CN101496533A - 一种用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法。包括：将灼刻信息输入激光设备控制器中，畜禽胴体静置、或置于运动的流水线上，畜禽胴体体表朝向激光设备，激光设备中装有激光器、振镜、传感器、扩束镜、自动变焦装置、聚焦镜，激光设备由控制器控制，传感器检测到畜禽胴体进入激光标刻区域，输出信号到控制器，控制器控制激光器发出激光束，经过扩束镜扩束，扩束后的激光束于聚焦前或聚焦后照射到振镜上，控制器控制振镜摆动，激光束经过摆动的振镜和聚焦镜在畜禽胴体体表聚焦、扫描，轨迹形成文字或图形。本发明的优点在于，在畜禽胴体体表留下不可擦涂的痕迹，替代传统畜禽胴体体表标记方式，防止非法畜禽产品流入市场，促进屠宰企业自律。

Description

一种用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法

技术领域

本发明涉及一种用激光束灼刻的方法，具体是一种用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法。

背景技术

中国目前是世界上最大的畜禽肉类生产国和消费国，畜禽肉类质量安全问题尤为重要和紧迫。在畜禽肉类的生产、屠宰、流通、消费四个环节中，均存在着不同程度的安全问题，如私刻检疫章，伪造假《动物检疫合格证》，一“票”多畜禽肉等情况，近一段时间以来，畜禽屠宰行业中私屠乱宰、注水畜禽肉、高温畜禽肉、病死畜禽肉流入市场等现象十分突出。目前在屠宰后的畜禽胴体体表上标识印记，主要是采用加盖图章的方法，这种方式不美观，对畜禽胴体体表污染严重，影响产品的流通。所加盖的标记只能是简单重复的信息，不能随每一个个体变换信息内容。这样的标记不能真实的反映出被屠宰畜禽胴体信息，现有市场类似激光设备和激光灼刻方法，没有专门设计配套的激光灼刻方法在畜禽屠宰自动化流水线上的应用，无法满足屠宰场生产线和生产工艺的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法，用于畜禽胴体体表皮肉防伪、防串货，使得畜禽胴体体表的相关信息能够和畜禽胴体体表紧密的联系在一起，牢固捆绑在一起，永久不可擦除，使用本发明方法可在畜禽胴体体表标刻品名、规格、生产日期、有效期、生产批号等内容，更可与物流防伪数码系统联通，通过畜禽胴体体表上标刻唯一防伪密码，消费者可以视觉和触觉识别畜禽胴体体表相关信息，还可通过查询终端、网络、电话或短信进行信息查询，该条信息被查询后即刻废止；保证信息的唯一性和准确性。整个系统形成闭环控制，制假者无法实施批量假冒。百姓吃放心畜禽肉类，政府便于管理、约束企业规范自律、杜绝不合格的畜禽肉类流入市场危害百姓，让消费者放心消费，稳定畜禽胴体体表肉类市场秩序，规范销售环节，维护社会主义市场经济秩序。

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用一种用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：将灼刻信息输入激光设备控制器中；

S2：将畜禽胴体静置、或置于运行的生产流水线上，使畜禽胴体体表朝向激光设备；

S3：在所述激光设备中装有激光器、振镜、传感器、扩束镜、自动变焦装置、聚焦镜，所述激光设备由控制器控制；

S4：传感器检测到畜禽胴体进入激光标刻区域，输出信号到控制器；

S5：控制器控制激光器发出激光束，经过扩束镜进行扩束及模式修正；

S6：由控制器控制，将扩束后的激光束于聚焦前或聚焦后照射到振镜上；

S7：由控制器控制振镜摆动，激光束通过摆动的振镜和聚焦镜在畜禽胴体体表聚焦、扫描，所述扫描的轨迹形成文字或图形。

其中，所述激光束的波长范围在红外光区域，所述激光器的功率范围在200W以下。

其中，所述振镜选用二维振镜或三维动态聚焦振镜。

其中，所述控制器包括中央处理器、控制卡，所述控制卡执行专用软件程序。

其中，所述聚焦是激光束照射到振镜之前用聚焦镜头聚焦，或是激光束从振镜上反射后用聚焦镜头聚焦。

其中，所述振镜与驱动电机连接，所述驱动电机与驱动电路连接，所述驱动电路与控制卡连接，所述驱动电机按照控制卡设定的软件程序驱动振镜摆动，所述控制卡同时控制激光束的开或关，所述振镜的摆动用于激光束按照控制卡设定的软件程序在畜禽胴体体表上扫描，所述扫描轨迹在畜禽胴体体表留下文字或图形刻痕。

其中，所述激光束在畜禽胴体体表扫描控制与激光器的开关控制精密配合，所述配合由控制卡控制。

其中，所述自动变焦装置安装在激光设备内，所述自动变焦装置由控制器控制，所述自动变焦装置用于扩大激光束在畜禽胴体体表扫描的有效面积。

本发明的优点和有益效果在于，在畜禽胴体体表留下不可擦涂的痕迹，替代现有易涂改表皮的传统标记方式，防止屠宰后畜禽产品非法流入市场，促进屠宰企业自律。同时通过对刻灼信息的加密，配以计算机数据库查询系统和相应外设，可以实现防伪防串货查询，该方法的推广具有如下的意义：

1.保护消费者的身体健康有一定的作用；

2.对经营者的追溯有实际意义；

3.加强政府的监管；

4.守法企业权益得到维护，企业成本的节约，经济效益上升；

5.批发企业及联合体管理更加有效，促进更大成面的企业自律；

6.辅以必要的监查措施，形成对非法者的强大威慑，预防违法行为于未实施阶段，.掐其源头；

7.老百姓可以非常直观地分辨真假，极易实施自觉的维权行为；

8.先进的数字化的管理，解决先前由于技术手段落后造成的管理水平低下的难题；

9.百姓吃放心肉，政府便于管理、约束企业规范自律、杜绝不合格的畜禽胴体体表肉流入市场危害百姓。

附图说明

图1是本发明控制器专用软件控制流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的具体实施方式是，将激光束应用于畜禽胴体体表灼刻的

步骤包括：

第一步：将灼刻信息输入激光设备控制器中；

第二步：将畜禽胴体静放、或放在运行的流水线上，使畜禽胴体体表朝向激光设备；

第三步：在所述激光设备中装有激光器、振镜、传感器、扩束镜、自动变焦装置、聚焦镜，所述激光设备由控制器控制；

第四步：传感器检测到畜禽胴体进入激光标刻区域，输出信号到控制器；

第五步：控制器控制激光器发出激光束，经过扩束镜进行扩束及模式修正；

第六步：由控制器控制，将扩束后的激光束于聚焦前或聚焦后照射到振镜上；

第七步：由控制器控制振镜摆动，摆动的振镜和聚焦的激光束在畜禽胴体体表聚焦、扫描，所述扫描的轨迹形成文字或图形。

在本发明中，激光束采用红外光区域的光波，所选用的激光器功率范围在200W以下之间。振镜选用的是二维振镜或三维动态聚焦振镜。所述控制器是激光设备中的控制卡，也可将控制卡通过总线与外部计算机连接在一起，控制卡执行专用的软件程序。专用软件程序如图1所示，图中走笔指令-是激光器出光、振镜运动指令，图中空笔指令-是激光器不出光、振镜运动指令，图中检测信号-是检测传感器的输出信号。所述专用程序是需要在畜禽胴体体表皮表面灼刻的具体内容的程序，和具体对激光设备进行各种控制指令的程序。聚焦是激光束照射到振镜之前用聚焦镜头聚焦，或是激光束从振镜上反射后用聚焦镜头聚焦。所述振镜与驱动电机连接，所述驱动电机与伺服驱动电路连接，所述伺服驱动电路与控制卡连接，所述驱动电机按照控制卡设定的软件程序驱动振镜摆动，所述控制卡同时控制激光束的开或关，所述振镜的摆动用于激光束按照控制卡专用的软件程序在畜禽胴体体表上扫描，扫描轨迹在畜禽胴体体表留下文字或图形刻痕。激光束在畜禽胴体体表扫描控制与激光器的开关控制有专用程序的控制使其能够达到精密配合效果，所述的配合是由控制卡来控制的。自动变焦装置安装在激光设备内，自动变焦装置也是由控制器控制，自动变焦装置是用于改变激光束在畜禽胴体体表扫描的有效面积。

激光能够在畜禽胴体体表作用形成不可擦除的原理是：

激光打标工艺是广泛应用的新技术，它是利用适当能量密度的、聚焦在工件表面的激光光束对目标表面扫描，使材料发生物理或化学变化，在表面上形成痕迹，从而形成标记的过程。它具有应用范围广、打标速度快、性能稳定、质量高、运行成本低、环境污染小、易于用计算机控制等优点，已经成为激光重要的应用领域之一。利用激光经过扩束，扫描聚焦的方式将聚焦的激光作用于畜禽胴体体表上，通过畜禽胴体体表和激光束的相对移动，由于聚焦的激光的瞬间高能量作用，使得畜禽胴体体表瞬间高温气化或者是呈现熔融状态，留下凹痕或者是突起的痕迹，从而实现永久刻痕。同时通过计算机智能软件控制硬件控制卡，控制卡发出指令控制振镜，使得激光能够在一定的范围内刻下文字图形等信息，并且将信息永久保留在畜禽胴体体表上，实现畜禽胴体体表肉或者是食品的防伪、防串货。

激光具有四个特点，即高亮度、干涉性好、方向性好、单色性好；在能量光电子应用方面，能量在1瓦到几十瓦甚至于百瓦级的激光，波长为红外光区域的激光都可应用于激光标记。其主要原理是通过激光汇聚在物质表面，利用激光的瞬时高能量，在表面形成瞬时高温，使得表面物质蒸发露出深层物质，或者是能导致表层物质的化学物理变化而“刻”出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显示所需刻蚀的图形、文字。畜禽胴体体表属于非金属蛋白质以及胶质物质，通过激光的瞬时高温，同时激光束与畜禽胴体体表表皮的相对运动，使得畜禽胴体体表表皮物质瞬时气化蒸发，形成凹痕或者是呈现熔融状态而显现出与激光未作用部分的颜色或者是表面深浅不一样，能够通过视觉作用清晰的分辨出所灼刻的信息。由于产生的刻痕清晰，同时由于作用的原理形成的刻痕不是涂敷的方法，也不是机械的雕刻，所以在不破坏畜禽胴体体表的情况下不可涂改或者是擦除，真正地实现了信息和畜禽胴体体表的结合，不可擦除，永久保留。

四种典型的运动灼刻方式的描述

第一种、激光灼刻系统静止，畜禽胴体体表静止。这种方式相当于激光器静止，畜禽胴体体表也静止，激光和畜禽胴体体表之间的相对运动是依靠大幅面扫描振镜在控制系统的控制下扫描，使得激光束的运动形成信息灼刻。

第二种、激光灼刻系统运动，畜禽胴体体表静止。该方式是采用激光器的功率比较小，振镜扫描的面积也小，但是激光器和振镜系统被装载在自动间歇运动的机械装置上，当小范围的振镜扫描完一小块面积后，机械装置运动一个相应的位置，激光器和扫描系统再进行扫描，直至该畜禽胴体体表所有面积完全被激光灼刻。

第三种、激光灼刻系统静止，畜禽胴体体表运动。该方式属于在线式飞行标记方式，其原理是畜禽胴体体表在运动时，在飞行激光标刻系统的控制下，激光扫描振镜也按照相同的速度运动，同时再加上文字图形的运动信息的扫描运动，形成不变形的飞行灼刻。

第四种、激光灼刻系统运动，畜禽胴体体表运动。该方式的运行类似于第二第三种方式只是激光器和振镜系统在扫描运动时加上畜禽胴体体表的运动速度偏移即可。

在本发明中二维激光扫描振镜工作原理，利用镜面对光的反射原理，依据反射角和入射角相等的定理，通过镜片的角度改变使得入射在镜片上的激光改变位置，同时用高精度的伺服电机和镜片连接在一起，通过软件和精密控制板卡控制伺服电机，实现对激光的控制，同时利用两轴系统控制的来回振动，实现激光在XY方向的运动，即实现XY平面一定范围内任意点的定位扫描。

三维动态聚焦系该系统使得激光在大面积平面内，激光在平面每一点进行实时调整，每一点都能够在焦平面加工，保证激光加工的均匀和聚焦。

由于输出镜头的成本和大小限制以及二轴偏转单元的光束孔径限制，这种限制有碍于在中等大小扫描范围内产生较小光斑的功能。三轴子系统满足对于小光斑尺寸大加工范围的应用要求，并允许使用相同偏转单元改变工作距离、范围和光斑大小。三轴技术也适用于针对移动目标的动态应用，因为在三维应用中，相应的激光设备能够加工非平面部件或不光滑表面。

在没有焦点校正的子系统中，向任一轴向移动工作范围中心聚焦的激光光斑时，都会划出一个弧形，在工作范围上方产生一个聚焦点的球面。在远离工作范围中心的位置，激光光束没有聚焦。这是因为当扫描器将光束向远离工作范围中心的方向引导时，从镜头到物体的距离增加了。

在三轴扫描单元中，激光束首先进入移动镜头。透过移动镜头之后，光束快速分散，直到进入一个或两个聚焦镜头。现在会聚的光束穿过镜头，并由一组X和Y镜片(这些镜片由振镜式扫描器移动)引导。X和Y镜片呈直角排列，向下引导光束，覆盖工作范围的长和宽。

在三轴系统中，通过微调移动镜头和聚集镜头之间的距离来实现聚焦补偿，由于扫描器通过第三个移动轴一“Z”轴在整个工作范围内引导光束，故而得名“3轴系统”

称z轴为直线模块，它是用来将激光光斑沿光轴向下移动的光学机械组件。因此，激光束子系统能够装入不同的偏转单元。激光束子系统的聚焦属性由直线模块决定，直线模块装有一个或两个聚焦镜头。

在物件运动时，激光扫描振镜在该物体运动方向上的一轴振镜，在静态打标扫描的基础上同时加上与物件运动方向和速度一致的速度和偏移，这样就能保证标刻出来的标记与静态标记一致。

以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到的一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。

Claims (8)

1、一种用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：将灼刻信息输入激光设备控制器中；

S2：将畜禽胴体静置、或置于运动的生产流水线上，使畜禽胴体体表朝向激光设备；

S3：在所述激光设备中装有激光器、振镜、传感器、扩束镜、自动变焦装置、聚焦镜，所述激光设备由控制器控制；

S4：传感器检测到畜禽胴体进入激光标刻区域，输出信号到控制器；

S5：控制器控制激光器发出激光束，经过扩束镜进行扩束及模式修正；

S6：由控制器控制，将扩束后的激光束于聚焦前或聚焦后照射到振镜上；

S7：由控制器控制振镜摆动，激光束通过摆动的振镜和聚焦镜在畜禽胴体体表聚焦、扫描，所述扫描的轨迹形成文字或图形。

2、如权利要求1所述的用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法，其特征在于，所述激光束的波长范围在红外光区域，所述激光器的功率范围在200W以下。

3、如权利要求1所述的用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法，其特征在于，所述振镜选用二维振镜或三维动态聚焦振镜。

4、如权利要求1所述的用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法，其特征在于，所述控制器包括中央处理器、控制卡，所述控制卡执行专用软件程序。

5、如权利要求1所述的用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法，其特征在于，所述聚焦是激光束照射到振镜之前用聚焦镜头聚焦，或是激光束从振镜上反射后用聚焦镜头聚焦。

6、如权利要求1或4所述的用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法，其特征在于，所述振镜与驱动电机连接，所述驱动电机与驱动电路连接，所述驱动电路与控制卡连接，所述驱动电机按照控制卡设定的软件程序驱动振镜摆动，所述控制卡同时控制激光束的开或关，所述振镜的摆动用于激光束按照控制卡设定的软件程序在畜禽胴体体表上扫描，所述扫描轨迹在畜禽胴体体表留下文字或图形刻痕。

7、如权利要求6所述的用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法，其特征在于，所述激光束在畜禽胴体体表扫描控制与激光器的开关控制精密配合，所述配合由控制卡控制。

8、如权利要求1所述的用激光束在畜禽胴体体表灼刻的方法，其特征在于，所述自动变焦装置安装在激光设备内，所述自动变焦装置由控制器控制，所述自动变焦装置用于扩大激光束在畜禽胴体体表扫描的有效面积。

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