CN103252586A - 一种图形化孔洞水松纸打孔设备 - Google Patents

一种图形化孔洞水松纸打孔设备 Download PDF

Info

Publication number
CN103252586A
CN103252586A CN2013101899138A CN201310189913A CN103252586A CN 103252586 A CN103252586 A CN 103252586A CN 2013101899138 A CN2013101899138 A CN 2013101899138A CN 201310189913 A CN201310189913 A CN 201310189913A CN 103252586 A CN103252586 A CN 103252586A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse laser
yew paper
tipping paper
holes
graphical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013101899138A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103252586B (zh
Inventor
冯俊波
曹国威
郭进
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ACADEMY OF PUBLIC SECURITY TECHNOLOGY HEFEI
CETC 38 Research Institute
Original Assignee
ACADEMY OF PUBLIC SECURITY TECHNOLOGY HEFEI
CETC 38 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ACADEMY OF PUBLIC SECURITY TECHNOLOGY HEFEI, CETC 38 Research Institute filed Critical ACADEMY OF PUBLIC SECURITY TECHNOLOGY HEFEI
Priority to CN201310189913.8A priority Critical patent/CN103252586B/zh
Publication of CN103252586A publication Critical patent/CN103252586A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103252586B publication Critical patent/CN103252586B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明公开了一种图形化孔洞水松纸打孔设备，其包括走纸系统、脉冲激光器、扩束器、反射型衍射器。反射型衍射器用于将扩束后的脉冲激光作为入射光，将该入射光反射聚焦在该水松纸的表面上而打出形状能相互独立的若干孔洞；其中，该反射型衍射器的反射面为基于衍射光学理论，利用计算机辅助设计，通过超大规模集成电路制造工艺，在基片刻蚀产生台阶或连续浮雕结构，形成同轴再现且具有预定衍射效率的反射面。脉冲激光器输出高峰值能量的脉冲激光，经过扩束器后入射在反射型衍射器表面，反射型衍射器能将入射光反射聚焦在水松纸表面，打出20微米~500微米大小的孔洞。该打孔设备稳定性好，通用性强，打出的孔洞透气性好，防伪度高。

Description

一种图形化孔洞水松纸打孔设备
技术领域
本发明涉及一种激光加工设备，尤其涉及一种过滤嘴用水松纸的打孔设备。
背景技术
研究表明，通过空气稀释作用可以减少人们在吸烟过程中对有害物质如焦油、尼古丁、一氧化碳的摄入量，于是高透气度卷烟纸和预打孔接装纸（水松纸）应运而生。特别是接装纸打孔技术近年来取得了迅猛发展，因为在各种方法中，用激光对接装纸进行定量打孔的方法最为简单有效。
水松纸打孔工艺对降焦具有明显效果，已普遍被国内外烟草企业采用。目前，水松纸打孔主要有机械打孔、电火花打孔、静电打孔和激光打孔四种方式。其中，使用最广和技术最新的是激光打孔。激光打孔是通过激光束对水松纸气化来制造通风所需的小孔。激光打孔与其他三种打孔工艺相比较具有很多优点，包括孔眼清洁、规范，孔型一致；打孔透气度控制精确、稳定，变异系数小；可打孔透气度范围宽；打孔透气度调整、控制方便。
现有技术中，水松纸激光打孔机将100W的连续激光通过高速旋转的反射棱镜分束到N个点上产生脉冲激光。该脉冲激光的频率与棱镜的转速有关，每个点上的激光脉冲功率为激光器输出功率的1/N。高速旋转的活动光学部件给系统稳定性带来影响。另外，为了提高孔的透气度，必须增大激光器的输出功率或降低走纸速度。而高功率激光器性价比低，低的走纸速率大大降低了产能，难以被厂家接受。许多专利采用并行的多路激光器方法来提高产能，但仍然没从根本上降低成本，而且增加了系统光路的复杂性。
同时，随着人们防伪意识的提高，能打出多种形状和排列的孔洞技术倍受青睐。虽然已有专利提出了利用微孔图形组成不同形状或曲线的防伪方法，但总体上灵活性不高，孔洞的形状无法改变，而且调节图案形状非常麻烦。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种孔洞形状可以随意改变的图形化孔洞水松纸打孔设备，其为基于衍射光学元件的图形化孔洞水松纸打孔系统。
本发明是这样实现的，一种图形化孔洞水松纸打孔设备，其包括：走纸系统，其用于传输待打孔的水松纸；脉冲激光器，其用于发出脉冲激光在该水松纸上进行激光打孔；其中，该图形化孔洞水松纸打孔设备还包括：扩束器，其用于对该脉冲激光器发出的脉冲激光进行扩束；反射型衍射器，其用于将扩束后的脉冲激光作为入射光，将该入射光反射聚焦在该水松纸的表面上而打出形状能相互独立的若干孔洞；其中，该反射型衍射器的反射面为基于衍射光学理论，利用计算机辅助设计，通过超大规模集成电路制造工艺，在基片刻蚀产生台阶或连续浮雕结构，形成同轴再现且具有预定衍射效率的反射面。
作为上述方案的进一步改进，该反射型衍射器通过激光波前的相位或振幅调制，使得距离该脉冲激光器为一预定距离的水松纸表面上形成一预定图样照明。
作为上述方案的进一步改进，该若干孔洞的直径大小为20微米~500微米。
作为上述方案的进一步改进，该若干孔洞的形状为圆形、椭圆形、星形、菱形、三角形、矩形、多边形中的至少一种。
作为上述方案的进一步改进，该若干孔洞的排列形状为直线、或曲线、或折线、或阵列式。
本发明的优势体现在以下几个方面：
1、脉冲激光器的峰值功率高，打出的孔洞透气性好；
2、不存在活动光学部件，光路设计简单，稳定性好；
3、每个孔洞的形状都可以单独设计，如：圆形、椭圆形、星形、菱形、三角形、矩形、多边形等，相比于以往技术用孔洞排列形状进行防伪的方法，防伪度更高；
4、孔洞的密度，大小，形状，排布等都可以在不改变系统光路的情况下更改，系统通用性强。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式提供的基于衍射光学元件的图形化孔洞水松纸打孔设备的结构示意图。
图2为应用本发明的图形化孔洞水松纸打孔设备在水松纸上打出的不同形状的孔洞图。
图3为与图2配套的反射型衍射器的反射面的结构示意图。
图4为应用本发明的图形化孔洞水松纸打孔设备在水松纸上打出的CETC字符的孔洞图。
图5为与图4配套的反射型衍射器的反射面的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，其为本发明较佳实施方式提供的基于衍射光学元件的图形化孔洞水松纸打孔设备的结构示意图。该图形化孔洞水松纸打孔设备用于在待打孔的水松纸4上进行激光打孔。该图形化孔洞水松纸打孔设备包括走纸系统（图未示）、脉冲激光器1、扩束器2、反射型衍射器3。
该走纸系统用于传输待打孔的水松纸4，脉冲激光器1用于发出脉冲激光在该水松纸4上进行激光打孔，扩束器2用于对该脉冲激光器1发出的脉冲激光进行扩束。
反射型衍射器3用于将扩束后的脉冲激光作为入射光，将该入射光反射聚焦在该水松纸4的表面上而打出形状能相互独立的若干孔洞5；其中，该反射型衍射器3的反射面为基于衍射光学理论，利用计算机辅助设计，通过超大规模集成电路制造工艺，在基片刻蚀产生台阶或连续浮雕结构，形成同轴再现且具有预定衍射效率的反射面。该反射型衍射器3通过激光波前的相位或振幅调制，使得距离该脉冲激光器1为一预定距离的水松纸4表面上形成一预定图样照明。
本发明的反射型衍射器3为自主开发的衍射光学元件，其设计程序采用改进的迭代算法，可以根据所需孔洞的数目、形状和排列，设计得到衍射光学元件面型，从而实现在水松纸4表面的特定图案照明，在水松纸4上打出特定微孔结构。
脉冲激光器1输出高峰值能量的脉冲激光，经过扩束系统（即扩束器2）后入射在衍射器件（即反射型衍射器3）表面，通过特殊的设计，衍射器件能将入射光反射聚焦在水松纸4表面，打出20微米~500微米大小的孔洞5。衍射形成孔洞5的大小、数目和形状由衍射器件设计来决定。
请一并参阅图2及图3，其中，横坐标x、纵坐标y的单位均为mm。在已成型的水松纸上，利用脉冲激光器1和设计得到的衍射光学元件，在水松纸4上打出不同直径（50微米~500微米）的圆孔和各种形状的微孔。
请一并参阅图4及图5，其中，横坐标x、纵坐标y的单位均为mm。在已成型的水松纸上，利用脉冲激光器和设计得到的衍射光学元件，在水松纸上打出微孔（直径250微米）构成的“CETC”字样。
本发明的优势体现在以下几个方面：
1、脉冲激光器的峰值功率高，打出的孔洞透气性好；
2、不存在活动光学部件，光路设计简单，稳定性好；
3、每个孔洞5的形状都可以单独设计，如：
Figure BDA0000322220702
等，相比于以往技术用孔洞5排列形状进行防伪的方法，防伪度更高；
4、孔洞5的密度，大小，形状，排布等都可以在不改变系统光路的情况下更改，系统通用性强。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种图形化孔洞水松纸打孔设备，其包括：
走纸系统，其用于传输待打孔的水松纸；
脉冲激光器，其用于发出脉冲激光在该水松纸上进行激光打孔；
其特征在于：
该图形化孔洞水松纸打孔设备还包括：
扩束器，其用于对该脉冲激光器发出的脉冲激光进行扩束；
反射型衍射器，其用于将扩束后的脉冲激光作为入射光，将该入射光反射聚焦在该水松纸的表面上而打出形状能相互独立的若干孔洞；其中，该反射型衍射器的反射面为基于衍射光学理论，利用计算机辅助设计，通过超大规模集成电路制造工艺，在基片刻蚀产生台阶或连续浮雕结构，形成同轴再现且具有预定衍射效率的反射面。
2.如权利要求1所述的图形化孔洞水松纸打孔设备，其特征在于：该反射型衍射器通过激光波前的相位或振幅调制，使得距离该脉冲激光器为一预定距离的水松纸表面上形成一预定图样照明。
3.如权利要求1所述的图形化孔洞水松纸打孔设备，其特征在于：该若干孔洞的直径大小为20微米~500微米。
4.如权利要求1所述的图形化孔洞水松纸打孔设备，其特征在于：该若干孔洞的形状为圆形、椭圆形、星形、菱形、三角形、矩形、多边形中的至少一种。
5.如权利要求1所述的图形化孔洞水松纸打孔设备，其特征在于：该若干孔洞的排列形状为直线、或曲线、或折线、或阵列式。
CN201310189913.8A 2013-05-21 2013-05-21 一种图形化孔洞水松纸打孔设备 Active CN103252586B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310189913.8A CN103252586B (zh) 2013-05-21 2013-05-21 一种图形化孔洞水松纸打孔设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310189913.8A CN103252586B (zh) 2013-05-21 2013-05-21 一种图形化孔洞水松纸打孔设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103252586A true CN103252586A (zh) 2013-08-21
CN103252586B CN103252586B (zh) 2015-06-03

Family

ID=48956985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310189913.8A Active CN103252586B (zh) 2013-05-21 2013-05-21 一种图形化孔洞水松纸打孔设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103252586B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104750889A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 北京华大九天软件有限公司 一种图形排列模拟打孔方法
CN104842066A (zh) * 2015-03-27 2015-08-19 龙游特美纸制品有限公司 一种激光打孔机的光束控制装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138490A (en) * 1989-04-29 1992-08-11 Carl-Zeiss-Stiftung Arrangement for changing the geometrical form of a light beam
CN1949025A (zh) * 2006-10-30 2007-04-18 华中科技大学 一种制备相位调制衍射光栅加密防伪标识的方法
US20080047939A1 (en) * 2006-08-25 2008-02-28 Stefan Hummelt Process and apparatus for joining at least two elements
CN101569959A (zh) * 2008-05-02 2009-11-04 莱丹加工技术公司 激光器运行方法和激光装置
CN101870038A (zh) * 2010-06-12 2010-10-27 苏州市博海激光科技有限公司 卷烟接装纸防伪式激光打孔方法及装置
CN101920397A (zh) * 2010-04-16 2010-12-22 江苏大学 一种基于衍射微光学元件的强激光无模成形方法及装置
CN102642090A (zh) * 2012-04-01 2012-08-22 汤振华 可回转激光掩模在线式切割或刻印方法及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138490A (en) * 1989-04-29 1992-08-11 Carl-Zeiss-Stiftung Arrangement for changing the geometrical form of a light beam
US20080047939A1 (en) * 2006-08-25 2008-02-28 Stefan Hummelt Process and apparatus for joining at least two elements
CN1949025A (zh) * 2006-10-30 2007-04-18 华中科技大学 一种制备相位调制衍射光栅加密防伪标识的方法
CN101569959A (zh) * 2008-05-02 2009-11-04 莱丹加工技术公司 激光器运行方法和激光装置
CN101920397A (zh) * 2010-04-16 2010-12-22 江苏大学 一种基于衍射微光学元件的强激光无模成形方法及装置
CN101870038A (zh) * 2010-06-12 2010-10-27 苏州市博海激光科技有限公司 卷烟接装纸防伪式激光打孔方法及装置
CN102642090A (zh) * 2012-04-01 2012-08-22 汤振华 可回转激光掩模在线式切割或刻印方法及系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张浩斌: ""具有二元光学校正元件的反射式光学系统研究"", 《哈尔滨工业大学硕士学位论文》, 15 December 2011 (2011-12-15) *
赵书安: ""二元光学述略"", 《金陵科技学院学报》, vol. 20, no. 3, 30 September 2004 (2004-09-30) *
金国藩 等: ""二元光学"", 《光电子技术与信息》, vol. 14, no. 5, 31 October 2001 (2001-10-31) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104750889A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 北京华大九天软件有限公司 一种图形排列模拟打孔方法
CN104842066A (zh) * 2015-03-27 2015-08-19 龙游特美纸制品有限公司 一种激光打孔机的光束控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103252586B (zh) 2015-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103252586A (zh) 一种图形化孔洞水松纸打孔设备
CN102243680B (zh) 一种网格划分方法及系统
CN101462204A (zh) 卷烟接装纸激光打孔方法和设备
Nicolaï et al. Experimental evidence of foam homogenization
CN103927175A (zh) 背景界面随音频动态变化的方法和终端设备
CN104427768B (zh) 电路板钻孔方法和该方法制作的电路板
BR112014005559A2 (pt) sistema e método para gerenciar um sistema de distribuição e geração de energia elétrica
CN104772463A (zh) 一种用于金属增材制造的支撑结构及制作方法
CN103491911B (zh) 制备膨化吸收构件的方法
Cheng et al. A numerical study of a vortex ring impacting a permeable wall
Su et al. Rationally Designed Anti‐Glare Panel Arrays as Highway Wind Energy Harvester
RU2010148134A (ru) Постраничное разбиение иерархических данных
CN104571633B (zh) 一种笔迹获取方法、装置及超声波电子笔
CN101870038A (zh) 卷烟接装纸防伪式激光打孔方法及装置
Maglione et al. Simulation of dark lanes in post-flare supra-arcades-III. A 2D simulation
CN202669048U (zh) 瓦楞纸板模切机打孔装置
CN202123323U (zh) 用于刻蚀触摸屏上不可视区域导电薄膜的装置
CN203171140U (zh) 激光打孔机分光机构的双聚焦装置
CN203441682U (zh) 风力发电叶片芯材
CN1239300C (zh) 宽幅薄型基材打孔设备
CN103538094A (zh) 一种瓦楞纸切割构件
CN206209656U (zh) 一种实用的圆形触摸屏结构
WO2002067388A2 (en) Apparatus and method for high speed laser perforation of webs
CN103317231B (zh) 激光打孔机分光机构的双聚焦装置
CN103552867A (zh) 一种盘纸分切机的送纸装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant