CN103552384B - 一种胶囊的激光打标方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种胶囊的激光打标方法，其特征在于：采用透明或半透明材料对待打标的胶囊进行包装定位，将激光束透过透明或半透明的包装层聚焦到待加工的胶囊材料上，进行激光打标，所述激光束的波长为1.5微米到2.5微米。本发明实现了对含有机材料的胶囊物质在外包装层封装保护状态下的激光打标；可以实现对微小型胶囊药品的自动打标分类，可以实现大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光打标方法，特别涉及一种在胶囊表面进行激光打标的方法，属于激光材料加工领域。
背景技术
激光对材料的加工是激光应用于现代工业、医疗器械和高端设备制造等领域的一类重要的加工工艺。例如激光打标，不仅标记清楚、耐磨，而且不需要油墨材料，非常有利于环境保护，同时可以实现大规模高速工业化自动化生产。
医药材料等领域存在大量胶囊类的药品包装，对这些胶囊药品的型号编号进行标记识别，从而可以科学清晰地对胶囊类药品进行分类，实现对药品安全管理和使用具有重要的意义。传统上采用油墨印刷、喷涂等方法对这些胶囊药品进行处理，但这些方法容易造成胶囊内药品污染，标记也不清楚。采用激光打标的方式对这类胶囊进行打标，可以避免胶囊内材料如药品等的污染，实现胶囊药品的清晰、科学分类，同时可以实现大规模工业化生产。
然而，由于胶囊个体较小，同时医药领域又有着严格的卫生处理要求，因此，直接对胶囊进行激光打标存在定位困难、卫生处理难度大等问题。为解决这些问题，一种考虑是采用透明或半透明的包装材料对待加工的胶囊材料进行包装，或者使用玻璃壳封闭胶囊材料，然后对包装材料内或玻璃壳内的胶囊等进行激光打标。但是，对于透明或半透明的由有机材料构成的胶囊，现有的激光打标技术难以实现上述激光打标加工。现有激光打标技术中，如果想在含有机材料的物件上加工，一般使用二氧化碳激光器进行打标。二氧化碳激光器产生的是波长10.6微米的中红外波段光，如果对胶囊采用玻璃、塑料、晶体、或者半导体等材料进行预包装，二氧化碳激光在通过这些包装材料时已经被吸收，没法对这些被上述透明材料包装的胶囊材料进行激光打标。现有激光打标技术常用的其它激光器是1微米光纤激光器和掺钕石磂石（YAG）固体激光器，这些激光器发出的激光波长为1.01到1.15微米，这些波长激光可以透过玻璃和透明塑料等包装材料，但是，对于待加工的胶囊药品材料，由于这些胶囊是透明或半透明的、由含有机成分构成的材料，上述1微米波长的激光没法对这些有机物体进行激光打标处理。因此，采用透过透明或半透明的包装材料对待加工的胶囊类有机材料进行激光打标的构思，采用现有激光打标技术难以实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种胶囊的激光打标方法，以实现对有机塑料材料构成的胶囊进行激光打标加工。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种胶囊的激光打标方法，采用透明或半透明材料对待打标的胶囊进行包装定位，将激光束透过透明或半透明的包装层聚焦到待加工的胶囊材料上，进行激光打标，所述激光束的波长为1.5微米到2.5微米。
优选的技术方案，所述激光束由光纤激光器产生。
上述技术方案中，所述激光束为脉冲激光束，脉冲宽度从10-15秒到10-3秒量级。
上述技术方案中，所述激光束通过2微米场镜实现在胶囊材料上的聚焦。
所述待加工的胶囊材料中含有50%以上重量的有机物质。
为实现上述激光打标方法，可以采用下列系统：2微米脉冲（如飞秒，皮秒，纳秒，微秒或毫秒脉冲宽度）光纤激光器输出的激光束进入高速激光扫描振镜中；进入高速激光扫描振镜中激光束在打标机控制器的控制下实现激光束聚焦焦点在胶囊加工件表面的高速移动；通过高速激光扫描振镜的激光束进入2微米场镜中，实现激光束聚焦在胶囊加工件表面，2微米场镜可以实现在一定平面加工范围内聚焦激光光斑大小的均匀分布，从而实现胶囊表面高质量激光打标加工，2微米场镜的焦距从10毫米到500毫米，2微米场镜可以是普通平面场镜也可以是远心聚焦平面场镜；通过2微米场镜的激光束穿过透明或半透明包装层后聚焦在固定在多维加工平台上的胶囊加工件表面上进行激光扫描打标；打标机控制器控制2微米脉冲光纤激光器、高速激光扫描振镜、放在多维加工平台上的胶囊加工件的位置和加工工艺流程，完成塑料透明或半透明包装层内的胶囊有机材料表面的打标加工。
上述技术方案中，透过透明或半透明的包装层对包装层内的胶囊有机材料进行激光打标。包装层的目的是用于对待加工的胶囊材料进行包装、保护，也可以用于实现包装层内局部空间的特定气体保护。包装层可以是透明和半透明的玻璃材料、塑料材料、晶体材料或者半导体材料。玻璃材料的一般透过波长是0.3微米到3微米，塑料材料的透过波长是0.3微米到2.5微米，晶体材料的透过波长是0.3微米到4微米，半导体材料的透过波长是0.5微米到6微米。上述激光打标方案中采用的1.5微米到2.5微米的激光可以透过上述这些透明或半透明包装层，而同时，待加工的胶囊有机材料对2微米附近波长激光有一定的吸收，因此2微米波长激光可以实现对包装层内的有机胶囊物体进行激光打标。
上述技术方案中，所述透明或半透明的包装层可以是单层结构，也可以是多层结构，当包装层是多层结构时，各层可以由不同的物质构成。
上述技术方案中，所述包装层和待加工的胶囊材料可以是分离的，也可以是直接接触的。
由于上述技术方案运用，本发明与现有激光打标方法相比具有下列优点：
1．本发明通过透明或半透明包装层内待加工的有机胶囊材料进行包装、保护，再使用特定波长的激光束对有机胶囊材料进行激光打标，实现了对含有机材料的胶囊物质在外包装层封装保护状态下的激光打标；
2．由于可以对胶囊类物件进行先包装、后打标，本发明可以实现对小尺寸物体（如微小型胶囊药品）的自动打标分类，可以实现大规模工业化生产；
3．本发明通过包装层的设置，可以实现对待加工的胶囊物体的局部气体设置，从而实现对需要特定气体保护的胶囊类物体的激光打标。
附图说明
图1是实施例一的示意图；
图2是实施例二的示意图；
图3是实施例三的示意图。
其中：1、2微米纳秒脉冲光纤激光器；2、高速激光扫描振镜；3、打标机控制器；4、2微米平面场镜；5、多维加工平台；6、透明或半透明包装层；7、胶囊加工件；8、2微米微秒脉冲光纤激光器；9、2微米毫秒脉冲光纤激光器；10、2微米远心聚焦场镜。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明专利作进一步描述：
实施例一：参见附图1所示，一种胶囊激光打标方法，胶囊如医药材料胶囊等被透明或半透明的包装层封装后固定在一个多维加工平台5上等待打标加工，具体连接关系如下：2微米纳秒脉冲光纤激光器1输出的纳秒脉冲激光光束在进行激光准直、扩束后进入高速激光扫描振镜2中；进入高速激光扫描振镜2中激光束在打标机控制器3的控制下实现激光束在胶囊加工件7表面的高速移动实现激光打标加工；通过高速激光扫描振镜2的激光束进入2微米平面场镜4中，实现激光束聚焦在胶囊加工件7表面，2微米平面场镜4可以实现在一定平面加工范围内聚焦激光光斑大小的均匀分布，从而实现高质量激光打标加工，2微米平面场镜4的焦距从10毫米到500毫米；通过2微米平面场镜的激光束穿过透明或半透明包装层6后聚焦在放在多维加工平台5上的胶囊加工件7表面进行激光打标；打标机控制器3控制2微米纳秒脉冲光纤激光器1、高速激光扫描振镜2、放在多维加工平台5上的胶囊加工件7的位置和加工工艺流程，完成包装层内的胶囊有机材料的激光打标加工。
实施例二：参见附图2所示，一种胶囊激光打标方法，胶囊如医药材料胶囊等被透明或半透明的包装层封装后固定在一个多维加工平台5上等待激光打标加工，具体连接关系如下：2微米微秒脉冲光纤激光器8输出的微秒脉冲激光光束在进行激光准直、扩束后进入高速激光扫描振镜2中；进入高速激光扫描振镜2中激光束在打标机控制器3的控制下实现激光束在胶囊加工件7表面的高速移动实现激光的打标加工；通过高速激光扫描振镜2的激光束进入2微米远心聚焦场镜10中，这种2微米远心聚焦场镜可以在整个加工区域内实现激光垂直入射到胶囊的表面，从而实现整个打标加工区内激光打标点线的高度均匀一致，实现胶囊加工件7表面高质量清楚的激光打标， 2微米远心聚焦场镜10的焦距从10毫米到500毫米；通过2微米远心聚焦场镜10的激光束穿过透明或半透明包装层6后聚焦在放在多维加工平台5上的胶囊加工件7表面进行激光打标；打标机控制器3控制2微米微秒脉冲光纤激光器8、高速激光扫描振镜2、放在多维加工平台5上的胶囊加工件7的位置和加工工艺流程，完成包装层内的胶囊有机材料的激光打标加工。
实施例三：参见附图3所示，一种胶囊激光打标方法，胶囊如医药材料胶囊等被透明或半透明的包装层封装后固定在一个多维加工平台5上等待激光打标加工，具体连接关系如下：2微米毫秒脉冲光纤激光器9输出的毫秒脉冲激光光束在进行激光准直、扩束后进入高速激光扫描振镜2中；进入高速激光扫描振镜2中激光束在打标机控制器3的控制下实现激光束在胶囊加工件7表面的高速移动实现激光的打标加工；通过高速激光扫描振镜2的激光束进入2微米远心聚焦场镜10中，这种2微米远心聚焦场镜可以在整个加工区域内实现激光垂直入射到胶囊的表面，从而实现整个打标加工区内激光打标点线的高度均匀一致，实现胶囊加工件7表面高质量清楚的激光打标，2微米远心聚焦场镜10的焦距从10毫米到500毫米；通过2微米远心聚焦场镜10的激光束穿过透明或半透明包装层6后聚焦在放在多维加工平台5上的胶囊加工件7表面进行激光打标；打标机控制器3控制2微米毫秒脉冲光纤激光器9、高速激光扫描振镜2、放在多维加工平台5上的胶囊加工件7的位置和加工工艺流程，完成包装层内的胶囊有机材料的激光打标加工。
上述实施方案中，透过透明或半透明的包装层对包装层内的胶囊有机材料进行激光打标。包装层用于对待加工的胶囊材料进行包装、保护，也可以用于实现局部空间特定气体保护。包装层可以是透明和半透明的玻璃材料、塑料材料、晶体材料或者半导体材料。上述胶囊的激光打标方案中采用的1.8微米到2.2微米的激光可以透过上述包装层，而同时，待加工的胶囊有机材料对2微米波长附近激光有一定的吸收，因此2微米波长激光可以对包装层内的有机胶囊物体进行激光打标。
上述实施方案中，所述激光器的波长可以为1.5微米～2.5微米的飞秒（10-15秒）、皮秒（10-12秒）、纳秒（10-9秒）、微秒（10-6秒）、毫秒（10-3秒）不同激光脉冲宽度的光纤激光器。
上述技术方案中，所述待加工的胶囊有机材料中含有50%以上重量的有机物质。上述技术方案中，包装层6和待加工的胶囊材料7可以是直接接触的，也可以是分离的。包装层6可以是单层物质，也可以是多层物质，而且可以是不同的物质。
Claims (5)
1. 一种胶囊的激光打标方法，其特征在于：采用透明或半透明材料对待打标的胶囊进行包装定位，将激光束透过透明或半透明的包装层聚焦到待加工的胶囊材料上，进行激光打标，所述激光束的波长为1.5微米到2.5微米。
2. 根据权利要求1所述的胶囊的激光打标方法，其特征在于：所述激光束由光纤激光器产生。
3. 根据权利要求1所述的胶囊的激光打标方法，其特征在于：所述激光束为脉冲激光束，脉冲宽度从10-15秒到10-3秒量级。
4. 根据权利要求1所述的胶囊的激光打标方法，其特征在于：所述激光束通过2微米场镜实现在胶囊材料上的聚焦。
5. 根据权利要求1所述的胶囊的激光打标方法，其特征在于：所述待加工的胶囊材料中含有50%以上重量的有机物质。
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