CN111727102A - 激光打标系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于对产品进行打标的激光打标系统，包括用于提供激光束的激光源、用于将激光束投射到产品上的打标头、包括提取装置和用于控制激光源和打标头的控制器的壳体，该提取装置被配置成产生提取流体流，该提取流体流用于提取由激光束与产品之间的相互作用产生的物质。激光打标系统还包括将壳体连接到打标头的脐带缆组件。

Description

激光打标系统
技术领域
本发明涉及一种激光打标系统。本公开的方面和实施方式总体上涉及激光扫描和激光打标设备。
背景技术
当前的激光打标器和扫描仪在包装以及零件打标生产线中的自动生产操作期间受到限制。当前的激光打标器和扫描仪通常相对于被打标的物品被固定在生产系统中。
已知的激光打标系统通常包括用于激光打标系统的不同部件的多个庞大的壳体。例如，已知的激光打标系统通常包括用于激光源的壳体、用于提取装置的壳体、用于冷却系统的壳体、用于包封生产线的一部分的大辐射屏蔽单元、以及将激光打标系统的不同部件连接在一起的多个非柔性线缆和/或导管。这往往使得已知的激光打标系统成为大、重、笨重的系统，该系统在使用中不灵活，难以安装在生产线上，并且难以在生产线周围操纵。与已知激光打标系统相关联的安全要求（例如辐射安全要求和/或排烟要求）也增加了安装和安全使用已知激光打标系统的困难。为了安装和使用已知的激光打标系统，生产线所有者通常必须首先组织由安全人员对其生产线的评估，使得定制的激光打标系统部件（例如辐射屏蔽单元）可以针对其独特的生产线设计和构建，从而导致昂贵且耗时的过程。与已知激光打标系统相关的困难在于，生产线所有者不愿意用已知激光打标系统替换不同的打标系统（例如连续喷墨打标系统）。
本发明的目的是提供一种激光打标系统，其消除或减轻了在此或在别处指出的现有技术的一个或多个问题。
发明内容
本文公开的方面和实施例提供使得光学扫描或打标系统（例如激光扫描或打标系统）容易地集成和操作到生产系统中。
根据本发明的第一方面，提供一种用于对产品进行打标的激光打标系统。该激光打标系统包括用于提供激光束的激光源、用于将激光束投射到产品上的打标头、以及壳体。所述壳体包括：提取装置，所述提取装置被配置成产生提取流体的流，以用于提取由所述激光束与所述产品之间的相互作用产生的物质；以及控制器，用于控制激光源和打标头。激光打标系统还包括将壳体连接到打标头的脐带缆组件。
待提取的物质可以例如包括颗粒物质和/或气态物质。
已知的激光打标系统通常包括用于不同部件的多个庞大的壳体，使得已知的激光打标系统笨重并且难以安装在生产线上。激光打标系统有利地提供了完全综合的解决方案，其更易于在生产线上安装和使用，并且为最终用户提供了不太复杂的系统。
壳体可以包括激光源。激光源可以是例如CO2激光器。
打标头可以包括激光源。激光源可以是例如能够装配在打标头内的二极管激光器。
打标头可以包括辐射屏蔽件，用于保护激光打标系统的用户免受杂散辐射。
辐射屏蔽件可以用于吸收、重定向或以其他方式阻挡激光辐射到达激光打标系统的用户，从而有利地为激光打标系统的用户提供稳健的保护。已知的辐射屏蔽件通常采取大盒子的形式，其包含打标头以及激光源和/或使用激光打标系统的生产线的至少一部分。本文公开的紧凑的集成辐射屏蔽件有利地提供了在生产线上定位打标头的更大灵活性，同时避免了通常在生产线中使用的庞大的辐射屏蔽件单元。
辐射屏蔽件可以包括传感器，该传感器被配置成检测从屏蔽件的一部分和产品之间的间隙发出的辐射。
传感器可以用于检测逸出的辐射以确定辐射屏蔽件是否阻挡足够量的杂散光以满足激光器安全要求。
传感器可以被配置为检测从产品发出的辐射。例如，传感器可以被配置为检测从产品散射的辐射。
辐射屏蔽件可以包括流体地联接到提取装置的集成提取入口。
集成提取入口有利地提供了一种去除当激光束入射到待打标的产品上时产生的不期望的物质（例如，碎屑、颗粒、气体等）的紧凑方式。
集成提取入口可以被可配置成基本上邻近产品定位。可配置成基本上邻近产品定位的集成提取入口有利地提供了改进的物质去除。
辐射屏蔽件可以包括导管，该导管被配置为提供抑制流体流以减少入射到打标件的光学元件上的碎屑的量。
提供抑制流体的导管有利地提供了保持打标头的光学器件清洁并降低由不期望的物质引起的对打标头的损坏的风险的紧凑方式。将导管集成到辐射屏蔽件中有利地减小了激光打标系统相对于已知打标系统的尺寸。
辐射屏蔽件可以包括凸缘，用于为激光打标系统的用户提供进一步的保护以免受杂散辐射。
凸缘有利地提供进一步的保护，以免受从产品和/或打标头和产品之间发出的杂散辐射。凸缘可以采取任何期望的形式，诸如例如从辐射屏蔽件的端部部分的迷宫式突出部。
辐射屏蔽件可以包括柔性构件，其被布置成减小辐射屏蔽件与产品之间的间隙，以便为激光打标系统的用户提供进一步的保护以免受杂散辐射。
柔性构件有利地提供保护，以免从产品和/或打标头和产品之间发出的杂散辐射。该柔性构件可以完全封闭该打标头与该产品之间的间隙，从而阻挡基本上所有辐射而不到达该激光打标系统的用户。柔性构件的柔性可以有利地适应待打标产品的形貌或高度的偏差，而不损坏打标头和/或产品。
提取装置可以被配置成向激光源提供冷却。已知的激光打标系统通常包括单独的冷却系统。这有利地利用了提取装置的特征来冷却激光源，从而消除了对单独的冷却系统的需要。这又降低了激光打标系统的尺寸和复杂性。
所述提取装置可以被配置为向所述电源提供冷却。提取装置可以配置成向控制器提供冷却。
所述提取装置可以被配置成将所述提取流体的流引导至所述激光源，并且从而向所述激光源提供冷却。
提取流体可以是空气。
可以在过滤提取流体之后将提取流体提供给激光源。在使用提取流体来提取在辐射和产品的相互作用之间产生的物质之前，可以将提取流体提供给激光源。
所述壳体可以包括冷却装置，所述冷却装置被配置成在所述提取流体被引导至所述激光源之前冷却所述提取流体。冷却装置可以是压缩机。
所述提取装置可以包括被配置为冷却所述激光源的热交换器。所述提取装置可以包括被配置为产生所述提取流体流的风扇。提取装置可以包括被配置成捕获物质中的至少一些的过滤器。
打标头可以包括电磁辐射转向机构，其被配置为使电磁辐射转向以寻址二维视场内的特定位置。
打标头可以包括可变光程长度组件，该可变光程长度组件被配置成限定从可变光程长度组件的输入到输出的光程。
打标头可以包括聚焦光学器件。
打标头可以包括准直器。
打标头可以是大致圆柱形的。
打标头可以具有在第一方向上的小于大约400 mm的第一尺寸和在垂直于第一方向的第二方向上的小于大约60 mm的第二尺寸。打标头可以具有在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上的小于大约60 mm的第三尺寸。
打标头可以包括用于向打标头的部件提供冷却的冷却系统。冷却系统可以例如向打标头的部件（例如电磁辐射转向机构）的马达或致动器（例如检流计）提供冷却。冷却系统可以被配置为使用辐射屏蔽件的抑制流体来冷却打标头的部件。这有利地实现了抑制流体的双重功能，从而消除了对单独的冷却系统的需要。
脐带缆组件可以包括导电线缆和用于传输流体的管道。当壳体包括激光源时，脐带缆组件还可以包括用于传输激光束的光纤。
导电线缆可以被配置为传输控制信号。控制信号可以例如包括用于控制安全指示灯和/或激光源的信号。
导电线缆可以被配置为传输传感器信号。传感器信号可以例如包括来自辐射屏蔽件的传感器的信号，其指示辐射屏蔽件正阻挡足够量的辐射。
导电线缆可以被配置为传输电力。例如，可以将电力从电源传输到打标头的部件，例如可变光程组件。
管道可以被配置为将抑制流体传输到辐射屏蔽件。管道可以被配置成从辐射屏蔽件传输提取流体。
激光打标系统还可以包括被配置成检测产品的存在的检测器。
激光打标系统还可以包括编码器。
激光打标系统还可以包括用户界面。
激光打标系统还可以包括用于为激光源供电的电源。电源可以位于壳体内。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于激光打标系统的包括内部脐带缆的脐带缆组件。内部脐带缆包括用于传输激光束的光纤以及导电线缆。脐带缆组件还包括用于传输流体的外部导管。外部导管被配置成接收内部脐带缆。
脐带缆组件有利地提供了一种综合的解决方案，用于将辐射传输到激光打标系统的打标头并为其提供动力，同时还用作烟雾/碎屑提取器。与已知的激光打标系统相比，脐带缆显著地降低了激光打标系统的复杂性，并且增加了激光打标系统可以在生产线上安装和使用的容易性。
外部导管的内部容积可以足够大以容纳激光打标系统的打标头。使外部导管的内部容积大到足以容纳激光打标系统的打标头，有利地使得能够在不将内部脐带缆从壳体或打标头断开的情况下移除外部脐带缆组件。
外部导管可以可逆地连接到激光打标系统的打标头。该外部导管可以可逆地连接到激光打标系统的壳体。
内部脐带缆可以可逆地连接到激光打标系统的打标头。内部脐带缆可以可逆地连接到激光打标系统的壳体。
外部导管可以可逆地从内部脐带缆移除。
这有利地允许在不必断开脐带缆组件的情况下接近内部脐带缆。例如，在使用期间，内部脐带缆的外表面可能被由提取装置提取的物质污染。通过允许从内部脐带缆移除外部导管，外部导管可以被清洁或更换。也可以在移除外部脐带缆的同时清洁内部脐带缆。这种清洁过程可以周期性地重复（例如每6个月）。
外部导管可以是可分离的。外部导管例如可以是分开的或以其它方式分开的，有利地允许外部导管被移除和/或更换，而不必将内部脐带缆从壳体或打标头断开。
脐带缆组件还可以包括配置成清洁内部脐带缆的洗涤器。洗涤器有利地提供了综合的清洁方案，从而提高了用户可以清洁内部脐带缆的容易性。
脐带缆组件可以可逆地密封到激光打标系统的打标头和壳体，以防止流体和/或碎屑进入。
内部脐带缆的外表面和/或外部导管的内表面可以包括耐化学腐蚀的材料。内部脐带缆的外表面和/或外部导管的内表面可以包括耐热材料。内部脐带缆的外表面和/或外部导管的内表面可以包括不透水的材料。内部脐带缆的外表面和/或外部导管的内表面可以是光滑的。
内部脐带缆和/或外部导管可以由卫生材料形成。卫生材料例如可以被批准用于食品工业。
导电线缆可以被配置为传输控制信号。导电线缆可以被配置为传输多个控制信号。导电线缆可以被配置为传输传感器信号。导电线缆可以被配置为传输多个传感器信号。
导电线缆可以被配置为传输电力。
内部脐带缆还可以包括用于传输流体的管道。管道可以被配置为将抑制流体传输到激光打标系统的打标头。管道可以被配置为将抑制流体传输到辐射屏蔽件。管道可以被配置成从激光打标系统的打标头传输提取流体。管道可以被配置成从辐射屏蔽件传输提取流体。
脐带缆组件可包括用于将脐带缆组件连接到排出系统的端口。外部导管可以被配置成从激光打标系统的打标头传输提取流体。外部导管可以连接到排出系统。
还提供了一种用于对产品进行打标的激光打标系统。该激光打标系统包括：激光源，用于提供激光束；用于将激光束投射到产品上的打标头；壳体，其包括被配置成产生用于提取由激光束和产品之间的相互作用产生的物质的提取流体流的提取装置，以及用于控制激光源和打标头的控制器。激光打标系统还包括根据本发明的第二方面的脐带缆组件，脐带缆组件被配置成将壳体连接到打标头。
根据本发明的第三方面，提供一种用于激光打标系统的打标头，其包括辐射屏蔽件，该辐射屏蔽件被配置成保护激光打标系统的用户免受杂散辐射，该辐射屏蔽件包括传感器，该传感器被配置成检测从屏蔽件的一部分和待打标的产品之间的间隙发出的辐射。
替代地或附加地，传感器可以被配置成检测从待打标的产品发出的辐射。例如，传感器可以被配置为检测已从产品散射的辐射。
传感器可以用于检测逸出的辐射以确定辐射屏蔽件是否阻挡足够量的杂散光以满足激光器安全要求。
辐射屏蔽件可以包括流体地联接到提取装置的集成提取入口。集成提取入口可以包括双壁结构，例如同心圆。集成提取入口可以被配置成基本上邻近产品定位。
辐射屏蔽件可以包括导管，该导管被配置成提供抑制流体流以减少入射到打标头的光学元件上的碎屑的量。抑制流体流可以被配置为将碎屑推离打标头。
辐射屏蔽件可以包括凸缘，用于为激光打标系统的用户提供进一步的保护以免受杂散辐射。凸缘可以包括从屏蔽件突出的迷宫式或锥状突出部，其被配置成进一步阻挡杂散光。
辐射屏蔽件可以包括柔性构件，其被布置成减小辐射屏蔽件与产品之间的间隙，以便为激光打标系统的用户提供进一步的保护以免受杂散辐射。辐射屏蔽件装置可以包括由柔性材料形成的部分。辐射屏蔽件可以由柔性材料形成。
辐射屏蔽件可以是可膨胀的或可收缩的，例如通过向辐射屏蔽件的内部容积添加或去除空气或其它流体。
打标头还可以包括用于捕获碎屑的过滤器。
打标头还可以包括安全装置，该安全装置被配置成如果辐射屏蔽件未连接到打标头则禁止提供辐射。安全装置可以是RFID或联锁装置。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于激光打标系统的打标头，该打标头被配置成将激光束投射到产品上。所述打标头包括辐射屏蔽件，所述辐射屏蔽件被配置成保护所述激光打标系统的用户免受杂散辐射，所述辐射屏蔽件包括：内壁，其限定辐射路径；外壁，其相对于所述内壁布置，使得在所述内壁与所述外壁之间限定流体流动路径，其中所述流体流动路径能够附接到提取装置，所述提取装置用于提取由辐射束与待打标产品之间的相互作用产生的物质。
通过提供用于与辐射屏蔽件一体地提取物质（例如，碎屑、烟雾）的流体流动路径，可以提供简化的激光打标头，从而降低安装的复杂性。也就是说，用户不必安装激光打标头，并且不必单独提供辐射屏蔽件，并且不必还具有提供的提取装置，而是打标头可以简单地定位在生产线附近，并且被操作。
辐射路径可以由内壁从激光源朝向待打标产品限定。内壁可以限定辐射出口孔，该辐射出口孔被配置成允许辐射朝向待打标的产品离开。
打标头还可以包括用于提取由辐射束和产品之间的相互作用产生的物质的提取流体入口。提取流体入口可以被设置成邻近辐射出口孔。提取流体入口可以围绕辐射出口孔设置。例如，提取流体入口可以围绕辐射出口孔的周边设置。
打标头可以被配置成联接到脐带缆组件，其中所述脐带缆组件限定所述辐射屏蔽件与提取装置之间的流体流动路径。打标头可以被配置成接收由设置在所述脐带缆组件内的控制载体提供的控制信号。打标头可以被配置为从设置在所述脐带缆组件内的辐射导向器接收辐射。
打标头可以包括辐射转向机构，其被配置为使电磁辐射转向以寻址二维视场内的特定位置。
打标头可以包括可变光程长度组件，该可变光程长度组件被配置成限定从可变光程长度组件的输入到输出的光程。
本发明的第一方面的激光打标系统可以包括根据本发明的第三或第四方面的打标头。
应当理解的是，本发明的第三和第四方面的打标头可以与本发明的第一方面的激光打标系统和/或本发明的第二方面的脐带缆的上下文中描述的特征组合。
附图说明
附图不旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相同的附图标记表示。为了清楚起见，不是每个部件都在每个附图中被标记。现在将参考示意性附图仅通过示例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的激光打标系统的截面图；
图2示意性地示出了根据本发明的实施例的打标头的放大截面图；以及
图3示意性地示出了根据本发明的实施例的脐带缆组件的截面图。
具体实施方式
本文公开的方面和实施例不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造细节和部件布置。本文公开的方面和实施例能够以各种方式实践或执行。
本文公开的方面和实施例包括激光扫描或打标系统。激光打标系统可以用于各种类型的物品或产品的生产线中。激光打标系统可以用于在通过生产线的物品上印上条形码、唯一识别标记、有效日期或其它信息。在一些实施方式中，二氧化碳（CO2）气体激光器可以用于激光打标系统。二氧化碳激光器产生中心在9.3、9.6、10.2和10.6微米（μm）的四个主要波段中的红外光束。激光打标系统中使用的激光器通常在几十瓦的激光功率水平下操作。
然而，激光扫描或打标系统不限于使用CO2激光器。在一些方面和实施例中，光学扫描仪或打标器可以利用在紫外、可见光或近红外波长中操作的激光器或任何其它类型的激光器或光学照明源。在激光扫描仪系统中使用可见光激光束可能会是有利的，因为用户可以在激光束照射正被扫描的物体的地方看到激光束，因此用户可以调整激光扫描仪或正被扫描的物体的位置，使得激光照射物体的期望部分。
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的激光打标系统100的截面图。激光打标系统100包括用于提供激光束（未示出）的激光源110和用于将激光束投射到产品（未示出）上的打标头120。激光打标系统100还包括壳体130，其包括提取装置140，所述提取装置被配置成产生用于提取由激光束与产品之间的相互作用产生的物质的提取流体的流。在图1的示例中，壳体130容纳激光源110 （例如CO2激光器）。在替代性实施例中，激光源110 （例如二极管激光器）可以容纳在打标头120内。激光打标系统100还包括用于控制激光源110和打标头120的控制器150。激光打标系统100还包括将壳体130连接到打标头120的脐带缆组件350。壳体130可以包括轮500，以允许壳体130在安装环境（例如，生产线）周围容易地移动。
打标头包括辐射屏蔽件170，用于保护激光打标系统100的用户免受杂散辐射。参考图2更详细地示出和讨论辐射屏蔽件170。
激光打标系统100还可以包括用于将打标指令转换为用于打标头120的控制信号的编码器。激光打标系统100还可以包括用户界面，例如图形用户界面。用户界面可以形成控制器150的一部分。用户界面例如可以包括用于向用户提供视觉信号的屏幕和/或用于向用户提供音频信号的扬声器。激光打标系统100可以包括用于远程控制激光打标系统100的收发器。激光打标系统100可以包括用于经由物联网与其它装置（例如，在激光打标系统形成其一部分的生产线上）集成的连接（例如，以太网连接的因特网连接）。
图2示意性地示出了图1的打标头120的放大截面图，辐射屏蔽件170包括传感器180，其被配置为检测从待打标的产品200发出的辐射。传感器180可以例如包括光电二极管或摄像机。传感器180可以被配置成检测逸出的辐射以确定辐射屏蔽件170是否阻挡足够量的杂散辐射以满足激光安全要求。根据例如所使用的激光器的类型（例如，由激光器产生的辐射的波长和/或功率），可以应用不同的安全要求。如果由人眼（例如激光打标系统的用户）收集（和聚焦），安全要求可能要求辐射的剂量不超过一定量。传感器180可以被配置为感测辐射屏蔽件的整个周向部分上的辐射。传感器180可以被配置为检测从辐射屏蔽件170和产品200之间的间隙发出的辐射。
辐射屏蔽件170还包括流体地联接到图1的提取装置（图2中未示出）的集成提取入口190。集成提取入口190可配置成基本上邻近要使用打标头120打标的产品200定位。集成提取入口190可以例如可被配置成位于在辐射屏蔽件170和产品200之间的间隙250的大约两倍或更小的距离处。
辐射屏蔽件170还包括导管210，其被配置成提供抑制流体330的流动以减少入射到打标头120的光学元件220上的碎屑的量。辐射屏蔽件170例如可以包括孔340，其允许一些抑制流体330在打标头220的光学器件附近离开导管210并且朝向产品200行进，并且由此抑制和/或阻挡在产品200附近产生的碎屑到达打标头500的光学器件220。
辐射屏蔽件170还包括凸缘230，用于为激光打标系统的用户提供进一步的保护以免受杂散辐射。辐射屏蔽件170包括柔性构件240，其被布置成减小辐射屏蔽件170和产品200之间的间隙250，以便为激光打标系统的用户提供进一步的保护以免受杂散辐射。
辐射屏蔽件170可以由柔性材料形成。辐射屏蔽件装置170可以是可膨胀的或可收缩的。例如，通过向辐射屏蔽件170的内部容积添加或去除空气或其它流体，辐射屏蔽件170可以膨胀。辐射屏蔽件170还可以包括过滤器460，用于捕获经由辐射和要由激光打标系统100打标的产品之间的相互作用产生的物质。激光打标系统100还可以包括安全装置470，其被配置为如果辐射屏蔽件170没有连接到打标头120则禁止提供辐射。安全装置470可以例如包括射频识别器（即RFID）和/或联锁装置。
再次参考图1，提取装置140被配置成向激光源110提供冷却。例如，提取装置140可以被配置成将提取流体流引导到激光源110，并且由此向激光源110提供冷却。提取流体可以例如包括空气。提取流体可以在过滤之后被提供给激光源110。在使用流体来提取打标头120和产品（图1中未示出）所产生的物质之前，可以将提取流体提供给激光源110。例如，可以以每分钟大约20升的流率提供提取流体。冷却激光源110所需的流率可以至少部分地取决于激光源110上的热负荷分布、激光源110的占空比等。
壳体130还可以包括电源260，其被配置成将电力提供到激光源110。提取装置140可以被配置成向电源260提供冷却。壳体130还可以包括用于控制激光源110、提取设备140和/或打标头120的控制器270。提取装置140可以被配置成向控制器270提供冷却。
壳体130可以包括冷却装置280，其被配置成在将提取流体引导到激光源之前冷却提取流体。冷却装置280可以例如包括压缩机或热交换器。提取装置140包括配置成产生提取流体流的风扇290。提取装置140可以包括过滤器300，其被配置成捕获从打标头120和待打标产品之间提取的物质中的至少一些。过滤器300在已经收集了给定量的物质之后可以是可更换的。
再次参考图2，打标头120包括电磁辐射转向机构310，其被配置为使离开激光打标系统的打标头120的电磁辐射转向。打标头120还包括可变光程长度组件320，其被配置成调整激光打标系统100的焦平面。
打标头120还可以包括聚焦光学器件（未示出）和/或准直器（未示出）。打标头120是基本圆柱形的。打标头120可以具有在第一方向上小于大约400 mm的第一尺寸和在垂直于第一方向的第二方向上小于大约60 mm的第二尺寸。打标头120可以具有在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上的小于大约60 mm的第三尺寸。
打标头120可以包括用于向部件（例如电磁辐射转向机构310和/或可变光程长度组件320的致动器）提供冷却的冷却系统。冷却系统可以被配置为使用辐射屏蔽件170的抑制流体来冷却打标头120的部件。激光打标系统还可以包括检测器480，其被配置成检测产品200的存在。检测器480可以例如包括摄像机。
图3示意性地示出了根据本发明的实施例的脐带缆组件350的截面图。脐带缆组件350包括内部脐带缆360。内部脐带缆360包括用于传输激光束的光纤370。内部脐带缆360还包括导电线缆380。脐带缆组件350还包括用于传输流体的外部导管390，所述流体是例如抑制流体或提取流体。外部导管380被配置成接收内部脐带缆360。外部导管390的内部容积足够大以容纳图1和图2所示的激光打标系统的打标头。
外部导管390可以可逆地连接到图1的激光打标系统100的打标头120。外部导管390可以可逆地连接到图1的激光打标系统100的壳体130。内部脐带缆360可以可逆地连接到图1的激光打标系统100的打标头120。内部脐带缆360可以可逆地连接到图1的激光打标系统100的壳体130。脐带缆组件350可以可逆地密封到图1的激光打标系统100的打标头120和壳体130，以便防止流体或碎屑进入。
外部导管390可从内部脐带缆360可逆地移除。例如，外部导管390可以是可分离的。也就是说，外部导管390可以沿其周向部分分开或以其它方式分开，以允许接近内部脐带缆360。在图3的示例中，外部脐带缆390包括拉链400，其可以用于分离外部脐带缆390。
再次参考图1，脐带缆组件350还包括被配置成清洁内部脐带缆360的洗涤器410。也就是说，外部导管390可以是分离的，从而允许接近内部脐带缆360和洗涤器410。洗涤器410可以例如包括海绵状材料。
再次参考图3，内部脐带缆360的外表面420和外部导管390的内表面430可以包括耐化学腐蚀材料和/或耐热材料和/或不透水材料和/或卫生材料。内部脐带缆360的外表面420和/或外部导管390的内表面430可以是光滑的。
导电线缆380可以被配置为例如从控制器270 （图1中所示）向电磁辐射转向机构310 （图2中所示）传输控制信号。导电线缆380可以被配置成例如从传感器180 （图2中所示）向激光打标系统100 （图1中所示）的用户界面传输传感器信号。导电线缆380可以被配置为例如从电源260 （图1中所示）向可变光程长度组件320 （图2中所示）传输电力。
内部脐带缆360还可以包括用于传输流体的管道440、445，所述流体是诸如抑制流体330或提取流体160 （图2中所示）。管道440、445可以被配置为将抑制流体330传输到辐射屏蔽件170 （图2中所示）。管道440、445可以被配置成将提取流体160从辐射屏蔽件170传输并将提取流体160引导到提取装置140 （图1中所示）。脐带缆组件350还可以包括用于将脐带缆组件350连接到排出系统（未示出）的端口450。
激光打标工艺可以包括：通过将辐射源例如诸如CO2激光器或二极管激光器联接到脐带缆组件350而向脐带缆组件350提供辐射。辐射源110可以替代性地位于打标头120内。脐带缆组件350可以连接到打标头120。脐带缆组件350的光纤可以将辐射引导到打标头120的准直器。准直器可以在将辐射引导到打标头的其它部件之前以期望的方式调节所述辐射，所述其它部件诸如是可变光程长度组件320 （其可以以期望的方式改变激光打标系统的焦平面）和/或电磁辐射转向机构310 （其可以以期望的方式使离开打标头的辐射转向）。
可变光程长度组件320和/或电磁辐射转向机构310提供了控制离开打标头120的辐射的紧凑方式，从而使得能够使用小的、重量轻的打标头120，而不是庞大且重的已知打标头。
辐射可以离开打标头120并入射到产品200上。辐射可以对产品200的表面的期望部分进行打标、蚀刻或以其他方式与其相互作用，以便改变产品200的外观。辐射与产品200的相互作用可能导致物质的产生，例如诸如烟雾的气态物质和/或诸如颗粒碎屑的固体物质。提取装置140可以产生提取流体160的流，该提取流体可以从打标头120的辐射屏蔽件170的集成提取入口190经由脐带缆组件350的管道440朝向保持提取装置140的壳体1330被抽吸。这有利地提供了一种在激光打标期间物质产生问题的综合解决方案，其避免了对庞大的单独烟雾提取器的需要。
脐带缆组件320还有利地在壳体130的部件（例如激光源110和/或控制器270）与打标头120之间传输控制信号、功率、传感器信号等，同时足够柔性以容易地相对于生产线重新定位打标头120。脐带缆组件350的可分离的外部导管390允许容易地接近内部脐带缆360和/或更换外部导管390，而不必将脐带缆组件350从壳体130或打标头120断开。洗涤器410有利地提供了一种容易的方式来除去已积聚在内部脐带缆360的外表面420上的污垢（例如，通过提取流体从产品200提取的物质），而不必与内部脐带缆360上的潜在危险材料直接接触。
杂散辐射（例如，从产品200散射的辐射和/或折射通过产品200和辐射屏蔽件170之间的物质的辐射）可以被辐射屏蔽件170捕获、吸收和/或以其他方式重新定向，以便保护激光打标装置的用户免受杂散辐射。凸缘230、柔性构件240和/或传感器180可以为激光打标系统的用户提供进一步的保护以免受杂散辐射。这有利地提供了对提供足够的辐射保护并满足辐射安全要求的问题的综合解决方案，同时避免了对大的、昂贵的、定制的辐射屏蔽单元以包封激光打标系统安装在其上的生产线的一部分的需要。
本文描述和示出的激光打标系统有利地克服了与上述已知激光打标系统相关的问题，为生产线的所有者提供了完全集成的“即插即用”解决方案。
因此已经描述了至少一个实施方式的若干方面，应当理解的是，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在是本公开的一部分，并且旨在在本公开的精神和范围内。本文公开的方法的动作可以以与所示顺序不同的替代顺序执行，并且可以省略、替换或添加一个或多个动作。本文所公开的任何一个示例的一个或多个特征可以与所公开的任何其他示例的一个或多个特征组合或替代所公开的任何其他示例的一个或多个特征。因此，前面的描述和附图仅作为示例。
本文使用的措词和术语是为了描述的目的，不应被认为是限制性的。如本文所用，术语“多个”是指两个或更多个项目或部件。如本文所用，描述为“基本上类似”的尺寸应被认为在彼此的约25%内。无论是在书面说明书中还是在权利要求书等中，术语“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“含有”和“涉及”是开放式术语，即，表示“包括但不限于”。因此，使用这些术语意味着包括其后列出的项目及其等同物，以及附加项目。仅过渡短语“由……组成”和“基本上由……组成”分别是关于权利要求的封闭或半封闭过渡短语。在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等序数词来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素相对于另一个的任何优先级、优先次序或顺序或者执行方法的动作的时间顺序，而是仅用作将具有某一名称的一个权利要求元素与具有相同名称（但使用序数词）的另一个元素区分开的标签以区分权利要求元素。
电磁辐射转向机构可以包括各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其他类型的光学部件、或其任意组合，用于引导、成形和/或控制电磁辐射。
尽管在本文中可以具体提及在产品打标中使用电磁辐射转向机构，但应理解的是，本文所述的电磁辐射转向机构可以具有其它应用。可能的其它应用包括用于雕刻产品的激光系统、光学扫描仪、辐射检测系统、医疗设备等。
尽管上面已经描述了本发明的具体实施例，但是应当理解的是，本发明可以以不同于所述的方式实施。以上描述旨在是说明性的而非限制性的。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离下面阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。

Claims (79)

1.一种用于对产品进行打标的激光打标系统，包括：
激光源，用于提供激光束；
用于将所述激光束投射到所述产品上的打标头；
壳体，包括：
提取装置，其被配置成产生提取流体的流，用于提取由所述激光束与所述产品之间的相互作用产生的物质；以及
控制器，用于控制所述激光源和所述打标头；
其中，所述激光打标系统还包括将所述壳体连接到所述打标头的脐带缆组件。
2.根据权利要求1所述的激光打标系统，其中所述壳体包括所述激光源。
3.根据权利要求1所述的激光打标系统，其中所述打标头包括所述激光源。
4.根据任意前述权利要求所述的激光打标系统，其中所述打标头包括辐射屏蔽件，用于保护所述激光打标系统的用户免受杂散辐射。
5.根据权利要求4所述的激光打标系统，其中所述辐射屏蔽件包括传感器，所述传感器被配置成检测从所述辐射屏蔽件的一部分与所述产品之间的间隙发出的辐射。
6.根据权利要求4或5所述的激光打标系统，其中所述辐射屏蔽件包括流体地联接到所述提取装置的集成提取入口。
7.根据权利要求6所述的激光打标系统，其中所述集成提取入口能够配置成基本上邻近所述产品定位。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的激光打标系统，其中所述辐射屏蔽件包括导管，所述导管被配置成提供抑制流体流以减少入射在所述打标件的光学元件上的碎屑的量。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的激光打标系统，其中所述辐射屏蔽件包括凸缘，用于向所述激光打标系统的用户提供进一步保护以免受杂散辐射。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的激光打标系统，其中所述辐射屏蔽件包括柔性构件，所述柔性构件被布置成减小所述辐射屏蔽件与所述产品之间的间隙，以便为所述激光打标系统的用户提供进一步的保护以免受杂散辐射。
11.根据任意前述权利要求所述的激光打标系统，其中所述提取装置被配置成向所述激光源提供冷却。
12.根据权利要求11所述的激光打标系统，其中所述提取装置被配置成将所述提取流体的流引导到所述激光源，并且由此向所述激光源提供冷却。
13.根据权利要求12所述的激光打标系统，其中所述壳体包括冷却装置，所述冷却装置被配置成在所述提取流体被引导到所述激光源之前冷却所述提取流体。
14.根据任意前述权利要求所述的激光打标系统，其中所述提取装置包括热交换器，所述热交换器被配置成冷却所述激光源。
15.根据权利要求12或从属于权利要求12的任何权利要求所述的激光打标系统，其中所述提取装置包括风扇，所述风扇被配置成产生提取流体的所述流。
16.根据任意前述权利要求所述的激光打标系统，其中所述提取装置包括被配置成捕获所述物质中的至少一些的过滤器。
17.根据任意前述权利要求所述的激光打标系统，其中所述打标头包括电磁辐射转向机构，所述电磁辐射转向机构被配置成使电磁辐射转向以寻址二维视场内的特定位置。
18.根据权利要求17所述的激光打标系统，其中所述打标头包括可变光程长度组件，所述可变光程长度组件被配置成限定从所述可变光程长度组件的输入到输出的光程。
19.根据权利要求17或18所述的激光打标系统，其中所述打标头包括聚焦光学器件。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的激光打标系统，其中所述打标头包括准直器。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的激光打标系统，其中所述打标头为大致圆柱形。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的激光打标系统，其中所述打标头包括冷却系统，用于向所述打标头的部件提供冷却。
23.根据权利要求22所述的激光打标系统，其中所述冷却系统被配置成使用所述辐射屏蔽件的所述抑制流体来冷却所述打标头的所述部件。
24.根据任意前述权利要求所述的激光打标系统，其中所述脐带缆组件包括导电线缆和用于传输流体的管道。
25.根据权利要求24所述的激光打标系统，其中所述导电线缆被配置成传输控制信号。
26.根据权利要求24或25所述的激光打标系统，其中所述导电线缆被配置成传输传感器信号。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的激光打标系统，其中所述导电线缆被配置成传输电力。
28.根据权利要求24至27中任一项所述的激光打标系统，其中所述管道被配置成将所述抑制流体传输到所述辐射屏蔽件。
29.根据权利要求24至28中任一项所述的激光打标系统，其中所述管道被配置成从所述辐射屏蔽件传输所述提取流体。
30.根据任意前述权利要求所述的激光打标系统，还包括被配置成检测所述产品的存在的检测器。
31.根据任意前述权利要求所述的激光打标系统，还包括编码器。
32.根据任意前述权利要求所述的激光打标系统，还包括用户界面。
33.根据任意前述权利要求所述的激光打标系统，还包括用于为所述激光源供电的电源。
34.根据权利要求33所述的激光打标系统，其中所述电源位于所述壳体内。
35.一种用于激光打标系统的脐带缆组件，包括：
内部脐带缆，包括：
用于传输激光束的光纤；以及
导电线缆；
所述脐带缆组件还包括用于传输流体的外部导管；
其中所述外部导管被配置成接收所述内部脐带缆。
36.根据权利要求35所述的脐带缆组件，其中所述外部导管的内部容积足够大以容纳激光打标系统的打标头。
37.根据权利要求35或36所述的脐带缆组件，其中所述外部导管能够可逆地连接至激光打标系统的打标头。
38.根据权利要求35至37中任一项所述的脐带缆组件，其中所述外部导管能够可逆地连接至激光打标系统的壳体。
39.根据权利要求35至38中任一项所述的脐带缆组件，其中所述内部脐带缆能够可逆地连接至激光打标系统的打标头。
40.根据权利要求35至39中任一项所述的脐带缆组件，其中所述内部脐带缆能够可逆地连接至激光打标系统的壳体。
41.根据权利要求35至40中任一项所述的脐带缆组件，其中，所述外部导管能够从所述内部脐带缆可逆地移除。
42.根据权利要求35至41中任一项所述的脐带缆组件，其中，所述外部导管是可分离的。
43.根据权利要求35至42中任一项所述的脐带缆组件，还包括洗涤器，所述洗涤器被配置成清洁所述内部脐带缆。
44.根据权利要求35至43中任一项所述的脐带缆组件，其中所述脐带缆组件能够可逆地密封至激光打标系统的打标头和壳体，以防止流体或碎屑进入。
45.根据权利要求35至44中任一项所述的脐带缆组件，其中，所述内部脐带缆的外表面和所述外部导管的内表面包括耐化学腐蚀的材料。
46.根据权利要求35至45中任一项所述的脐带缆组件，其中，所述内部脐带缆的外表面和所述外部导管的内表面包含耐热材料。
47.根据权利要求35至46中任一项所述的脐带缆组件，其中，所述内部脐带缆的外表面和所述外部导管的内表面包含不透水的材料。
48.根据权利要求35至47中任一项所述的脐带缆组件，其中所述内部脐带缆的外表面或所述外部导管的内表面是光滑的。
49.根据权利要求35至48中任一项所述的脐带缆组件，其中，所述内部脐带缆和所述外部导管由卫生材料形成。
50.根据权利要求35至49中任一项所述的脐带缆组件，其中，所述导电线缆被配置成传输控制信号。
51.根据权利要求35至50中任一项所述的脐带缆组件，其中，所述导电线缆被配置成传输传感器信号。
52.根据权利要求35至51中任一项所述的脐带缆组件，其中，所述导电线缆被配置成传输电力。
53.根据权利要求35至52中任一项所述的脐带缆组件，其中，所述内部脐带缆还包括用于输送流体的管道。
54.根据权利要求53所述的脐带缆组件，其中，所述管道被配置成将抑制流体传输至激光打标系统的打标头。
55.根据权利要求35至54中任一项所述的脐带缆组件，其中，所述外部导管被配置成从激光打标系统的打标头传输提取流体。
56.根据权利要求35至55中任一项所述的脐带缆组件，其中，所述脐带缆组件包括用于将所述脐带缆组件连接至排出系统的端口。
57.一种用于对产品进行打标的激光打标系统，包括：
激光源，用于提供激光束；
用于将所述激光束投射到所述产品上的打标头；
壳体，其包括提取装置和控制器，所述提取装置被配置成产生用于提取由所述激光束与所述产品之间的相互作用产生的物质的提取流体的流，所述控制器用于控制所述激光源和所述打标头；以及
根据权利要求35至56中任一项所述的脐带缆组件，所述脐带缆组件被配置成将所述壳体连接到所述打标头。
58.一种用于激光打标系统的打标头，包括辐射屏蔽件，所述辐射屏蔽件被配置为保护所述激光打标系统的用户免受杂散辐射，所述辐射屏蔽件包括传感器，所述传感器被配置为检测从所述辐射屏蔽件的一部分和待打标的产品之间的间隙发出的辐射。
59.根据权利要求58所述的打标头，其中所述辐射屏蔽件包括与所述提取装置流体联接的集成提取入口。
60.根据权利要求58或59所述的打标头，其中所述集成提取入口能够被配置为基本上邻近所述产品定位。
61.根据权利要求58至60中任一项所述的打标头，其中所述辐射屏蔽件包括导管，所述导管被配置成提供抑制流体流以减少入射到所述打标头的光学元件上的碎屑的量。
62.根据权利要求58至61中任一项所述的打标头，其中所述辐射屏蔽件包括凸缘，用于为所述激光打标系统的用户提供进一步的保护以免受杂散辐射。
63.根据权利要求58至62中任一项所述的打标头，其中所述辐射屏蔽件包括柔性构件，所述柔性构件被布置成减小所述辐射屏蔽件与所述产品之间的间隙，以便为所述激光打标系统的用户提供进一步的保护以免受杂散辐射。
64.根据权利要求58至63中任一项所述的打标头，其中所述辐射屏蔽件由柔性材料形成。
65.根据权利要求58至64中任一项所述的打标头，其中所述辐射屏蔽件是可膨胀的或可收缩的。
66.根据权利要求58至65中任一项所述的打标头，还包括用于捕获碎屑的过滤器。
67.根据权利要求58至66中任一项所述的打标头，还包括安全装置，所述安全装置被配置成在所述辐射屏蔽件未连接至所述打标头的情况下禁止提供辐射。
68.一种用于激光打标系统的打标头，所述打标头被配置成将激光束投射到产品上，所述打标头包括辐射屏蔽件，所述辐射屏蔽件被配置成保护所述激光打标系统的用户免受杂散辐射，所述辐射屏蔽件包括：
内壁，所述内壁限定辐射路径，
外壁，所述外壁相对于所述内壁布置成使得在所述内壁与所述外壁之间限定流体流动路径，
其中，所述流体流动路径能够附接到提取装置，所述提取装置用于提取由辐射束和待打标产品之间的相互作用产生的物质。
69.根据权利要求68所述的打标头，其中所述辐射路径由所述内壁从激光源朝向待打标的产品限定。
70.根据权利要求68或权利要求69所述的打标头，其中所述内壁限定辐射出口孔，所述辐射出口孔被配置成允许辐射朝向待打标的所述产品离开。
71.根据权利要求68至70中任一项所述的打标头，还包括用于提取由所述辐射束和所述产品之间的相互作用产生的物质的提取流体入口。
72.根据权利要求70和71所述的打标头，其中所述提取流体入口被设置成邻近所述辐射出口孔。
73.根据权利要求72所述的打标头，其中所述提取流体入口围绕所述辐射出口孔设置。
74.根据权利要求68至73中任一项所述的打标头，其中所述打标头被配置成联接至脐带缆组件，其中所述脐带缆组件在所述辐射屏蔽件和提取装置之间限定流体流动路径。
75.根据权利要求74所述的打标头，其中所述打标头配置为接收由设置在所述脐带缆组件内的控制载体提供的控制信号。
76.根据权利要求74或权利要求75所述的打标头，其中所述打标头被配置成接收来自设置在所述脐带缆组件内的辐射导向器的辐射。
77.根据权利要求68至76中任一项所述的打标头，其中所述打标头包括辐射转向机构，其配置为使电磁辐射转向以寻址二维视场内的特定位置。
78.根据权利要求68至77中任一项所述的打标头，其中所述打标头包括可变光程长度组件，所述可变光程长度组件被配置成限定从所述可变光程长度组件的输入到输出的光程。
79.根据权利要求1至34中任一项所述的激光打标系统，包括根据权利要求68至77中任一项所述的打标头。
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