RU217736U1

RU217736U1 - Device for laser marking of moving non-oriented objects

Info

Publication number: RU217736U1
Application number: RU2022124935U
Authority: RU
Inventors: Павел Георгиевич Булгаков; Евгений Александрович Курманов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "МКС Плюс"
Filing date: 2022-09-22
Publication date: 2023-04-14

Abstract

Полезная модель относится к средствам для маркировки движущихся неориентированных объектов при помощи лазерного луча, в том числе, идентификационным или верификационным двумерным штриховым кодом, и может быть использована в различных отраслях промышленности, когда необходима маркировка отдельных изделий. Повышение качества лазерной маркировки за счет обеспечения наиболее эффективного воздействия луча лазера на поверхность или область нанесения маркировки, имеющих различную ориентацию, достигается тем, что устройство для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов, содержащее средство для размещения и передвижения маркируемых объектов, лазерный маркиратор, содержащий блок управления лазерным маркиратором и связанные с ним импульсный источник лазерного излучения, соединенный с оптическим средством формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, модуль обнаружения и модуль определения скорости перемещения маркируемого объекта, причем устройство дополнительно снабжено модулем определения ориентации маркируемого объекта, выполненным в виде камеры машинного зрения, связанной с блоком управления модуля определения ориентации, и направленных на маркируемый объект источников освещения, а также дополнительным модулем обнаружения, связанным с блоком управления модуля определения ориентации, при этом блок управления лазерного маркиратора связан с блоком управления модуля определения ориентации и выполнен с возможностью по сигналу, сформированному блоком управления модуля определения ориентации, выработки управляющего сигнала на оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, обеспечивающего наведение лазерного луча в требуемом направлении относительно поверхности маркировки.

The utility model relates to means for marking moving non-oriented objects using a laser beam, including an identification or verification two-dimensional bar code, and can be used in various industries when marking individual products is necessary. Improving the quality of laser marking by ensuring the most effective impact of the laser beam on the surface or area of marking, having different orientations, is achieved by the fact that a device for laser marking moving non-oriented objects, containing a means for placing and moving objects to be marked, a laser marker containing a control unit a laser marker and an associated pulsed laser radiation source connected to an optical means for forming a laser beam and pointing it at the marking surface, a detection module and a module for determining the speed of movement of the marked object, moreover, the device is additionally equipped with a module for determining the orientation of the marked object, made in the form of a machine chamber of vision associated with the control unit of the orientation determination module, and light sources directed at the marked object, as well as an additional detection module associated with the control unit of the orientation determination module , while the control unit of the laser marker is connected to the control unit of the orientation determination module and is configured to a signal generated by the control unit of the orientation determination module, generating a control signal to the optical means for forming a laser beam and pointing it at the marking surface, providing guidance of the laser beam in the required direction relative to the marking surface.

Description

Полезная модель относится к средствам для маркировки движущихся неориентированных объектов при помощи лазерного луча, в том числе, идентификационным или верификационным двумерным штриховым кодом, и может быть использована в различных отраслях промышленности, когда необходима маркировка отдельных изделий.The utility model relates to means for marking moving non-oriented objects using a laser beam, including an identification or verification two-dimensional bar code, and can be used in various industries when marking individual products is necessary.

Известно устройство для лазерной маркировки неориентированных объектов, содержащее средство для размещения и передвижения маркируемых объектов, модуль обнаружения маркируемого объекта, импульсный источник лазерного излучения, оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, блок управления, связанный с импульсным источником лазерного излучения, модулем обнаружения, а также с оптическим средством формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, модуль определения ориентации маркируемого объекта, выполненный в виде видеокамеры, связанной с блоком управления, при этом блок управления выполнен с возможностью воздействия по сигналу, сформированному видеокамерой, выработки управляющего сигнала на оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, обеспечивающего наведение лазерного луча в требуемом направлении относительно поверхности маркировки (патент РФ на изобретение №2322334, МПК В23К 26/04, опубл. 27.07.2007).A device for laser marking of non-oriented objects is known, containing a means for placing and moving marked objects, a detection module for the marked object, a pulsed laser radiation source, an optical means for forming a laser beam and pointing it at the marking surface, a control unit associated with a pulsed laser radiation source, a module detection, as well as with an optical means of forming a laser beam and pointing it at the marking surface, a module for determining the orientation of the marked object, made in the form of a video camera connected to the control unit, while the control unit is configured to influence the signal generated by the video camera, generating a control signal on an optical means for forming a laser beam and pointing it at the marking surface, which provides guidance of the laser beam in the required direction relative to the marking surface (RF patent for the invention No. 2322334, IPC V23K 26/04, publ. July 27, 2007).

Однако известное устройство невозможно использовать для лазерной маркировки в режиме непрерывного движения маркируемого объекта и, соответственно, осуществить учет скорости перемещения маркируемого объекта при функционировании устройства.However, the known device cannot be used for laser marking in the mode of continuous movement of the marked object and, accordingly, to take into account the speed of movement of the marked object during the operation of the device.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для лазерной маркировки движущихся объектов, содержащее средство для размещения и передвижения маркируемых объектов, лазерный маркиратор, содержащий блок управления лазерным маркиратором и связанные с ним импульсный источник лазерного излучения и оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, модуль обнаружения и модуль определения скорости перемещения маркируемого объекта, связанные с блоком управления лазерным маркиратором (патент РФ на полезную модель №127669, МПК В23К 26/02, опубл. 10.05.2013).The closest in technical essence to the proposed device is a device for laser marking of moving objects, containing a means for placing and moving marked objects, a laser marker containing a control unit for a laser marker and an associated pulsed laser source and an optical means for forming a laser beam and guiding it on the marking surface, a detection module and a module for determining the speed of movement of the marked object associated with the control unit of the laser marker (RF patent for utility model No. 127669, IPC V23K 26/02, publ. 10.05.2013).

К недостаткам известного устройства можно отнести недостаточно высокое качество лазерной маркировки ввиду невозможности при различной ориентации движущихся объектов (отсутствует модуль определения ориентации) направлять луч лазера относительно поверхности или области нанесения маркировки таким образом, чтобы при этом имело место наиболее эффективное воздействие луча лазера на поверхность или область нанесения маркировки.The disadvantages of the known device include the insufficiently high quality of laser marking due to the impossibility for different orientations of moving objects (there is no module for determining orientation) to direct the laser beam relative to the surface or area of marking in such a way that the most effective effect of the laser beam on the surface or area takes place. marking application.

Предлагаемая полезная модель направлена на решение технической проблемы и достижение технического результата, состоящего в повышении качества лазерной маркировки за счет обеспечения наиболее эффективного воздействия луча лазера на поверхность или область нанесения маркировки, имеющих различную ориентацию.The proposed utility model is aimed at solving a technical problem and achieving a technical result, which consists in improving the quality of laser marking by ensuring the most effective impact of the laser beam on the surface or marking area with different orientations.

Данный технический результат достигается тем, что устройство для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов, содержащее средство для размещения и передвижения маркируемых объектов, лазерный маркиратор, содержащий блок управления лазерным маркиратором и связанные с ним импульсный источник лазерного излучения, соединенный с оптическим средством формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, модуль обнаружения и модуль определения скорости перемещения маркируемого объекта, причем устройство дополнительно снабжено модулем определения ориентации маркируемого объекта, выполненным в виде камеры машинного зрения, связанной с блоком управления модуля определения ориентации, и направленных на маркируемый объект источников освещения, а также дополнительным модулем обнаружения, связанным с блоком управления модуля определения ориентации, при этом блок управления лазерного маркиратора связан с блоком управления модуля определения ориентации и выполнен с возможностью по сигналу, сформированному блоком управления модуля определения ориентации, выработки управляющего сигнала на оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, обеспечивающего наведение лазерного луча в требуемом направлении относительно поверхности маркировки.This technical result is achieved by the fact that a device for laser marking of moving non-oriented objects, containing a means for placing and moving objects to be marked, a laser marker containing a laser marker control unit and an associated pulsed laser radiation source connected to an optical means for forming a laser beam and its aiming at the marking surface, a detection module and a module for determining the speed of movement of the marked object, and the device is additionally equipped with a module for determining the orientation of the marked object, made in the form of a machine vision camera connected to the control unit of the orientation determination module, and light sources directed at the marked object, as well as an additional detection module associated with the control unit of the orientation determination module , while the control unit of the laser marker is connected to the control unit of the orientation determination module and is configured to generate a control signal to the optical means of forming a laser beam and its pointing to the marking surface, which provides guidance of the laser beam in the required direction relative to the marking surface.

Снабжение устройства модулем определения ориентации маркируемого объекта, выполненным в виде камеры машинного зрения, связанной с блоком управления модуля определения ориентации, и направленных на маркируемый объект источников освещения, при том, что блок управления лазерного маркиратора связан с блоком управления модуля определения ориентации и выполнен с возможностью воздействия по сигналу, сформированному камерой машинного зрения, выработки управляющего сигнала на оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, обеспечивающего наведение лазерного луча в требуемом направлении относительно поверхности маркировки, обеспечивает повышение качества лазерной маркировки за счет обеспечения наиболее эффективного воздействия луча лазера в требуемом направлении на поверхность или область нанесения маркировки, имеющих различную ориентацию. Это обусловлено тем, что при использовании описанных выше технических средств имеется возможность точного определения ориентации маркируемого объекта и изменения направления лазерного луча в оптимальном для эффективной маркировки направлении, в зависимости от изменения ориентации каждого маркируемого объекта.Provision of the device with a module for determining the orientation of the object to be marked, made in the form of a machine vision camera connected to the control unit of the orientation determination module, and light sources directed at the object to be marked, while the control unit of the laser marker is connected to the control unit of the orientation determination module and is configured to acting on a signal generated by a machine vision camera, generating a control signal to an optical means for forming a laser beam and pointing it at the marking surface, which ensures that the laser beam is guided in the required direction relative to the marking surface, improves the quality of laser marking by ensuring the most effective impact of the laser beam in desired direction on a surface or marking area having a different orientation. This is due to the fact that when using the technical means described above, it is possible to accurately determine the orientation of the marked object and change the direction of the laser beam in the direction that is optimal for effective marking, depending on the change in the orientation of each marked object.

Снабжение устройства дополнительным модулем обнаружения, связанным с модулем определения ориентации маркируемого объекта, также обеспечивает достижение указанного технического результата за счет того, что при этом обеспечивается своевременное подключение и функционирование модуля определения ориентации маркируемого объекта, что, соответственно, позволяет точно определить ориентацию маркируемого объекта и учесть ее как при формирования лазерного луча, так и при его оптимальном наведении на поверхность маркировки, и таким образом осуществить эффективную лазерную маркировку.Supplying the device with an additional detection module associated with the module for determining the orientation of the marked object also ensures the achievement of the specified technical result due to the fact that it ensures the timely connection and operation of the module for determining the orientation of the marked object, which, accordingly, allows you to accurately determine the orientation of the marked object and take into account both during the formation of the laser beam and when it is optimally aimed at the marking surface, and thus achieve effective laser marking.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов; на фиг. 2 - блок-схема модуля определения ориентации маркируемого объекта.In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device for laser marking moving non-oriented objects; in fig. 2 is a block diagram of the module for determining the orientation of the marked object.

Устройство для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов, содержит средство 1 для размещения и передвижения маркируемых объектов 2, например, конвейер, модуль 3 определения ориентации маркируемого объекта, связанный с блоком 4 управления модуля определения ориентации, к которому подсоединен дополнительный модуль 5 обнаружения маркируемого объекта. Устройство также включает в себя лазерный маркиратор 6, содержащий блок 7 управления лазерным маркиратором (компьютер, ЭВМ с соответствующим программным обеспечением) и связанные с ним импульсный источник 8 лазерного излучения, например, иттербиевый (волоконный) импульсный лазерный излучатель, и оптическое средство 9 формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, например, двухосевой сканатор. К блоку 7 управления лазерным маркиратором подсоединены модуль 10 обнаружения и модуль 11 определения скорости перемещения маркируемого объекта, а также блок 4 управления модуля определения ориентации. Модуль 3 определения ориентации маркируемого объекта выполнен (см. фиг. 2) в виде камеры 12 машинного зрения (см. https://www.cameraiq.ru/faq/mashinnoe-zrenie-tipy-kamer-i-primenenie/), связанной с блоком 4 управления модуля определения ориентации, и направленных на маркируемый объект 2 источников 13 освещения. Все устройство для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов может быть установлено в одном корпусе (не показан).The device for laser marking of moving non-oriented objects contains a means 1 for placing and moving marked objects 2, for example, a conveyor, a module 3 for determining the orientation of the marked object, connected to the control unit 4 of the orientation determination module, to which an additional module 5 for detecting the marked object is connected. The device also includes a laser marker 6 containing a laser marker control unit 7 (computer, computer with appropriate software) and an associated pulsed laser source 8, for example, an ytterbium (fiber) pulsed laser emitter, and an optical means 9 for forming a laser beam and its guidance on the marking surface, for example, a two-axis scanner. The detection module 10 and the module 11 for determining the speed of movement of the marked object, as well as the control unit 4 for the orientation detection module are connected to the control unit 7 of the laser marker. The module 3 for determining the orientation of the marked object is made (see Fig. 2) in the form of a machine vision camera 12 (see https://www.cameraiq.ru/faq/mashinnoe-zrenie-tipy-kamer-i-primenenie/), associated with the control unit 4 of the orientation determination module, and 2 light sources 13 directed at the object to be marked. The entire device for laser marking of moving non-oriented objects can be installed in one housing (not shown).

Устройство для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов работает следующим образом.A device for laser marking moving non-oriented objects operates as follows.

Маркируемые объекты 2 размещаются на средстве 1 для размещения и передвижения маркируемых объектов, при помощи которого они непрерывно перемещаются к зоне непосредственного воздействия лазерным излучением. Дополнительный модуль 5 обнаружения маркируемого объекта фиксирует наличие маркируемого объекта 2 и подает соответствующий сигнал в блок 4 управления модуля определения ориентации, который в свою очередь направляет управляющий сигнал на подключение модуля 3 определения ориентации маркируемого объекта, который затем производит определение такой ориентации по какому-либо из параметров или характеристик маркируемого объекта, например, по углу отклонения α поверхности для нанесения маркировки от оси перпендикулярной оси движения, и передает соответствующую информацию, например, в виде цифровых данных, в блок 4 управления модуля определения ориентации. Данная информация поступает в блок 7 управления лазерным маркиратором, который по результатам обработки информации об ориентации маркируемого объекта вырабатывает соответствующий управляющий сигнал в оптическое средство 9 формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, на основе которого осуществляется настройка оптического средства 9, которая обеспечивала бы формирование, например, фокусировку и отклонение луча импульсного источника 8 лазерного излучения, например, в соответствии с указанным выше углом отклонения α в требуемом направлении относительно поверхности маркировки. После фиксации модулем 10 обнаружения маркируемого объекта наличия объекта в зоне предполагаемого воздействия лазерным излучением блок 7 управления лазерным маркиратором вырабатывает, с учетом скорости маркируемого объекта по данным от модуля 11 определения скорости перемещения маркируемого объекта, соответствующий управляющий сигнал в импульсный источник 8 лазерного излучения, который, проходя через оптическое средство 9 формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, производит маркировку, например, информационного или верификационного двумерного штрихового кода, лазерным лучом, наведенным в оптимальном направлении для осуществления эффективной лазерной маркировки. На фиг. 1 пунктирной линией, направленной от импульсного источника 8 лазерного излучения к оптическому средству 9 формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки и затем к маркируемому объекту 2, условно показаны возможные направления лазерного луча при различных ориентациях маркируемого объекта 2.Marked objects 2 are placed on the means 1 for placement and movement of marked objects, with the help of which they continuously move to the area of direct exposure to laser radiation. The additional module 5 for detecting the marked object detects the presence of the marked object 2 and sends the corresponding signal to the control unit 4 of the orientation determination module, which in turn sends a control signal to the connection of the module 3 for determining the orientation of the marked object, which then determines such orientation by any of parameters or characteristics of the marked object, for example, the angle of deviation α of the marking surface from the axis perpendicular to the movement axis, and transmits the relevant information, for example, in the form of digital data, to the control unit 4 of the orientation determination module. This information enters the control unit 7 of the laser marker, which, based on the results of processing information about the orientation of the marked object, generates an appropriate control signal to the optical means 9 for forming the laser beam and aiming it at the marking surface, on the basis of which the optical means 9 is adjusted, which would ensure the formation , for example, focusing and deflecting the beam of the pulsed laser source 8, for example, in accordance with the above deflection angle α in the desired direction relative to the marking surface. After the detection module 10 of the marked object detects the presence of an object in the zone of the intended effect of laser radiation, the laser marker control unit 7 generates, taking into account the speed of the marked object according to the data from the module 11 for determining the speed of movement of the marked object, the corresponding control signal to the pulsed source 8 of laser radiation, which, passing through the optical means 9 for forming a laser beam and pointing it at the marking surface, it marks, for example, an information or verification two-dimensional bar code, with a laser beam induced in the optimal direction for effective laser marking. In FIG. 1, the dotted line directed from the pulsed source 8 of laser radiation to the optical means 9 for forming the laser beam and directing it to the marking surface and then to the marked object 2 conventionally shows the possible directions of the laser beam for different orientations of the marked object 2.

Предлагаемая полезная модель обеспечивает как высокое качество лазерной маркировки за счет обеспечения наиболее эффективного воздействия луча лазера на поверхность или область нанесения маркировки, так и высокую производительность при лазерной маркировке.The proposed utility model provides both high quality laser marking by ensuring the most efficient impact of the laser beam on the surface or area of marking, and high productivity in laser marking.

Claims

A device for laser marking of moving objects, containing a housing in which a laser marker is located, containing a laser marker control unit and a pulsed laser radiation source associated with it, an optical means for forming a laser beam and pointing it at the marking surface, a detection module and a module for determining the speed of movement of the marked object, and the device is additionally equipped with a module for determining the orientation of the marked object, made in the form of a machine vision camera associated with the control unit of the orientation determination module, and light sources directed at the marked object, as well as an additional detection module associated with the control unit of the orientation determination module, when In this case, the control unit of the laser marker is connected to the control unit of the orientation determination module and is configured to, by the signal generated by the control unit of the orientation determination module, generate a control signal to the optical means for forming the laser beam and point it at the marking surface, which ensures that the laser beam is guided in the required direction relative to marking surfaces.