CN101866432A - 用于物品标记的生产设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于金属工件的元素标记的圆盘式生产线设备，包括：机械转盘系统，包括驱动设备、多条转动臂、多个托盘，驱动设备驱动机械臂按一定速率转动，同时机械臂带动托盘及托盘上的加工工件按相同速率转动；标记系统，包括标记设备、信号传输设备，用于赋予每个工件图案信息，信号传输设备用于将信息数据传送于标记设备；置换系统，用于赋予每个工件元素标记信息，包括多个置换设备，连接于置换设备的用于控制置换头与工件的接触的多个置换臂、置换臂上的用于与工件接触并进行置换工作的多个置换头；识读系统，包括识读设备和数据传输设备，用于收集完成标记的工件上的数据信息并上传至数据库；以及中央控制系统，用于控制整个生产线的运行。

Description

用于物品标记的生产设备及方法

技术领域

本发明涉及针对基于各种材质加工制作而成的成品、半成品的物品标记、识别与信息化管理的设备和方法，尤其涉及金属材料材质加工制作而成的成品、半成品物品标记的生产设备及生产方法，还尤其涉及这样的物品标记的生产线的设备及方法。

背景技术

在物品的生产、流通、销售及使用过程中，对物品的标记、识别及信息化管理是其中极其重要的一个环节。现有技术常用的物品标记、识别及信息化管理的方法主要包括以下技术。

条码技术是将线条与空白按照一定的编码规则组合起来的符号，用以代表一定的字母、数字、符号等组成的信息。条码系统是由条码符号设计、制作及扫描阅读组成的自动识别系统。在进行辨识的时候，是用条码阅读机扫描，得到一组反射光信号，此信号经光电转换后变为一组与线条、空白相对应的电子讯号，经解码后还原为相应的数字，再传入电脑。

电子标签技术又称无线射频识别技术，简称RFID(Radio Frequency Idenfication)。是一种非接触的自动识别技术，是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别的技术。电子标签主要由标签、天线及阅读器三部分组成。标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

此外，还有一些简单的物品标记与识别方法。例如直接在物品上打印标记，如在气瓶上滚引钢号等。

但是，以上标记、识别技术具有安全性差及抗破坏性弱的缺点，物品信息较容易被复制、更改，在较恶劣的环境或人为因素下，物品信息很容易被破坏，从而造成大量损失。

中国专利申请200510089020.1引入了一种利用化学元素标记的方法，包括：在物品上设置一种或多种化学元素标记；用X荧光检测器的X光照射上述物品上的化学元素标记，X荧光检测器的探测器探测到化学元素标记所发射的X荧光，生成该化学元素标记的光谱数据，将该光谱数据记载在数据库内，作为该化学元素标记的标准光谱数据；用X荧光检测器的X光照射要检测的物品的化学元素标记，X荧光检测器的探测器探测到化学元素标记所发射的X荧光，生成该化学元素标记的检测光谱数据，用该检测光谱数据与数据库内的标准光谱数据进行比较，根据两者是否相同，以确定是标记品或是非标记品，以便对物品进行识别。该专利申请的全部内容以提及方式全文并入本文中。

上述概括介绍的化学元素标记方法和系统在安全性、识别性和信息化管理方面比以前的任何技术都具有实质性进步。然而，中国专利申请200510089020.1中没有就物品的标记、识别技术作进一步的开发和拓展，没有相应地拓展利用数据库的信息化管理方法和系统，也没有涉及针对适应特殊物品(如金属材质物品)的标记技术和生产设备与方法。

发明内容

针对现有技术的状况，本发明开发了一种在特殊物品(如金属材质物品)上标记的生产设备和方法。

所述标记例如可以是具有图形功能的元素信息标记码，也可以是其它非图形的元素信息标记。本发明的方法将这种元素信息(以下简称元素标记信息)直接在物品本体上进行标记，使之成为物品的一部分。元素标记信息标记完成后，使用识读器进行识读，该识读器能同时识读图形信息(如果有的话)和元素标记信息。上述所有过程都有后台数据库进行信息化管理。

概括地讲，本发明提供的针对基于各种材质(尤其是金属)加工制作而成的成品、半成品物品的标记、识别与信息化管理的方法，包括：在成品、半成品物品上设置含有元素标记的材料，该材料在空间中的不同位置进行排列；提供数据库，该数据库包含所述元素标记材料的数据以及元素标记材料的空间排列的数据，包含所述数据代表的信息；检测所述元素标记材料以及元素标记材料的空间排列；将检测数据与数据库中的数据进行比较，根据设定的比较条件，以及根据数据库中的数据代表的信息对物品进行识别与信息化管理。

根据一个实施例，元素标记信息可以是图形元素标记码，其形成流程是：先形成一个图形或图形码，再在图形或图形码的图案面积内附加元素信息标记材料；或先在一定面积内附件元素信息标记材料，再在该面积内形成一个图形或图形码。图形码的编码规则可以遵循任何已知或未知或任何专门开发的编码规则。

根据一个实施例，针对特定物品，本发明提供特有的物品标记方法，例如，在对较厚材料的物品例如气瓶进行管理的情况下，通过物理化学方式，在气瓶上制作出内陷或凸起的图形，形成具有一定深度或高度的立体的图案的图形或图形码，再将元素标记信息材料加入具有一定深度或高度的立体的图案的图形或图形码内从而完成图形元素标记码的标记。该图形元素标记码的内陷深度或高度是可调整的。

可以使用识读器对标记的元素标记信息进行识读。

此外，根据一个特殊实施例，识读器可以同时读取元素标记信息和含有元素标记的材料在物品空间中的不同位置的排列(例如图形或图形码(如果有的话))的信息。在一种实施方式中，识读器在进行识读判断时，可以有先后顺序，即先判断元素标记信息，与数据库中存储的相应管理信息对比，若符合数据库的管理信息，则再进行图形码信息判断，否则不予判断；而在最终信息的输出时，则同时输出两部分信息。在另一种实施方式中，识读器同时识读图形码信息和元素标记信息，根据两者是否匹配，判断物品是否为合法的标记物品。

因此，本发明的物品标记、识别与信息化管理的方法是一种既具有可靠性高、输入速度快、准确性高、信息量大、灵活性高、读取方便快捷、信息容量大、可多物品同时读取的优点，又具有安全性高、抗破坏性强的物品标记、识别与信息化管理的技术。

本发明还涉及一种用于金属工件的元素标记的圆盘式生产线设备，包括：

机械转盘系统，包括驱动设备、多条转动臂、多个托盘，驱动设备驱动机械臂按一定速率转动，同时机械臂带动托盘及托盘上的加工工件按相同速率转动；

标记系统，包括标记设备、信号传输设备，用于赋予每个工件图案信息，信号传输设备用于将信息数据传送于标记设备；

置换系统，用于赋予每个工件元素标记信息，包括多个置换设备，连接于置换设备的用于控制置换头与工件的接触的多个置换臂、置换臂上的用于与工件接触并进行置换工作的多个置换头；

识读系统，包括识读设备和数据传输设备，用于收集完成标记的工件上的数据信息并上传至数据库；以及

中央控制系统，用于控制整个生产线的运行。

根据本发明的上述生产线设备，还包括擦拭系统，实现刷、擦、吹功能，用于去除经过置换系统之后的工件上的水渍。

根据本发明的上述生产线设备，还包括喷涂系统，它包括喷涂设备和烘干设备，用于将工件的金属表面覆盖保护性涂层。

根据本发明的上述生产线设备，其中中央控制系统为中央控制柜，是控制生产线设备的一个独立的控制系统。

根据本发明的上述生产线设备，其中中央控制系统为中央控制柜，通过网络与远程控制中心相连，用于传输存取各种数据信息。

根据本发明的上述生产线设备，其中标记系统还包括用于测定工件与标记设备间的距离的测距设备。

根据本发明的上述生产线设备，其中标记设备由激光机或气动打标机构成。

根据本发明的上述生产线设备，其中测距设备由激光测距设备构成。

根据本发明的上述生产线设备，其中调焦设备用于调整标记设备与工件间的距离，调焦设备由步进电机寻位完成。

根据本发明的上述生产线设备，其中标记系统上加入氮气防护设备。

根据本发明的上述生产线设备，还包括循环水箱，安装于托盘的下方，用于标记置换工作时所需的循环水。

根据本发明的上述生产线设备，其中该圆盘式生产线设备为12工位的生产线设备，包括12条转动臂，12个托盘，12个置换设备，连接于置换设备的用于控制置换头与工件的接触的12个置换臂、置换臂上的用于与工件接触并进行置换工作的12个置换头。

根据本发明的上述生产线设备，其中12个工位为1个上件工位、1个标记工位、6个置换工位、1个擦拭工位、1个喷涂工位、1个识读工位、1个下件工位。

根据本发明的上述生产线设备，其中转动臂采用脉冲式方式转动，转动臂每耗时5秒可转动30°，随后经过20秒的短暂静止后，转动臂耗时5秒钟再转动30°，如此循环。

本发明还提供一种用于金属工件的元素标记的生产方法，包括步骤：

(1)在上件工位将工件放置于机械转盘系统的托盘上，机械转盘系统驱动机械臂按一定速率转动，同时机械臂带动托盘及托盘上的加工工件按相同速率转动；

(2)转动臂带动托盘上的工件转动至标记工位并暂时静止，标记设备将由中央控制系统传输而来的图案信息数据标记于工件之上；

(3)转动臂带动托盘上的工件转动至置换工位，置换装置将置换头贴于工件表面并进行标记元素的置换，使工件表面承载元素标记信息；

(4)转动臂带动托盘上的工件转动至识读工位，识读设备读取工件所承载的标记信息，并由传输至数据库；

(5)转动臂带动托盘上的工件转动至下件工位，将完成标记的工件搬离托盘。

根据本发明的上述生产方法，还包括在步骤(3)之后，转动臂带动托盘上的工件转动至擦拭工位，通过刷、擦、吹扫而将遗留在工件表面标记位置的水渍擦拭。

根据本发明的上述生产方法，还包括在步骤(3)之后，转动臂带动托盘上的工件转动至擦拭工位，将涂料喷涂于工件的标记位置表面，同时，将所喷涂的涂料烘干。

根据本发明的上述生产方法，为12工位生产线流程，包括1个上件工位、1个标记工位、6个置换工位、1个擦拭工位、1个喷涂工位、1个识读工位、1个下件工位。

根据本发明的上述生产方法，其中转动臂采用脉冲式方式转动，转动臂每耗时5秒可转动30°，随后经过20秒的短暂静止后，转动臂耗时5秒钟再转动30°，如此循环。

上述生产线设备具有生产效率高，占地面积减小，人工操作少，故障率低，节能环保，易于运输组装等特点。

附图说明

图1示出本发明采用的检测、识别物品上的元素标记信息的原理示意和系统结构方框图；

图2表示本发明实施例的数据库系统结构示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的圆盘式生产线设备主要部分的示意性俯视图；

图4示出了根据本发明相应实施例的圆盘式生产线设备主要部分的示意性前视图；

图5示出了根据本发明相应实施例的圆盘式生产线设备主要部分的示意性后视图。

具体实施方式

以下进行详细描述。本领域技术人员可以理解的是，本发明的实现方式并不局限于下面将要描述的具体方案，可以在领会和理解的基础上进行各种变化和修改而不偏离本发明请求保护的主题。

1.以下首先描述本发明对物品的标记、识别和信息管理。

1.1元素标记信息

本发明的元素标记信息的特征在于包含化学元素标记。元素标记可以是本领域技术人员已知或未知的任何能够通过包括X荧光检测的任何合适的元素和/或化合物。从理论上讲，元素可以是周期表中列出的任何一种或多种元素及其化合物。但考虑到光谱的明显性、检测的方便性和物质的低毒性等因素，优选的是原子序数在5以上的元素，更优选的是原子序数在22(钛)以上的元素，属于周期表中d区和f区的元素，更优选的是选自以下15种化学元素中的元素：锶，铷，钇，铯，镧，铈，镨，钕，钐，铕，钆，铽，镝，铒，镱。举例来说：一个独特的标记可以利用提及的15种元素创造出来。选一种为基准标记，剩余14种元素按照从0到9级别的浓度结合，则可以存在：1014-1＝99,999,999,999,999种可能的独特化学元素标记，除此之外，加上各元素的浓度、相对浓度等的变化，构成的光谱数量如此巨大，所以在应用时，可以做到不重复。

标记可以是外加的元素和/或化合物，也可以是同时包括物品本身固有的元素和/或化合物。当某种标记是物品本身固有的元素和/或化合物时，可以是在物品的至少一部分上存在着的成分。

元素标记加入的量可依据所使用的元素的量和能量的需要来确定。例如，标记元素的最小量可以由X荧光分析器的检测界限确定，标记元素最小量通常可以在约100ppb-50ppm。例如，如果标记的浓度可以至少为1ppm，并且从1-1000ppm变化，从而针对每一元素可形成至少1000个浓度的标记。也可以使用更大量的标记，或者更小的最小浓度(例如，随着技术的进步，进一步降低最低含量是可能的)

标记元素可以以多种形式在物品中存在。例如，可以以任何含有该元素的化合物(例如盐)或大分子、小分子形式存在，可以单独加入也可以与其它成分一起加入物品中。事实上，标记元素可以与各种成分和/或添加剂结合构成混合物和/或溶液。各种成分和添加剂可以为调整X荧光特性、调整结合特性、提高稳定性等各种目的而加入

物品中的上述至少一种标记形成的输出光谱提供了物品的区别性“代码”，这种代码可以基于标记的数量、类型的存在与否，以及相同或不同标记的浓度比例以及标记在物品中的位置，和上述特征的各种任意组合。例如，同一元素在1ppm-1000ppm浓度之间以1ppm的增量存在，则可提供1000种代码。又如，加入不同标记的各种浓度可以提供更多的代码，相同或不同的标记结合物品本身固有的成分作为附加标记可以提供更多的代码，将物品分为多个部分并对每个部分分别提供不同标记的各种浓度可以提供进一步更多的代码。

标记在物品制造后加入时，标记可以作为一种杂质注入，可以作为一个涂层或膜层用各种已知的化学和物理方法涂镀或沉积，标记也可以是形成的涂层或膜中结合进去的一种成分，可以采用包括但不限于涂抹、喷涂、沉积、浸泡、搅拌、和/或印刷等多种方式与物品或物品的包装相结合。例如，在一个实施例中，标记可以以元素或化合物结合进液体的溶液或悬浊液中，当喷射到物体上以后，载体溶剂挥发或凝固，而其中的标记元素会附着于欲标记的物品或包装表面和/或渗入物品内部，从而形成稳定的标记。

1.2含图形的元素标记信息

根据本发明的特殊实施例，含有元素标记的材料在物品空间中的不同位置进行排列；排列时该含有元素标记的材料形成具有可识别的特殊信息组合方式，例如包括：

图形或图案等，如字符，商标，图像等；

生物信息，例如包括生物纹理，细胞或生物DNA，等；

材料的组合方式，如特殊的晶体的晶格形态等；或者

元素标记的材料中含有具有其它可识别功能的物质，如导电材料，磁性物质，小型或微型反应器，芯片等。

具体地说，这种含图形的元素标记信息(以下简称为图形元素标记码)包括但不限于：使含有元素标记的材料在物品表面沿一维、二维、或三维的不同位置排列，形成一维、二维、或三维的信息组合方式；或标记材料中含有其它可识别的物质。

在制作工艺中，对含有元素标记的材料在物品空间中的不同位置的排列包含显性或隐性两种方式。

显性方式是指含有元素标记的材料的空间排列为肉眼可见的，例如，其本身为肉眼可直接看见的图形码，此时图形码外表面不含有其他涂层，或含有其它涂层但能透过该涂层辨认图形码。

隐性方式是指含有元素标记的材料的空间排列本身为肉眼不可见。例如，其本身为肉眼不可直接看见的图形码，此时所述排列(例如一个图形码)的外表面含有覆盖层，同时该覆盖层使涂层下的所述排列(例如该图形码)表现为肉眼不可直接辨认，或没有涂层但所述排列(例如该图形码)不能直接通过肉眼辨认。

与含有元素标记的材料的所述空间排列(例如一个图形码)的形成制作工艺相对应，所述排列(例如该图形码)的识读过程也可以包含显性识读和隐性识读两种方式。显性识读方式即识读器直接识读所述排列(例如该图形码)。隐性识读方式则需要所述排列(例如该图形码)的外表面的覆盖层具有在某种特定物理或化学条件下(包括如光、温度、电场、磁场、力场、声波或化学反应)可显形的特性，或者识读器本身具有可透过覆盖层直接识读所述排列(例如该图形码)的功能，或者以上二者兼备。

如果采用显性或隐性的图形码，图形码的编码规则可以采用各种已知、未知或专门开发的编码规则。例如，可以采用一维、二维条形码，例如可以采用标准Datamatrix码。

在一个具体的实施例中，通过物理化学方式，在物品表面上制作出内陷或凸出的图形，形成具有一定深度或高度的立体的图案的图形或图形码，再将元素标记信息材料加入具有一定深度或高度的立体的图案的图形或图形码内从而完成图形元素标记码。该图形元素标记码的内陷深度或凸出高度是可调整的。

在另一个具体的实施例中，通过例如自动化喷漆设备，完成对于物品的元素标记。标记材料附着于物品外壳表面之后，采用个性化光刻环节，可以通过例如激光刻蚀信息码设备，对所有物品的上下两面的其中一个表面用激光刻蚀信息码，利用自动编码方式使每个批次的每个物品获得唯一的信息编码，从而形成图形元素标记码。

1.3元素标记信息的检测和信息管理

参见图1，示出本发明采用的检测、识别物品上的元素标记信息的原理示意和系统结构方框图。

识读装置(例如可以做成一个一体化的识读器或做成一个识读器系统)包括X光发射管10、X荧光探测器21(选择地，探测器21还可以包括图形码识读器)、数据处理分析装置13等，根据需要，还可以包括用于图形码识读的特定光源(未示出)等。X光发射管10和X荧光探测器两者在某些实施例中也可以是集成为一体的装置(此时，仍可总称为X荧光探测器，但已包括光发射管)。总之，图1的示意图只在于按功能性来示出整体结构的示意性框图。数据处理分析装置13中通常含有一个终端数据库14。根据需要，与数据处理分析装置13联系的数据库14也可以是远程数据库(下面有待详细讨论)。

在要标记的物品(图中用黑色表示)上存在至少一种化学元素的标记(如1.1节所述)。物品上还包括作为本发明特征的含有元素标记的材料在物品空间中的不同位置的排列(如1.2节所述)，排列时该含有元素标记的材料形成具有可识别的特殊信息组合方式。

用激发源(例如，X光发射管10发射的X光11)扫描该物品以便激发包含所述至少一种化学元素的标记。当需要采用反射光对含有元素标记的材料在物品空间中的不同位置的排列(例如图形或图形码)进行检测时，检测器21中的图形码识读器也开始进行检测，例如，如果是扫描图形或图形码，则一个扫描图形或图形码的特定光源(未示出)也同时或在之前或之后发出扫描图形或图形码的特定光。

检测器21的X荧光探测器探测到包含至少一种化学元素的标记所发射的X荧光12，通过AD转换生成X荧光光谱的数字信号(光谱数据)。然后将该数据通过数据处理分析装置13和链接34传输并存储于数据处理分析装置13本身或一个数据库14(例如本地或远程计算管理中心的一个数据库)，作为所述包含至少一种化学元素的标记的数据。

如果是含图形的元素标记信息，检测器21中的图形码识读器通过检测反射光或通过采用CCD等技术读取物品上的图形或图形码，转换成相应的编码等标记数据；在其它实施例中，如果可识别的特殊信息组合方式是特殊的晶体的晶格形态，则图形码识读器根据已知的原理对该特殊晶格形态进行检测，转换生成标记数据；或者，例如，如果可识别的特殊信息组合方式是生物信息如指纹，则图形码识读器是一种指纹识读器，并将指纹图象转换生成标记数据；或者，如果元素标记的材料中含有具有其它可识别功能的物质，如导电材料，磁性物质，小型或微型反应器，芯片等，则所述图形码识读器是能够检测这些导电材料，磁性物质，小型或微型反应器，或芯片的相应的检测器，并能够将特定的识别信息转换生成标记数据；在另一种实施方式中，当含有元素标记的材料的空间排列是隐性方式时，图形码识读器本身可以具有可透过覆盖层直接识读所述排列(例如一图形码)的功能，从而识读将所述排列代表的特殊信息组合方式并转换生成标记数据，然后将该数据通过数据处理分析装置13和链接34传输并存储于数据处理分析装置13本身或一个数据库14(例如本地或远程计算管理中心的一个数据库)。

在此同时或在此之后，可以对应各种标记数据向数据库内输入该物品的属性信息和有关该物品的各种其它信息。X荧光光谱的数字信号可以进一步被编码成各种编码数据，例如形成为包含元素的信息、元素浓度的信息、元素浓度比的信息、配方的信息、物品的信息的所谓指纹数据，将此指纹数据存储于数据库14内用于以后的比较。这些编码或未编码的数据统称为化学元素标记信息的“标记数据”。类似地，用于图形码识读器读取的、存储于数据库14内用于以后的比较的、编码或未编码的关联于含有元素标记的材料在物品空间中的不同位置的排列的数据也统称为所述各种特定排列的“标记数据”。

在一种实施方式中，无论是化学元素标记的“标记数据”还是所述排列的“标记数据”都可以是事先根据设计或采用计算方式而得到并存储于各级数据库中，而不一定象上面描述的那样通过实际的检测过程而得到。因为X荧光检测技术本身以及各种图形和编码检测技术本身已经是成熟的技术。即，概况地说，本发明中的标记数据包含通过扫描物品、数据库计算和/或组合、人工计算和/或组合的方法，或上述方法的组合所得到的数据。

仍然参见图1，当要检测一个物品是否是已标记过的物品时，用识读装置的激发源(例如，X光发射管10发射的X光11)扫描要检测的物品，识读装置的X荧光探测器探测到化学元素标记所发射的X荧光12，通过AD转换生成检测数据，通过数据处理分析装置13用该检测数据与数据库14内存储的化学元素标记的标记数据进行比较，根据两者是否相同，以确定要检测的物品是标记品或是非标记品。如果是标记物品，则通过数据库可以获得有关该物品的所需信息。在进行识别时探测到的X荧光光谱的数字信号可以进一步被编码成各种编码数据，例如形成为包含元素的信息、元素浓度的信息、元素浓度比的信息、配方的信息、物品的信息的所谓指纹数据，将此指纹数据进行传输而与数据库14内事先存储的数据进行比较。这些编码或未编码的数据统称为元素标记的“检测数据”。

在图1示意性示出的识读装置中包括有作为激发源的X光发射管10用于向带标记的物品发射激发光束11以便扫描物品，本领域技术人员可以理解，虽然图示的识读装置中的激发源使用的是X光发射管，但激发源并不限制于X光发射管，可以是γ射线发射管、α射线发射管、电子束发射管或它们的各种组合等，只要能够轰击元素标记导致发射X荧光的任何能量发射装置。在一个实施例中，激发源可以是连续可调的或分挡可调的变频电磁辐射管，其频率覆盖范围可以包括X光波段以及波长更长的紫外、可见、红外区域，从而构成一个广义的X荧光探测器(即不仅激发和检测标记的X射线，也激发和检测紫外、可见、红外区域的辐射)。通过这样的能够激发紫外、可见、红外辐射的激发源，可以同时或单独激发与检测前述以元素分子或分子化合物形式存在的特定标记。除上述各种光激发源外，还可以通过应用电流线圈或永磁体向物品同时施加磁场激发源，激发元素的核磁共振精细光谱，核磁共振光谱也代表元素的特征光谱，从而可以选择性地检测更为丰富的标记光谱。所有这些特征都在本发明的考虑之内。如果使用X光发射管作为激发源，则可以是例如由放射性同位素配合准直导向装置所组成的放射源型激发源，或者由X光管及滤光系统组成的单色X光束激发器等激发器。

仍然参见图1，如果元素标记信息是含图形的元素标记信息，识读装置的检测器21中的图形码识读器检测含有元素标记的材料在物品空间中的不同位置的排列；识别该排列所代表的上述任一种可识别的特殊信息组合方式。例如，在一个实施例中，通过采用CCD等技术读取物品上的图形或图形码，转换生成检测数据；在另一个实施例中，用于扫描图形或图形码的特定光源(选择性部件，未示出)发出扫描图形或图形码的特定光，通过检测反射光来读取物品上的图形或图形码，转换生成检测数据；在其它实施例中，如果可识别的特殊信息组合方式是特殊的晶体的晶格形态，则图形码识读器根据已知的原理对该特殊晶格形态进行检测，转换生成检测数据；或者，例如，如果可识别的特殊信息组合方式是生物信息如指纹，则图形码识读器是一种指纹识读器，并将指纹图象转换生成检测数据；或者，如果元素标记的材料中含有具有其它可识别功能的物质，如导电材料，磁性物质，小型或微型反应器，芯片等，则所述图形码识读器是能够检测这些导电材料，磁性物质，小型或微型反应器，或芯片的相应的检测器，并能够将特定的识别信息转换生成检测数据；在另一种实施方式中，当含有元素标记的材料的空间排列是隐性方式时，图形码识读器本身可以具有可透过覆盖层直接识读所述排列(例如一图形码)的功能，从而识读将所述排列代表的特殊信息组合方式并转换生成检测数据。在进行识别时探测到的特殊信息组合方式的信息(例如图形或图形码)的数字信号可以进一步被编码成各种编码数据，这些编码或未编码的数据也统称为所述各种特定排列的“检测数据”。

本领域技术人员可以理解，识读装置中的图形码识读器可以采用任何已知或未来开发的检测技术来检测和识别物品上的特殊信息组合方式(例如图形或图形码)。然后，用该检测数据与数据库14内存储的特殊信息组合方式的信息(例如所述排列的“标记数据”)进行比较，根据两者是否相同，以确定要检测的物品是标记品或是非标记品。如果是标记物品，则通过数据库可以获得有关该物品的所需信息。数据处理分析装置13包括数据处理单元，数据存储单元(例如ROM，RAM)，数据发射单元和数据接收单元)，本领域技术人员可以理解，它实际上可以是任何计算处理设备。在一个实施例中，数据处理分析装置是一个便携式的装置，例如一个PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)。该数据处理分析装置中存有实现其各种功能的软件，一般情况下，数据处理分析装置总是包括一个数据库，在本发明的整体系统构架中称为终端数据库。在大多数情况下，数据处理分析装置13的终端数据库中可能已经存储有针对待测物品的标记数据，从而当接收到检测装置传来的测量结果后直接与存储的标记数据进行比较，并从数据库中调出存储的有关用户及该物品的详细信息查阅。识读装置(连同上述数据处理分析装置13)可以通过有线和/或无线方式与本地数据库、远程中央数据库和/或其它识读装置的终端数据库相连接，从而在授权的情况下，从本地数据库和/或远程数据库下载调用本身终端数据库中没有的标记的数据，用于现场测量和识别。现场测量的数据和输入的信息也可以存入终端数据库，或通过有线和/或无线传输上传到本地数据库、远程中央数据库和/或其它识读装置的终端数据库，及时相互更新数据。在一个例子中，为了方便使用，识读装置可以通过无线方式(WEP)与本单位的网络相连接，之后，再通过互联网或本地数据库以及远程中央数据库相连接。

1.4数据库管理系统

本发明的有益技术效果还得益于数据库的支持。

一个典型的带有数据库的系统构架1600如图2所示。系统1600包括中央数据库，可以为远程中央数据库1602，与中央数据库1602通过网络1601相连的本地数据库1603、1604与远程中央数据库1602可以分别设置在本地终端和远程终端上，或者说每一个数据库是包括软件及其相关硬件的系统，具有数据处理、控制等管理功能。本地数据库和/或远程中央数据库还可以通过现有的跟踪定位技术对进行识别的识读装置1611-1615或对已标记物品进行跟踪、定位、遥控，此外，也可以通过不同的识读装置之间进行授权控制。每一个识读装置1611-1615上设置有终端数据库，该终端数据库中存储现场需要的相关的用户及物品的信息，也可以不存储而当需要时从其它数据库调用。网络1601可以是公众可接入的通信网络(例如互联网)，可以是专用网络或包括公共和专用部分的混合网络，可以是无线通信网络和/或数据通信网络，可以支持多种网络(例如CDMA、GSM)之间进行数据传输和共享。虽然图2中示出了两个本地数据库和分别与两个本地数据库通过无线方式联系的5个识读装置，但是本领域技术人员能够理解，实际上可以有更多或更少的本地数据库和相联系的识读装置。识读装置与本地数据库之间也可以通过有线方法连接，或者通过局域网、互联网等连接。本领域技术人员还可以理解，本发明的系统也可以仅由本地数据库和相联系的一个或多个识读装置构成，即，本地数据库充当整个系统的中央数据库，而不必再进一步连接到其它的数据库。为安全起见，优选地，各级数据库之间设置必要的放火墙。

根据本发明的一个方面，在数据库网络的每一级数据库中可以建立有关客户及相关物品的信息数据，从而当通过图形码识别和/或通过元素标记识别确认所检测的物品是标记物品时，可以打开该信息数据，获得更多的相关信息。例如，在元素标记和/或图形码被设计完成时，元素标记和/或图形码的标记数据自动生成；被标记物品的身份资料信息，可按自定义方式在后期编制完成，并全部存储到中央数据库中，或必要的话，存储到各级数据库中。例如，这样的信息可以包括：物品属性、特征、产权等自定义信息，更详细地，还可以包括以下一种或多种内容：标记：物品的特征编码；SKU(Stock Keeping Unit)：物品的项目编码；品名：物品的名称；生产日期：物品的生产日期；物品的批数：生产物品的批数；厂家：生产厂家；顾客：可能需要检测物品的客户；说明：物品的常规说明，等等。

除以上的静态信息外，根据特定的用途，也可以包括物品或物品持有人的“动态”信息。例如，物品流通过程中历次检测的时间、地点等信息，从而能够对物品进行跟踪管理。

概括地讲，所述信息可以包括下列中的一种或多种的组合：用于识别物品或物品持有人的身份的信息、用于对物品或物品的持有人进行管理的信息、在标记之后向数据库中不断加入、删除和修改的其它自定义信息，从而便于对物品和持有人进行查询、调用、统计、分析与管理。本领域技术人员可以针对物品和持有人的使用需要对特定的数据自定义任何类型和内容的与物品关联的任何信息。这些信息可以同时或分级地存储于各级数据库中方便相互调出使用。

根据本发明的一个方面，对于本地数据库以及远程中央数据库，还包括：识读装置与本地数据库以及远程中央数据库之间通过无线和/或有线的方式进行数据传输。例如，识读装置通过无线网、互联网或局域网等通信网络，将检测数据等传输给本地数据库以及远程中央数据库，本地数据库以及远程中央数据库再将结果数据传输给该识读装置。结果数据不仅包括简单地给出判断所测得的数据是否与库中的存储数据相匹配的“YES”或“NO”之类的判断是否是标记物品的判断信息，更重要的是，还可包括与被检测物品(如果匹配的话)有关的上述各种静态或动态信息，从而能够针对不同的应用作出各种处理。另一方面，识读装置还从数据库下载所需的全部数据信息，并及时更新校验，以确保数据同步。本领域技术人员可以理解，本发明的系统中的每一级数据库都可以设置有用于比较数据的比较单元，数据存储单元，数据发射单元以及数据接收单元。还可以设置授权和加密单元，用于数据加密。所述数据包括各类数据，如：光谱数据，编码数据等。所述数据可以经授权和加密后存入数据库，或授权或加密后与数据库中的数据相比较。

根据本发明的优选设计方案，对于识读装置返回的数据，数据中心的电脑可以采用集群系统和分布式计算进行数据处理。各集群系统之间通过网络互联互通，共享计算资源。在一个由高速网络连接的集群系统中，由主控节点把一次测试的结果数据分成若干数据块(一个数据块即一次计算任务，一个数据块包含一个范围内的元素数据)，主控节点此时将计算任务动态分发到周围的计算节点中进行计算，保证各计算节点充分利用计算资源分析和处理数据，计算节点完成计算后将结果返回主控节点，由主控节点整理计算结果，负责结果数据的处理，如果需要再次计算，重复以上动作直到得出结论。一次测试的计算可能需要经过多次往返于主控节点和计算节点之间进行计算和整理，以提高计算精度，得到一个误差更低的结论。这样的系统有效利用了计算机资源，提高计算精度和性能，降低检测时间。

在各级数据库的支持下可实现对每一种商品进行实时、实地的检测与识别。在检测与识别时，识读装置的终端显示不仅可以告知物品属于“标记物品”和“非标记物品”，还可以从各级数据库(在授权管理下)提取有关该商品的各种信息查阅，了解该商品的各个方面的详细信息。

2.元素标记信息的生成

以下示例性地叙述一些典型的外加元素标记的生成方法，但本领域技术人员可以理解，以下描述不构成本发明的限制。在该工艺过程中加入标记元素的配置主要以质量为基准，设计出不同的标记元素配方，利用已配制好的标记元素的标准溶液，将其加入到一定量的载体中，再加入所需要的附加确认成份，从而形成一种化学元素标记。概括地说：

(1)选择含有所需要的标记元素的化合物以及元素比例；

(2)选择载体，按照配方将一定量的标记元素的化合物与载体相混合；

(3)将第(2)步中混合好的含有化学元素标记的物质与要标记的物品相结合，形成化学元素标记。

所述标记元素的化合物包括该标记元素的无机盐和/或有机盐。在同一个化学元素标记中，优选使用同一类的盐。所述载体包括：有机溶剂和/或无机溶剂、固态粉末等。

选择地，可以在所述第(2)步中加入附加确认成分。所述附加确认成分可以是可见涂料、可见的紫外线颜料、测试试剂、和/或微小的标记等。

在上述第(3)步中，可以在物品的生产过程中加入，还可以通过包括但不限于涂抹、喷涂、沉积、浸泡、搅拌、和/或印刷等方式将混合好的含有化学元素标记的物质与要标记的物品相结合，载体溶剂挥发或凝固，而其中的标记元素部分附着于物品表面，部分渗入物品内部，形成化学元素标记。

更具体地说，可考虑以下工艺：

准备标记元素的标准溶液。根据设计好的配方，可以利用配制标准溶液的方法配制好各种化学元素标记的一定浓度的标准溶液，该溶液的溶剂通常是水。再利用该标准溶液来配制化学元素标记。这样更便于操作。

选择载体。载体是利于将化学元素与被标记的物质相结合的物质。载体可以与以上标记元素的水合物的标准溶液不相溶，且标记元素能与载体溶剂分开。应用时，主要要求是有利于该标记元素的表面附着于被标记物品的表面和渗入物品内部。作为选择，溶剂型载体可以是水或者乙醇等，制成均相溶液，使标记元素可以完全地或部分渗透进入物品中。在应用时，将标记元素和载体混合在一起，并按需要的最小量，附着于物品表面和渗入物品内部。标记元素可以在任意表面和任意温度或者任意环境下使用。载体的关键作用是附着在物品表面足够长时间，以便使化学元素标记可以附着于物品表面和渗入物品内部。很多物品表面，如：木头，纸张，橡胶，或是钢材等，都可以迅速完成渗透过程。更致密的物质，如：塑胶和铬合金等，在配合超常规载体溶剂的条件下，渗透过程可能需要较长时间。

具体地讲，可选择的载体类型优选可以考虑以下几类：

I、可与标记元素形成多相混合物：该载体溶剂是有机载体溶剂可以包括脂肪烃，芳香烃或是醇类等，(具有代表性的是油溶漆，清漆和虫漆)。操作者因职业接触而需要考虑的安全问题是选择适合载体溶液的另一个因素。基于这种考虑水和醇基的溶液可能是潜在刺激性气味最低的。各种可流动的清漆，可以自然硬化，不需要任何催化剂，干燥后可以形成洁净、坚硬的表面，可以和很多表面紧密结合，该类漆的溶剂通常是芳香烃，如：甲苯。本发明的优选载体溶剂：清漆。可以用于金属、塑料等物品。

II、与标记元素形成均相混合物：水溶性载体溶剂可以是乙醇，乙二醇以及占组分大部分百分比的其它水溶性表面活性成分。可形成非常柔和的均相标记组合物，载体溶剂迅速变干，而标记元素却保留在物品上，该类载体溶剂还可以用于塑料物品。

III、环氧类树脂：该树脂在使用时，是与另一种催化剂相混合，之后固化，但是在使用之前也会有相当数量由于变硬而损失无法使用。该环氧类树脂具有很强的渗透性，并且有很好的耐酸性及抗溶解性，使用该载体溶剂时，标记可以形成为可见的。

为了进一步加强化学元素标记的效果，例如在物品特定位置作标记的情况下，为便于定位，还可以在所述化学元素标记组合物中加入现有的确认成份，作为辅助成份，它通常包含在所有的化学元素标记组合物中，而且按客户的要求它是可以免除的。以下是一些附加确认成分的非限制性例子：

I、可见涂料：使用荧光漆涂料形成可见化学元素标记组合物。涂料依照客户的需求混合，但最好混合许多的涂料形成一种独特的色谱。比如：使用25％的体积比混合涂料，而且把涂料以粉状形式加入载体溶剂中并机械震荡直到涂料完全溶解。这种混合形成了以质量形式计量的标记添加剂制作方法的基础。

II、可见的紫外线颜料：它是一种性能强大的紫外线颜料，并且是以质量比形式计量的，需要维护的精确测量。例如，使用1到200

W/W计算。染料以粉末形式添加到液体载体中并机械震荡溶解。这些颜料能满足几乎任何特殊识别的需求。

III、测试试剂：检验用粉末状酚酞测试试剂，遇强碱显示紫红色。当然，还可用蓝色麝香草酚酞(百里酚酞)指示剂。混合并机械震荡。也可以使用其它酸碱指示剂。

IV、微小的标记：可以加入预设编码的微小标记，也可以加入客户特别要求的微型标记。不混合入载体溶剂，但保存在悬浮液里。由于重力的原因，当载体液体静止的时候，它们会沉降。用量为例如每25克液体中可以用1克微小标记。

此外，标记与物品结合，通过综合判断标记的信息和/或物品本身的信息，确定该标记物品的准确的全面信息。例如，一个物品可以同时包括显性的条形码(可见的粘贴或印刷在物品外表面)识别标记，同时包含隐性的元素标记特征(元素隐藏在物品的材质内部，因而不可见，是隐性的)。当检测时，需同时符合两种特征才能通过识别，仿冒物品只能伪造显性标记，却不能伪造隐性标记。

根据本发明的一个方面，本发明的上述工艺过程可以配置为自动化分配过程。如前所述，数据库系统中存储了针对各种材质和条件下的大量配方，配方的选择可以采取自动生成并记录于数据库的自动化方式。

3.特殊材质(金属)产品的标记技术

现有技术很少涉及如何在金属材质上利用置换和/或喷涂的方式，将含有元素标记的物质附着于金属材质上的方法和相应设备。本发明开发了相应的标记生产设备和方法。

(1)首先，可以对金属材质(例如钢瓶)进行预处理。例如标记位置的表面清洁，将该区域表面的油渍、污渍等清洁干净。如表面有漆，以标记区域的边缘以内例如约4Cm的水平位置处为圆心，去掉一块直径约为3Cm的圆形漆层。标记区域其他部分可保持完整。对于完好的钢瓶上述预处理并非必要步骤。

(2)将钢瓶放置于激光标记区域内，激光标记区域内例如有用于在钢瓶上做标记的激光打码机(也可以是其它做标记的设备)，一个激光打码机移动装置带动激光测距仪器开始移动，激光测距仪器检测到达预先设定的位置后，发出信号，激光打码机接到该信号后，开始打码。所打的码例如是可以识别物品的各种一维、二维或三维码、图案图形等。激光机打出的图形或图形码可以由各级数据库(或数据处理分析装置)控制，可以自动生成。打码(图形)所在位置也就是元素信息标记所在位置。

选择地，用电蚀刻机或其它蚀刻技术将图形或图形码部分，没有漆层在表面覆盖的金属蚀刻掉，加深图形或图形码，使之成为具有一定深度或高度的立体的图案。例如图案可以是一种具有一定深度或高度的多个圆点的立体的二维图案，当是具有一定深度的立体的图案时(阴文图案)其中的每一圆点是凹陷的。或者，当是具有一定高度的立体的图案时(阳文图案)其中的每一圆点是凸出的。当然，图案可以是方形点阵的，当是方形点阵的时候，部分方形点有可能是连通的。点阵中的点也可以是其它形状的。根据材料的厚度和形成图形或编码图形的方法的不同，具有一定深度或高度的立体的图案可以有各种凹陷深度或凸起高度。例如，深度或高度可以在1微米至5厘米之间，优选在10微米至3毫米之间，更优选在20微米至2毫米之间，在一个具体实施例中的气瓶金属表面上阴文图案的凹陷深度大约在1毫米至1.5毫米之间。

上述图形或图形码例如还可以是利于视觉识别的徽标(LOGO)图案，为便于防止伪造和有利于安全性，也可以是遵循各种编码规则的图形码。图形码的编码规则可以采用各种已知、未知或专门开发的编码规则。例如，可以采用标准Datamatrix码。当然，这些都不构成限制。

(3)将完成激光测距和标记的钢瓶放置于置换区域内。在置换区域内将化学元素标记添加到钢瓶的特定位置(例如上面的打码(图形)所在的位置)。置换区域内有元素标记置换机，置换机实现根据上面第2部分所述的适合于在金属上添加化学元素标记的方法。例如，置换机含有置换液循环系统，其中的置换液直接作用在标记位置上。置换液中含有要标记的化学元素，例如以各种悬浊液、溶液、有机、无机分子形式存在的化学物质，要标记的化学元素通过置换液与物品(金属钢瓶)的接触而被置换到物品上，特别地，被置换到标记的区域上(打码图形所在的区域)。

选择地，将完成置换的钢瓶放置于再处理区域，例如进行擦净，再对工件进行吹扫等。

(4)将完成再处理的钢瓶放置于喷涂区域，喷涂机对标记所在的位置进行喷涂，例如，对经过置换的钢瓶表面覆盖保护性涂层。还可以包括喷漆、上色、覆盖等。选择地，喷涂所采用的配料中也可以含有要标记的化学元素，换句话说，添加化学元素标记的步骤也可以在这一步进行。

(5)下一步，可以对添加好元素标记的物品进行识读，这可以通过1.3节所述的识读装置进行，以便将物品的最终的光谱数据存储于数据处理分析装置13或一个本地数据库或传送到远程数据库，或转换为各种标记数据而存储于数据处理分析装置13或本地数据库或传送到远程数据库，以备将来对此物品的识别和管理之用(参加上面第1.4节)。

4.实例：气瓶的标记生产线设备和方法

本发明开发了一种圆盘方案生产线设备，用于实现气瓶(例如按国家安全监察机构对特种设备的分类代码为2300)的信息化管理功能，显然，也可用于与气瓶材质相似的其他金属物品的信息化。此信息化过程包括信息标记、信息识读及数据传输等。通过信息标记过程可以使每只气瓶等物品的金属表面形成具有一定规则的图形和/或文字信息，同时此图形和/或文字信息中包含了元素标记信息。图形和/或文字信息与元素信息可赋予每只气瓶等物品唯一的身份信息(参见上面第1.2节)，同时图形和/或文字与元素信息可同时被特定识读设备所识别和读取，所读取的数据可经过数据传输设备上传至中央数据库等数据存储设备形成特定电子身份信息。经过此过程，可以使每只气瓶等金属物品具备唯一的身份信息，从而使每只气瓶等金属物品在制造、流通、使用、存储等各个环节得到有效的管理。

4.1生产线设备构造

以下示出了一个具有12个工位的圆盘式生产线设备的实施例。然而应当理解，本发明不局限于具体的工位数目和实施例的细节。

图3示出了根据本发明一个实施例的具有12个工位的圆盘式生产线设备主要部分的示意性俯视图；图4示出了根据本发明相应实施例的具有12个工位的圆盘式生产线设备主要部分的示意性前视图；图5示出了根据本发明相应实施例的具有12个工位的圆盘式生产线设备主要部分的示意性后视图。

圆盘方案生产线设备主要包括机械转盘系统100、标记系统200、置换系统300、擦拭系统(未示出)、喷涂系统500、数据处理系统600及中央控制系统(未示出)等部分。

(1)、机械转盘系统100主要包括驱动设备(未示出)、12条转动臂或机械臂120及12只托盘130。驱动设备可采用液压驱动、马达驱动等多种驱动方式。12条转动臂按每间隔30°在圆周上等距排列，同时每条转动臂末端放置一只托盘。托盘用于承载加工工件800(例如气瓶等金属物件)。当机械转盘系统工作时，驱动设备驱动机械臂按一定速率转动，同时机械臂带动托盘及托盘上的加工工件按相同速率转动。

(2)、每条生产线有一套标记系统，标记系统200主要包括标记设备210、测距设备、调焦设备230、信号传输设备(未示出)、防护设备(未示出)等，用于赋予每个工件图形和/或文字信息。标记设备例如可由激光机、气动打标机、印刷机或喷码机等构成。测距设备用于测定工件与标记设备间的距离，可由激光测距或红外测距等设备完成。调焦设备用于调整标记设备与工件间的距离，使标记设备处于合适的工作位置，从而激光机或气动打标机等可将发射的激光定位于工件表面。调焦设备例如可由步进电机寻位完成。信号传输设备用于将信息数据传送于标记设备，信号例如可以来源于中央控制柜，也可由计算机等设备单独提供，或者通过访问各级数据库系统获取，同时可通过所输入信号控制生产数量。如果生产线系统所在地有防爆等要求，可在标记系统上加入氮气、二氧化碳等防护设备。

(3)、置换系统300主要包括12套置换设备、连接于置换设备的12个置换臂320、置换臂上的12个置换头及1套循环容器340等，用于赋予每个工件的元素信息。置换设备可通过元素标记置换机实现(参见上面第3部分第(2)节)，每条转动臂上各安装一套置换设备。置换臂用于控制置换头与工件的连接，置换臂可通过气动等方式工作，每条转动臂上各安装一条置换臂。置换头用于与工件的连接并进行置换工作，每条置换臂上各安装一只置换头。选择地，循环容器主要用于标记置换工作时所需的循环液，由一个水箱、两套搅拌系统及两台水泵构成，安装于托盘的下方。置换头可采用尼龙或树脂材料，橡胶圈密封。水箱材质可采用不导电耐腐蚀材料，连接方式可采用软管连接，过滤方式可采用滤网方式。

(4)、擦拭系统主要包括实现刷、擦、吹等功能的部分，用于去除经过置换系统之后的工件上的液体等。

(5)、喷涂系统500主要包括喷涂设备510和烘干设备(未示出)等，用于将工件的金属表面覆盖保护性涂层，该涂层可含有元素信息。喷涂方式例如可采用自动喷涂，可采用定时、定量控制。烘干设备例如可采用紫外烘干、加热烘干等。

(6)、数据处理系统600主要包括识读设备610和数据传输设备等(例如，可参照1.3节中的识读装置设计)，用于收集完成标记的工件上的数据信息并上传至各级数据库。

(7)、中央控制系统(未示出)主要用于控制整个生产线的运行，可集成水、电、气外部信号输入等控制功能。例如，该中央控制系统可以实现为一个中央控制柜。该中央控制柜可以是控制生产线设备的一个独立的控制系统，也可以通过网络与更高级的远程控制中心相连，用于传输存取各种数据信息，包括化学元素标记信息、各种光谱数据、标记数据、检测数据等。

整个生产线可包括12个工位，其中上述标记系统、擦拭系统、喷涂系统和识读系统各占一个工位，上件和下件各占用一个工位，置换系统占用6个工位。置换系统安装于转动臂上并随转动臂转动外，其他系统(标记系统、擦拭系统、喷涂系统、数据处理系统等)均安置于转动臂托盘所在圆周之外所对应的固定位置。同时，各工位根据需要可以按转动臂对应位置按顺序放置，例如，依次为(参见图3，其中标出了0°、30°、60°、210°、240°、300°等位置)：

0°(360°)转动臂位置对应上件(上载工件)工位：在此工位待加工工件可人工或机械、自动地放置于托盘上，并手动或自动调节至标准高度，上件工位可设置预存储区，可预存储一定数目的工件，方便操作。具体数目可依据生产线的需要而定。

30°转动臂位置对应标记工位：在此工位标记设备210、测距设备、调焦设备230、信号传输设备等协同工作，将将由中央控制系统或其他设备传输而来的图案信息数据标记于工件之上。

60°、90°、120°、150°、180°、210°转动臂位置均对应置换工位：从60°工位开始，置换臂自动转动90°将置换头贴于工件表面并固定，置换设备开始运行，选择地，循环水系统也通过置换头淋撒于工件表面。经过工件表面的循环水可被收集于循环水箱中，经由双重过滤装置过滤后循环使用。在此之后置换系统一直不间断工作，直到工件转动至210°时，置换臂自动反向转动90°将置换头脱离工件表面，同时该置换头的循环水停止，置换完成，由此使工件表面承载了元素标记信息。

随后是240°转动臂位置和270°转动臂位置对应的擦拭工位和喷涂工位(图中示出240°转动臂位置为喷涂工位，270°转动臂位置为擦拭工位；也可以设置为240°转动臂位置为擦拭工位，270°转动臂位置为喷涂工位)：在擦拭工位，擦拭系统通过刷、擦、吹扫将遗留在工件表面标记位置的水渍等擦拭干净。在喷涂工位，喷涂设备和烘干设备同时开始工作。喷涂设备将涂料喷涂于工件的标记位置表面，同时，烘干设备将所喷涂的涂料烘干。

300°转动臂位置对应数据处理(识读)工位：此时，识读设备读取工件所承载的标记信息，并由传输设备上传至数据库。

330°转动臂位置对应下件(下载工件)工位：人工或机械地将工件从圆盘生产线上取下。

根据需要转盘系统按顺时针或逆时针均可工作。

在一个实施例中，生产线具有如下规格：直径：2.5M(底座圆盘)；高：3M；重量：7.5T；转动方式及速度：生产线运作时，转动臂可采用脉冲式方式转动。转动臂每耗时5秒可转动30°，随后经过20秒的短暂静止后，转动臂耗时5秒钟再转动30°，如此循环。

以上所述生产线规格及工位设计为按具体案例所设定的优选方案之一，具有可调节功能。可依据实际需要设定其他规格。

4.2生产线设备工作流程：

(1)整个生产线由中央控制柜控制启动和停止。

当启动工作按钮时，生产线开始运作。待加工工件可人工或机械地放置于托盘上，并手动或自动调节至标准高度。

(2)随后，转动臂带动托盘上的工件转动至30°所对应的标记工位并暂时静止。此时，测距设备自动测定工件与标记设备间的距离并将数据传输于步进电机，步进电机通过信号自动控制标记设备移动，使标记设备处于合适的位置。而后，标记设备将由中央控制系统或其他设备传输而来的图案信息数据标记于工件之上。

(3)标记完成后，转动臂带动托盘上的工件转动至60°所对应的置换工位。此时，置换臂自动转动90°将置换头贴于工件表面并固定，此时置换设备开始运行，同时循环水系统也通过置换头淋撒于工件表面。经过工件表面的循环水可被收集于循环水箱中，经由双重过滤装置过滤后循环使用。在此之后置换系统一直不间断工作，直到工件转动至210°时，置换臂自动反向转动90°将置换头脱离工件表面，同时该置换头的循环水停止，置换完成，并使工件表面承载了元素标记信息。

(4)随后，转动臂带动托盘上的工件转动至240°所对应的擦拭工位。擦拭系统通过刷、擦、吹扫将遗留在工件表面标记位置的水渍擦拭干净。

(5)其后，转动臂带动托盘上的工件转动至270°所对应的喷涂工位。此时喷涂设备和烘干设备同时开始工作。喷涂设备将涂料喷涂于工件的标记位置表面，同时，烘干设备将所喷涂的涂料烘干。

根据需要，上述第(4)、(5)步骤可以颠倒或省略其一或其二。

(6)随后，转动臂带动托盘上的工件转动至300°所对应的识读工位。此时，识读设备读取工件所承载的标记信息，并由传输设备上传至数据库。

(7)最后，转动臂带动托盘上的工件转动至330°所对应的下件工位。完成标记的工件由人工或机械搬离生产线。

Claims (19)

1.一种用于金属工件的元素标记的圆盘式生产线设备，包括：

机械转盘系统，包括驱动设备、多条转动臂、多个托盘，驱动设备驱动机械臂按一定速率转动，同时机械臂带动托盘及托盘上的加工工件按相同速率转动；

标记系统，包括标记设备、信号传输设备，用于赋予每个工件图案信息，信号传输设备用于将信息数据传送于标记设备；

置换系统，用于赋予每个工件元素标记信息，包括多个置换设备，连接于置换设备的用于控制置换头与工件的接触的多个置换臂、置换臂上的用于与工件接触并进行置换工作的多个置换头；

识读系统，包括识读设备和数据传输设备，用于收集完成标记的工件上的数据信息并上传至数据库；以及

中央控制系统，用于控制整个生产线的运行。

2.根据权利要求1的生产线设备，还包括擦拭系统，实现刷、擦、吹功能，用于去除经过置换系统之后的工件上的水渍。

3.根据权利要求1的生产线设备，还包括喷涂系统，它包括喷涂设备和烘干设备，用于将工件的金属表面覆盖保护性涂层。

4.根据权利要求1的生产线设备，其中中央控制系统为中央控制柜，是控制生产线设备的一个独立的控制系统。

5.根据权利要求1的生产线设备，其中中央控制系统为中央控制柜，通过网络与远程控制中心相连，用于传输存取各种数据信息。

6.根据权利要求1的生产线设备，其中标记系统还包括用于测定工件与标记设备间的距离的测距设备。

7.根据权利要求1的生产线设备，其中标记设备由激光机或气动打标机构成。

8.根据权利要求1的生产线设备，其中测距设备由激光测距设备构成。

9.根据权利要求1的生产线设备，其中调焦设备用于调整标记设备与工件间的距离，调焦设备由步进电机寻位完成。

10.根据权利要求1的生产线设备，其中标记系统上加入氮气防护设备。

11.根据权利要求1的生产线设备，还包括循环水箱，安装于托盘的下方，用于标记置换工作时所需的循环水。

12.根据权利要求1-11中任一项的生产线设备，其中该圆盘式生产线设备为12工位的生产线设备，包括12条转动臂，12个托盘，12个置换设备，连接于置换设备的用于控制置换头与工件的接触的12个置换臂、置换臂上的用于与工件接触并进行置换工作的12个置换头。

13.根据权利要求12的生产线设备，其中12个工位为1个上件工位、1个标记工位、6个置换工位、1个擦拭工位、1个喷涂工位、1个识读工位、1个下件工位。

14.根据权利要求13的生产线设备，其中转动臂采用脉冲式方式转动，转动臂每耗时5秒可转动30°，随后经过20秒的短暂静止后，转动臂耗时5秒钟再转动30°，如此循环。

15.一种用于金属工件的元素标记的生产方法，包括步骤：

(1)在上件工位将工件放置于机械转盘系统的托盘上，机械转盘系统驱动机械臂按一定速率转动，同时机械臂带动托盘及托盘上的加工工件按相同速率转动；

(2)转动臂带动托盘上的工件转动至标记工位并暂时静止，标记设备将由中央控制系统传输而来的图案信息数据标记于工件之上，

(3)转动臂带动托盘上的工件转动至置换工位，置换装置将置换头贴于工件表面并进行标记元素的置换，使工件表面承载元素标记信息；

(4)转动臂带动托盘上的工件转动至识读工位，识读设备读取工件所承载的标记信息，并由传输至数据库；

(5)转动臂带动托盘上的工件转动至下件工位，将完成标记的工件搬离托盘。

16.根据权利要求15的生产方法，还包括在步骤(3)之后，转动臂带动托盘上的工件转动至擦拭工位，通过刷、擦、吹扫而将遗留在工件表面标记位置的水渍擦拭。

17.根据权利要求15的生产方法，还包括在步骤(3)之后，转动臂带动托盘上的工件转动至擦拭工位，将涂料喷涂于工件的标记位置表面，同时，将所喷涂的涂料烘干。

18.根据权利要求15-17中任一项的生产方法，为12工位生产线流程，包括1个上件工位、1个标记工位、6个置换工位、1个擦拭工位、1个喷涂工位、1个识读工位、1个下件工位。

19.根据权利要求18的生产方法，其中转动臂采用脉冲式方式转动，转动臂每耗时5秒可转动30°，随后经过20秒的短暂静止后，转动臂耗时5秒钟再转动30°，如此循环。

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