CN201456570U - 一种高速在线式防伪激光喷码机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光加工设备及加工技术。所述激光防伪喷码机包括包括射频脉冲激光器系统、外光路系统、恒温冷却系统、电控系统、计算机控制显示系统和快速输送带与光电控制器。本实用新型使用脉冲激光器和快速振镜扫描系统，在激光器系统和高速振镜头保持固定静止的状态下，振镜头由计算机控制的两维伺服电机带动两个反射镜作高速度、高精度、短矢量的转动，从而使进入振镜头的激光束经过两次反射，出射光束通过F-θ透镜组后，所形成的光斑在同一焦平面内作两维高速移动，通过控制激光脉冲的频率和脉宽，从而形成由密集点阵组成的标记。一次喷码能同时在内外包装材料上形成两个重叠的清晰的永久性防伪标记，喷码内容的制作、编排、输出和更改由计算机系统控制完成。与现有技术相比，本实用新型提高了喷码速度，本喷码机用作防伪喷码时，其扫描点阵中的每个点都有极高定位精度且都是有特定形状的微型标记，因此具有更强的隐蔽性，有独特的防伪效果。

Description

一种高速在线式防伪激光喷码机

技术领域

本实用新型涉及一种喷码装置，特别是一种在线式对物件防伪的激光喷码机。

技术背景

激光喷码，是一种集激光技术、计算机技术与精密机械技术于一体、具有高新技术含量、高附加值和广阔应用市场的高新技术产品。激光喷码是一种非常重要的激光加工技术，通过激光喷码所形成的标记，具有永久性的特点，且对金属和非金属材料的不同形状物件实现在线式喷码。已有的激光喷码方式可分为扫描(书写)式、掩模式、扫描掩模式三类，如专利CN92200956.2中公开了一种激光喷码机，该机采用一次反射镜在X.Y伺服扫描机构的带动下运动，激光束在物件表面扫描形成点阵式标记；专利CN90212683.0中公开了一种激光蚀刻机，它在物件表面覆盖了具有特定图形的遮光掩摸，激光束通过它的通光部分对物件表面进行蚀刻加工；专利CN96110257.8中公开了一种激光防伪喷码机，该机是在前两种专利技术基础上，将扫描式和掩模式结合于一体的喷码机。扫描(书写)式喷码的喷码速度因为反射镜(或物件)的两维移动速度慢而限制了喷码速度；掩模式因为图形模板的相对固定而无法随时更改图形，并且由于激光束通过掩模板时的衍射效应而使微小标记变得模糊不清。同时由于掩模板的相对固定，因而无法便捷地完成数字、符号、文字、图形、图象、条码等的制作编排输出和更改，也不能快捷方便地自动递增日期和序列号；无法通过计算机联网，实现中央控制和系统管理，完成分日期、分区域喷码数量和种类的集中管理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高速在线式防伪激光喷码机。即：使用YAG脉冲激光器和高速振镜头θ，由具有首脉冲抑制功能的声光调Q开关驱动电源驱动Q开关20，形成1-20kHz的激光脉冲输出，通过喷码控制部分设置位移或速度补偿，在激光器系统2及高速振镜头保持固定静止的状态下，在沿固定方向作连续均匀的水平直线运动的物件上喷码，一次喷码能同时在内外包装材料上形成两个重叠的清晰的永久性防伪标记；喷码内容的制作、编排、输出和4更改由计算机系统控制完成，自动递增日期和序列号；通过联网，可实现中央控制和系统管理。

实现本实用新型的具体技术方案是：所述一种高速在线式防伪激光喷码机，由外光路系统1、激光器系统2、恒温冷却系统3、电控系统4、计算机控制系统5和传送及控制系统6等六部分组成.其中：激光器系统2包括YAG脉冲激光器和声光调Q开关20；外光路系统1包括扩束透镜组7、高速振镜头8和F-θ透镜9；恒温冷却系统3包括制冷压缩机13、热交换器24、水泵22、流量开关18、温控器25、液位开关23、去离子过滤器21；电控系统4包括IGBT激光电源和具有首脉冲抑制功能的声光调Q开关驱动电源；计算机控制系统5包括586兼容PC机及喷码控制部分；传送及控制系统6包括电机驱动的带速可调的传送带11和光电感应传感器10.激光器系统2发出的激光经外光路系统1整理后传输至喷码物件；传送及控制系统6把物件通过时感知的信息传递给计算机控制系统5；计算机控制系统5控制高速振镜头8的伺服电机14和16的转动和Q开关驱动电源的运行，喷码控制部分设置位移或速度补偿；电控系统4控制激光器系统2和恒温冷却系统3的运行；恒温冷却系统3对激光器聚光腔19和Q开关20进行冷却，并根据冷却系统的运行状况，控制激光电源的紧急停机.

本实用新型的先进性在于：喷码控制部分设置了位移或速度补偿，能完成在线连续运动状态中的任何包装材料表面的喷码，同时喷码内容的制作、编排、输出和更改由计算机系统控制完成，自动递增日期和序列号；通过联网，可实现中央控制和系统管理。1064nm激光以脉冲(1-20kHz)方式输出，激光束的一小部分能量先与香烟外包装PVC薄膜作用，形成磨砂状标记，同时透过包装物件薄膜的大部分能量且与内部物件表面作用形成第二个标记，且两个标记相互重叠，合拢在一起看是同一个，移开薄膜两个标记分别清晰可见，分开看是两个，易于辨认，便于识别，起到防伪效果，使仿冒难以进行。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构方框图；

图2是本实用新型的整体结构示意图；

图3是本实用新型的外光路系统的结构示意图；

图4是本实用新型的恒温冷却系统的结构方框图；

图5是本实用新型的激光器系统和外光路系统的结构方框图。

在图1中，激光器系统2发出的激光经外光路系统1整理后传输至喷码物件；传送及控制系统6把物件通过时的信息传递给计算机控制系统5；计算机控制系统5控制高速振镜头8的伺服电机14和16的转动和Q开关驱动电源的运行，喷码控制部分设置位移或速度补偿；电控系统4控制激光器系统2和恒温冷却系统3的运行；恒温冷却系统3对激光器系统2进行冷却，并根据冷却系统的运行状况，控制激光电源的紧急停机。

在图2中，主机由电控系统4、激光器系统2、扩束透镜组7、高速振镜头8、F-θ透镜9、计算机控制系统5和冷却系统组件13组成；传送及控制系统6包括电机驱动的带速可调的传送带11和光电感应传感器10；制冷压缩机13与主机分离，可以外挂，消除振动及噪音干扰。

在图3中，反射镜15和17分别粘连在伺服电机14和16的传动轴上，伺服电机14和16相互垂直固定，激光束经过振镜头后以与入射光垂直的方向输出，即水平入射的激光束，经过振镜头两次反射后，在水平或垂直方向与入射光成90°输出。

在图4中，恒温冷却系统由压缩制冷机13、热交换器24、水泵22、去离子过滤器21、温控器25、流量开关18、液位开关23组成，用以对激光器的聚光腔19和Q开关20进行恒温冷却。YAG脉冲激光器的聚光腔19采用陶瓷漫反射体全腔水冷方式。冷却循环采取双循环方式，内循环为水循环，外循环为制冷剂循环。内循环设置水温、流量、液位保护和控制，当内循环的流量或液位低于设定值时，立即终止激光电源的运行。温控器25检测水温，根据设定范围控制制冷压缩机13运行，若温度过高则给出声音报警。去离子过滤采用旁路方式，即去离子过滤器21不是串联在水循环主回路中，而是与水泵组成另外一个并联回路。

在图5中，激光器系统的所有部件，包括半反镜26、全反镜28、Q开关20、聚光腔19、指示光源29与扩束透镜组7一起固定安装在整体成型的角钢型材27上.型材27的两侧开有倒置T型槽，便于其上面各器件的滑动调整和固定.高速振镜头8的两个驱动电机14和16及其控制卡与F-θ透镜9一起作为一个整体，通过过渡板固定安装于角钢型材27上扩束透镜组7的前端.

具体实施方法

本实用新型的实施实例之一的组成包括：YAG脉冲激光器，其输出激光功率50-60W(连续)，激光波长1064nm，激光器的驱动电源采用大功率开关器件IGBT，激光器的聚光腔采用陶瓷漫反射体全腔水冷方式；具有首脉冲抑制功能的Q开关驱动电源控制声光调Q开关，形成1-20kHz激光脉冲输出；恒温冷却系统设置内循环水温为20-30℃±1℃，高温报警上限设为35℃，流量为30L/min，制冷压缩机为1.5匹；586兼容PC机及喷码控制部分设置位移或速度补偿；3倍扩束组合透镜；振镜头的反射镜为10mm，振镜头伺服电机响应时间0.25ms，最大线速度3084mm/s；焦距为160mm的F-θ透镜组；电机驱动的带速可调的传送带和光电感应传感器。

Claims (6)

1.一种高速在线式防伪激光喷码机，它由外光路系统(1)、激光器系统(2)、恒温冷却系统(3)、电控系统(4)、计算机控制系统(5)和传送及控制系统(6)六部分组成，其特征在于，激光器系统(2)发出的激光经外光路系统(1)整理后传输至物件；传送及控制系统(6)把香烟通过时的信息传递给计算机控制系统(5)；计算机控制系统(5)控制高速振镜头(8)的伺服电机(14)和(16)的转动和Q开关驱动电源的运行，喷码控制部分设置位移或速度补偿；电控系统(4)控制激光器系统(2)和恒温冷却系统(3)的运行；恒温冷却系统(3)对激光器聚光腔(19)和Q开关(20)进行冷却，并根据冷却系统的运行状况，控制激光电源的紧急停机。

2.根据权利要求1所述的一种高速在线式防伪激光喷码机，其特征在于所述激光器系统(2)采用YAG脉冲激光器，包括半反镜(26)、全反镜(28)、Q开关(20)、聚光腔(19)、指示光源(29)与扩束透镜组(7)一起固定安装在整体成型的角钢型材(27)上，型材(27)的两侧开有倒置T型槽，便于其上面各器件的滑动调整和固定。

3.根据权利要求1所述的一种高速在线式防伪激光喷码机，其特征在于振镜头的两个驱动电机(14)和(16)及其控制卡与F-θ透镜(9)一起作为一个整体，通过过渡板固定安装于角钢型材(27)上扩束透镜组(7)的前端。

4.根据权利要求1、2所述的一种高速在线式防伪激光喷码机，其特征在于YAG脉冲激光器的聚光腔(19)和声光调Q开关(20)采取双循环恒温水冷方式进行冷却，内循环为水循环，即水箱一水泵(22)聚光腔(19)-Q开关(20)-水箱，外循环为制冷剂循环，即制冷压缩机(13)-冷凝管-热交换器(24)-制冷压缩机(13)，另外，水箱中安装有温控器(25)和液位开关(23)，聚光腔(19)的回水管上安装有流量开关(18)，去离子过滤采用旁路方式，即去离子过滤器(21)不是串联在水循环主回路中，而是与水泵(22)组成另外一个并联回路，聚光腔(19)采取全腔水冷方式，制冷压缩机(7)与设备主机分离，可以外挂。

5.根据权利要求1所述的一种高速在线式防伪激光喷码机，其特征在于传送控制系统采用带速可调的带式传送，光电感应传感器(10)位于传送带(11)的一侧。

6.根据权利要求1所述的一种高速在线式防伪激光喷码机，其特征在于激光器系统(2)发射出波长为1064nm、平均功率为50W、脉冲频率为1-20kHz的激光束。

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