DE102006037922A1 - Laser beam marking assembly for food or food packaging directs beam through separate paths to overlapping target zones - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Markierung, insbesondere von gewölbten Oberflächen eines Lebensmittels mittels Lasermarkierung mit wenigstens einem frei programmierbaren Laserstrahl-Ablenksystem.The Invention relates to an apparatus and a method for marking, in particular of arched surfaces a food by means of laser marking with at least one freely programmable laser beam deflection system.
Lasermarkierungsgeräte werden in industriellen Produktionsanlagen und anderen Anwendungsbereichen häufig eingesetzt, um Einzelobjekte, z.B. Produkte oder deren Verpackungen oder auch Lebensmittel/Nahrungsmittel direkt mit unterschiedlichen Informationen/Markierungen zu versehen. Hierbei handelt es sich meist um alphanumerische Zeichen, Logos oder Strichcodes, anhand derer ein Endkunde oder ein automatisches Erfassungssystem beispielsweise das Produkt erkennen kann, dessen Verfallsdatum oder dessen Hersteller.Laser marking devices are in industrial production plants and other application areas often used to create individual objects, e.g. Products or their packaging or even food / food directly with different ones To provide information / markings. This is it mostly alphanumeric characters, logos or barcodes, based derer an end customer or an automatic detection system, for example recognize the product, its expiry date or its manufacturer.
In zunehmendem Maße werden auch Produkte des täglichen Lebens mittels Laser markiert, um beispielsweise dekorative Elemente auf der Oberfläche eines Produktes oder dessen Verpackung zu erzeugen, wodurch dieses aufgewertet wird oder eine eindeutige Zuordnung zu dem Erzeuger erfährt, so dass ein Anwender diese Art und Ausführung des Produktes möglichst auf einen Blick dem entsprechenden Hersteller zuordnen kann.In increasing also become products of the daily Life marked by laser, for example, decorative elements on the surface produce a product or its packaging, causing this is upgraded or a clear assignment to the producer learns allowing a user this type and design of the product as possible at a glance can be assigned to the corresponding manufacturer.
Die Markierung selbst erfolgt durch die Einwirkung eines gebündelten Laserstrahls auf die Produktoberfläche oder die Oberfläche einer Verpackung, wodurch entweder eine zuvor aufgebrachte Farbe entfernt wird, die Oberfläche abgetragen und/oder aufgeschmolzen und/oder verkohlt wird, oder durch eine Farbveränderung, insbesondere wenn zuvor spezielle Pigmente in die zu markierende Oberfläche eingebracht worden sind, oder durch ein tieferes Abtragen der Oberfläche, so dass eine Gravur entsteht. Ziel ist es in jedem Fall, einen möglichst hohen visuellen und/oder taktilen Kontrast zum umgebenden Untergrund zu erzeugen, um so die Lesbarkeit zu erhöhen.The Marking itself takes place through the action of a bundled Laser beam on the product surface or the surface of a Packaging, which either removes a previously applied paint will, the surface is removed and / or melted and / or charred, or by a color change, especially if previously introduced special pigments in the surface to be marked or by a deeper erosion of the surface, so that an engraving is created. The goal is, in any case, the highest possible visual and / or tactile contrast to the surrounding ground to increase readability.
Verwendet werden für die Ausführung dieser Art der Markierung beispielsweise CO2-Laser oder Nd:YAG Laser. Die Erzeugung der Markierung erfolgt dabei entweder im Maskenschussverfahren, mittels Galvanometer-Scanner oder mit kristalloptisch abgelenkten Lasern. Mit Ausnahme des Maskenschussverfahrens sind die genannten Lasermarkierungsverfahren frei programmierbar und erlauben so eine von Produkt zu Produkt variable Markierung.For example, CO 2 lasers or Nd: YAG lasers are used to carry out this type of marking. The generation of the marking takes place either in the mask weft method, by means of a galvanometer scanner or with crystal-optically deflected lasers. With the exception of the masking method, the said laser marking methods are freely programmable and thus permit a marking which is variable from product to product.
Die hier zur Verfügung stehenden frei programmierbaren Markierungsgeräte wie beispielsweise die mit Galvanometer-Scanner arbeitenden Lasergeräte weisen dazu neben der Ablenkeinheit zusätzliche Optiken auf, wodurch der Laserstrahl in eine Brennebene fokussiert wird. Die Markierung erfolgt zweckmäßigerweise dann in dieser Brennebene, da hier der Brennfleck der Laserstrahlung am kleinsten ist und damit die Leistungsdichte der Laserstrahlung maximal wird, so dass im Wesentlichen nur in dieser Ebene die von dem zu markierenden Material absorbierte Laserenergie zu einer Markierung führt.The available here standing freely programmable marking devices such as those with Galvanometer scanner working laser devices point to the deflection unit additional Optics, whereby the laser beam focused in a focal plane becomes. The marking is then expediently carried out in this focal plane, because here the focal spot of the laser radiation is the smallest and thus the power density of the laser radiation becomes maximum, so that in the Essentially, only in this level the material to be marked absorbed laser energy leads to a mark.
Je nach Laserleistung, Wellenlänge, Laser-Betriebsart und Absorptionsverhalten des zu markierenden Materials in dem betrachteten Wellenlängenbereich ist es auch möglich, eine Markierung oberhalb und unterhalb der Brennebene durchzuführen, wobei in diesen Bereichen die flächenbezogene Leistungsdichte der Laserstrahlung ab einer bestimmten Entfernung zur Brennebene soweit abnimmt, dass keine Markierung mehr möglich ist. Zudem vergrößert sich der Brennpunkt der Laserstrahlung mit zunehmendem Abstand von der Brennebene, so dass eine klare und hochauflösende Markierung selbst bei ausreichender Leistungsdichte nicht mehr sinnvoll ist. Damit beschränkt sich eine Lasermarkierung in dem zu markierenden Bereich auf eine im Wesentlichen flache Oberfläche, deren Rauhigkeit oder Wölbung oder Struktur aus den genannten Gründen nur innerhalb enger Grenzen zulässig ist.ever according to laser power, wavelength, Laser mode and absorption behavior of the material to be marked in the considered wavelength range it is also possible to perform a mark above and below the focal plane, wherein In these areas, the area-related power density the laser radiation from a certain distance to the focal plane decreases so far that no marking is possible. In addition, it is increasing the focal point of the laser radiation with increasing distance from the Focal plane, giving a clear and high-resolution mark even at sufficient power density no longer makes sense. This is limited a laser marking in the area to be marked on an im Essentially flat surface, their roughness or curvature or structure for the reasons mentioned only within narrow limits permissible is.
Eine großflächigere Markierung beispielsweise eines kugelförmigen, oder zylinderförmigen oder allgemein eines Objektes mit einer oder mehrerer starken konkaven oder konvexen Wölbung ist in der Regel nur dadurch zu erreichen, dass das Markierungsbild in mehrere Teilbilder aufgeteilt wird und das Objekt und der Markierungslaser für jedes Teilbild so zueinander positioniert werden, dass jedes Teilbild innerhalb der oben genannten Beschränkungen liegt und damit sinnvoll markiert werden kann. Das Gesamtbild setzt sich dann aus den genannten Teilbildern zusammen. Es ist leicht einzusehen, dass insbesondere an den Grenzbereichen der Teilbilder zueinander eine hohe Passergenauigkeit erreicht werden muss, um ein in sich geschlossenes Gesamtbild zu erreichen. Hierzu ist für jedes Teilbild eine präzise Ausrichtung des Objektes zur Markierungseinrichtung erforderlich, was einen erheblichen technischen und zeitlichen Aufwand bedeutet.A larger area Marking, for example, a spherical, or cylindrical or generally an object with one or more strong concave ones or convex curvature is usually only to achieve that the mark image divided into several fields and the object and the marker laser for each Partial image are positioned to each other so that each partial image within the limitations mentioned above and therefore makes sense can be marked. The overall picture then consists of the mentioned sub-images together. It is easy to see that, especially at the border areas the subpictures to each other a high registration accuracy can be achieved must to achieve a self-contained overall picture. For this is for every drawing a precise Alignment of the object to the marking device required, which means a considerable technical and time expenditure.
Die Vorteile einer Laserbeschriftung insbesondere im Lebensmittelbereich liegen dabei darin, dass in dieser Art der Beschriftung keine Tinten oder Toner oder sonstige farbgebenden Substanzen auf die zu beschriftende Oberfläche aufgebracht werden, was insbesondere bei der direkten Beschriftung von Lebensmitteln wie Obst, Gemüse, Fleischwaren, Backwaren etc. zu einer nicht zulässigen Verunreinigung führen kann. Derartige Druckfarben oder Toner, wie sie mittels anderer Markierungsverfahren wie InkJet, Laserdruck, Transferdruck etc. aufgebracht werden, enthalten häufig lebensmittelrechtlich nicht zugelassene und/oder teilweise toxische oder karzinogene Substanzen, so dass bei einer direkten Beschriftung eines Lebensmittels der Verzehr desselben bedenklich wenn nicht gar gefährlich ist. Im Gegensatz hierzu wird mittels einer Laserbeschriftung lediglich die Oberfläche des Lebensmittels verändert, was insbesondere bei einer thermischen Einwirkung wie sie vorzugsweise bei der Verwendung von CO2 Lasern auftritt, in ihrer Auswirkung auf die zu beschriftende Oberfläche nahezu identisch mit den in jeder Küche üblichen Brat- und Backvorgängen ist.The advantages of a laser inscription, especially in the food sector, are that in this type of inscription no inks or toners or other coloring substances are applied to the surface to be inscribed, which is especially true for direct labeling of foods such as fruits, vegetables, meat products, baked goods, etc . can lead to an unacceptable contamination. Such inks or toners, as they are applied by means of other marking methods such as inkjet, laser printing, transfer printing, etc., often contain food-legally not authorized and / or partially toxic or karzi Nogene substances, so that in a direct labeling of a food, the consumption of the same is questionable if not dangerous. In contrast to this, only the surface of the foodstuff is changed by means of a laser inscription, which, in particular in the case of a thermal effect, as occurs preferentially when CO 2 lasers are used, in its effect on the surface to be inscribed is almost identical to the cooking fry used in every kitchen. and baking operations.
Aufgabe der Erfindung ist es daher die genannten Nachteile zu beseitigen und ein Vorrichtung/ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem es möglich ist auch stark gekrümmte und ausgedehnte Oberflächen von Lebensmitteln mit einer insbesondere großflächigen Markierung zu versehen, ohne dass eine manuelle oder automatische Bewegung weder der Vorrichtung noch des zu markierenden Lebensmittels während der Beschriftung ausgeführt werden muss.task The invention is therefore to eliminate the disadvantages mentioned and to provide a device / method by which it is possible also strongly curved and extensive surfaces to provide foodstuffs with a particularly large-area marking, without any manual or automatic movement neither of the device are still running of the food to be marked during the labeling got to.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art gelöst, bei der wenigstens eine erste Umlenkanordnung vorgesehen ist, mittels der ein Laserstrahl in Abhängigkeit von einer Ablenkung durch ein frei programmierbares Laserstrahlablenksystem in wenigstens zwei, insbesondere einander nicht überlappende erste Raumwinkelbereiche ablenkbar ist und weiterhin eine der Anzahl der ersten Raumwinkelbereiche entsprechende Anzahl von zweiten Umlenkanordnungen vorgesehen ist, mittels denen ein Laserstrahl aus jedem ersten Raumwinkelbereich in einen jeweiligen zweiten Raumwinkelbereich in die Richtung eines zu markierenden Lebensmittels ablenkbar ist, wobei sich die zweiten Raumwinkelbereiche zumindest teilweise überlappen/kreuzen, so dass ein im Bereich der Überlappung/Kreuzung der zweiten Raumwinkelbereiche angeordnetes Lebensmittel mit Laserstrahlen aus wenigstens zwei Raumwinkelbereichen markierbar ist.According to the invention Problem solved by a device of the generic type, in which at least one first deflecting arrangement is provided, by means of a laser beam dependent on from a distraction by a freely programmable laser beam deflection system in at least two, in particular non-overlapping first solid angle ranges is deflected and still one of the number of first solid angle ranges corresponding number of second deflection arrangements is provided, by means of which a laser beam from each first solid angle range in a respective second solid angle area in the direction of a is distractible to marking food, with the second Solid angle areas at least partially overlap / cross, so that one in the area of the overlap / intersection The second solid angle areas arranged food with laser beams from at least two solid angle ranges markable.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren gelöst, bei dem ein Laserstrahl mit wenigstens einer ersten Umlenkanordnung in Abhängigkeit von einer vorherigen Ablenkung durch ein frei programmierbares Laserstrahlablenksystem in wenigstens zwei, insbesondere einander nicht überlappende erste Raumwinkelbereiche abgelenkt wird und ein Laserstrahl aus jedem ersten Raumwinkelbereich durch eine zweite Umlenkanordnung in einen jeweiligen zweiten Raumwinkelbereich in die Richtung eines zu markierenden Lebensmittels abgelenkt wird, wobei sich die zweiten Raumwinkelbereiche zumindest teilweise überlappen/kreuzen, so dass ein im Bereich der Überlappung/Kreuzung der zweiten Raumwinkelbereiche angeordnetes Lebensmittel mit Laserstrahlen aus wenigstens zwei Raumwinkelbereichen markiert wird.The The object is further achieved by a method in which a laser beam with at least one first deflection arrangement in dependence from a previous deflection by a freely programmable laser beam deflection system in at least two, in particular non-overlapping first solid angle ranges is deflected and a laser beam from every first solid angle area by a second deflection arrangement in a respective second solid angle range is diverted in the direction of a food to be marked, wherein the second solid angle regions at least partially overlap / intersect, so that one in the area of overlap / intersection The second solid angle areas arranged food with laser beams is marked from at least two solid angle areas.
Wesentlicher Kerngedanke der Erfindung ist es mit einem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein zu markierendes, insbesondere ortsfestes und stationäres Lebensmittel nunmehr nicht nur ausschließlich aus einem Raumwinkelbereich heraus zu markieren, sondern aus mehreren Raumwinkelbereichen, insbesondere wenigstens zwei Raumwinkelbereichen. Hierdurch kann eine Optimierung einer Markierung auf einer gekrümmten Oberfläche eines zu markierenden Lebensmittels erfolgen, ohne dass das zu markierende Lebensmittel neu ausgerichtet werden muss.essential The core idea of the invention is with a method according to the invention or a device according to the invention a food to be marked, in particular stationary and stationary not only exclusively to mark out of a solid angle area, but of several Solid angle ranges, in particular at least two solid angle ranges. This can be an optimization of a mark on a curved surface of a to be marked food, without that to be marked Food needs to be realigned.
In den Ausführungen des Standes der Technik ergab sich nur eine Brennebene, da ein Laserstrahl im Wesentlichen aus nur einer Richtung, bzw. wegen der Ablenkung nur aus einem Raumwinkelbereich auf ein zu markierendes Einzelobjekt trifft. Weist dieses Einzelobjekt eine starke Krümmung in der Oberfläche auf, so liegt diese nur teilweise in der Brennebene. Durch die Beleuchtung eines Einzelobjektes aus mehreren, insbesondere wenigstens zwei Raumwinkelbereichen kann die Lage der zu markierenden Oberfläche eines Einzelobjektes besser hinsichtlich der dann entstehenden mehreren Brennebenen optimiert werden. Es kann so ein größerer zusammenhängender Bereich der gekrümmten Oberfläche eines Einzelobjektes markiert werden, insbesondere wenn es sich um im Wesentlichen zylinder- oder kugelförmige Oberflächen handelt.In the explanations The prior art revealed only one focal plane, since a laser beam essentially from one direction only, or because of the distraction only from a solid angle area to a single object to be marked meets. Does this single object have a strong curvature in the surface, So this is only partially in the focal plane. Through the lighting a single object of several, in particular at least two solid angle areas the position of the surface of a single object to be marked can be better optimized with respect to the then resulting multiple focal planes become. It can be such a larger coherent one Area of the curved surface of a single object, especially if it is is essentially cylindrical or spherical surfaces.
Unter einem Lebensmittel im Sinne der Erfindung wird hier im Wesentlichen ein gewachsenes natürliches Lebensmittel verstanden, wie z.B. Obst oder Gemüse, insbesondere Kürbisse, Melonen, Zucchini, Gurken, Äpfel etc. sowie auch hergestellte Lebensmittel, wie Wurst, Brot etc. Hierbei geht es bevorzugt um die direkte Markierung solcher Lebensmittel, also nicht die Verpackung.Under A food in the context of the invention is here essentially a grown natural Food understood as e.g. Fruits or vegetables, especially pumpkins, Melons, zucchini, cucumbers, apples etc. as well as produced foods such as sausage, bread etc. This is preferably the direct marking of such food, So not the packaging.
Ein Laserstrahl wird somit zunächst mittels einer programmierbaren Ablenkeinheit abgelenkt, um eine gewünschte Markierung zu erhalten. Dies kann z.B. durch eine Galvanometer-Scanner-Vorrichtung erfolgen oder jede andere geeignete Vorrichtung.One Laser beam is thus first deflected by a programmable deflection unit to a desired To obtain marking. This can e.g. by a galvanometer scanner device done or any other suitable device.
Das Abbild einer Markierung kann hierzu vorher in einer übergeordneten Steuerung erstellt werden, z.B. mittels eines Grafikprogrammes auf einem Computer. Ein solches Abbild kann z.B. als Vektorgrafik gespeichert werden. Das auf einem üblicherweise im Wesentlichen planen Monitor erstellte Abbild kann mittels einer Software, sofern gewünscht, derart in Abhängigkeit einer zu markierenden gekrümmten Oberfläche eines Lebensmittels verzerrt werden, dass es nach der Markierung bei Betrachtung von der gekrümmten Oberflächen aus nur einer Richtung ohne eine Verzerrung dem Betrachter erscheint. Hierfür kann es vorgesehen sein, dass eine konkrete Krümmung oder eine idealisierte Krümmung bzw. die geometrische Gestalt eines zu markierenden Lebensmittels in einem Computer gespeichert und berücksichtigt wird, z.B. bezogen auf einen Kürbis oder eine Melone oder einen Apfel dessen/deren Durchmesser und Berücksichtigung als idealisierte Kugel oder z.B. bei einer Gurke/Zucchini deren Länge und Durchmesser und Berücksichtigung als idealisierter Zylinder mit diesen Daten. Es kann sodann vorgesehen sein, dass das softwaretechnisch verzerrte Abbild auf das Lebensmittel aufgebracht wird, um bei Betrachtung ohne Verzerrung zu erscheinen.The image of a mark can be created previously in a higher-level control, for example by means of a graphics program on a computer. Such an image can be stored eg as a vector graphic. The image created on a usually substantially planar monitor may be distorted by software, if desired, depending on a curved surface of a food to be marked such that, after being viewed from the curved surfaces, it is unidirectional without distortion Viewer appears. For this purpose, it may be provided that a concrete curvature or an idealized curvature or the geometric shape of a food to be marked stored in a computer and taken into account, for example, based on a pumpkin or a melon or an apple whose / their diameter and consideration as an idealized ball or eg a cucumber / zucchini their length and diameter and consideration as an idealized cylinder with this data. It may then be provided that the software distorted image is applied to the food to appear when viewed without distortion.
Das Abbild einer Markierung wird dabei mittels eines Laserstrahls im Wesentlichen scannend abgefahren. In Abhängigkeit von einer Ablenkung wird dann der durch die Ablenkeinheit abgelenkte Strahl mittels einer ersten Umlenkanordnung in wenigstens zwei verschiedene erste Raumwinkelbereiche abgelenkt. Diese verschiedenen ersten Raumwinkelbereiche werden z.B. erreicht, wenn der durch die programmierbare Ablenkeinheit abgelenkte Strahl die erste Umlenkanordnung in verschiedenen Bereichen trifft. Trifft der Laserstrahl z.B. einen ersten Bereich A der ersten Umlenkanordnung, so wird er in einen ersten Raumwinkelbereich A abgelenkt, trifft er die Umlenkanordnung in einem Bereich B, so wird er in einen ersten Raumwinkelbereich B abgelenkt und so fort.The Image of a mark is thereby by means of a laser beam in Scanned essentially scanned. Depending on a distraction is then the deflected by the deflecting beam by means of a first deflection arrangement in at least two different first solid angle ranges distracted. These different first solid angle ranges become e.g. achieved when passing through the programmable deflection unit deflected beam the first deflection arrangement in different areas meets. If the laser beam strikes e.g. a first area A of the first Deflection arrangement, it is in a first solid angle range A deflected, he meets the deflection arrangement in a region B, so it is deflected into a first solid angle region B and so on.
Hierbei kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass sich alle erste Raumwinkelbereiche nicht überschneiden. Bei nur zwei Raumwinkelbereichen können diese z.B. im Wesentlichen einander entgegengesetzt ausgerichtet sein.in this connection It may preferably be provided that all first solid angle ranges do not overlap. For only two solid angle ranges, these may be e.g. essentially be aligned opposite each other.
Eine erste Umlenkanordnung kann z.B. durch wenigstens zwei Spiegel ausgebildet sein, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, insbesondere wobei sich die Spiegel an benachbarten Kanten berühren. Jeder der Spiegel bildet einen Bereich der Umlenkanordnung im oben genannten Sinn. Die Anzahl der Spiegel ergibt dabei die Anzahl der verschiedenen möglichen ersten Raumwinkelbereiche. Um zwei erste Raumwinkelbereiche zu erhalten kann eine Umlenkanordnung z.B. durch zwei Spiegel ausgebildet sein, die zueinander in einem Winkel von 90 Grad angeordnet sind, insbesondere wobei sich zwei Kanten der beiden Spiegel berühren. Diese Kante der Umlenkanordnung kann zur programmierbaren Ablenkeinheit weisen. Um z.B. 4 erste Raumwinkelbereiche zu erhalten kann eine Umlenkanordnung durch 4 Spiegel gebildet sein, die pyramidenförmig angeordnet sind, wobei diese Anordnung mit der Pyramidenspitze in Richtung zur programmierbaren Ablenkeinheit ausgerichtet sein kann.A first deflection arrangement may e.g. formed by at least two mirrors be, which are arranged at an angle to each other, in particular with the mirrors touching adjacent edges. Everyone the mirror forms a region of the deflection arrangement in the above-mentioned sense. The number of mirrors gives the number of different potential first solid angle ranges. To get two first solid angle ranges For example, a deflection device may be used e.g. be formed by two mirrors, which are arranged at an angle of 90 degrees to each other, in particular where touching two edges of the two mirrors. This edge of the deflection arrangement may point to the programmable deflection unit. For example, 4 first To obtain solid angle ranges, a deflection arrangement by 4 Mirror may be formed, which are arranged in a pyramid, wherein this arrangement with the pyramid tip towards the programmable Deflection unit can be aligned.
Da die einzelnen möglichen ersten Raumwinkelbereiche, die ihren Ursprung somit alle in der ersten Umlenkanordnung haben, alle voneinander weg weisen ist es gemäß der Erfindung vorgesehen, einen jeden Laserstrahl aus einem der zuvor definierten ersten Raumwinkelbereichen in einen zweiten Raumwinkelbereich umzulenken. Es ist somit jedem der ersten Raumwinkelbereichen in die ein Laserstrahl abgelenkt werden kann durch Umlenkung jeweils ein zweiter Raumwinkelbereich zugeordnet. Hierbei erfolgt die Umlenkung durch jeweilige zweite Umlenkanordnungen derart, dass ein Laserstrahl, der sich in einem zweiten Raumwinkelbereich fortbewegt auf eine zu markierende Oberfläche eines Lebensmittels trifft. Ein solches Lebensmittel wird somit je nach der programmierten Ablenkung aus verschiedenen zweiten Raumwinkelbereichen (wenigstens zwei) beleuchtet, um eine Markierung in die gekrümmte Oberfläche einzubringen. Diese zweiten Raumwinkelbereiche werden sich bevorzugt zumindest teilweise überschneiden bzw. überlappen.There the individual possible first solid angle ranges, which thus originate all in the first Have deflecting, all pointing away from each other it is according to the invention provided, each laser beam from one of the previously defined first space angle ranges in a second solid angle range to redirect. It is thus each of the first solid angle areas in which a laser beam can be deflected by redirecting each a second solid angle range assigned. Here, the deflection takes place by respective second Umlenkanordnungen such that a laser beam located in a second solid angle range moved to a surface of a food to be marked. Such a food will thus depending on the programmed distraction from different second solid angle ranges (at least two) illuminated to introduce a mark in the curved surface. These second solid angle areas will preferably at least partially overlap or overlap.
Um die Markierung vorzunehmen wird somit vorteilhafter Weise ein Lebensmittel derart positioniert, dass eine zu markierende Oberfläche im Bereich einer Überschneidung/Überlappung der verschiedenen zweiten Raumwinkelbereiche angeordnet ist.Around to make the mark is thus advantageously a food positioned so that a surface to be marked in the area an overlap / overlap the different second solid angle ranges is arranged.
Gemäß der Erfindung kann es sodann vorgesehen sein, dass sich eine Markierung, insbesondere Gesamtmarkierung in der Oberfläche eines Lebensmittels durch eine der Anzahl der ersten/zweiten Raumwinkelbereiche entsprechende Anzahl von Teilmarkierungen zusammensetzt, wobei jede Teilmarkierung aus einem anderen Raumwinkelbereich in die Oberfläche eingebracht wird.According to the invention It may then be provided that a mark, in particular overall marking in the surface of a food by one of the number of the first / second solid angle ranges corresponding number of sub-marks composed, each Partial marker introduced from another solid angle area in the surface becomes.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass mittels einer übergeordneten Steuerung, z.B. einer Software eine Gesamtmarkierung zunächst in Teilmarkierungen zerlegt wird und sodann die jeweils gegebenen Teilmarkierungen in die Oberfläche eingebracht werden.It may be provided that by means of a higher-level control, e.g. software first breaks down the overall marking into partial markings is then introduced and then given each sub-marks in the surface become.
Hierbei kann die erfindungsgemäße Vorrichtung derart justiert werden, dass die Teilmarkierungen direkt aneinander angrenzen, um eine in sich geschlossene Gesamtmarkierung auszubilden. Dadurch, dass lediglich ein insbesondere kleiner Bereich der Gesamtmarkierung mittels eines jeweils unter einem anderen Winkel (aus einem anderen Raumwinkelbereich) auftreffenden Laserstrahls markiert wird, ist es möglich, jede Teilmarkierung innerhalb des jeweils zulässigen Tiefenschärfebereiches zu markieren und so eine Gesamtmarkierung zu erzeugen, welche als Ganzes eine konturenscharfe Markierung über die gesamte gewölbte Oberfläche aufweist.in this connection can the device of the invention be adjusted so that the part marks directly to each other adjacent to form a self-contained overall marking. In that only a particularly small area of the overall marking by means of one at a different angle (from another solid angle range) It is possible to mark each incident laser beam Partial marking within the permitted depth of field mark and create an overall mark as a whole a contour sharp mark over the entire arched Surface has.
Es kann auch vorgesehen sein, das eine der Anzahl von Raumwinkelbereichen entsprechende Zahl von gleichen oder verschiedenen jeweils einzelnen Markierungen mittels der Erfindung in die Oberfläche eines Lebensmittels eingebracht wird. So kann nach einer Markierung ein Lebensmittel z.B. an verschiedenen Positionen die gleiche oder auch unterschiedliche Abbildungen aufweisen.It can also be provided that one of the Number of solid angle areas corresponding number of the same or different respectively individual markers is introduced by means of the invention in the surface of a food. Thus, after a marking, a food may have the same or different images, for example, at different positions.
Hierbei kann es auch vorgesehen sein, die Teilmarkierungen einer Markierung in einer übergeordneten Steuerung zu vertauschen und/oder zu spiegeln, z.B. wenn sich die zweiten Raumwinkelbereiche oberhalb der zu markierenden, insbesondere konkaven Oberfläche kreuzen, so dass sich die Teilmarkierungen auf der Oberfläche des zu markierenden Lebensmittels seitenrichtig zu einer Gesamtmarkierung zusammenfügen.in this connection it can also be provided, the partial markings of a marker in a parent Interchange and / or mirror control, e.g. when the second solid angle areas above the to be marked, in particular concave surface cross so that the part marks on the surface of the food to be marked in the correct direction to an overall mark put together.
Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, die Markierung mit parallelen unfokussierten Laserstrahlen durchzuführen. Bevorzugt werden jedoch die Laserstrahlen derart fokussiert werden, dass in jedem der zweiten Raumwinkelbereiche der zu markierende Bereich der Oberfläche eines zu markierenden Lebensmittels in einem Tiefenschärfenbereich um die Brennebene herum angeordnet ist.Basically It should be provided the mark with parallel unfocused Perform laser beams. Preferably, however, the laser beams will be focused in such a way in each of the second solid angle regions, the region to be marked the surface of a food to be marked in a depth of field range is arranged around the focal plane around.
Hierfür kann im Strahlengang eines Laserstrahles wenigstens ein fokussierendes Element angeordnet sein, insbesondere eine Linse oder ein gewölbter Spiegel. Es können auch für jeden oder einzelne der ersten oder zweiten Raumwinkelbereiche unterschiedliche fokussierende Elemente vorgesehen sein, insbesondere mit verschiedenen Brennweiten. Bevorzugt kann direkt eine erste und/oder zweite Umlenkanordnung fokussierend ausgebildet sein, insbesondere als gewölbter Spiegel. Ist eine Linse als fokussierendes Element vorgesehen, so kann eine Umlenkanordnung als planarer Umlenkspiegel ausgebildet sein.This can be done in the Beam path of a laser beam at least one focusing element be arranged, in particular a lens or a curved mirror. It can also for each or each of the first or second solid angle ranges are different be provided focusing elements, in particular with different Focal lengths. Preferably, directly a first and / or second deflection arrangement be designed focusing, in particular as a curved mirror. If a lens is provided as a focusing element, then a Deflection arrangement be designed as a planar deflection mirror.
Mittels der Erfindung besteht die Möglichkeit Lebensmittel mit beliebigen gekrümmten Oberflächen, insbesondere mit konkaven oder konvexen Oberflächen zu markieren. Hierbei können die Strahlengänge der Laserstrahlen von der ersten Umlenkanordnung über die verschiedenen zweiten Umlenkanordnungen bis zum Lebensmittel im Wesentlichen immer gleich, aber auch verschieden sein.through The invention provides the possibility of food with any curved Surfaces, especially with concave or convex surfaces. in this connection can the beam paths the laser beams from the first deflection arrangement over the different second deflection arrangements up to the food in the Essentially the same, but also different.
Bei allen Ausführungen der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass nach wenigstens einer zweiten Umlenkanordnung wenigstens eine weitere dritte und ggfs. folgende vierte Umlenkanordnungen, im Wesentlichen der gleichen Art angeordnet sind.at all versions The invention may also provide that after at least a second deflection arrangement at least one further third and if necessary, the following fourth deflection arrangements, essentially the same Sort are arranged.
Bei den Lebensmitteln kann es sich im Wesentlichen um solche mit im Wesentlichen kugelförmiger oder zylindrischer Oberfläche handeln, wie z.B. Äpfeln, Melonen, Kürbissen, Gurken, Zucchini etc. Bei zylindrischen Lebensmitteln kann es dabei vorgesehen sein, dass eine Beleuchtung mit Laserstrahlen aus zwei verschiedenen Raumwinkelbereichen erfolgt, die im Wesentlichen senkrecht zur Zylinderachse angeordnet sind. Hierbei wird die Winkelangabe verstanden im Bezug zu einem Strahl im Zentrum des jeweiligen Raumwinkelbereichs.at The foods can be essentially those with im Essentially spherical or cylindrical surface act, such as apples, Melons, pumpkins, Cucumbers, zucchini etc. For cylindrical food it can be provided be that lighting with laser beams of two different Solid angle ranges, which are substantially perpendicular to the cylinder axis are arranged. Here, the angle is understood in relation to a ray in the center of the respective solid angle range.
Eine so auf Lebensmittel, insbesondere Obst oder Gemüse direkt aufgebrachte Markierung kann eine Herkunftshinweis auf den Erzeugerbetrieb darstellen oder dekorative Zwecke haben. Auch kann eine Markierung eine Vorlage bilden für eine beabsichtigte weitere Bearbeitung. Z.B. können zu Halloween Kürbisse mit Lasermarkierungen versehen werden, beispielsweise Gesichtern. Eine Kunde, der einen solchen markierten Kürbis erworben hat, kann sodann selbst zu Hause das markierte Gesicht mit einem Messer ausschneiden/ausschnitzen.A so on food, especially fruit or vegetables directly applied label may represent an indication of origin to the producer or have decorative purposes. Also, a marker may be a template make up for an intended further processing. For example, can use pumpkins for Halloween Laser markings are provided, such as faces. A Customer, who has acquired such a marked pumpkin, can then even at home cut out the marked face with a knife / carve out.
Der Stand der Technik, sowie Ausführungen der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt. Es zeigen:Of the State of the art, as well as versions of Invention are shown in the following figures. Show it:
Eine
sich im Strahlengang befindliche Fokussieroptik
Ein
Verschieben der zu markierenden Oberfläche entlang der Z-Achse weg
von der Brennebene
Soll
wie in
Eine
erste erfindungsgemäße Ausführung zeigt
Werden
beispielsweise in der Spiegelanordnung
Mittels
der jeweils nachgeschalteten zweiten Umlenkanordnung aus Umlenkspiegeln
Der
Abstand der jeweiligen Teilflächen
Bei
einer Beschriftung von im Wesentlichen immer gleichen oder ähnlichen
Lebensmitteln erfolgt diese Einstellung einmalig. Darüber hinaus
liegen bei geeigneter Wahl der Auftreffrichtungen der Markierungskegel
Es
ist weiterhin möglich
in einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführung ebenso ausgedehnte konkave
Oberflächen
zu markieren wie in
Es
kann weiterhin zweckmäßig sein,
auf eine Markierungsoptik
Zur Beschriftung sind ohne Beschränkung der Allgemeinheit alle Laser geeignet, deren Laserwellenlänge, Laserleistung und Betriebsregime eine im jeweiligen Markierungsfall ausreichende Markierung ermöglichen, beispielsweise Gaslaser wie CO2-Laser, Argonlaser, Metalldampflaser, Ionenlaser, Excimerlaser etc. oder Halbleiterlaser oder Festkörperlaser wie Nd:Festkörper Laser, Rubinlaser, Alexandritlaser, Saphirlaser oder auch freie Elektronenlaser.For labeling, all lasers whose laser wavelength, laser power and operating regime make it possible to mark sufficiently in each marking case, for example gas lasers such as CO 2 lasers, argon lasers, metal vapor lasers, ion lasers, excimer lasers etc. or semiconductor lasers or solid-state lasers such as Nd: solids, are suitable without restriction of generality Laser, ruby laser, alexandrite laser, sapphire laser or free electron laser.
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