具有復(fù)數(shù)個(gè)激光器和可單獨(dú)調(diào)節(jié)的偏轉(zhuǎn)裝置組的標(biāo)記儀器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種標(biāo)記儀器，其用于通過(guò)激光標(biāo)記一物體，標(biāo)記儀器包括了復(fù)數(shù)個(gè)激光器和一用于單獨(dú)激活每一個(gè)激光器根據(jù)待標(biāo)記的符號(hào)發(fā)射一激光束（90）的控制單元。提供有一偏轉(zhuǎn)裝置組（30）用于重新排列激光束（90）成一需要的激光束（90）陣列，偏轉(zhuǎn)裝置組（30）對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束（90）包括至少兩個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置（33a-i，34a-i），特別是至少兩個(gè)映射鏡（33a-i，34a-i）或者至少一個(gè)光波導(dǎo)，和對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束（90a-i）一個(gè)透鏡，以及每個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置（33a-i，34a-i）在其偏轉(zhuǎn)方向單獨(dú)可調(diào)節(jié)和/或單獨(dú)可移置。
【專利說(shuō)明】具有復(fù)數(shù)個(gè)激光器和可單獨(dú)調(diào)節(jié)的偏轉(zhuǎn)裝置組的標(biāo)記儀器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]根據(jù)權(quán)利要求1前文所述，本發(fā)明涉及一用于通過(guò)激光光線標(biāo)記物體的標(biāo)記儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，已知的標(biāo)記設(shè)備使用一單一的激光器，例如，CO2激光器。這樣一激光器發(fā)射一激光束，該激光束被傳輸?shù)酱龢?biāo)記的物體上。該物體在一傳送帶上相對(duì)該標(biāo)記儀器移動(dòng)。典型的，根據(jù)一待標(biāo)記的符號(hào)，一掃描設(shè)備被提供，用于定向該激光束到該物體。因?yàn)槠毡樾枰矬w的高通量，物體在相對(duì)于標(biāo)記儀器的傳送帶上的速度要高。然而，該速度不能被任意增加，因?yàn)楫?dāng)物體通過(guò)時(shí)，掃描設(shè)備需要足夠的時(shí)間來(lái)在物體上書(shū)寫(xiě)標(biāo)記。因此，這樣的標(biāo)記設(shè)備的速度被掃描設(shè)備的速度限制了。
[0003]通量可以通過(guò)包括了復(fù)數(shù)個(gè)激光器的普通的標(biāo)記儀器被增加，激光器，例如可為氣體激光器，和一用于根據(jù)一待標(biāo)記的符號(hào)，單獨(dú)激活每個(gè)激光器來(lái)來(lái)發(fā)射一激光束的控制單元。這樣的標(biāo)記儀器被在美國(guó)專利US5，229，573以及美國(guó)專利US5，229，574中被描述出。
[0004]為了達(dá)到越來(lái)越大的標(biāo)記速度，就需要具有更多數(shù)量激光束的標(biāo)記儀器。然而，激光器的數(shù)量至今很大程度上受限，因?yàn)楦鱾€(gè)的激光器的尺寸導(dǎo)致儀器的尺寸過(guò)大并同樣妨礙將激光束傳遞至待標(biāo)記的物體。
[0005]英國(guó)專利GB2304641A描述出了一用于通過(guò)激光束標(biāo)記物品的系統(tǒng)。復(fù)數(shù)個(gè)光束被定向到一弓形反射鏡來(lái)被重新排列成一垂直線。
[0006]美國(guó)專利US4，652，722涉及于一用于刻寫(xiě)字符到移動(dòng)物品上的儀器。該儀器包括一定數(shù)量的激光器，該激光器發(fā)射的光束被定向到一個(gè)最初對(duì)齊的反射鏡組。
[0007]美國(guó)專利US6，421，159B1涉及于一具有復(fù)數(shù)個(gè)激光器的激光標(biāo)記儀器，這些激光器為了降低光束之間的間隔以一定角度互相安裝。
[0008]美國(guó)專利US5，339，737A公開(kāi)了與激光儀器同時(shí)使用的平面印刷圖版。激光束被定向到一書(shū)寫(xiě)排列，激光束從該排列中以一預(yù)先定義的排列方式退出。
[0009]美國(guó)專利US5，115，446描述了一用于法蘭以及其他激光儀器元件的支撐結(jié)構(gòu)。該支撐結(jié)構(gòu)以一矩形構(gòu)造支持激光器的諧振管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一具允許復(fù)數(shù)個(gè)激光器的光束靈活的傳送的標(biāo)記儀器。
[0011]本發(fā)明的目的可通過(guò)包括有權(quán)利要求1技術(shù)特征的標(biāo)記儀器來(lái)解決。
[0012]優(yōu)選的實(shí)施方案在從屬權(quán)利要求和之后的說(shuō)明書(shū)中，特別是結(jié)合附圖給出。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，以上所述種類的標(biāo)記儀器的特征在于提供有一用于重新排列激光束成一需要的激光束陣列的偏轉(zhuǎn)裝置組，該偏轉(zhuǎn)裝置組對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束包括有至少兩個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置，特別是對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束，包括至少兩個(gè)映射鏡(mapping mirror),或者對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束至少一光波導(dǎo)和一個(gè)透鏡，且每個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置在它們的偏轉(zhuǎn)方向可單獨(dú)調(diào)節(jié)和/或可單獨(dú)的移置。
[0014]可以被視為本發(fā)明的一基本想法的是，對(duì)應(yīng)每個(gè)光束提供至少兩個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置用于單獨(dú)偏轉(zhuǎn)每一光束。也就是說(shuō)每個(gè)光束被定向到它們相對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)裝置。偏轉(zhuǎn)裝置彼此可以被獨(dú)立于彼此調(diào)節(jié)使得基本上任何需要的構(gòu)造都可被設(shè)置出來(lái)。
[0015]由激光器發(fā)射出的激光束形成一特別的排列，例如，一平行行進(jìn)的激光束的線性排列?？梢员豢醋魇潜景l(fā)明的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)的是，允許一線性排列的靈活映射成任何其他排列。特別是，光束之間的間隔可以通過(guò)偏轉(zhuǎn)裝置組被改變或者降低。
[0016]本發(fā)明的一個(gè)根本想法在于提供可調(diào)節(jié)的偏轉(zhuǎn)裝置。他們可以在標(biāo)記設(shè)備運(yùn)行中或者優(yōu)先于標(biāo)記設(shè)備運(yùn)行被設(shè)置為一需要的位置。為了這個(gè)目的，每個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置可以被通過(guò)一由控制單元控制的電動(dòng)馬達(dá)移位。
[0017]相對(duì)于棱鏡，偏轉(zhuǎn)裝置組優(yōu)點(diǎn)在于引起更少的失真，特別是反射鏡被用作為偏轉(zhuǎn)裝置時(shí)。
[0018]在偏轉(zhuǎn)裝置是反射鏡的情況下，調(diào)節(jié)可以被通過(guò)單獨(dú)的傾斜反射鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)，S卩，改變偏轉(zhuǎn)方向或者指定反射鏡的方向。額外地或可選地，反射鏡是可以被移位的，就是可以被移置的。由于激光束可以通過(guò)反射鏡重新排列，反射鏡也可以被成為映射鏡。
[0019]在本發(fā)明的上下文中，激活每一激光器從而發(fā)射一激光束可被理解為任何控制在待標(biāo)記的物體上是否射有一光束的過(guò)程。因而，激活同樣也可通過(guò)一光束閘(beamshutter)來(lái)進(jìn)行。也就是，一激光器可保持激活，且光束閘控制激光器的激光束是通過(guò)還是阻擋。
[0020]通常，激光器可以是任何種類的激光器。若使用的激光器，其空間是起決定作用的，則本發(fā)明將特別有利。也就是說(shuō)，激光器功率是否強(qiáng)烈取決于激光器的大小。若激光器尺寸阻礙了激光束彼此接近地生成，則本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。本發(fā)明允許激光束的重新排列致使激光束之間只有一小段距離，因此，具有高標(biāo)記分辨率。
[0021]這類激光器的實(shí)例是氣體激光器、化學(xué)激光器、纖維激光器、染料激光器和固態(tài)激光器。此外，半導(dǎo)體激光或者金屬蒸汽激光器也可以使用。如果使用氣體激光器，可以為任何通常已知的種類，例如，氦氖激光器，CO激光器,IS激光器,氮激光器，或者準(zhǔn)分子激光器。優(yōu)選的，氣體激光器為CO2激光器。這些可以以連續(xù)波(continuous wave)或者脈沖運(yùn)行。例如，通過(guò)調(diào) Q(Q-switching)或者鎖模(mode-locking)。
[0022]待標(biāo)記的符號(hào)可以被理解為任何標(biāo)記，例如，一文字，一圖片或者一圖像的單一像素。符號(hào)可以包含一定數(shù)量的點(diǎn)或者線。也就是，激光器可被激活，對(duì)于短時(shí)間內(nèi)，其在物體上產(chǎn)生點(diǎn)，或?qū)τ谝豢稍O(shè)置的時(shí)間段，其可產(chǎn)生特定長(zhǎng)度的線。
[0023]在本發(fā)明的上下文中，待標(biāo)記的物體可以是任何物品或者產(chǎn)品，其具有能夠被激光器的光線影響的表面。特別的是，物體可以是一個(gè)包裝，例如，用于食物或者飲料，一水果或者一標(biāo)簽。物體的材料可以包括塑料、紙張、金屬、陶瓷、纖維、復(fù)合材料或者有機(jī)組織。
[0024]標(biāo)記自身可為在物體表面內(nèi)的任何變化，例如一個(gè)顏色變化，一個(gè)雕刻或一個(gè)切□。
[0025]上述提到的“需要的激光束陣列”可以為任何適用于相應(yīng)的應(yīng)用的激光束排列。需要的陣列可以不同于原始的激光束排列，即，射到偏轉(zhuǎn)裝置組之前的排列。特別是，需要的陣列可以為一相對(duì)于原始排列旋轉(zhuǎn)的線性排列。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，偏轉(zhuǎn)裝置被調(diào)節(jié)使得在激光束之間的光束間隔被減少了。由于激光器的尺寸大而造成光束間隔大的缺陷因而可被減緩。進(jìn)一步地，可達(dá)到較高的標(biāo)記分辨率。與用于減少光束間隔的設(shè)備中所有的光束被定向在一共有的光學(xué)元件，例如合適的棱鏡。相反，本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)裝置將會(huì)導(dǎo)致更少的光束失真。
[0027]—減少的光束間隔也導(dǎo)致激光束更加集中的射到公共光學(xué)元件上。當(dāng)球面象差及其相似物發(fā)生在傍軸射線和邊緣射線之間時(shí)，這是至關(guān)重要的，傍軸射線，即射到透鏡或者反射鏡的中心的激光束，邊緣射線，即射到遠(yuǎn)離透鏡或者反射鏡中心的激光束。有益的是，降低光束間隔有利于降低球面象差。
[0028]本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束由兩個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置形成，作為一第一和第二映射鏡組，每個(gè)映射鏡組對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束，包括至少一映射鏡，且第一映射鏡組定向激光束到第二映射鏡組。因此，每個(gè)激光束被通過(guò)至少兩個(gè)映射鏡單獨(dú)定向。這允許光束的特別的靈活的排列。
[0029]通常，偏轉(zhuǎn)裝置是可以被手動(dòng)調(diào)節(jié)的，特別是可移位的。然而，優(yōu)選為控制單元被適用于移置偏轉(zhuǎn)裝置和/或者調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)方向，特別是通過(guò)萬(wàn)向支架。為了擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域，每個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置可以被控制單元單獨(dú)調(diào)節(jié)。在相對(duì)成本較低的實(shí)例中，對(duì)應(yīng)每一激光束，至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置可通過(guò)控制單元調(diào)節(jié)。有益的是，萬(wàn)向支架可以允許安裝后的偏轉(zhuǎn)裝置在至少兩個(gè)自由旋轉(zhuǎn)角度或者甚至所有方向旋轉(zhuǎn)。
[0030]由控制單元對(duì)偏轉(zhuǎn)裝置的調(diào)節(jié)允許一可變代碼定位。這意味著，從儀器射出的激光束的方向可被改變從而改變通過(guò)在物體上的激光束而待產(chǎn)生的代碼的位置。另外，代碼的高度可以被改變。
[0031]優(yōu)選的，控制單元被適用于在標(biāo)記過(guò)程期間調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)裝置來(lái)執(zhí)行一激光束的掃描移動(dòng)。單獨(dú)的激光束的掃描移動(dòng)可以互相獨(dú)立，其更加強(qiáng)了靈活性或者標(biāo)記速度。
[0032]此外，靜態(tài)的標(biāo)記也是可行的。在這個(gè)情況中，物體相對(duì)于標(biāo)記儀器在整個(gè)標(biāo)記運(yùn)行中不被移動(dòng)。可操作偏轉(zhuǎn)裝置從而引起激光束的掃描移動(dòng)從而所有待印刷的符號(hào)可在靜止的物體上連續(xù)的產(chǎn)生。本實(shí)施例中優(yōu)選為用于印刷2D圖形，其需要高印刷分辨率。
[0033]優(yōu)選的，控制單元更可以被適用于提供復(fù)數(shù)個(gè)多擊選項(xiàng)(multiple strikeoption)。如果激光束是脈沖的，這就意味著復(fù)數(shù)個(gè)脈沖被定向到一個(gè)物體上的公共點(diǎn)。通過(guò)物體及儀器間的相對(duì)移動(dòng)以及激光器發(fā)射的合適時(shí)機(jī)來(lái)完成這個(gè)目的?？蛇x的，一激光束的偏轉(zhuǎn)裝置的調(diào)節(jié)可以被改變使得一激光器的連續(xù)脈沖被定向到公共點(diǎn)。有益的是，灰度級(jí)印刷因此變得可能。
[0034]控制單元可以進(jìn)一步適用為自動(dòng)調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)裝置以適用物體的位置的變化，例如，補(bǔ)償物體的振動(dòng)。位置的變化可以通過(guò)一傳感器，如超聲波或者光學(xué)裝置或者接近開(kāi)關(guān)來(lái)確定。
[0035]本發(fā)明儀器的一優(yōu)選實(shí)施例其特征在于，提供至少一掃描鏡設(shè)備(scanningmirror device),其包括一公共鏡,來(lái)自偏轉(zhuǎn)裝置組的所有激光束射在公共鏡上面，同時(shí)控制單元被適用為樞轉(zhuǎn)掃描鏡設(shè)備，特別是通過(guò)一振鏡。
[0036]掃描鏡設(shè)備可以被理解為任何能夠?qū)е乱还馐B續(xù)通過(guò)一系列空間位置的器械。
[0037]在簡(jiǎn)單的情況下，這樣的設(shè)備可以包括一可旋轉(zhuǎn)的反射鏡，其圍繞一垂直于入射光束的平面的軸線可旋轉(zhuǎn)。該可旋轉(zhuǎn)的反射鏡可以包括一鏡筒(miiTor drum)，S卩，一具有一定數(shù)量公共圍繞一單軸旋轉(zhuǎn)的反射鏡的多邊形。
[0038]包括有一與一反射鏡連接的振鏡的設(shè)備通常被稱為振鏡掃描器。一振鏡掃描器可將輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為振鏡掃描器的反射鏡的角位置，比如，可動(dòng)線圈或一實(shí)心鐵轉(zhuǎn)子。有益的是，任何反射的光束被定向到的地點(diǎn)獨(dú)立于之前的激光束位置進(jìn)行選址。優(yōu)選地，提供有至少兩個(gè)振鏡掃描器。當(dāng)振鏡掃描器被排列為對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束被從第一振鏡掃描器定向到第二振鏡掃描器時(shí)，有益地，任何二維掃描移動(dòng)成為可能。
[0039]掃描鏡設(shè)備的任務(wù)也可以被聲光設(shè)備執(zhí)行。在這種情形下，一聲波與一聲光材料耦合。聲波的頻率支配穿越聲光材料的激光束的偏轉(zhuǎn)的角度。通過(guò)快速的改變聲波的頻率，可達(dá)成激光束的快掃描運(yùn)動(dòng)。
[0040]為了標(biāo)記相對(duì)于標(biāo)記儀器移動(dòng)中的物體，另一優(yōu)選實(shí)施例中，控制單元被適用于根據(jù)物體移動(dòng)的信息調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)裝置和/或至少一掃描鏡設(shè)備。物體因此可以被追尋或追蹤。加速或者減速儀器和移動(dòng)物體的傳送單元之間的一相對(duì)移動(dòng)是可能的。有益的是，標(biāo)記過(guò)程的速度可以因此被增加。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)裝置組包括第一和第二映射鏡組，每個(gè)映射鏡組對(duì)應(yīng)每一激光束包括至少一映射鏡，第一映射鏡組定向激光束到第二映射鏡組，第一和第二映射鏡組分別排列成一線性陣列，且每個(gè)映射鏡是可以傾斜的。在這個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)映射鏡組中的一個(gè)中的映射鏡之間的間距可以是固定的，其允許使用一個(gè)公共安裝裝置以線性配置持有映射鏡，同時(shí)反射鏡的傾斜依然是可行的。第二映射鏡組可以傾斜出一由射到第一映射鏡組的激光束形成的平面?？梢蕴峁┯杏糜谡{(diào)節(jié)映射鏡的線性陣列中至少一個(gè)的位置的定位裝置。特別是，定位裝置可以替代公共安裝裝置。
[0042]本發(fā)明儀器的另一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，控制單元被適用于控制偏轉(zhuǎn)裝置來(lái)設(shè)置一從偏轉(zhuǎn)裝置發(fā)射的激光束的收斂或者發(fā)散的程度，特別的是，自第二偏轉(zhuǎn)裝置組的激光束。因此，偏轉(zhuǎn)裝置能被調(diào)節(jié)，使得自儀器的一給定距離，產(chǎn)生激光束之間的一所需距離。激光束制造的文字的高度以及印刷分辨率，即，由物體上的相鄰激光束弓I起的標(biāo)記之間的距離，是由激光束的間隔來(lái)支配的，同時(shí)也能通過(guò)調(diào)節(jié)收斂的程度來(lái)修改。為此快速傾斜偏轉(zhuǎn)裝置就足夠了，并不需要改變偏轉(zhuǎn)裝置之間距離，這樣可能是更加費(fèi)時(shí)的。
[0043]激光器可以被排列使得激光束平行的離開(kāi)激光器并且形成一線性排列。然而，根據(jù)不同的應(yīng)用，可能需要改變激光束的線性排列的方向。為此，控制單元可以被適用于調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)裝置，使得射到偏轉(zhuǎn)裝置的激光束的線性排列，圍繞平行于發(fā)射的激光束的行進(jìn)方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，例如90°。一個(gè)水平排列從而可以旋轉(zhuǎn)到垂直排列或反之亦然。由于通常產(chǎn)品上待標(biāo)記的符號(hào)或文字是水平的或垂直的，因而這樣是特別有益的。因此，控制單元可以至少在這兩個(gè)重要情況下之間切換。為了旋轉(zhuǎn)激光束的線性排列，該偏轉(zhuǎn)裝置組可以包括一第一映射鏡組，其同至少一個(gè)或者兩個(gè)掃描鏡設(shè)備一起使用。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，為了激光束的焦距的整體調(diào)節(jié)，提供有具有至少兩個(gè)透鏡的一伸縮設(shè)備(telescopic device).整體調(diào)節(jié)可被理解為激光器的所有激光束穿過(guò)伸縮設(shè)備并因而通過(guò)相同的方式被影響。控制單元可以適用為根據(jù)物體的距離設(shè)置伸縮裝置，特別是從而使得激光束的焦距對(duì)應(yīng)于物體的距離。有利地，在物體移向儀器或遠(yuǎn)離儀器時(shí)，物體上產(chǎn)生的標(biāo)記的光斑大小(spot size)可保持恒定。通過(guò)移動(dòng)物體的傳送單元和/或使用其他已知的距離檢測(cè)裝置，將到物體的距離信號(hào)提供給控制單元。由于通過(guò)偏轉(zhuǎn)裝置可減少任意兩個(gè)激光束間的最大光束間隔，因而優(yōu)選地，可將伸縮設(shè)備設(shè)置在偏轉(zhuǎn)裝置后方。伸縮設(shè)備的光學(xué)元件因而可以被做的更小。
[0045]在本發(fā)明儀器的一優(yōu)選的變化中，提供有一用于整形的伸縮裝置組，其特別是用于設(shè)置每個(gè)激光束收斂或者發(fā)散的程度，并從而設(shè)置每個(gè)激光束的焦距。這可以對(duì)每個(gè)光束單獨(dú)進(jìn)行。有益的是，因此可以補(bǔ)償光路差，光路差是指到達(dá)物體前，單獨(dú)光束的路徑的長(zhǎng)度不同，這可能是由于物體的表面輪廓或標(biāo)記儀器內(nèi)的不同內(nèi)部路徑長(zhǎng)度導(dǎo)致的。
[0046]每個(gè)伸縮裝置可以包括至少兩個(gè)光學(xué)元件，特別是至少兩個(gè)透鏡或者曲面鏡，光學(xué)元件之間的距離可被調(diào)節(jié)來(lái)設(shè)置焦距。伸縮裝置因此可以被設(shè)計(jì)為使用透鏡的折射伸縮、使用反射鏡的折射伸縮或者使用至少一個(gè)反射鏡和一個(gè)透鏡的折反射伸縮。
[0047]優(yōu)選的，伸縮裝置，其也可以稱為一光束整形裝置，被控制單元線性調(diào)節(jié)，S卩，每個(gè)伸縮裝置的至少一光學(xué)元件的位置在各自激光束的傳播的方向上改變。
[0048]控制單元可適用于控制伸縮裝置來(lái)補(bǔ)償激光束之間的路徑長(zhǎng)度差，特別是，由偏轉(zhuǎn)裝置的排列引起的路徑長(zhǎng)度差。取決于偏轉(zhuǎn)裝置處于的地點(diǎn)，激光束的光路可能具有不同的長(zhǎng)度，從而導(dǎo)致物體上的激光束的不同的光斑大小。具有了伸縮裝置，平面場(chǎng)校正是可行的，其中每個(gè)激光束從儀器的一末端測(cè)得相同的焦距。
[0049]當(dāng)路徑長(zhǎng)度因?yàn)槠D(zhuǎn)裝置的調(diào)節(jié)而被改變時(shí)，控制單元也可以被適用于實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)伸縮裝置。額外地或可選地，控制單元可適用于根據(jù)關(guān)于路徑長(zhǎng)度改變的任何信息，例如物體的振動(dòng)或其他移動(dòng)，或激光束通過(guò)一掃描設(shè)備而重新定向，來(lái)設(shè)置伸縮裝置。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，控制單元被適用于單獨(dú)延遲每個(gè)激光器的激活，這樣，當(dāng)物體在物體移動(dòng)方向中相對(duì)標(biāo)記儀器移動(dòng)的情況下，至少兩個(gè)激光束在物體移動(dòng)方向上射在物體上的相同位置。激光器的激活的時(shí)機(jī)可以使得所有激光束在物體移動(dòng)方向中射到物體上的相同位置。
[0051 ] 進(jìn)一步地，不論發(fā)出的激光束與物體移動(dòng)方向間的方向，不同的激光束可能在與物體移動(dòng)方向垂直的一條線中引起激光點(diǎn)。該線的長(zhǎng)度取決于發(fā)出的激光束與物體移動(dòng)方向間的方向。
[0052]優(yōu)選的，激光器被堆疊使得激光器發(fā)射出的激光束形成一激光束陣列，特別是具有平行激光束的線性陣列。每個(gè)激光器可以包括至少部分環(huán)繞內(nèi)部區(qū)域的諧振管，就是說(shuō)諧振管形成一閉環(huán)或者開(kāi)環(huán)。發(fā)射的激光束被通過(guò)光束傳輸裝置，優(yōu)選為反射鏡組，定向到內(nèi)部區(qū)域。通常，光束傳輸裝置也可以通過(guò)氣體激光器的輸出I禹合(output coupler)鏡形成。這樣的情況下每個(gè)氣體激光器的一諧振管末端部分可以指示在內(nèi)部區(qū)域的方向。然后，該偏轉(zhuǎn)裝置組可以被排列在內(nèi)部區(qū)域。
[0053]一諧振管被理解為一用于容納激光器增益介質(zhì)或者由激光器增益介質(zhì)組成的管子。在氣體激光器的情況下，該管子是空的，用于接收激光器氣體。對(duì)于固體激光器，該管子可以不是空的，而是由增益介質(zhì)組成的。
[0054]有利地，某些諧振管利于冷卻，這些諧振器管被設(shè)置在閉環(huán)或開(kāi)環(huán)的相對(duì)面，相對(duì)彼此距離最遠(yuǎn)，而同時(shí)由于光線元件在內(nèi)部區(qū)域以節(jié)省空間的方式容納，儀器的總尺寸并未增大。
[0055]在另一優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)激光器包括諧振管，其至少部分環(huán)繞一內(nèi)部區(qū)域，光束傳輸裝置被提供用于定向由激光器發(fā)射的激光束到內(nèi)部區(qū)域，且光束傳輸裝置是伸縮裝置的一部分。光束傳輸裝置對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束可以包括一個(gè)反射鏡，其反射鏡可以形成每個(gè)伸縮裝置的一第一光學(xué)兀件。
[0056]可選地，用于耦合出激光束的激光器的輸出耦合器可以是伸縮裝置的一部分。該輸出耦合器可以為部分反射鏡，其中每個(gè)反射鏡的外表面，即，朝著遠(yuǎn)離激光器氣體的那個(gè)表面，可能通常具有任何形狀。因此優(yōu)選的，該形狀使得每個(gè)輸出耦合器行為類似于通常已知的伸縮的第一透鏡。
[0057]本發(fā)明一優(yōu)選變型致力于損壞(failed)像素的情況，頓壞像素是指激光器是失效的，并未發(fā)射出一激光束。為了取代失敗的激光器的激光束，控制單元可適用于調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)裝置以及伸縮裝置從而起作用的激光器的激光束被偏轉(zhuǎn)至失敗的激光束的方向。因而伸縮裝置被控制用于調(diào)節(jié)損壞的激光束及取代這個(gè)光束的激光束間的路徑長(zhǎng)度差。
[0058]本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，對(duì)應(yīng)每一激光束，作為偏轉(zhuǎn)裝置至少一光波導(dǎo)以及一透鏡被提供。光波導(dǎo)可為引導(dǎo)激光器發(fā)射光線的任何可彎曲的光波導(dǎo)，該光線具有某一波長(zhǎng)，特別的是一具有約為ΙΟμπι波長(zhǎng)的紅外光。光波導(dǎo)的例子可為光學(xué)纖維或具有內(nèi)部反射表面的空管。
[0059]每一光波導(dǎo)可配備有作為第一偏轉(zhuǎn)裝置的用于將射出的激光束以合適的角度定向至光波導(dǎo)的核心的輸入I禹合光學(xué)器。光波導(dǎo)也可以配有輸出I禹合光學(xué)器，其特別地包括至少兩個(gè)用于收集遠(yuǎn)離光波導(dǎo)的激光輻射的透鏡。輸出耦合光學(xué)器可以確定激光束的大小，焦距和焦深。特別是，輸出耦合光學(xué)器可以被形成為伸縮裝置。
[0060]優(yōu)選的，多個(gè)光波導(dǎo)具有相同的長(zhǎng)度。這導(dǎo)致物體上的標(biāo)記的光斑大小和質(zhì)量更恒定。
[0061]本發(fā)明還涉及于一標(biāo)記系統(tǒng)，其包括如上所述的一標(biāo)記儀器，并進(jìn)一步包括用于相對(duì)于物體移動(dòng)方向傾斜標(biāo)記儀器的樞轉(zhuǎn)裝置。
[0062]如隨后將說(shuō)明的那樣，通過(guò)傾斜標(biāo)記儀器，可使印刷分辨率改變，即改變?cè)谝淮怪庇谝晃矬w移動(dòng)方向的方向中物體上標(biāo)記點(diǎn)間的距離。這是通過(guò)在一垂直于一物體移動(dòng)方向的方向中的光束間隔來(lái)支配。由于激光器可延遲至，當(dāng)物體在物體移動(dòng)方向中移動(dòng)了如光束間隔相同時(shí)，才被激活，因而物體移動(dòng)方向中的光束間隔并不對(duì)印刷分辨率起決定作用。
[0063]然后，可以通過(guò)傾斜標(biāo)記儀器而改變垂直于一物體移動(dòng)方向的方向中的光束間隔，并因而改變激光束的排列。優(yōu)選的，控制單元被適用于根據(jù)一需要的印刷分辨率通過(guò)樞轉(zhuǎn)裝置來(lái)傾斜標(biāo)記儀器。
[0064]在激光束線性排列的情況下，激光束的線性排列以及物體移動(dòng)方向間的傾斜角支配了在垂直于物體移動(dòng)方向的一方向中，物體上的標(biāo)記點(diǎn)之間的距離。如果激光束的線性排列垂直于物體移動(dòng)方向，標(biāo)記點(diǎn)之間的距離最大。為了設(shè)置一更小的距離，傾斜角可以被減小。在加上適當(dāng)?shù)募す馄鞯陌l(fā)射時(shí)機(jī)，傾斜角度可以被設(shè)置使得標(biāo)記點(diǎn)形成一連續(xù)線或者分隔的標(biāo)記點(diǎn)。重疊標(biāo)記點(diǎn)可以被制造用來(lái)引起不同的標(biāo)記點(diǎn)的強(qiáng)度，比如，用于灰度印刷。此外，傾斜角可以為零，若選擇一相應(yīng)的發(fā)射間延遲，即選擇激光器的激活，標(biāo)記點(diǎn)的完全重疊可達(dá)成。
[0065]本發(fā)明更充分的理解以及其他各種不同特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合附圖通過(guò)以下說(shuō)明而變得更清楚。以下說(shuō)明僅是一些例子，而非對(duì)本申請(qǐng)的任何限制。附圖中的等效 部件分別用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0066]圖1為本發(fā)明標(biāo)記儀器第一實(shí)施例的示意圖；
[0067]圖2A到圖2C示出了光束整形裝置組和偏轉(zhuǎn)裝置組的第一構(gòu)造的不同視圖；
[0068]圖3A到圖3C示出了光束整形裝置組和偏轉(zhuǎn)裝置組的第二構(gòu)造的不同視圖；
[0069]圖4A和圖4B示出了光束整形裝置組和偏轉(zhuǎn)裝置組的第三構(gòu)造的不同視圖；
[0070]圖5示出了偏轉(zhuǎn)裝置組的另一構(gòu)造；
[0071]圖6示出了用于重新排列激光束成二維陣列的偏轉(zhuǎn)裝置組的映射鏡的構(gòu)造；
[0072]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記系統(tǒng)和相對(duì)于標(biāo)記系統(tǒng)移動(dòng)的待標(biāo)記的物體；
[0073]圖8A到圖8D示意性地示出了相對(duì)于物體移動(dòng)方向離開(kāi)本發(fā)明標(biāo)記儀器的激光束的排列，以及由激光束制造的標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0074]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一標(biāo)記儀器100的第一實(shí)施例的示意圖，標(biāo)記儀器100包括了，復(fù)數(shù)個(gè)激光器10，每個(gè)激光器發(fā)射一激光束，激光束被用于制造物體(未示出)上的一標(biāo)記。為了形成和定向激光束，該儀器100進(jìn)一步包括光學(xué)裝置30、40、45、50。
[0075]在所示的例子中，復(fù)數(shù)個(gè)激光器10包含9個(gè)氣體激光器IOa-1Oi。除了氣體激光器，其他激光器也可被采用。通常，有大量的氣體激光器10是理想的，比如，至少4或者6個(gè)激光器。每個(gè)氣體激光器10包括諧振管12，諧振管相互流體連接。也就是，一氣體激光器的諧振管12形成一公共的諧振器三維空間。不同的激光器10的諧振管12之間流體連接也是可行的。
[0076]在所描述的實(shí)施例中，氣體激光器是指CO2激光器，且相應(yīng)地，氣體激光器可包括其他氣體，如CO2, N2和He。
[0077]諧振管12圍繞內(nèi)部空間或者諧振管之間的自由中央空間5，被排列成環(huán)形。通過(guò)連接單元16形成的環(huán)形用于連接屬于相同激光器的相鄰諧振管12。連接元件16被安排到堆疊的激光器的邊角，且包裹有用于將激光光線從一個(gè)相鄰諧振器管12向其他諧振器管進(jìn)行反射的反射鏡。自然地，根據(jù)使用的激光器氣體選擇所有的反射鏡。在本情況中，反射鏡包括在CO2激光器的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)反射的材料，即，中紅外福射(medium-1R radiation)、主要在10.6μπι處。比如，可提供有一銅鏡或具有用于增加反射性和/或防止空氣中銹蝕的涂層的基材。
[0078]在所描述的例子中，諧振管12形成一矩形的形狀的密封圈。通常，任何其他至少部分封閉內(nèi)部區(qū)域5的形狀可被選擇，例如一三角形，一正方形或一 U形。
[0079]每個(gè)氣體激光器IOa-1Oi的諧振管12構(gòu)成一個(gè)密封三維空間。激光器的三維空間可彼此間相隔或相互連接從而形成一共用的密封三維空間。在密封的激光器內(nèi)，通常需要在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)使激光器氣體組合物保持不變。為此，總的氣體三維空間被通過(guò)一額外的氣體儲(chǔ)存器19來(lái)增加。儲(chǔ)存器中的氣體不會(huì)被激勵(lì)而產(chǎn)生氣體光線。然而，儲(chǔ)存器19與一個(gè)或多個(gè)諧振管12的氣體三維空間相連。
[0080]標(biāo)記儀器100進(jìn)一步包括了在每個(gè)諧振管12上的激發(fā)裝置(excitation means)(未不出)和與諧振管12相連結(jié)的冷卻塊(未不出)。每個(gè)諧振管12的立方結(jié)構(gòu)的每一面都可有一個(gè)冷卻塊。因此，每個(gè)冷卻塊不只是冷卻一單個(gè)諧振管，而是不同激光器IOa-1Oi的復(fù)數(shù)個(gè)諧振管12。冷卻塊可以具有復(fù)數(shù)個(gè)通道，通過(guò)這些通道冷卻流可以循環(huán)。
[0081]每個(gè)激光器10的諧振管12被設(shè)置在獨(dú)立且分隔開(kāi)的平面層。激光器10大致相同并且被以平行的方式堆疊在彼此上。
[0082]激光器10的矩形形狀可在一個(gè)角上是開(kāi)口的。在圖示的實(shí)施例中，左上部的角是開(kāi)口的，在其上提供有一集成輸出法蘭17。在這個(gè)角上，激光器三維空間的末端有一背光鏡18，背光鏡18用于將激光光線反射回諧振管12中。背光鏡18可與一末尾諧振管12連接，該末尾諧振管12通過(guò)集成輸出法蘭17被支持，或者后視鏡18可與集成輸出法蘭17連結(jié)。
[0083]激光器三維空間的另一末端則通過(guò)輸出耦合器13被終止于同一個(gè)角上。輸出耦合器13 I禹合輸出一激光束,并又可同時(shí)被連接至一末端諧振管12或集成輸出法蘭17。輸出耦合器13可為部分反射鏡13或也可稱為部分反射輸出耦合器。發(fā)射的激光束可隨后通過(guò)光束傳輸裝置14被定向至內(nèi)部區(qū)域5內(nèi)。在圖示的實(shí)施例中，光束傳輸裝置14包括至少一設(shè)置在集成輸出法蘭17上的反射鏡14。從光束傳輸裝置14反射出的激光束通過(guò)在集成輸出法蘭17內(nèi)的一個(gè)孔進(jìn)入內(nèi)部區(qū)域5。通常對(duì)于所有激光器10，提供有一公共的整合的輸出法蘭部17是可能的。在所描述的實(shí)施例中，然而，對(duì)于每個(gè)激光器10，就有一個(gè)集成輸出法蘭17,且每一集成輸出法蘭17表不一光束傳輸裝置14和一個(gè)孔,相應(yīng)激光束可穿過(guò)該孔。
[0084]在內(nèi)部區(qū)域5內(nèi)，提供有有用于整形和偏轉(zhuǎn)激光束的光學(xué)裝置30、40、45、50，這一設(shè)置有利地使得空間需求相對(duì)較低。同時(shí)，一個(gè)激光器中相對(duì)的諧振管12通過(guò)內(nèi)部區(qū)域5分隔開(kāi)，其有利于諧振管12的冷卻。
[0085]來(lái)自光束傳輸裝置14的激光束射到一用于重新聚焦激光束的光束整形裝置組40上。該光束整形裝置組對(duì)應(yīng)每一激光束包括有一光束整形裝置40a-40i。因此，激光束的聚焦可以被獨(dú)立于彼此單獨(dú)設(shè)置。圖示的是對(duì)于每一光束整形裝置40a-40i，設(shè)有一個(gè)透鏡。然而，每個(gè)光束整形裝置可以包括至少兩個(gè)光學(xué)元件，比如，反射鏡或者透鏡，來(lái)形成一個(gè)伸縮裝置，有益的是，調(diào)節(jié)激光束的焦距因而只需要伸縮裝置的光學(xué)元件的輕微的位移。
[0086]激光束然后射到偏轉(zhuǎn)裝置組30上。在示出的例子中，激光束預(yù)先行進(jìn)通過(guò)光束整形裝置40。然而，該順序可以被改變或這兩種裝置中的單一元件可交替，即光束整形裝置40的一個(gè)元件可被設(shè)置在偏轉(zhuǎn)裝置30的兩個(gè)元件間。
[0087]通常也可以是光束傳輸裝置14形成部分伸縮裝置40或者部分偏轉(zhuǎn)裝置30。在是部分偏轉(zhuǎn)裝置的情況下，光束傳輸裝置14可以組成第一映射鏡組。需要的光學(xué)元件的數(shù)量因而有益的減少了。
[0088]在描述的實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)裝置組30對(duì)應(yīng)每一激光束包括了兩個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置，其中對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束，示出了一個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置33a-33i。這些偏轉(zhuǎn)裝置33a-33i還可以被稱為作為一第一映射裝置組33。通常，偏轉(zhuǎn)裝置可以是改變激光束的傳播方向的任何裝置。在示出的例子中，偏轉(zhuǎn)裝置是反射鏡。該組中的反射鏡可以獨(dú)立于彼此被放置。因此，射到偏轉(zhuǎn)裝置30的激光束的排列可以通過(guò)調(diào)節(jié)單獨(dú)的反射鏡33a-33i的位置來(lái)改變。反射鏡因此可以被稱為映射鏡33a-33i。[0089]映射鏡33a_33i是可傾斜和可移位的，就是說(shuō)可平移的移動(dòng)。為了傾斜反射鏡，每個(gè)映射鏡33a-33i被萬(wàn)向安裝。一控制單元(未示出)可以適用為通過(guò)萬(wàn)向架設(shè)置每個(gè)映射鏡33a-33i到需要的位置。
[0090]在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)裝置30之后，激光束射到一系列公共光學(xué)元件上，即，所有激光束射到的光學(xué)元件上。這可包括一用于激光束焦點(diǎn)的整體調(diào)整的伸縮設(shè)備45。與前述的伸縮裝置40相反，伸縮設(shè)備45相同的影響到所有的激光束。
[0091]光路中的光學(xué)元件可進(jìn)一步包括用于改變一激光束的強(qiáng)度分布，或使一激光束的強(qiáng)度分布均一的裝置，以及用于改變激光束的偏振(polarisation)的裝置，特別是用于達(dá)成一激光束的整個(gè)截面的一公共偏振的裝置，或用于消除偏振激光束的裝置。
[0092]最終，激光束通過(guò)一掃描鏡設(shè)備50定向出儀器100。這個(gè)設(shè)備50可包括兩個(gè)振鏡掃描器50，每一掃描器具有一可旋轉(zhuǎn)的公共鏡50a，所有激光束射在公共鏡上。通過(guò)這兩個(gè)振鏡掃描器50，對(duì)于激光束可很容易地設(shè)置為任何行進(jìn)方向。
[0093]如圖2A到2C所示，為從不同角度示出的，偏轉(zhuǎn)裝置組30以及激光整形裝置組40的第一不例。
[0094]為了激光束90a_90i的光束整形和準(zhǔn)直，光束整形裝置組40包括復(fù)數(shù)個(gè)光束整形裝置40a-40i，每個(gè)具有至少兩個(gè)透鏡41和42。為了調(diào)節(jié)每個(gè)激光束90a_90i的焦點(diǎn)，并從而調(diào)節(jié)待標(biāo)記的物體上的光斑大小，透鏡41、42可以在激光束90a-90i的傳播方向偏移。激光整形裝置40a-40i因而組成伸縮裝置40a-40i。當(dāng)每個(gè)激光束90a_90i有一個(gè)伸縮裝置40a-40i時(shí)，光束也可以為了路徑長(zhǎng)度差被調(diào)節(jié)。
[0095]在通過(guò)伸縮裝置40a_40i之后，激光束90a_90i射到偏轉(zhuǎn)裝置組30，該偏轉(zhuǎn)裝置組30包括第一和第二映射鏡組33、34。就是說(shuō)，每個(gè)光束90a-90i被自第一映射鏡33a_33i定向到第二映射鏡34a-34i。第一映射鏡組33和第二映射鏡組34分別以線性陣列35、36排列。
[0096]在示出的例子中，激光束90a_90i被偏轉(zhuǎn)裝置組30映射出，使得激光束的線性排列旋轉(zhuǎn)，例如90°。該構(gòu)造因此也可以被稱為作為一水平-垂直像素的映射器。第一和第二映射鏡組33、34被排列成一平面且相互垂直。
[0097]通過(guò)萬(wàn)向支架，映射鏡33、34可以被調(diào)節(jié)使得傳出的激光束90a_90i在需要的方向上平行行進(jìn)。
[0098]用于在物體上印刷符號(hào)的激光束90a_90i的掃描運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)第二映射鏡組34被執(zhí)行?？蛇x地，第二映射鏡組34可以定向激光束90a-90i到一掃描鏡設(shè)備。
[0099]如圖3A到3C所示，為從不同角度示出的，偏轉(zhuǎn)裝置組30以及激光整形裝置組40的另一構(gòu)造不例。
[0100]該構(gòu)造與之前構(gòu)造中的第一和第二映射鏡組33、34的排列不同。在當(dāng)前情況下，第一映射鏡組33、第二映射鏡組34形成線性陣列，其(不同于先前的構(gòu)造)不再一平面內(nèi)。相反，兩個(gè)線性陣列成一個(gè)角度(在本例子中為45° )來(lái)減少在激光束90a-90i之間的空間。同時(shí)，激光束90a-90i的線性排列旋轉(zhuǎn)90°。
[0101]圖4A和4B示出了另一映射鏡33、34的有利構(gòu)造。與之前的情況一樣，圖4A和4B描述的構(gòu)造展示了第一和第二映射鏡組33、34，每映射鏡組分別被排列成線性陣列35、36。然而，第二映射鏡組34被傾斜使得反射的激光束90a-90i收斂，也就是說(shuō)?；诰嚯x儀器所需距離的需要間隔，光束間隔被進(jìn)一步減少?gòu)亩筛淖儺a(chǎn)生標(biāo)記的分辨率以及尺寸。
[0102]優(yōu)選的，第二映射鏡組34是可通過(guò)萬(wàn)向架被控制單元傾斜的。第一組映射單元33可以要么被固定使得這些反射鏡在印刷運(yùn)行中不能被移位，要么反射鏡也可以被萬(wàn)向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0103]在圖1到圖4B的實(shí)施例中示出了，激光束90a_90i的掃描運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)傾斜第二映射鏡組34的映射鏡34a-34i被運(yùn)行。掃描設(shè)備，例如具有一用于重定向所有激光束90a-90i公共鏡的振鏡掃描器，在這種情況下并不需要。然而，提供有這樣的掃描設(shè)備也可能是有用的。
[0104]為了設(shè)置偏轉(zhuǎn)裝置到任何圖1、圖2A到圖2C、圖3A到圖3C以及圖4A和圖4B所示的構(gòu)造，優(yōu)選的提供有一控制單元。
[0105]圖5示意性的示出了映射鏡33a_33i的另一排列。這里，只示出了偏轉(zhuǎn)裝置組30的第一映射鏡組33。穿過(guò)伸縮裝置40a-40i的激光束90a_90i的線性陣列自映射鏡33a-33i被反射使得激光束90a-90i之間的光束距離被減小了。在任何兩個(gè)相鄰反射的激光束90a-90i間的光束距離可以是相同的。在示出的例子中，激光束90a-90i的線沒(méi)有旋轉(zhuǎn)出由映射鏡33a-33i和伸縮裝置40a-40i形成的平面。傾斜映射鏡33a_33i使得反射的激光束90a-90i行進(jìn)出所述平面會(huì)導(dǎo)致光束距離或者間隔的改變。因此，本實(shí)施例中激光束90a-90i的掃描動(dòng)作可以要么由第二偏轉(zhuǎn)裝置組執(zhí)行，要么由至少一個(gè)如圖1所示的掃描設(shè)備執(zhí)行。
[0106]光束間隔的減少將允許優(yōu)化氣體激光器的堆疊設(shè)計(jì)，其用于在不危害印刷分辨率或文字尺寸的情況下，熱冷卻及射頻(RF)激發(fā)，即一更大的氣體激光器間隔可被補(bǔ)償。
[0107]圖6描述了用于重新排列激光束90a_90i成激光束的二維陣列的(例如，3乘3的矩形陣列)映射鏡的構(gòu)造。
[0108]再次，偏轉(zhuǎn)裝置組30包括了第一和第二映射鏡組33、34。在本例子中所示的，伸縮裝置40a-40i被排列到第一和第二映射鏡組33、34之間。然而，可替代的是，伸縮裝置40a-40i可以排列在第一映射鏡組3之前3或者在第二映射鏡組34之后。
[0109]圖6還示出了光束傳輸裝置，其將來(lái)自激光器的光束90a_90i重定向到第一映射鏡組33。光束傳輸裝置通過(guò)反射鏡組14a-14i形成。在其他的實(shí)施例中，該反射鏡組可以由一長(zhǎng)反射鏡代替。
[0110]第二映射鏡組34a-34i被排列成二維陣列使得反射的激光束90a_90i以二維陣列被映射。有益的是，激光束90a、90i之間的最大距離被大大減小了，尤其是與激光束的任何線性排列相比。光束更加的緊密排列，并且因此通過(guò)光學(xué)元件，例如是聚焦光學(xué)器45，的中央部分。由于光學(xué)象差主要發(fā)生在光學(xué)元件的外部區(qū)域，二維的排列有助于提高聚焦和激光束的光束質(zhì)量。尤其是外部大多數(shù)激光束相比于激光束的線性排列遭受較少的失真。此夕卜，光學(xué)元件的大小可以被減小，使得總成本更低。
[0111]雖然在圖1至圖6的實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)裝置由反射鏡形成，但光波導(dǎo)也可以作為代替使用。每個(gè)光波導(dǎo)的至少一端(優(yōu)選為兩端)可以被連接到由控制單元控制的定位裝置，用于單獨(dú)調(diào)節(jié)由相應(yīng)的光波導(dǎo)引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)光學(xué)纖維的一端在其位置被調(diào)節(jié)時(shí)，一用于定向激光器光線到光學(xué)纖維或者用于收集自光學(xué)纖維發(fā)出的激光器光線的透鏡被對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)。該透鏡作為一第二偏轉(zhuǎn)裝置。[0112]圖7示意性的示出了一標(biāo)記系統(tǒng)120和待標(biāo)記的物體I。
[0113]物體I在物體移動(dòng)方向2中移動(dòng)，并在圖中示出了其在三個(gè)不同的位置的情形，SP其依序在三個(gè)不同的位置上。標(biāo)記系統(tǒng)120包括有一標(biāo)記儀器100及一用于使標(biāo)記儀器100傾斜的樞轉(zhuǎn)裝置110。
[0114]標(biāo)記儀器100可包括任何前述的部件，例如由兩映射鏡組組成的偏轉(zhuǎn)裝置，每映射鏡組被排列成線性陣列。如圖7所示，提供有一控制單元20及一定位裝置60。定位裝置60用于定位映射鏡的線性陣列。在相應(yīng)的陣列中單獨(dú)的映射鏡可被固定從而其不被移位而是被傾斜，例如通過(guò)萬(wàn)向支架傾斜。
[0115]標(biāo)記儀器100發(fā)射復(fù)數(shù)個(gè)激光束，圖7示出了其中的三個(gè)激光束90a、90b、90c。隨著物體I被移動(dòng)，激光束90a、90b、90c相應(yīng)的被重新定向。
[0116]取決于物體I的位置和形狀，物體I及儀器100間的距離可改變的大小如圖中的標(biāo)記“d”中指示的。此外，依序在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，對(duì)于每個(gè)激光束90a、90b、90c，距離可能不同。仍然，激光束90a、90b、90c在物體I上的光斑大小將會(huì)是相同的。為此，提供有如上所述的由控制單元20調(diào)節(jié)的光束整形裝置。
[0117]在下文中，樞轉(zhuǎn)裝置110的功能和好處將會(huì)參考圖8A至8D來(lái)解釋，其示意性的示出了相對(duì)于物體移動(dòng)方向2通過(guò)儀器100發(fā)射的激光束90a-90i的排列。
[0118]在圖8A中，激光束90a_90i的線性排列平行與物體移動(dòng)方向。激光束90a_90i的至少兩個(gè)通過(guò)單獨(dú)延遲氣體激光器的發(fā)射，被射到物體I上相同的點(diǎn)80。該延遲可以被設(shè)置等于激光束90a-90i間的間隔除以物體的速度或者在激光束的線性排列的方向中物體的速度。
[0119]在圖8B至圖8D中，激光束90a_90i的線性排列以α角，帶有角度地與物體的行進(jìn)方向2相傾斜。該傾斜角α可以通過(guò)樞轉(zhuǎn)裝置110被設(shè)置。與發(fā)射的延遲一起，該傾斜導(dǎo)致由點(diǎn)81-89形成的線的印刷。如圖8Β所示，該點(diǎn)81-89可以重疊，或者可以如圖8C和圖8D所示的，被分隔開(kāi)。制造的線的長(zhǎng)度因此由激光束90a-90i和物體移動(dòng)方向2之間的傾斜角α確定。每個(gè)點(diǎn)81-89的尺寸可以通過(guò)光束整形裝置被控制，且因此線的寬度也可以通過(guò)光束整形裝置被控制。
[0120]描述的標(biāo)記儀器有益的，可允許光束間隔的改變和由激光器產(chǎn)生的復(fù)數(shù)個(gè)激光束的排列的改變。每個(gè)激光束可以被光束整形裝置單獨(dú)調(diào)節(jié)。空間需求通過(guò)在一激光器環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)排列光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)最小化。
【權(quán)利要求】
1.用于通過(guò)激光標(biāo)記一物體(1)的標(biāo)記儀器，包括 復(fù)數(shù)個(gè)激光器(10)，特別是氣體激光器(10) '及 一用于根據(jù)待標(biāo)記的一符號(hào)，單獨(dú)激活每個(gè)激光器(10)從而發(fā)射一激光束(90a - 90i)的控制單元(20)； 其特征在于， 提供有一用于靈活地重新排列激光束(90a-90i)成任何需要的激光束(90a-90i)陣列的偏轉(zhuǎn)裝置組(30)； 所述偏轉(zhuǎn)裝置組(30)對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束(90a-90i)，包括至少兩個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a-34i)，特別是，對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束(90a-90i)至少兩個(gè)映射鏡(33a_331、34a_34i)或者，對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束(90a-90i)至少一個(gè)光波導(dǎo)和一個(gè)透鏡； 每個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a-34i)在其偏轉(zhuǎn)方向可單獨(dú)調(diào)節(jié)和/或可單獨(dú)移置；及控制單元(20)適用為移置偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a-34i)和/或調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a-34i)的偏轉(zhuǎn)方向。
2.如權(quán)利要求1所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 所述偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a-34i)被調(diào)節(jié)使得在激光束(90a-90i)之間的光束間隔被減小。
3.如權(quán)利要求1或2所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 所述控制單元(20)被適用于通過(guò)萬(wàn)向支架移置偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a_34i )和/或調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a-34i)的偏轉(zhuǎn)方向。`
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 在標(biāo)記過(guò)程中，所述控制單元(20)被適用于，特別是通過(guò)萬(wàn)向支架，移置偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a-34i)和/或調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)裝置(33a_331、34a_34i)的偏轉(zhuǎn)方向從而執(zhí)行激光束(90a-90i)的掃描運(yùn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 提供有至少一個(gè)掃描鏡設(shè)備(50)，其包括一公共鏡(50a)，來(lái)自偏轉(zhuǎn)裝置組(30)的所有激光束(90a_90i)射在所述公共鏡(50a)上；及 控制單元(20 )適用為樞轉(zhuǎn)掃描鏡設(shè)備(50 )，特別是通過(guò)一振鏡樞轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 為了當(dāng)物體(1)相對(duì)于標(biāo)記儀器(100)移動(dòng)時(shí)標(biāo)記物體(1)，控制單元(20)適用為根據(jù)物體(1)的移動(dòng)信息調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a-34i)和/或所述至少一個(gè)掃描鏡設(shè)備(50)。
7.如權(quán)利要求3至6任一項(xiàng)所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 所述偏轉(zhuǎn)裝置組(30)包括一第一和第二映射鏡組(33、34)； 對(duì)應(yīng)每個(gè)激光束(90a-90i )，每個(gè)映射鏡組(33、34)包括至少一個(gè)映射鏡(33a_331、34a-34i)； 所述第一映射鏡組(33)定向所述激光束(90a-90i)到所述第二映射鏡組(34)； 所述第一和所述第二映射鏡組(33、34)分別被排列成線性陣列(35、36);及 每個(gè)映射鏡(33a-331、34a-34i )是可傾斜的。
8.如權(quán)利要求7所述的標(biāo)記儀器，其特征在于，提供有用于調(diào)節(jié)映射鏡(35、36)的線性陣列中的至少一個(gè)的位置的定位裝置(60)。
9.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 所述控制單元(20)被適用于控制偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a-34i)來(lái)設(shè)置一從偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a-34i)發(fā)射的激光束(90a-90i)的收斂或發(fā)散的程度。
10.如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 控制單元(20)適用為調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a_34i )使得射到偏轉(zhuǎn)裝置(33a_33i )的激光束(90a-90i)的線性排列，圍繞平行于發(fā)射的激光束(90a-90i)的行進(jìn)方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng) 90。。
11.如權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 提供有用于激光束(90a-90i)的焦距的整體調(diào)節(jié)的具有至少兩個(gè)透鏡的伸縮設(shè)備(45)。
12.如權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 控制單元適用為設(shè)置伸縮設(shè)備(45)使得激光束(90a-90i)的焦距對(duì)應(yīng)于待標(biāo)記的物體(1)，特別是一移動(dòng)中的物體(1)的距離。
13.如權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 控制單元(20)適用為延遲每個(gè)激光器(10)單獨(dú)的激活使得，當(dāng)物體(1)在物體移動(dòng)方向(2)中相對(duì)標(biāo)記儀器(100)移動(dòng)的情況下，至少兩個(gè)激光束(90a-90i)在物體移動(dòng)方向`(2)中射在物體(1)上的相同位置。
14.如權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 對(duì)應(yīng)每一激光束(90a-90i)，提供有至少一個(gè)光波導(dǎo)(90a-90i)和一個(gè)透鏡，作為偏轉(zhuǎn)裝置(33a-331、34a-34i);且 光波導(dǎo)具有相同的長(zhǎng)度。
15.如權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的標(biāo)記儀器，其特征在于， 提供有一光束整形裝置組(40)，其用于單獨(dú)整形每個(gè)激光束(90a-90i)，特別是設(shè)置每個(gè)激光束(90a-90i)收斂或者發(fā)散的程度。
16.標(biāo)記系統(tǒng)，包括有如權(quán)利要求1至15任一項(xiàng)所述的一標(biāo)記儀器(100)，且 所述標(biāo)記系統(tǒng)包括用于相對(duì)于待標(biāo)記的物體(1)的物體移動(dòng)方向(2)傾斜所述標(biāo)記儀器(100)的樞轉(zhuǎn)裝置(110)。
【文檔編號(hào)】B23K26/04GK103781585SQ201280042943
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月5日
【發(fā)明者】凱文·L·安布魯斯特, 布拉德·D·吉爾馬丁, 彼得·J·屈克達(dá)爾, 伯納德·J·理查德, 丹尼爾·J·瑞安 申請(qǐng)人:奧迪克激光應(yīng)用技術(shù)股份有限公司