EA 026083B1 20170228

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000026083b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Маркировочный аппарат для маркировки объекта (1) посредством лазерного излучения, содержащий множество лазеров (10), в частности газовых лазеров (10); и блок (20) управления, обеспечивающий индивидуальное активирование каждого из лазеров (10) для испускания лазерного пучка (90a-90i) в соответствии с наносимым знаком, отличающийся тем, что дополнительно содержит отклоняющее устройство (30), посредством которого по меньшей мере два лазерных пучка (90a-90i) совмещаются в общей точке, причем отклоняющее устройство (30) содержит набор (30) отклоняющих средств по меньшей мере с одним отклоняющим средством (33a-33i, 34a-34i) на каждый лазерный пучок (90a-90i), каждое отклоняющее средство (33a-33i, 34a-34i) выполнено с возможностью индивидуальной регулировки обеспечиваемого им направления отклонения и/или с возможностью индивидуального смещения, для совмещения лазерного пучка (90a-90i) с другим или другими лазерными пучками (90a-90i) соответствующие отклоняющие средства (33a-33i, 34a-34i) выполнены с возможностью соответствующей регулировки, набор (30) отклоняющих средств способен выполнять перестройку лазерных пучков (90a-90i), которые не совмещаются друг с другом в общей точке, с получением для них любой желательной конфигурации, имеется по меньшей мере одно сканирующее зеркальное устройство (50), служащее для направления в желательном направлении лазерных пучков (90a-90i), которые совмещаются отклоняющим устройством (30), и содержащее общее зеркало (50а), на которое падают все лазерные пучки (90a-90i), приходящие от отклоняющего устройства (30), при этом блок управления (20) выполнен с возможностью обеспечения поворота сканирующего зеркального устройства (50).

2. Маркировочный аппарат по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно отклоняющее средство (33a-33i, 34a-34i), приходящееся на лазерный пучок (90a-90i), выполнено с возможностью индивидуальной регулировки обеспечиваемого им направления отклонения и/или с возможностью индивидуального смещения и представляет собой приходящиеся на лазерный пучок (90a-90i) по меньшей мере одно перестраивающее зеркало (33a-33i, 34a-34i) или по меньшей мере один световод.

3. Маркировочный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что для ступенчатой регулировки лазерной энергии, подаваемой в общую точку, блок (20) управления выполнен с возможностью задавать количество лазерных пучков (90a-90i), совмещаемых в одной точке, в соответствии с желательным уровнем энергии или согласно входной информации, введенной пользователем.

4. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что блок (20) управления выполнен с возможностью обеспечения поворота сканирующего зеркального устройства (50) посредством гальванометрического привода.

5. Маркировочный аппарат по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что для формирования множества общих точек каждый лазер (10) отнесен к одной из множества групп, а отклоняющие средства (33a-33i, 34a-34i) расположены так, чтобы обеспечить совмещение лазерных пучков (90a-90i) лазеров (10а-10i) каждой группы в соответствующей общей точке.

6. Маркировочный аппарат по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что набор (30) отклоняющих средств содержит первый и второй наборы (33, 34) перестраивающих зеркал, каждый набор (33, 34) перестраивающих зеркал содержит по меньшей мере одно перестраивающее зеркало (33a-33i, 34a-34i) на каждый лазерный пучок (90a-90i), а первый набор (33) перестраивающих зеркал выполнен с возможностью направления лазерных пучков (90a-90i) на второй набор (34) перестраивающих зеркал.

7. Маркировочный аппарат по п.6, отличающийся тем, что блок (20) управления адаптирован для смещения отклоняющих средств (33a-33i, 34a-34i) и/или регулировки направлений отклонения, обеспечиваемых отклоняющими средствами (33a-33i, 34а-34i), посредством карданных подвесов.

8. Маркировочный аппарат по любому из пп.2-7, отличающийся тем, что блок (20) управления выполнен с возможностью управления отклоняющими средствами (33а-33i, 34a-34i) для задания степени сближения или разведения лазерных пучков (90а-90i), отходящих от набора (30) отклоняющих средств.

9. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что содержит телескопическое устройство (45), имеющее по меньшей мере две линзы и служащее для одновременной регулировки фокусных расстояний лазерных пучков (90a-90i).

10. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что каждое отклоняющее устройство содержит световод, при этом все световоды имеют одинаковую длину.

11. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что отклоняющие средства (33a-33i, 34a-34i) настроены так, чтобы обеспечить уменьшение расстояния между лазерными пучками (90a-90i), которые не совмещаются в общей точке.

12. Маркировочная система, содержащая маркировочный аппарат (100), выполненный согласно любому из пп.1-11, и поворачивающее средство (110) для осуществления поворота маркировочного аппарата (100) относительно направления (2) движения маркируемого объекта (1).

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Евразийское 026083 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.02.28
(21) Номер заявки 201490243
(22) Дата подачи заявки
2012.07.19
(51) Int. Cl.
B23K26/06 (2006.01) B23K26/08 (2006.01) B23K26/00 (2006.01)
B23K 26/36 (2006.01)
H01S 3/07 (2006.01)
(54) МАРКИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ МНОЖЕСТВО ЛАЗЕРОВ
(31) 11007182.6
(32) 2011.09.05
(33) EP
(43) 2014.08.29
(86) PCT/EP2012/003066
(87) WO 2013/034211 2013.03.14
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
АЛЛЬТЕК АНГЕВАНДТЕ ЛАЗЕРЛИХТ ТЕХНОЛОГИ ГМБХ (DE)
(72) Изобретатель:
Армбрустер Кевин Л., Гилмартин Брэд Д. (US), Кюкендаль Петер Дж. (DE), Ричард Бернард Дж., Райан Даниэль Дж. (US)
(74) Представитель:
Хмара М.В., Рыбаков В.М., Новоселова С.В., Дощечкина В.В., Липатова И.И. (RU)
(56) US-A-4727235 DE-A1-4212390 JP-A-2011156574 US-B1-6229940 US-A1-2009323753 US-A-5115446
(57) Изобретение относится к маркировочному аппарату (100) для маркировки объекта посредством лазерного излучения, содержащему множество лазеров (10), предпочтительно газовых, и блок управления, обеспечивающий индивидуальное активирование каждого из лазеров (10) для испускания лазерного пучка в соответствии с наносимым знаком. Кроме того, в аппарате предусмотрено наличие отклоняющего устройства (30), посредством которого по меньшей мере два лазерных пучка совмещаются в общей точке.
Область техники
Изобретение относится к маркировочному аппарату (маркировочному устройству) согласно ограничительной части п.1, предназначенному для маркировки объекта посредством лазерного излучения.
Предшествующий уровень техники
Известны маркировочные аппараты, которые используют единственный лазер (например, CO2 лазер), испускающий пучок излучения, который подводится к маркируемому объекту. Объект перемещают на конвейерной ленте относительно маркировочного аппарата. Обычно для направления пучка излучения на объект в соответствии с наносимым знаком используется сканирующее устройство.
Производительность маркирования может быть повышена с помощью маркировочных аппаратов, которые содержат группу лазеров, например газовых, и, дополнительно, блок управления для индивидуального активирования каждого из лазеров для испускания лазерного пучка в соответствии с наносимым знаком.
В известных маркировочных аппаратах интенсивность лазерного пучка каждого лазера можно регулировать только в определенном интервале, причем стремление к особенно высокой интенсивности неизбежно влечет за собой нежелательное увеличение габаритов лазеров.
Недостатком известных маркировочных аппаратов является необходимость выбора между компактной конструкцией и высокой интенсивностью лазерных пучков.
Решение, описанное в US 4727235, направлено на создание маркировочной системы, содержащей группу лазеров. Испускаемые лазерные пучки образуют одномерную конфигурацию, в которой пучки расположены на фиксированном расстоянии друг от друга.
US 4131782 относится к аппарату для получения в объекте отверстий посредством лазерных пучков. Аппарат содержит группу лазеров, которые испускают пучки, собираемые на поверхности объекта в одну общую точку. Для этого все лазерные пучки направляются на общее отклоняющее средство, такое как зеркало.
Из US 4652722 известен лазерный аппарат, используемый для целей маркировки. Предусмотрено наличие нескольких лазеров, причем испускаемые ими пучки направляются на маркируемую подложку на заданных расстояниях друг от друга.
JP 2011-156574 относится к аппарату для обработки объекта лазерными пучками. Предусмотрена регулировка всех лазерных пучков, позволяющая сформировать линию, вдоль которой ведется обработка.
Другая лазерная система описана в US 6229940 В1. Система содержит группу лазеров, а испускаемые ими пучки совмещаются в одной точке посредством одной фокусирующей линзы, общей для всех лазерных пучков.
Решение, описанное в US 2009/0323753 А1, направлено на создание аппарата для выполнения надписей на контейнерах, таких как бутылки. В аппарате использована группа лазеров, пучки которых направляются на обрабатываемые участки, находящиеся в зафиксированном положении. Для каждого лазера предусмотрен собственный рабочий объем.
В US 5115446 А описана несущая конструкция для компонентов лазера, обеспечивающая прямоугольную конфигурацию расположения его лазерных трубок.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании маркировочного аппарата, имеющего компактную конструкцию и позволяющего задавать интенсивность лазерного пучка в широком диапазоне.
Эта задача решена разработкой маркировочного аппарата с признаками, включенными в п.1 прилагаемой формулы.
Предпочтительные варианты раскрыты в зависимых пунктах, а также в нижеследующем описании, содержащем ссылки на прилагаемые чертежи.
Согласно изобретению маркировочный аппарат описанного типа характеризуется тем, что в нем предусмотрено наличие отклоняющего устройства, посредством которого по меньшей мере два лазерных пучка совмещаются в общей точке.
Основной идеей изобретения можно считать повышение интенсивности лазерного излучения, приходящего в точку на маркируемом объекте, в результате совмещения лазерных пучков по меньшей мере двух различных лазеров. Под совмещенными лазерными пучками может пониматься, по меньшей мере, частичное перекрывание их друг с другом у общей точки. Совмещаемые лазерные пучки могут формироваться в виде единого пучка или пересекаться друг с другом у единой (общей) точки.
Преимущество заключается в возможности выполнять функции, требующие особенно высоких ин-тенсивностей. Соответствующая маркировка может создаваться посредством любых изменений поверхности объекта, например путем гравирования, вырезания или изменения цвета. Дополнительно маркировочный аппарат может осуществлять такие операции, как сверление, т.е. получение отверстий или перфорирование, причем необязательно, чтобы эти операции были связаны с маркировкой.
Желательно снабдить отклоняющее устройство набором отклоняющих средств, содержащим по меньшей мере одно отклоняющее средство на каждый лазерный пучок, в частности по меньшей мере
одно перестраивающее зеркало или один световод, приходящиеся на каждый лазерный пучок. При этом каждое отклоняющее средство выполнено с возможностью индивидуальной регулировки обеспечиваемого им направления отклонения и/или с возможностью индивидуального смещения. Для объединения лазерного пучка с одним или несколькими другими лазерными пучками предусмотрена возможность просто отрегулировать его отклоняющее средство требуемым образом. Кроме того, набор отклоняющих средств позволяет перестроить в желаемую конфигурацию также и лазерные пучки, которые не совмещаются в общей точке.
В данном варианте каждый лазерный пучок направляется на соответствующее ему отклоняющее средство. Отклоняющие средства выполнены регулируемыми независимо от других таких средств, так что в принципе возможно получить любую желательную конфигурацию пучков. Пучки излучения, испускаемые лазерами, образуют для взаимно параллельных пучков излучения определенную конфигурацию (например, линейную конфигурацию в виде строки или столбца). В качестве важного преимущества изобретения можно отметить его способность гибко перестроить линейную конфигурацию в любую другую конфигурацию. Так, с помощью набора отклоняющих средств можно изменять (в частности уменьшать) расстояние между пучками излучения.
Отклоняющие средства могут устанавливаться в желательное положение в процессе или перед началом функционирования маркировочного аппарата. С этой целью каждое отклоняющее средство может быть перемещено посредством электродвигателя, контролируемого блоком управления.
Если отклоняющими средствами являются зеркала, их регулировка (настройка) может производиться посредством индивидуальных поворотов (наклонов) и, как следствие, изменением направлений отклонения пучков, т.е. направлений, по которым пучки отходят от зеркал. Дополнительно или альтернативно, зеркала могут иметь возможность перемещения. Поскольку посредством зеркал может производиться перестройка лазерных пучков, зеркала могут рассматриваться как перестраивающие зеркала.
В контексте изобретения под активированием каждого из лазеров для испускания лазерного пучка может пониматься любой процесс, который определяет, должен ли соответствующий пучок излучения падать на маркируемый объект. Следовательно, такое активирование может выполняться посредством затвора, перекрывающего пучок. Другими словами, лазер остается активным, а затвор управляет пропусканием или блокированием пучка лазера.
Возможно использование лазеров любых типов. Изобретение особенно эффективно, если критическим фактором для используемых лазеров является занимаемое ими пространство, т.е. если мощность лазера сильно зависит от его размеров. Другое преимущество изобретения проявляется, если размеры лазера препятствуют генерированию лазерных пучков, расположенных очень близко друг к другу. В такой ситуации изобретение позволяет произвести реконфигурирование лазерных пучков с обеспечением малых расстояний между ними, т.е. маркировки с высоким разрешением.
Примерами подобных лазеров являются газовые, химические, волоконные и твердотельные лазеры, а также лазеры на красителях. Могут использоваться также полупроводниковые лазеры или лазеры на парах металлов. При использовании газовых лазеров предпочтительны CO2 лазеры, однако могут быть применены лазеры любых известных типов, например He-Ne, СО, аргоновые, азотные или эксимерные лазеры. Все они способны работать в непрерывном или импульсном режиме.
Под знаком маркировки, который нужно сформировать, может пониматься любой знак, например буква, изображение или единственный пиксель. Знак может состоять из множества точек или линий. Соответственно лазеры можно активировать на короткие периоды, чтобы сформировать точки на объекте, или в течение заданного времени, чтобы сформировать линии определенной длины.
В контексте изобретения маркируемым объектом может быть любой продукт или изделие с поверхностью, которую можно изменить под воздействием излучения лазеров. В частности, объект может являться упаковкой, например, для пищевого продукта или напитка, фруктом или этикеткой. Материалом объекта могут быть пластики, бумага, металлы, керамика, материи, композиты или ткани органического происхождения.
Для подачи энергии лазерного пучка, изменяющейся ступенчатым образом, в общую точку блок управления предпочтительно выполнить с возможностью задавать количество лазерных пучков, совмещаемых в одной точке, в соответствии с желательным уровнем энергии или согласно входной информации, введенной пользователем. Тогда энергия лазерного пучка, направленного в общую точку, равна сумме энергий всех пучков, направляемых в эту точку. Совмещение пучков множества лазеров выполняется блоком управления, устанавливающим каждое отклоняющее средство соответствующим образом. В данном случае преимущество заключается в возможности реализации очень высокой интенсивности, ограниченной только суммарной интенсивностью всех совмещенных лазерных пучков. Если же приемлема более низкая интенсивность, используется несколько отдельных лазерных пучков, составляющих, например, два или три объединенных пучка, причем каждый лазерный пучок, скомбинированный таким образом, состоит из лазерных пучков, излученных несколькими лазерами. Таким образом, для маркировки могут использоваться все лазеры одновременно, причем независимо от интенсивности пучка, востребованной в данный момент.
Согласно предпочтительному варианту изобретения отклоняющие средства регулируют так, чтобы
обеспечить уменьшение расстояний между лазерными пучками. Тем самым устраняется недостаток, состоящий в больших расстояниях между пучками вследствие больших размеров лазеров. В отличие от специальных устройств для уменьшения расстояния между пучками, в которых все пучки излучения направляют на общий оптический элемент, например на подходящую призму, отклоняющие средства аппарата по изобретению характеризуются меньшей дисторсией пучков излучения. Кроме того, можно получить высокое разрешение маркировки, поскольку решающим фактором для этого является разделение пучков, измеренное на поверхности объекта.
Уменьшение расстояния между пучками позволяет также получить лазерные пучки, падающие на общие оптические элементы ближе к их центральной зоне. Это может быть критично в отношении сферической аберрации, имеющей место для краевых лучей, т.е. лазерных пучков, падающих на линзу или зеркало далеко от центральной зоны, в отличие от параксиальных лучей, т.е. лазерных пучков, падающих на центральную зону линзы или зеркала. Таким образом, уменьшение расстояний между пучками приводит к желательному уменьшению сферической аберрации.
Другой предпочтительный вариант изобретения характеризуется тем, что набор отклоняющих средств содержит первый и второй наборы перестраивающих зеркал, каждый из которых содержит по меньшей мере одно перестраивающее зеркало на каждый лазерный пучок. При этом первый набор перестраивающих зеркал направляет лазерные пучки на второй набор перестраивающих зеркал. Таким образом, направление каждого пучка излучения индивидуально задается посредством по меньшей мере двух перестраивающих зеркал. Тем самым обеспечивается особенно гибкое реконфигурирование пучков излучения. В этом случае отклоняющие средства могут быть использованы не только для совмещения лазерных пучков, но также и для выполнения сканирующего перемещения объединенного пучка.
Отклоняющие средства могут регулироваться, в частности смещаться, вручную. Однако желательно, чтобы блок управления был адаптирован для смещения отклоняющих средств и/или регулировки направлений отклонения, обеспечиваемых отклоняющими средствами, посредством карданных подвесов. Применительно к широкому кругу приложений блок управления может индивидуально регулировать каждое отклоняющее средство. В относительно экономичном варианте блок управления способен регулировать по меньшей мере одно отклоняющее средство на каждый лазерный пучок. Желательно, чтобы карданные подвесы обеспечивали для установленных в них отклоняющих средств по меньшей мере две или даже три вращательные степени свободы.
Регулировка отклоняющих средств посредством блока управления позволяет задавать положения, соответствующие различным значениям кода. Это означает, что направления лазерных пучков, выходящих из аппарата, можно изменять с целью изменить положение кода, который нужно сформировать на объекте лазерными пучками. Кроме того, можно также варьировать высоту кода.
Возможна также статическая маркировка. В этом случае в течение всего процесса маркировки объект неподвижен относительно маркировочного аппарата. Отклоняющие средства приводятся в действие для осуществления сканирующего перемещения лазерных пучков таким образом, чтобы распечатать на неподвижном объекте все требуемые знаки. Этот вариант особенно предпочтителен для распечатывания двумерной графической информации, когда требуется печать высокого разрешения.
Блок управления может быть также адаптирован для автоматической подстройки отклоняющих средств к изменениям положения объекта, например, с целью компенсации влияния вибраций объекта. Изменения положения могут детектироваться датчиком, например ультразвуковым или оптическим датчиком или датчиком ближней локации.
Предпочтительный вариант аппарата по изобретению характеризуется тем, что в нем имеется по меньшей мере одно сканирующее зеркальное устройство, содержащее общее зеркало, на которое направлены все лазерные пучки, отходящие от набора отклоняющих средств, а блок управления выполнен с возможностью обеспечения поворота сканирующего зеркального устройства, например, посредством гальванометрического привода.
Сканирующим зеркальным устройством может являться любое средство, которое обеспечивает последовательное проведение пучка излучения через множество различных пространственных положений.
Таким образом, преимущество заключается в том, что сначала посредством отклоняющего устройства совмещают друг с другом любое количество лазерных пучков, а затем полученный пучок вместе со всеми остальными пучками, не участвующими в объединении, перенаправляют сканирующим зеркальным устройством. Другими словами, сканирующее зеркальное устройство является системой, которая задает координаты общей точки в границах двумерной плоскости.
В простых вариантах сканирующие зеркальные устройства такого типа могут содержать одно или более поворотных зеркал. Устройства, содержащие гальванометрический привод, с которым связано зеркало, обычно именуются гальванометрическими сканерами. Гальванометрический сканер способен преобразовывать входные электрические сигналы в угловое положение зеркала этого сканера. Желательно, чтобы имелись по меньшей мере два гальванометрических сканера. Если гальванометрические сканеры установлены так, что каждый лазерный пучок направляется от первого гальванометрического сканера на второй гальванометрический сканер, становится возможным обеспечить любое желательное двумерное сканирующее перемещение в границах определенного поля зрения.
Сканирующее зеркальное устройство можно также рассматривать как блок поворота пучков, устанавливаемых на маркировочной головке.
Функции сканирующего зеркального устройства могут быть также реализованы посредством аку-стооптических устройств. В этих устройствах в акустооптический материал вводится акустическая волна. Частота акустической волны определяет угол отклонения лазерного пучка, проходящего через аку-стооптический материал. Быстро изменяя частоту акустической волны, можно осуществить быстрое сканирующее движение лазерного пучка.
В другом предпочтительном варианте блок управления, с целью маркировки объекта при его движении относительно маркировочного аппарата, адаптирован для регулировки отклоняющих средств и/или по меньшей мере одного сканирующего зеркального устройства в соответствии с информацией о движении объекта. Это позволяет осуществлять отслеживание объекта.
Согласно еще одному предпочтительному варианту изобретения каждый из первого и второго наборов перестраивающих зеркал сконфигурирован как линейный набор, а каждое перестраивающее зеркало установлено с возможностью поворота. В этом варианте расстояние между смежными перестраивающими зеркалами одного из наборов перестраивающих зеркал может быть фиксированным, что позволит использовать общее несущее средство, которое задает линейную конфигурацию перестраивающих зеркал при сохранении возможности их поворота. Второй набор перестраивающих зеркал может быть развернут относительно плоскости, образуемой лазерными пучками, падающими на первый набор перестраивающих зеркал. Может иметься также позиционирующее средство для регулировки положения по меньшей мере одного из линейных наборов перестраивающих зеркал. В частности, позиционирующим средством может перемещаться общее несущее средство.
Другой предпочтительный вариант аппарата по изобретению характеризуется тем, что блок управления выполнен с возможностью управления отклоняющими средствами для задания степени сближения или разведения несовмещенных лазерных пучков, отходящих от отклоняющих средств, в частности от второго набора отклоняющих средств. Отклоняющие средства можно отрегулировать так, чтобы получить заданный шаг несовмещенных лазерных пучков (расстояние между смежными пучками) на заданном расстоянии от аппарата. Высота знака, формируемого лазерными пучками, и разрешение маркировки определяются расстоянием между лазерными пучками и, следовательно, могут настраиваться регулировкой степени сближения.
Расположение лазеров может быть таким, что лазерные пучки на выходе лазеров взаимно параллельны и образуют линейную конфигурацию. Однако в зависимости от конкретного применения, может оказаться желательным изменить ориентацию этой, линейной конфигурации лазерных пучков. С этой целью блок управления может быть адаптирован для регулировки отклоняющих средств таким образом, чтобы линейная конфигурация лазерных пучков, падающих на отклоняющие средства, поворачивалась на 90° вокруг оси, параллельной направлению распространения этих пучков. Например, они могут быть развернуты из горизонтального расположения в вертикальное и наоборот. Чтобы обеспечивать разворот линейной конфигурации лазерных пучков, набор отклоняющих средств может содержать первый набор перестраивающих зеркал, используемый по меньшей мере с одним или двумя сканирующими зеркальными устройствами.
Чтобы сформировать множество общих точек, каждый лазер может быть отнесен к одной из множества групп, а отклоняющие средства расположены так, что лазерные пучки лазеров каждой группы совмещаются в соответствующей общей точке. Желательно, чтобы количество лазеров, отнесенных к одной группе, во всех группах было одинаковым. Например, при использовании девяти лазеров может быть три группы по три лазера в каждой или четыре группы по два лазера в каждой с одним отключенным лазером.
Согласно еще одному предпочтительному варианту изобретения предусмотрено телескопическое устройство, имеющее по меньшей мере две линзы и служащее для одновременной регулировки фокусных расстояний лазерных пучков. Одновременность регулировки означает, что лазерные пучки всех лазеров проходят через телескопическое устройство и, следовательно, испытывают одинаковое влияние. В частности, блок управления может быть выполнен с возможностью регулировать телескопическое устройство в зависимости от расстояния до объекта, например, так, чтобы привести фокусные расстояния лазерных пучков в соответствие с расстоянием до объекта. При этом желательно, чтобы при приближении объекта к аппарату или удалении от него можно было поддерживать постоянными размеры маркировок, формируемых на объекте. Целесообразно установить телескопическое устройство за отклоняющими средствами, поскольку отклоняющие средства способны уменьшить максимальное расстояние между любыми двумя лазерными пучками. Это позволит уменьшить размеры оптических элементов телескопического устройства.
В предпочтительном варианте аппарата по изобретению предусмотрено наличие набора телескопических средств для задания степени сходимости или расходимости и соответственно фокусного расстояния каждого лазерного пучка, причем эта функция реализуется по отдельности для каждого пучка. Тем самым обеспечивается желательная возможность скомпенсировать вариации длины хода лучей, т.е. различия в оптических длинах путей, которые проходят индивидуальные пучки излучения, пока не достиг
нут объекта. Эти различия могут быть вызваны профилем поверхности объекта или различиями оптических длин путей внутри маркировочного аппарата.
Каждое телескопическое средство может содержать по меньшей мере два оптических элемента, установленных с возможностью регулировки расстояния между ними для осуществления настройки фокусного расстояния, в частности по меньшей мере две линзы или два криволинейных зеркала.
Желательно также, чтобы блок управления мог обеспечивать линейную регулировку телескопических средств (которые можно рассматривать также как средства профилирования пучка), т.е. изменение положения по меньшей мере одного оптического элемента каждого телескопического средства вдоль направления распространения соответствующего лазерного пучка.
Чтобы компенсировать различия в оптических длинах пути лазерных пучков, совмещаемых в общей точке, блок управления может быть адаптирован для управления телескопическими средствами так, что совмещаемые лазерные пучки будут иметь одинаковые фокусные расстояния (фокусы). Кроме того, предусмотрена возможность сделать фокусные расстояния совмещаемых лазерных пучков различающимися между собой, чтобы получить сглаженный или плавный профиль с высокой интенсивностью только в центре, где оба пучка перекрываются друг с другом. Термин "общее фокусное расстояние" соответствует тому, что совмещенные лазерные пучки имеют одинаковый диаметр (т.е. размер облучаемого пятна) на маркируемом объекте.
Блок управления может быть дополнительно адаптирован для управления телескопическими средствами так, чтобы компенсировать различия в оптических длинах пути лазерных пучков, не участвующих в объединении. Эти различия могут быть обусловлены конкретным расположением отклоняющих средств. Действительно, оптические длины пути лазерных пучков могут различаться в зависимости от местонахождения отклоняющих средств, а это может приводить к различным размерам облучаемых участков на объекте. При применении телескопических средств можно обеспечить плоское поле, когда все лазерные пучки имеют одинаковое фокусное расстояние, измеряемое от выходной стороны аппарата.
Блок управления может быть также адаптирован для настройки телескопических средств в реальном времени в случае изменения оптических длин пути в результате регулировки отклоняющих средств. Дополнительно или альтернативно, блок управления может быть выполнен с возможностью установки набора телескопических средств в соответствии с любой информацией, относящейся к изменению оптических длин пути, например о вибрации, или о любом другом движении объекта или о перенаправлении лазерных пучков сканирующим устройством.
Согласно другому варианту изобретения блок управления выполнен с возможностью задерживать в индивидуальном порядке активирование любого лазера таким образом, чтобы, в случае движения объекта относительно маркировочного аппарата в заданном направлении, обеспечить падение на один и тот же участок на объекте в направлении движения объекта по меньшей мере двух лазерных пучков. При этом моменты срабатывания лазеров могут быть подобраны так, чтобы обеспечить падение на один и тот же участок на объекте в направлении движения объекта всех лазерных пучков.
Кроме того, независимо от взаимной ориентации испускаемых лазерных пучков и направления движения объекта, различные лазерные пучки могут создавать пятна (точки) маркировки вдоль линии, перпендикулярной направлению движения объекта. Длина такой линии зависит от ориентации испускаемых лазерных пучков относительно направления движения объекта.
Лазеры предпочтительно собраны в стопу, так что испускаемые ими пучки образуют упорядоченную конфигурацию лазерных пучков, в частности упорядоченную конфигурацию взаимно параллельных лазерных пучков. Каждый лазер может быть газовым лазером, содержащим лазерные трубки, которые, по меньшей мере, частично окружают внутреннее пространство, т.е. образуют замкнутое или разомкнутое кольцо. Испускаемые лазерные пучки направляются во внутреннее пространство посредством направляющих средств, предпочтительно выполненных в виде комплекта зеркал. Альтернативно, направляющие средства могут быть образованы выходными зеркальными компонентами лазеров. В этом случае концевая лазерная трубка каждого лазера может быть направлена во внутреннее пространство, благодаря чему набор отклоняющих средств может находиться во внутреннем пространстве.
Охлаждение лазерных трубок может быть облегчено за счет того, что трубки, установленные на противоположных сторонах замкнутого или разомкнутого кольца, находятся на максимальном расстоянии одна от другой. Этот эффект достигается без увеличения габаритных размеров аппарата, поскольку оптические элементы размещены во внутреннем пространстве, что соответствует эффективному использованию пространства аппарата.
Направляющие средства, служащие для направления лазерных пучков, могут быть также частью телескопических средств. Альтернативно, частями телескопических средств могут являться выходные компоненты газовых лазеров, служащие для выведения лазерных пучков. Выходными компонентами могут быть частично отражающие зеркала, причем наружная поверхность каждого такого зеркала, т.е. поверхность, обращенная от активного газа, может иметь любую форму. В связи с этим желательно придать ей такую форму, при которой каждый выходной компонент функционирует как первая линза телескопа.
Предпочтительный вариант изобретения решает проблему вышедшего из строя пикселя, наличие
которого указывает, что соответствующий лазер дефектен и не испускает требуемый лазерный пучок. С целью замещения лазерного пучка вышедшего из строя лазера блок управления может быть адаптирован для настройки отклоняющих и телескопических средств таким образом, чтобы отклонять лазерный пучок функционирующего лазера в направлении дефектного лазерного пучка. В этом случае телескопические средства управляются таким образом, чтобы скомпенсировать различия между оптическими длинами пути дефектного лазерного пучка и лазерного пучка, используемого для его замещения.
Другой предпочтительный вариант изобретения характеризуется тем, что каждое отклоняющее средство представляет собой световод. В качестве световодов применимы любые гибкие световоды, способные проводить излучение с длинами волн, испускаемыми лазерами, в частности инфракрасное излучение с длинами волн около 10 мкм. Примерами таких световодов являются оптоволокна или полые трубки с отражающей внутренней поверхностью.
Каждый световод может быть снабжен входными оптическими элементами, служащими в качестве первого отклоняющего средства для направления падающего на них лазерного пучка в сердцевину световода под требуемым углом. Световоды могут быть также снабжены выходными оптическими элементами, содержащими, в частности, по меньшей мере две линзы для сбора лазерного излучения, выходящего из световода. Этими оптическими элементами могут задаваться поперечные размеры лазерного пучка, его фокусное расстояние и глубина фокуса. В частности, выходные оптические элементы могут быть выполнены как телескопические средства.
Световоды предпочтительно имеют одинаковую длину. Это позволяет улучшить стабильность размеров облучаемого пятна и соответственно качество маркировок, сформированных на объекте.
Изобретение относится также к маркировочной системе, которая содержит описанный маркировочный аппарат, а также поворачивающее средство для осуществления поворота маркировочного аппарата относительно направления движения маркируемого объекта.
Как будет пояснено далее, осуществление поворота маркировочного аппарата позволяет изменять разрешение печати, т.е. расстояние между точками маркировки на объекте в направлении, перпендикулярном направлению движения объекта. Это разрешение задается расстоянием между пучками в указанном направлении. При этом расстояние между пучками в направлении движения объекта не оказывает неблагоприятного влияния на разрешение печати, поскольку моменты активирования лазеров могут быть задержаны до тех пор, пока объект не пройдет расстояние, равное расстоянию между пучками в направлении движения объекта.
Таким образом, можно изменять расстояние между пучками в направлении, перпендикулярном направлению движения объекта, осуществлением поворота маркировочного аппарата и, следовательно, упорядоченного набора лазерных пучков. Блок управления предпочтительно выполнен с возможностью поворачивать маркировочный аппарат с помощью поворачивающего средства в зависимости от желательного разрешения печати.
В случае линейной конфигурации лазерных пучков угол между линейной конфигурацией лазерных пучков и направлением движения объекта задает расстояния между точками маркировки на объекте в направлении, перпендикулярном направлению движения объекта. Расстояние между смежными точками маркировки является максимальным, если линейная конфигурация лазерных пучков перпендикулярна направлению движения объекта. Чтобы задать меньшее расстояние, можно уменьшить угол поворота. В сочетании с правильным выбором моментов срабатывания лазеров, угол поворота можно задать таким, чтобы точки маркировки формировали непрерывную линию или разделенные точки маркировки. Можно также формировать точки маркировки с взаимным наложением, чтобы обеспечить различные интенсивности точек маркировки, например, в режиме печати по серой шкале. Кроме того, угол поворота может быть равен нулю, что приведет, при введении соответствующих задержек между моментами испускания, т.е. моментами активирования лазеров, к полному наложению всех точек маркировки.
Перечень чертежей
Сущность изобретения, а также его различные особенности и преимущества станут более понятны из нижеследующего описания при его рассмотрении совместно с прилагаемыми чертежами, которые служат в качестве не вносящих ограничений иллюстраций и на которых сходные компоненты имеют сходные обозначения.
На фиг. 1 схематично изображен первый вариант маркировочного аппарата по изобретению; на фиг. 2 представлена первая конфигурация набора отклоняющих средств и набора средств профилирования пучка;
на фиг. 3А и 3В представлена, на различных видах, вторая конфигурация набора отклоняющих средств и набора средств профилирования пучка;
на фиг. 4А и 4В представлена, на различных видах, третья конфигурация набора средств профилирования пучка и набора отклоняющих средств;
на фиг. 5 представлены маркировочная система согласно изобретению и движущийся относительно нее маркируемый объект.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг. 1 схематично изображен первый вариант маркировочного аппарата 100 согласно изобретению. Данный аппарат содержит группу газовых лазеров 10, каждый из которых испускает лазерный пучок, используемый для получения маркировки на объекте (не изображен). Аппарат 100 содержит также оптические средства 30, 40, 45, 50, чтобы конфигурировать и направлять лазерные пучки. Хотя далее изобретение описано на примере маркировочного аппарата, содержащего газовые лазеры, вместо них могут быть использованы и лазеры других типов.
В представленном примере группа газовых лазеров 10 состоит из девяти лазеров 10a-10i. В общем случае желательно иметь достаточно большое количество газовых лазеров 10, например по меньшей мере четыре или шесть лазеров. Каждый газовый лазер 10 содержит лазерные трубки 12, сообщающиеся одна с другой по текучей среде. Это означает, что лазерные трубки 12 одного газового лазера образуют общий объем. Сообщение по текучей среде допустимо также между лазерными трубками 12 различных лазеров 10.
В представленном варианте газовые лазеры являются CO2 лазерами; соответственно активный газ содержит, среди прочих компонентов, CO2, N2 и Не.
Лазерные трубки 12 расположены в форме кольца, окружающего внутреннее (т.е. свободное центральное) пространство 5 между ними. Кольцо сформировано с использованием соединительных элементов 16 для соединения взаимно примыкающих лазерных трубок 12, принадлежащих одному лазеру. Соединительные элементы 16, расположенные по углам собранных в стопу лазеров, несут зеркала для отражения лазерного излучения из одной из взаимно примыкающих трубок 12 в другую.
В представленном примере лазерные трубки 12 образуют герметичный объем в форме кольца или прямоугольника. В общем случае допустима и любая иная форма, обеспечивающая, по меньшей мере, частичный охват внутреннего пространства 5, такая как треугольная, квадратная или U-образная.
Лазерные трубки 12 каждого газового лазера 10а-10i образуют герметичный объем. Объемы различных лазеров могут быть отделены друг от друга или сообщаться, чтобы получить общий герметичный объем. При использовании герметизированных лазеров обычно представляется желательным, чтобы состав активного газа оставался постоянным в течение длительного периода. С этой целью суммарный объем газа увеличивают с помощью дополнительного газового резервуара 19. Газ в этом резервуаре не возбуждают с целью генерировать лазерное излучение. Вместо этого резервуар 19 соединяют с объемами одной или нескольких лазерных трубок 12.
Маркировочный аппарат 100 содержит также возбуждающие средства (не изображены) для каждой лазерной трубки 12 и охлаждающие блоки (не изображены), прикрепленные к лазерным трубкам 12. Может иметься один охлаждающий блок на каждой стороне кубической конфигурации лазерных трубок 12, так что каждый охлаждающий блок охлаждает не единственную лазерную трубку, а множество трубок 12 различных лазеров 10a-10i. В охлаждающих блоках может быть выполнено множество каналов, по которым может циркулировать хладагент.
Лазерные трубки 12 каждого лазера 10 находятся в отдельных, индивидуальных плоских слоях. Лазеры 10, по существу, идентичны, причем они установлены друг на друга и взаимно параллельны.
Прямоугольный контур расположения лазеров 10 может быть выполнен открытым (разомкнутым) на одном углу. В представленном варианте таким углом является левый верхний угол, в котором находится интегральный выходной фланец 17. В этом углу объем лазера завершается задним зеркалом 18 для отражения лазерного излучения обратно внутрь трубки 12. Заднее зеркало 18 может быть присоединено к концу трубки 12, который поддерживается интегральным выходным фланцем 17, или непосредственно к этому фланцу.
Другой конец объема лазера завершается на том же углу выходным компонентом 13. Этот компонент, обеспечивающий выведение лазерного пучка, также может быть присоединен к концу трубки 12 или к интегральному выходному фланцу 17. Выходной компонент 13 может являться частично отражающим зеркалом и в этом случае рассматриваться как частично отражающий выходной компонент. Испускаемые лазерные пучки направляют во внутреннее пространство 5 посредством направляющих средств 14. В представленном варианте направляющее средство 14 содержит по меньшей мере одно зеркало, установленное на интегральном выходном фланце 17.
Во внутреннем пространстве 5 находятся оптические средства 30, 40, 45, 50 профилирования и отклонения лазерных пучков. Такая конфигурация позволяет уменьшить объем пространства, требуемого для аппарата.
Лазерные пучки, отходящие от направляющих средств 14, с целью перефокусирования направляются на набор 40 средств профилирования пучка. Набор 40 содержит для каждого лазерного пучка одну профилирующую линзу 40a-40i. Таким образом, фокусные расстояния лазерных пучков могут задаваться независимо одно от другого. На чертеже показана одна линза на каждое средство 40a-40i профилирования пучка. Однако вместо этого каждое из таких средств может содержать по меньшей мере два оптических элемента в виде зеркал или линз, образуя таким образом телескопическое средство. Преимущество заключается в том, что для регулировки фокусных расстояний лазерных пучков требуются лишь небольшие перемещения оптических элементов телескопического средства.
После прохождения через набор 40 средств профилирования пучка лазерные пучки падают на отклоняющее устройство, представляющее собой набор 30 отклоняющих средств. Однако этот порядок может быть изменен; альтернативно, элементы обоих наборов могут чередоваться, т.е. один элемент набора 40 профилирования пучка может быть установлен между двумя элементами отклоняющего средства.
Допустимо также, чтобы направляющее средство 14 составляло часть набора 40 телескопических средств или часть набора 30 отклоняющих средств. Во втором случае направляющие средства 14 могут составлять первый набор перестраивающих зеркал. В результате будет достигнуто желательное уменьшение количества оптических элементов.
В представленном варианте набор 30 отклоняющих средств содержит одно отклоняющее средство 33a-33i на каждый лазерный пучок. Эти отклоняющие средства могут рассматриваться также как первый набор 33 перестраивающих средств или перестраивающих зеркал. В общем случае отклоняющими средствами могут быть любые средства, которые изменяют направление распространения лазерного пучка, в том числе оптические волокна. Перестраивающие зеркала могут устанавливаться независимо одно от другого. Как следствие, конфигурация лазерных пучков, падающих на отклоняющие средства набора 30, может быть изменена регулировкой положения индивидуальных зеркал 33a-33i.
Перестраивающие зеркала 33a-33i установлены с возможностью поворота и поступательного перемещения. Для обеспечения возможности поворота каждое перестраивающее зеркало 33a-33i установлено в карданном подвесе. Блок управления (не изображен) может быть выполнен с возможностью задавать желательное положение каждого перестраивающего зеркала 33a-33i, воздействуя на его подвес.
По меньшей мере два из перестраивающих зеркал 33a-33i отрегулированы так, что соответствующие лазерные пучки пересекаются друг с другом по меньшей мере в одной точке, которая может рассматриваться как общая точка. Данная точка (первая общая точка) предпочтительно расположена вне аппарата 100, так что около нее можно легко позиционировать маркируемый объект.
Остальные перестраивающие зеркала 33a-33i можно отрегулировать так, что соответствующие им лазерные пучки сформируют по меньшей мере одну (другую) общую точку или придут в отдельные точки, расположенные у маркируемого объекта.
Блок управления выполнен с возможностью регулировки любого из остальных перестраивающих зеркал 33a-33i таким образом, чтобы соответствующий такому зеркалу лазерный пучок попадал в первую общую точку, заданную двумя перестраивающими зеркалами 33a-33i. Таким образом, комбинируя интенсивности всех лазерных пучков, пришедших в эту точку, можно получить любую желательную интенсивность лазерного пучка.
Лазерные пучки, отходящие от набора 30 отклоняющих средств, падают на общие оптические элементы, т.е. оптические элементы, на которые направлены все лазерные пучки. Эти элементы могут представлять собой телескопическое устройство 45 для совместной регулировки фокусов лазерных пучков. В отличие от описанного набора 40 телескопических средств, телескопическое устройство 45 воздействует в равной степени на все лазерные пучки.
Оптические элементы, расположенные по ходу пучков, могут содержать также средства для изменения или повышения однородности профиля интенсивности лазерных пучков, средства для изменения поляризации лазерных пучков, в частности для обеспечения постоянной поляризации по всему поперечному сечению лазерного пучка или для деполяризации лазерных пучков.
В завершение, лазерные пучки выводятся из аппарата 100 посредством сканирующего зеркального устройства. Это устройство может содержать два гальванометрических сканера 50, в каждом из которых имеется общее поворотное зеркало 50а, на которое направлены все лазерные пучки.
На фиг. 2 представлен первый вариант конфигурации набора 30 отклоняющих средств и набора 40 средств профилирования пучка.
Лазерные пучки 90a-90i, проходящие на фиг. 2 справа налево, падают на набор 30 отклоняющих средств, который содержит первый и второй наборы 33, 34 отклоняющих зеркал. В результате каждый пучок 90a-90i излучения направляется одним из первых перестраивающих зеркал 33a-33i на второе перестраивающее зеркало. Поскольку второй набор 34 перестраивающих зеркал показан на виде сверху, входящие в него индивидуальные зеркала (в данном случае девять зеркал) на фиг. 2 не видны. Перестраивающие зеркала первого набора 33 и второго набора 34 сконфигурированы в виде линейных наборов 35, 36 соответственно.
В представленном примере лазерные пучки 90a-90i перестроены посредством набора 30 отклоняющих средств таким образом, что линейная конфигурация лазерных пучков оказывается развернутой, например, на 90°. Хотя пучки 90a-90i при падении на первый набор 33 перестраивающих зеркал могут проходить параллельно друг другу, после перенаправления вторым набором 34 перестраивающих зеркал, по меньшей мере, некоторые из этих пучков оказываются не параллельными, а сближающимися. В результате они перекрываются в общей точке, у которой может быть помещен маркируемый объект.
Таким образом, описанная конфигурация может рассматриваться как устройство попиксельной перестройки горизонтального линейного набора в вертикальный. Первый и второй наборы 33, 34 перестраивающих зеркал находятся в одной плоскости и перпендикулярны друг другу.
Чтобы обеспечить профилирование и коллимирование лазерных пучков 90a-90i, позади набора 30 отклоняющих средств установлен набор 40 средств профилирования пучка, содержащий множество средств профилирования. Каждое из них имеет по меньшей мере две линзы. Для регулировки фокуса каждого лазерного пучка 90a-90i и тем самым размеров облучаемого пятна на маркируемом объекте можно перемещать эти линзы в направлении распространения лазерных пучков 90a-90i. Таким образом, средство профилирования пучка является телескопическим. Поскольку имеется по одному телескопическому средству на каждый лазерный пучок 90a-90i, возможна также регулировка пучков с целью скомпенсировать различия их оптических длин пути. Такая возможность особенно важна, т. к. те лазерные пучки, которые перекрываются друг с другом в общей точке, обычно имеют различные оптические длины пути.
Второй набор 34 перестраивающих зеркал может осуществлять сканирующее движение лазерных пучков 90a-90i для распечатывания знака на объекте. Альтернативно, этот набор может направлять лазерные пучки 90a-90i на сканирующее зеркальное устройство.
На фиг. 3А и 3В схематично представлена, в различных перспективных изображениях, другая конфигурация набора 30 отклоняющих средств и набора 40 средств профилирования пучка.
Эта конфигурация отличается от предыдущей построением первого и второго наборов 33, 34 перестраивающих зеркал. В рассматриваемом варианте эти наборы образуют линейные наборы, которые - в отличие от предыдущей конфигурации - не лежат в одной плоскости, а с целью уменьшить расстояния между лазерными пучками 90a-90i расположены относительно друг друга под углом, равным в этом варианте 45°. При этом линейная конфигурация лазерных пучков 90a-90i развернута на 90°.
На фиг. 4А и 4В проиллюстрирована еще одна предпочтительная конфигурация наборов 33, 34 перестраивающих зеркал. В данном случае лазерные пучки проходят слева направо и, таким образом, встречаются со средствами 40 профилирования пучка до падения на набор 30 отклоняющих средств. Как и в предыдущих вариантах, конфигурация по фиг. 4А и 4В содержит перестраивающие зеркала первого и второго наборов 33, 34, каждый из которых сконфигурирован в виде линейного набора 35, 36. Однако в данном варианте перестраивающие зеркала второго набора 34 повернуты (наклонены) таким образом, что все отраженные лазерные пучки 90a-90i совмещаются, формируя на желательном расстоянии от аппарата общую точку. Это расстояние можно изменять, задавая уровень сближения лазерных пучков 90a-
90i.
Перестраивающие зеркала второго набора 34 предпочтительно выполнены поворотными (наклоняемыми) посредством карданных подвесов по командам блока управления. Перестраивающие зеркала первого набора 33 могут быть зафиксированы (что сделает невозможными смещения этих зеркал в процессе печати) или также установлены на карданных подвесах.
В вариантах, показанных на фиг. 2-4В, сканирующее движение лазерных пучков 90a-90i может осуществляться поворотом перестраивающих зеркал 34a-34i второго набора 34 перестраивающих зеркал. В этом случае сканирующие устройства типа гальванометрических сканеров с общим зеркалом для перенаправления всех лазерных пучков 90a-90i не являются обязательными. Однако наличие таких сканирующих устройств также может быть полезным.
Чтобы придать отклоняющим средствам любую из конфигураций по фиг. 2-4В, целесообразно использовать блок управления.
На фиг. 5 схематично показаны маркировочная система 120 и маркируемый объект 1.
Объект 1, движущийся в направлении 2, представлен в трех различных положениях, т.е. в три различных момента. Маркировочная система 120 содержит маркировочный аппарат 100 и поворачивающее средство 110 для осуществления поворота маркировочного аппарата 100.
Маркировочный аппарат 100 может содержать любые из описанных компонентов, например отклоняющие средства, образованные двумя наборами перестраивающих зеркал, сконфигурированными как линейные наборы. Как это показано на фиг. 5, имеются также блок 20 управления и позиционирующие средства 60, служащие для позиционирования линейных наборов перестраивающих зеркал. Индивидуальные перестраивающие зеркала соответствующего набора могут быть установлены без возможности поступательного перемещения, но с возможностью поворота (наклона), например, с использованием карданных подвесов.
Маркировочный аппарат 100 испускает множество совмещаемых лазерных пучков, три из которых (пучки 90а, 90b, 90с) показаны на фиг. 5. В процессе движения объекта 1 соответственно изменяются направления совмещаемых лазерных пучков 90а, 90b, 90с. Каждый из них состоит из индивидуальных компонентов или, другими словами, сгенерирован несколькими газовыми лазерами. В представленном примере каждый из пучков 90а, 90b, 90с сформирован посредством трех газовых лазеров. В отличие от предыдущих примеров, индивидуальные лазерные пучки, формирующие одну общую точку, не только перекрываются друг с другом в общей точке, но и имеют частично идентичные траектории. Преимущество заключается в том, что смещения объекта 1, например нежелательные вибрации, никак не влияют на формирование общей точки на поверхности объекта для индивидуальных лазерных пучков.
Изменение (обозначенное как d) расстояния между аппаратом 100 и объектом 1 может зависеть от формы и положения объекта 1. Кроме того, в конкретный момент это расстояние для каждого из совме
щаемых лазерных пучков 90а, 90b, 90с может быть различным. Несмотря на это, размеры пятен, облучаемых совмещаемыми лазерными пучками 90а, 90b, 90с на объекте 1, должны быть одинаковыми. С этой целью предусмотрены описанные средства профилирования пучка, настраиваемые блоком 20 управления.
Преимущество описанного маркировочного аппарата заключается в том, что он обеспечивает гибкую перегруппировку пучков множества лазеров. Совмещение пучков любого количества лазеров в общей точке позволяет получить лазерный пучок с особенно высокой интенсивностью. Если требуемая интенсивность такого лазерного пучка меньше интенсивности всех совмещаемых пучков, предусмотрена возможность сформировать множество общих точек, каждая из которых получена посредством множества лазерных пучков. Тем самым обеспечивается желательная возможность создания компактной конструкции, позволяющей получить высокие интенсивности пучка и создать условия для очень гибкого применения лазерных пучков.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Маркировочный аппарат для маркировки объекта (1) посредством лазерного излучения, содержащий
множество лазеров (10), в частности газовых лазеров (10); и
блок (20) управления, обеспечивающий индивидуальное активирование каждого из лазеров (10) для испускания лазерного пучка (90a-90i) в соответствии с наносимым знаком,
отличающийся тем, что дополнительно содержит отклоняющее устройство (30), посредством которого по меньшей мере два лазерных пучка (90a-90i) совмещаются в общей точке,
причем отклоняющее устройство (30) содержит набор (30) отклоняющих средств по меньшей мере с одним отклоняющим средством (33a-33i, 34a-34i) на каждый лазерный пучок (90a-90i),
каждое отклоняющее средство (33a-33i, 34a-34i) выполнено с возможностью индивидуальной регулировки обеспечиваемого им направления отклонения и/или с возможностью индивидуального смещения,
для совмещения лазерного пучка (90a-90i) с другим или другими лазерными пучками (90a-90i) соответствующие отклоняющие средства (33a-33i, 34a-34i) выполнены с возможностью соответствующей регулировки,
набор (30) отклоняющих средств способен выполнять перестройку лазерных пучков (90a-90i), которые не совмещаются друг с другом в общей точке, с получением для них любой желательной конфигурации,
имеется по меньшей мере одно сканирующее зеркальное устройство (50), служащее для направления в желательном направлении лазерных пучков (90a-90i), которые совмещаются отклоняющим устройством (30), и содержащее общее зеркало (50а), на которое падают все лазерные пучки (90a-90i), приходящие от отклоняющего устройства (30),
при этом блок управления (20) выполнен с возможностью обеспечения поворота сканирующего зеркального устройства (50).
2. Маркировочный аппарат по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно отклоняющее средство (33a-33i, 34a-34i), приходящееся на лазерный пучок (90a-90i), выполнено с возможностью индивидуальной регулировки обеспечиваемого им направления отклонения и/или с возможностью индивидуального смещения и представляет собой приходящиеся на лазерный пучок (90a-90i) по меньшей мере одно перестраивающее зеркало (33a-33i, 34a-34i) или по меньшей мере один световод.
3. Маркировочный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что для ступенчатой регулировки лазерной энергии, подаваемой в общую точку, блок (20) управления выполнен с возможностью задавать количество лазерных пучков (90a-90i), совмещаемых в одной точке, в соответствии с желательным уровнем энергии или согласно входной информации, введенной пользователем.
4. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что блок (20) управления выполнен с возможностью обеспечения поворота сканирующего зеркального устройства (50) посредством гальванометрического привода.
5. Маркировочный аппарат по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что для формирования множества общих точек каждый лазер (10) отнесен к одной из множества групп, а отклоняющие средства (33a-33i, 34a-34i) расположены так, чтобы обеспечить совмещение лазерных пучков (90a-90i) лазеров (10а-10i) каждой группы в соответствующей общей точке.
6. Маркировочный аппарат по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что набор (30) отклоняющих средств содержит первый и второй наборы (33, 34) перестраивающих зеркал, каждый набор (33, 34) перестраивающих зеркал содержит по меньшей мере одно перестраивающее зеркало (33a-33i, 34a-34i) на каждый лазерный пучок (90a-90i), а первый набор (33) перестраивающих зеркал выполнен с возможностью направления лазерных пучков (90a-90i) на второй набор (34) перестраивающих зеркал.
7. Маркировочный аппарат по п.6, отличающийся тем, что блок (20) управления адаптирован для смещения отклоняющих средств (33a-33i, 34a-34i) и/или регулировки направлений отклонения, обеспе
2.
чиваемых отклоняющими средствами (33a-33i, 34а-34Г), посредством карданных подвесов.
8. Маркировочный аппарат по любому из пп.2-7, отличающийся тем, что блок (20) управления выполнен с возможностью управления отклоняющими средствами (33а-33^ 34a-34i) для задания степени сближения или разведения лазерных пучков (90а-90Г), отходящих от набора (30) отклоняющих средств.
9. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что содержит телескопическое устройство (45), имеющее по меньшей мере две линзы и служащее для одновременной регулировки фокусных расстояний лазерных пучков (90a-90i).
10. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что каждое отклоняющее устройство содержит световод, при этом все световоды имеют одинаковую длину.
11. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что отклоняющие средства (33a-33i, 34a-34i) настроены так, чтобы обеспечить уменьшение расстояния между лазерными пучками (90a-90i), которые не совмещаются в общей точке.
12. Маркировочная система, содержащая маркировочный аппарат (100), выполненный согласно любому из пп.1-11, и поворачивающее средство (110) для осуществления поворота маркировочного аппарата (100) относительно направления (2) движения маркируемого объекта (1).
8.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
026083
- 1 -
(19)
026083
- 1 -
(19)
026083
- 1 -
(19)
026083
- 1 -
(19)
026083
- 1 -
(19)
026083
- 4 -
026083
- 12 -