不清。同時(shí)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(jì) 算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)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(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高速在線式防偽激光噴碼機(jī)。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(diào)Q開關(guān)驅(qū)動電源驅(qū)動Q開關(guān)20， 形成l-20kHz的激光脈沖輸出，通過噴碼控制部分設(shè)置位移或速度補(bǔ)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(yùn)動的物件上噴 碼，一次噴碼能同時(shí)在內(nèi)外包裝材料上形成兩個(gè)重疊的清晰的永久性防偽標(biāo)記；噴碼內(nèi)容 的制作、編排、輸出和4更改由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制完成，自動遞增日期和序列號；通過聯(lián)網(wǎng)，可 實(shí)現(xiàn)中央控制和系統(tǒng)管理。 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案是所述一種高速在線式防偽激光噴碼機(jī)，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(jì)算機(jī)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(diào)Q開關(guān)20 ;外光路 系統(tǒng)1包括擴(kuò)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(jī) 13、熱交換器24、水泵22、流量開關(guān)18、溫控器25、液位開關(guān)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(diào)Q開關(guān)驅(qū)動電源；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)5 包括586兼容PC機(jī)及噴碼控制部分；傳送及控制系統(tǒng)6包括電機(jī)驅(qū)動的帶速可調(diào)的傳送帶 11和光電感應(yīng)傳感器10。激光器系統(tǒng)2發(fā)出的激光經(jīng)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(shí)感知的信息傳遞給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)5 ;計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)5控制高速振鏡頭8的伺服電機(jī)14和16的轉(zhuǎn)動和Q開關(guān)驅(qū)動電源的運(yùn)行，噴碼控制部分設(shè) 置位移或速度補(bǔ)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(yùn)行；恒溫冷卻系統(tǒng) 3對激光器聚光腔19和Q開關(guān)20進(jìn)行冷卻，并根據(jù)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，控制激光電源的 緊急停機(jī)。 本實(shí)用新型的先進(jìn)性在于噴碼控制部分設(shè)置了位移或速度補(bǔ)償，能完成在線連 續(xù)運(yùn)動狀態(tài)中的任何包裝材料表面的噴碼，同時(shí)噴碼內(nèi)容的制作、編排、輸出和更改由計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)控制完成，自動遞增日期和序列號；通過聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)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(biāo)記，同時(shí)透過包裝物件薄膜的大部分能量且與內(nèi)部物件表面作用形成第二個(gè)標(biāo) 記，且兩個(gè)標(biāo)記相互重疊，合攏在一起看是同一個(gè)，移開薄膜兩個(gè)標(biāo)記分別清晰可見，分開 看是兩個(gè)，易于辨認(rèn)，便于識別，起到防偽效果，使仿冒難以進(jìn)行。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖； 圖2是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實(shí)用新型的外光路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本實(shí)用新型的恒溫冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖； 圖5是本實(shí)用新型的激光器系統(tǒng)和外光路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
在圖1中，激光器系統(tǒng)2發(fā)出的激光經(jīng)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(shí)的信息傳遞給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)5 ;計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)5控制高速
振鏡頭8的伺服電機(jī)14和16的轉(zhuǎn)動和Q開關(guān)驅(qū)動電源的運(yùn)行，噴碼控制部分設(shè)置位移或
速度補(bǔ)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(yùn)行；恒溫冷卻系統(tǒng)3對激光
器系統(tǒng)2進(jìn)行冷卻，并根據(jù)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，控制激光電源的緊急停機(jī)。 在圖2中，主機(jī)由電控系統(tǒng)4、激光器系統(tǒng)2、擴(kuò)束透鏡組7、高速振鏡頭8、F-e透
鏡9、計(jì)算機(jī)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(jī)驅(qū)動的帶速 可調(diào)的傳送帶11和光電感應(yīng)傳感器10 ;制冷壓縮機(jī)13與主機(jī)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(jī)14和16的傳動軸上，伺服電機(jī)14 和16相互垂直固定，激光束經(jīng)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(jīng)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(jī)13、熱交換器24、水泵22、去離子過濾器 21、溫控器25、流量開關(guān)18、液位開關(guān)23組成，用以對激光器的聚光腔19和Q開關(guān)20進(jìn)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(nèi)循環(huán)為水循環(huán)，外循環(huán)為制冷劑循環(huán)。內(nèi)循環(huán)設(shè)置水溫、流量、液位保護(hù)和控 制，當(dāng)內(nèi)循環(huán)的流量或液位低于設(shè)定值時(shí)，立即終止激光電源的運(yùn)行。溫控器25檢測水溫， 根據(jù)設(shè)定范圍控制制冷壓縮機(jī)13運(yùn)行，若溫度過高則給出聲音報(bào)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(gè)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(guān)20、聚光腔
419、指示光源29與擴(kuò)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(cè)開有倒置T型槽，便于其上面各器件的滑動調(diào)整和固定。高速振鏡頭8的兩個(gè)驅(qū)動電機(jī) 14和16及其控制卡與F-e透鏡9一起作為一個(gè)整體，通過過渡板固定安裝于角鋼型材27 上擴(kuò)束透鏡組7的前端。 具體實(shí)施方法 本實(shí)用新型的實(shí)施實(shí)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(qū)動電源采用大功率開關(guān)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(guān)驅(qū)動電源控制聲光 調(diào)Q開關(guān)，形成l-20kHz激光脈沖輸出；恒溫冷卻系統(tǒng)設(shè)置內(nèi)循環(huán)水溫為20-30°C ± 1°C ，高 溫報(bào)警上限設(shè)為35tV流量為30L/min，制冷壓縮機(jī)為1. 5匹；586兼容PC機(jī)及噴碼控制部 分設(shè)置位移或速度補(bǔ)償；3倍擴(kuò)束組合透鏡；振鏡頭的反射鏡為10mm，振鏡頭伺服電機(jī)響應(yīng) 時(shí)間0. 25ms，最大線速度3084mm/s ;焦距為160mm的F- e透鏡組；電機(jī)驅(qū)動的帶速可調(diào)的 傳送帶和光電感應(yīng)傳感器。
權(quán)利要求一種高速在線式防偽激光噴碼機(jī)，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(jì)算機(jī)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(jīng)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(shí)的信息傳遞給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(5)；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(5)控制高速振鏡頭(8)的伺服電機(jī)(14)和(16)的轉(zhuǎn)動和Q開關(guān)驅(qū)動電源的運(yùn)行，噴碼控制部分設(shè)置位移或速度補(bǔ)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(yùn)行；恒溫冷卻系統(tǒng)(3)對激光器聚光腔(19)和Q開關(guān)(20)進(jìn)行冷卻，并根據(jù)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，控制激光電源的緊急停機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速在線式防偽激光噴碼機(jī)，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(guān)(20)、聚光腔(19)、指 示光源(29)與擴(kuò)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(cè)開有倒置T型槽，便于其上面各器件的滑動調(diào)整和固定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速在線式防偽激光噴碼機(jī)，其特征在于振鏡頭的兩個(gè) 驅(qū)動電機(jī)(14)和(16)及其控制卡與F-e透鏡(9) 一起作為一個(gè)整體，通過過渡板固定安 裝于角鋼型材(27)上擴(kuò)束透鏡組(7)的前端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種高速在線式防偽激光噴碼機(jī)，其特征在于YAG脈沖激 光器的聚光腔(19)和聲光調(diào)Q開關(guān)(20)采取雙循環(huán)恒溫水冷方式進(jìn)行冷卻，內(nèi)循環(huán)為水 循環(huán)，即水箱一水泵(22)聚光腔(19)-Q開關(guān)(20)-水箱，外循環(huán)為制冷劑循環(huán)，即制冷壓 縮機(jī)(13)-冷凝管-熱交換器(24)-制冷壓縮機(jī)(13)，另外，水箱中安裝有溫控器(25)和 液位開關(guān)(23)，聚光腔(19)的回水管上安裝有流量開關(guān)(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(gè)并聯(lián)回 路，聚光腔(19)采取全腔水冷方式，制冷壓縮機(jī)(7)與設(shè)備主機(jī)分離，可以外掛。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速在線式防偽激光噴碼機(jī)，其特征在于傳送控制系統(tǒng) 采用帶速可調(diào)的帶式傳送，光電感應(yīng)傳感器(10)位于傳送帶(11)的一側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速在線式防偽激光噴碼機(jī)，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(shí)用新型涉及激光加工設(shè)備及加工技術(shù)。所述激光防偽噴碼機(jī)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(jì)算機(jī)控制顯示系統(tǒng)和快速輸送帶與光電控制器。本實(shí)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(jì)算機(jī)控制的兩維伺服電機(jī)帶動兩個(gè)反射鏡作高速度、高精度、短矢量的轉(zhuǎn)動，從而使進(jìn)入振鏡頭的激光束經(jīng)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(nèi)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(diǎn)陣組成的標(biāo)記。一次噴碼能同時(shí)在內(nèi)外包裝材料上形成兩個(gè)重疊的清晰的永久性防偽標(biāo)記，噴碼內(nèi)容的制作、編排、輸出和更改由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制完成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提高了噴碼速度，本噴碼機(jī)用作防偽噴碼時(shí)，其掃描點(diǎn)陣中的每個(gè)點(diǎn)都有極高定位精度且都是有特定形狀的微型標(biāo)記，因此具有更強(qiáng)的隱蔽性，有獨(dú)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(quán)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(shù)有限公司