CN105163896A - 标记带有弯曲标记区域的线缆的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线缆标记系统，包括：-至少一个标记区域，用于由至少一个激光装置标记线缆的一部分，-至少一个激光装置，-至少一个线缆传动装置，被配置用于使所述线缆在所述至少一个标记区域中行进。

Description

标记带有弯曲标记区域的线缆的系统

技术领域

本发明涉及通过激光束标记线缆。

该类型的标记能够在如电缆或其它类型的线缆护套上以永久和不可改变的方式快速和有效地形成标志(数字字母，条形码或其它图案)。

背景技术

标记例如可能包含烧蚀材料。还可能包含使线缆护套脱色。

在脱色的情况下，可使用紫外激光(UV)来撞击被掺杂二氧化钛颜料的线缆护套上。这尤其在航空航天应用的情况下使用。

无论所使用的方法类型(烧蚀、脱色或其它)，可实施多种标记技术。

第一种技术在于使用能量相对较强射率相对较低(值从几赫兹到几十赫兹)的激光器。可通过如被作用“镂空模板”的振幅掩蔽形成激光束，通过光学部件将其图像投射到线缆表面。通过该第一技术，各个激光发射(其持续时间通常为几纳秒)使得能够生成完整字符(例如数字字母)。

第二技术可在于使用能量相对较弱射率相对较高(值从几千赫兹到几十万赫兹)的激光器。可通过偏转系统将激光束聚焦和扫描在线缆表面上。通过该第二技术，通过大量激光发射像素化并生成各个字符(例如数字字母)。

无论使用何种技术，为了可被产生，线缆标记通常需要在空中(àlavolée)执行。设置光学偏转构件以在标记标志(由一个或多个图案或字符构成)期间使激光束跟随线缆，然后快速复位到标记区域起始处以标记随后的标志。这能够极快速地偏转线缆和以人工放缓的速度进行标记。

对于在空中标记线缆，可使用直线标记区域，其中以尽可能最佳的方式偏转线缆。通过与平底面物体相关联的检流镜实施在标记区域之上的激光束偏转操作，以在线缆上表面的平面内的标记区域的全部长度上形成清晰图像。

在上面提及的第二技术的情况下，在XY平面上由两个检流镜组成的扫描头使得能够同时执行刻写各个图案或字符的光束扫描和根据线缆偏转方向跟随线缆。平底面物体可将激光束聚集在线缆表面平面上。

以通常的方式，上面提及的第二标记技术(使用高频激光束扫描)被普遍用于多种工业应用中。其相对第一技术具有以下优点(实施强能量、小频率和振幅掩蔽激光)：

-多用途标记图案：可自由选择其尺寸和形状，而不是由掩模强加。

-最佳的光学效率：振幅掩蔽不阻碍光束，所有能量可用于标记处理工艺。如果考虑到标记例如字母“I”或条形码的条形，第一技术中可穿过掩模的传输率小于10％，而如果使用第二技术则无能量损耗，

-与高速激光源相兼容，激光源由连续激光二极管泵送，由极高可靠性和低维护性表征，

-光传输组件的寿命和形成更强光束(尤其用于UV标记)：相当于中等功率，光学性能的老化在较弱能量和高速情况没有比在强能量和低速情况更具关键性。

然而，该第二技术对电缆标记的应用具有特定问题，尤其涉及在空中线缆标记时得到的图案的质量。事实上在卷曲线缆直线标记区域中时极难避免线缆振动，尤其在卷曲方向的移动或围绕该轴线的旋转移动。即使是微小的，其也会引起标记字符的变形，这是因为字符的标记不具所提及第一技术情况下的即时性。

对于带状单丝线缆这样的非正圆形剖面线缆、或更复杂的多绞线缆来说，该问题更加严重。

如果考虑例如10kHz频率激光源，每次发射的间隔时间为约100微秒。如果需要200次发射来刻写尺寸为毫米级大小的字符，操作持续时间为20微秒。

屏蔽多绞线缆的绞合周期通常被包括在5毫米和50毫米之间。如果以每秒1米的速率行进线缆，由于线缆几何形状，线缆经历的振动时间周期值为约5到50毫秒。

基于与航空线缆激光标记系统性能相关联的数字的这个例子表明对应于字符标记和振动周期的时间标度为同一数量级。

因此在振动振幅对被标记字符尺寸来说是不可忽略的情况下，字符有较大的畸变风险。

事实上，被标记字符的尺寸值通常为1到几毫米的数量级。

振动振幅取决于线缆和将线缆引导到标记区域的方式，但它有时在直线标记区域中可达到几十毫米，这导致字符的较大变形和影响标志或条形码的可读性。

即使相对其它技术呈现多种优点，字符的变形问题极大地限制了第二技术的工业应用。

线缆在标记区域中的振动在上面提及的第一技术情况下也存在问题。事实上，线缆的振动影响不同字符之间的对齐，这是由于在激光器两次发射之间的时间跨度为几毫秒或十几毫秒。

因此存在改善尤其针对上面提及问题的激光标记线缆技术的需要。

发明内容

本发明适用于该范围。

本发明的第一方面涉及线缆标记系统，具有：

-至少一个标记区域，用于通过至少一个激光装置来标记线缆的一部分，

-至少一个线缆传动装置，被配置用于使所述线缆在所述至少一个标记区域中行进，和

-至少一个线缆弯曲装置，被配置用于将所述线缆在所述至少一个标记区域中弯曲。

线缆的弯曲使得能够控制线缆的行进，以最小化其振动和避免由这种振动引起的标记变形。

在标记区域中强加在线缆的弯曲可以为圆形、椭圆形、抛物线或其他形状。

可通过线缆张力装置向线缆传递机械张力。

系统可另外包括至少一个线缆保持装置，被配置用于将所述线缆保持在所述至少一个线缆张力装置处。

所述装置还使得能够将线缆贴合在线缆弯曲装置上。

还加强了线缆的行进控制。

所述系统另外具有至少一个线缆引导装置，被配置用于将所述线缆引导到至少一个所述标记区域中。

所述引导装置例如可安置标记区域接近例如切割区域的经历机械应力的区域。从而改善了系统的紧凑性。

所述传动装置可包括与所述线缆相接触的粘附涂层。

因而改善了线缆的传动。

例如，线缆所贴靠的轮外表面可具有粘附涂层，能够避免线缆滑动。这在弯曲和传动装置被组合的情况下是特别有效用的。

例如，传动装置可具有至少一个传动带，被配置用于传动所述线缆。

还例如，传动装置具有相面对的至少一对传动带，其被配置用于容置它们之间的所述线缆。所述线缆还被夹设在传动带之间。

线缆传动装置和张力装置可被集成为同一装置。

因此所述系统更加紧凑。

这是例如轮传动线缆并将其弯曲的情况。

所述系统被简化。

根据实施例，弯曲装置包括至少一个轮段。

而且，可使用整个或仅一段轮。

使用一段轮使得可以使用更大的弯曲半径，并同时保持系统的小尺寸。

例如，配置轮段用于使所述线缆在所述标记区域中滑动。

再次例如，轮段具有多个轴承，用于在所述使所述线缆在标记区域中转动。

例如，线缆保持装置可具有多个轴承。可根据弯曲装置的弯曲度规律地间隔和/或布置这些轴承。例如，通过使用一个轮作为弯曲装置，可将这些轴承布置成圆弧形，以完美地保持待传动的线缆。

根据实施方式，配置轮段以使线缆传动带在所述标记区域中滑动。

例如，轮具有多个轴承，用于使所述至少一个传动带在所述标记区域中转动。

轮段可被固定。还可设置传动部件，以与其相结合来传动线缆。

传动装置还可具有被配置以用于进入旋转移动的轮。

可使线缆在拉紧的同时移动。

例如，轮可自由旋转移动或通过发动机传动。施加在线缆上的径因此是圆形的。

轮还可支承被驱动或未被驱动的传动带，线缆压靠在传动带上，且传动带将线缆强压弯曲。

根据实施例，配置激光装置以在垂直于所述至少一段轮的平面的方向上发射至少一个光束。

从而使系统更加紧凑。

例如，配置所述激光装置以发射根据所述线缆的行进移动的激光束。

例如，配置所述激光装置以在与线缆行进平面相平行的平面上在标记区域中移动光束。

激光束的扫描可被快速执行和与线缆行进平面相平行的平面上在标记区域中进行标记。

在包括线缆表面的标记平面上，激光束可遵循由弯曲装置强加的线缆弯曲路径。

根据实施例，标记装置由激光器、形成激光束的光学元件、使得能够根据平面的两个轴线扫描光束的一对检流镜、和使得能够在平面中聚焦光束的平底面物体，该平面为标记面。

所述系统可另外具有线缆张力装置，被配置用于将机械张力强加在所述线缆标记区域中的所述线缆上。

例如，线缆张力装置和传动装置可被集成为同一装置。

例如，一组滑轮可同时用于传动线缆并向其强加机械张力。

所述系统可另外具有激光标记装置。

本发明的第二方面涉及线缆标记方法，所述方法具有如下步骤：

-传动所述线缆以传送到标记区域，

-在所述标记区域中弯曲所述线缆，和

-所述标记区域中标记所述线缆的至少一部分。

所述方法另外包括使用根据第一方面的系统部件的步骤。

所述方法另外包括如下一个或多个步骤：

-展开加载在线圈上的所述线缆，和在行进过程中保持线圈的张力，

-借助所述线缆弯曲装置在所述标记区域中引导所述线缆，和

-在所述标记区域中标记所述线缆的至少一部分。

根据本发明第二方面的方法提供至少与根据第一方面的系统所提供相同的优点。

根据第一和第二方面的系统或方法的实施方式，所述激光束与所述标记平面正交。

除了前述各方面，本发明另一方面涉及通过激光束标记线缆的系统，包括：

-弯曲装置，被配置用于在与激光束主方向正交的平面上弯曲线缆，和

-带有光束扫描的至少一个激光装置，被配置用于跟随沿由所述弯曲装置强制的至少一段弯曲路径的线缆实施瞬时标记。

例如可在几厘米的长度上跟随。

例如，弯曲装置为旋转轮。

所述系统例如具有作为弯曲装置一部分且能够被配置用于传动线缆的传送带。

例如，弯曲装置可被关联到具有至少一对相面对的传动带的线缆传动装置，传动带被配置用于在它们之间容置所述线缆。

例如，弯曲装置具有至少一段轮，被配置用于使所述线缆滑动。

例如，轮段具有多个轴承，用于使所述线缆转动。

例如，弯曲装置还有助于传动所述线缆。

所述系统例如具有：

-带有用于粘附所述线缆的粘附涂层的机动轮，

-镀层装置，被配置用于将所述线缆紧靠在所述机动轮上，以能够传动所述线缆。

例如，通过所述轮同时驱动和弯曲线缆，和在标记区域中在弯曲路径段上进行标记。

例如，镀层装置具有多个轴承。

除了前述各方面，本发明的另一方面涉及用激光器瞬时标记线缆的方法，所述方法包括如下步骤：

-在与激光束主方向正交的平面上在标记区域处弯曲线缆，

-通过扫描激光束跟随线缆(通过激光束)、沿由所述弯曲装置强制所述线缆的至少一段弯曲路径标记线缆。

附图说明

通过对接下来仅以举例而非示意性方式给出的详细描述的阅读和参照附图，本发明将被更好理解且其它优点将变得明显，其中：

-图1示意性示出总体实施方式；

-图2a和2b示出变形和未变形的标记；

-图3-7示出更具体的实施方式。

具体实施方式

在接下来的详细描述中，在通过光束扫描的标记范围内描述实施方式。这些实施方式使得能够当线缆在标记区域中行进时避免在空中的标记字符变形。

在适当情况下，可在另一实施方式中实施呈现在各个实施方式的各个元件。

这些实施方式的应用领域尤其为：

-利用纳秒级脉冲UV激光源通过航空电缆护套脱色的标记，

-利用UV、可见光或红外波长的脉冲UV激光源标记电缆或黑色、白色或彩色光纤的护套，

-利用UV、可见光或红外波长的连续激光源标记电缆或黑色、白色或彩色光纤的护套，

-利用激光器标记所有类型不导电的导线、连接线、护套、柔性管或导管的表面。

通过这些实施方式可实施的标记尤其为：

-通过材料脱色的标记，

-通过烧蚀和改变被处理材料的反射特性的标记，

-线条式数字字母字符或通过带或不带轮廓的填充的标记，

-条形码标记，

-二维条形码(矩阵数据)标记，

-商标或缩写标记，

-纪念标记，

-利用在电线表面上聚集的一束或多束激光的标记，

-利用已优化空间分布(“top-hat”)的激光束的标记。

参照图1呈现普通实施方式。线缆1在围绕旋转轴旋转的轮2上被拉紧和行进。轮作为滑轮被使用。来自激光装置(未示出)激光束3的撞击线缆，以实施标记4(LASELEC)。

通过用激光束跟随(或扫描)线缆、沿着印制在线缆上标记区域中的弯曲路径执行线缆标记。此处，线缆沿着构成标记区域的圆弧(由线缆在其上被拉紧的轮的圆弧段形成)。在与轮平面平行且包含线缆表面的平面上执行标记。激光束来自由系统操控的偏转系统，其方向接近于轮平面的法线。激光速被扫描以标记各个标志字符。

线缆被弯曲在轮上，其不会振动并以被控制的方式在构成标记区域的圆弧上前进。这是用于多种线缆类型的情况，尤其是饰以饰带的线缆和多绞线线缆，这是由于它们的波浪形状符合轮的圆形轮廓且线缆与轮一起转动。

所使用的轮优选地具有最佳圆度，尤其用于极小直径的线缆。

还可通过一个或多个传动装置(未示出)传动线缆。可选或相结合地，轮可被机动化。

可选或相结合地，可设置线缆张力装置(未示出)以向线缆强加机械张力。而且，线缆的保持可被确认或改善。

例如，可使用一个或多个线缆展开装置以逐渐释放线缆。随着由所述传动装置的传动来释放线缆。例如最初可将线缆缠绕在线圈上且逐渐解开。在线缆的逐渐释放持续期间内，可以机械张力保持线缆。

可设置保持装置(未示出)以将线缆保持在轮处。而且，可将线缆贴靠在轮上。

而且，根据实施方式，通过传动和拉紧装置(例如通过自身展开装置)传动线缆。线缆例如被贴靠在标识区域内的弯曲装置的外侧面上。标记区域可包括线缆的全部或仅一部分弯曲区域。

当经受横向于行进方向的压力，线缆跟随受控路径且避免引起标记变形的振动风险。

图2a表示在直线标记区域上被引导的饰以饰带的多绞线上得到的传统瞬时标记的结果。由于线缆的振动运动，其事实上在字符瞬时标记过程中从其理想的横向位置偏离。因此导致被标记字符(“4”)的变形。

图2b表示根据实施方式在相同类型线缆上得到的瞬时标记的结果。被标记字符(“4”)未经历任何变形，这是由于其在标记过程中未从其理想横向位置偏离。

在图3所示的实施方式中(其采用与图1相同参考标号的构件)，轮23同时用于引导和传动线缆1。

轮被机动化(未示出电机)。为了改善线缆的传动，轮可被覆盖有呈现良好粘合特性且抗磨损的涂层(例如聚氨酯)。另外，线缆镀层系统7可与轮关，以在相同装置中结合线缆的弯曲和传动两种功能。

通过扫描头在XY平面上偏转激光束(未示出)。扫描头例如具有两个检光镜。例如利用平底面光学物体来聚焦激光束，其聚焦面与轮平面相平行且与线缆平面相重合。

在位于一个、两个或多个线缆引导装置6之间的标记区域5中以旋转方式执行瞬时标记。

线缆镀层系统例如具有被关联到适用轮外径的装置上的千斤顶。镀层系统可另外具有轴承8。该系统能够按压线缆抵靠轮侧表面，同时能够使其行进，以使机动化轮可传动线缆并无滑动。

不同脚轮8之间的间隔可被调节和优化，以能够与多绞线缆外包络线无论就绞线周期还是线缆位置而言均可最佳接触。

所述实施方式呈现的优点除了可避免字符变形(无论线缆类型)，还在于将标记区域极接近地安置在位于传动区域(在镀层装置处)下游的线缆剖面区域(未示出)。事实上期望减小标记机构和线缆剖面之间的距离，以最小化线缆长度的损耗(被安装的线缆的起始处未被标记且构成末端)。

该实施方式另外能够避免与线缆纵向振动相关联的所有字符变形(在行进方向上微“震动”)，有时由带齿和传送带的滑轮的线缆传动系统生成，主要用于实际线缆标记机构中。

在图4所示的实施方式中，其构件采用与图1相同的参考标号，线缆1的激光标记在可自由转动的未被机动化的轮24上执行。

利用将线缆以“夹层”包封的带滑轮9和传送带10的传动装置来执行线缆的传动。

配置传动装置以避免生成线缆的纵向振动，这将影响标记品质以及在线性标记区域中的横向振动。

可使用其它传动系统。线缆例如可被重缠到被机动化线圈上，在被线缆行进驱动的自动转动的轮2上执行标记。

在图5所示的实施方式中，其构件采用与图1相同的参考标号，线缆1与传送带11相接触，传送带自身与轮25相接触。轮25将线缆强制弯曲在圆弧上并能够完全避免激光标记期间的横向移动。

在上面提供的激光束3被聚集在与线缆表面通过的轮表面相平行的表面上。激光束的扫描使得能够瞬时标记所有类型的图案，例如条形码12。

传送带的使用使得能够简化磨损部件的更换和/或将轮的引导耦合到如图4所示的“滑轮-传送带”类型的传动类型。

轮可被固定或机动化以及构成传送带传动系统。可加设抵靠传送带的线缆夹紧系统。

在图6所示的实施方式中，其构件采用与图1相同的参考标号，线缆1在轮弧侧上被标记，但其于此是被固定的。在该实施例中，轮被截断并归结为由弯曲的侧面表面形成的机械部件15，在侧面表面上，线缆1完全与其形状完全适合地滑动。

滑轮13和14参与对线缆的引导。它们能够使线缆在滑动时保持贴靠在弯曲部件的外表面上。

与前述相同的方式执行激光标记，即在沿线缆表面的圆弧上。此处标记16为全圆图案。其已在对应于引导部件的中心部分的标记区域上被实施。图像与线缆一起向标记区域的输出端移动。激光束3实施扫描操作和在线缆展开期间跟随线缆。其位于标记区域的端部位置上以标记构成标志的最终图案，并且一旦标志终止，其被再次定位在标记区域起始处以开始随后标志的标记。

该实施方式呈现更加紧凑的优点，尤其在期望设置大长度标记区域时(这意味着大直径的轮)。

在该实施方式的精确情况下，线缆的弯曲引导表面不必要是圆形的，但可具有另一类型的弯曲，例如椭圆形、抛物线形或其它。

在图7的实施方式中，其采取与图1构件相同的参考标号，代替了在图6的“截断轮”15的光滑曲面上滑动，线缆1在具有一定数量轴承18的引导装置17上行进。

布置轴承以形成与在装置上被拉紧的线缆表面相接触的包络面部，其弯曲形状使得能够引导线缆而无寄生横向移动的可能性。

脚轮的尺寸和间隔可以被调节和优化，以在不规则表面上完美地引导如双绞线电缆的线缆。

已在参照附图的详细描述中描述和显示本发明。然而本发明不限于所呈现的实施形式。本领域技术人员通过对参照附图的详细描述的阅读可推导和实施出另外的变化形式、实施方式和特征的结合。

为了满足具体要求，本发明领域内的技术人员能够采用改变或调整。

在权利要求中，术语“包括”不排除其它元件或其它步骤。不定冠词“一个”不排除多个。可有利地结合所呈现和/或要求权利的不同特征。在详细描述或不同从属权利要求中的呈现事实上不排除相结合的可能性。参考标号不应被解释为限制本发明的范围。

Claims (18)

1.一种线缆标记系统，包括：

-至少一个激光装置，

-至少一个标记区域(5)，用于通过所述至少一个激光装置来标记线缆(1)的一部分，

-至少一个线缆传动装置(2，9，10，11，13，14)，被配置用于使所述线缆在所述至少一个标记区域中行进，和

-至少一个线缆弯曲装置(2，15，17)，被配置用于将所述线缆在所述至少一个标记区域中弯曲，

其中所述至少一个激光装置被配置用于发射至少一个激光束，所述激光束在包含所述线缆的表面的标记平面中跟随由弯曲装置强加的线缆弯曲的路径。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述激光束与所述标记平面正交。

3.根据权利要求1或2所述的系统，另外包括至少一个线缆保持装置(7)，被配置用于将所述线缆保持在所述至少一个线缆弯曲装置处。

4.根据上述权利要求中任一项所述的系统，另外包括至少一个线缆引导装置(6)，被配置用于将所述线缆引导到至少所述标记区域中。

5.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述至少一个传动装置包括与所述线缆相接触的粘附涂层。

6.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述至少一个传动装置包括被配置用于传动所述线缆的至少一个传动带(9，10，11)。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述至少一个传动装置包括至少一对相面对的传动带(9，10)，该传动带(9，10)被配置用于在它们之间容纳所述线缆。

8.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述传动装置和所述线缆弯曲装置被集成为同一个装置(2)。

9.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述至少一个弯曲装置包括至少一段轮(15，17)。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述至少一段轮(15，17)被配置用于使所述线缆在所述标记区域中滑动。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述轮段(17)包括多个轴承，用于使所述线缆在所述标记区域中转动。

12.根据权利要求9并结合权利要求6或7所述的系统，其中所述至少一段轮(25)被配置用于使所述至少一个传送带在所述标记区域中滑动。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述轮段包括多个轴承，用于使所述至少一个传送带在所述标记区域中转动。

14.根据权利要求9到13其中一项所述的系统，其中所述至少一段轮(15，25)是固定的。

15.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述至少一个传送装置包括被配置用于进入旋转移动的至少一个轮(2，23，24，25，13，14)。

16.根据权利要求9到15中任一项所述的系统，其中所述激光装置被配置用于在垂直于所述至少一段轮的平面的方向上发射激光束。

17.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中所述激光装置被配置用于发射根据所述线缆的行进而移动的至少一个激光束。

18.一种标记线缆的方法，包括如下步骤：

-传动所述线缆以用于使所述线缆在标记区域中行进，

-在所述标记区域中弯曲所述线缆，和

-由发射至少一个激光束的至少一个激光装置在所述标记区域中标记所述线缆的至少一个部分，所述激光束在包含所述线缆的表面的标记平面中跟随所述线缆在所述标记区域中的弯曲路径。