RU2457522C1 - Laser labelling apparatus - Google Patents
Laser labelling apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457522C1 RU2457522C1 RU2011108148/28A RU2011108148A RU2457522C1 RU 2457522 C1 RU2457522 C1 RU 2457522C1 RU 2011108148/28 A RU2011108148/28 A RU 2011108148/28A RU 2011108148 A RU2011108148 A RU 2011108148A RU 2457522 C1 RU2457522 C1 RU 2457522C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deflector
- lens
- coordinate table
- piezoceramic
- inputs
- Prior art date
Links
- 238000002372 labelling Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 30
- 238000010330 laser marking Methods 0.000 claims description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Beam Printer (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение является лазерным технологическим оборудованием, предназначенным для маркировки промышленной продукции.The invention is a laser processing equipment for marking industrial products.
Известна установка лазерной маркировки, в состав которой входят лазер, коллиматор, два электромагнитных дефлектора, объектив, группа маркируемых изделий, расположенных на столе в пределах рабочей зоны, определяемой параметрами дефлекторов и объектива, а также компьютер, один из входов которого является входом установки, два другие соединены с выходами дефлекторов, а выходы соединены с входами последних [1].A known installation of laser marking, which includes a laser, a collimator, two electromagnetic deflectors, a lens, a group of marked products located on the table within the working area determined by the parameters of the deflectors and the lens, as well as a computer, one of the inputs of which is the input of the installation, two others are connected to the outputs of the deflectors, and the outputs are connected to the inputs of the latter [1].
Достоинство этой установки по отношению к нелазерному оборудованию - возможность создания хорошо различимого и сохраняемого изображения на изделиях любых размеров и из любых материалов. Это изображение может быть графическим, полутоновым, трехмерным (внутри прозрачных материалов) и нести любую индивидуальную информацию. Мировой объем производства таких установок составляет несколько тысяч штук в год, и они используются для маркировки наиболее элитной продукции.The advantage of this installation in relation to non-laser equipment is the ability to create a clearly distinguishable and stored image on products of any size and from any materials. This image can be graphic, grayscale, three-dimensional (inside transparent materials) and carry any individual information. The world production volume of such plants is several thousand units per year, and they are used for marking the most elite products.
Основной недостаток данных установок, который препятствует их использованию для маркировки продукции массового производства, - большое время нанесения изображения:The main disadvantage of these installations, which prevents their use for marking mass production products, is the large time for applying the image:
Т≥Nτ~10 с,T≥N τ ~ 10 s,
где N - число пикселей (точек изображения), которое определяет качество изображения, τ - постоянная времени электромеханических дефлекторов, которая измеряется сотнями микросекунд. За один час такая установка может отмаркировать только несколько сотен изделий.where N is the number of pixels (image points) that determines the image quality, τ is the time constant of electromechanical deflectors, which is measured in hundreds of microseconds. In one hour, such an installation can mark only a few hundred products.
Наиболее близкой к предложенной является лазерная установка, состоящая из последовательно расположенных по ходу лазерного луча и оптически связанных лазера, акустооптического и пьезокерамического дефлектора, объектива, группы маркируемых изделий, размещенных на двухкоординатном столе таким образом, что маркируемая поверхность одного изделия находится в пределах рабочей зоны объектива, а маркируемые поверхности других изделий могут быть введены в эту зону перемещением координатного стола, а также компьютер, один из входов которого является входом установки, три другие соединены с выходами датчиков положения дефлекторов и координатного стола, а выходы соединены с входами дефлекторов и координатного стола [2].Closest to the proposed one is a laser installation consisting of a laser, an acousto-optical and piezoceramic deflector, an objective, a group of marked products placed on a two-coordinate table so that the marked surface of one product is within the working area of the lens , and the marked surfaces of other products can be entered into this zone by moving the coordinate table, as well as a computer, one of the inputs of which I is the input of the setup, the other three are connected to the outputs of the position sensors of the deflectors and the coordinate table, and the outputs are connected to the inputs of the deflectors and the coordinate table [2].
Данная установка отличается от аналога использованием акустооптического и пьезокерамического дефлекторов света, малый угол отклонения которых позволяет формировать рабочее поле, в котором помещается только одно изделие. Второе отличие - использование двухкоординатного стола, что усложняет установку, но обеспечивает возможность относительно оперативно менять изделия в рабочей зоне.This installation differs from the analogue in the use of acousto-optical and piezoelectric ceramic light deflectors, the small deflection angle of which allows you to form a working field in which only one product is placed. The second difference is the use of a two-coordinate table, which complicates the installation, but provides the ability to relatively quickly change products in the work area.
Достоинство данной установки по сравнению с аналогом - существенно меньшее время маркировки одного изделия - порядка одной секунды, что позволяет маркировать около 3 тысяч изделий в час и расширяет круг потенциальных потребителей.The advantage of this installation compared to the analogue is significantly shorter labeling time for one product - about one second, which allows you to mark about 3 thousand products per hour and expands the circle of potential consumers.
Медленная смена маркируемых изделий в рабочей зоне с использованием двухкоординатного стола, на что затрачивается значительно большая часть времени, чем на нанесение маркируемого изображения с помощью акустооптического и пьезокерамического дефлекторов, кроме того, высокая стоимость двухкоординатного стола увеличивают стоимость установки. Производительность и стоимость такой установки не удовлетворяют потребителей и создают препятствие для организации ее массового производства.Slow change of marked products in the work area using a two-coordinate table, which takes much more time than applying a marked image using acousto-optical and piezoceramic deflectors, in addition, the high cost of a two-coordinate table increases the installation cost. The performance and cost of such an installation do not satisfy consumers and create an obstacle to the organization of its mass production.
Задача предлагаемого изобретения - приблизить производительность установки лазерной маркировки к энергетическому пределу, определяемому мощностью лазера, размером светового пучка в фокусе объектива и чувствительностью маркируемой поверхности, кардинально уменьшив время установки изделий в рабочую зону.The objective of the invention is to bring the performance of the laser marking unit closer to the energy limit determined by the laser power, the size of the light beam at the focus of the lens and the sensitivity of the marked surface, drastically reducing the time it takes to install the products in the working area.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в установку лазерной маркировки, которая содержит последовательно расположенные по ходу луча и оптически связанные лазер, коллиматор, акустооптический и пьезокерамический дефлекторы, объектив, направленный на маркируемое изделие, координатный стол, состоящий из подвижной части и привода, компьютер, один из входов которого является входом установки, другие входы соединены с выходами пьезокерамического дефлектора и координатного стола, а выходы соединены с входами акустооптического и пьезокерамического дефлекторов и координатного стола, между пьезокерамическим дефлектором и объективом установлен электромагнитный дефлектор, вход и выход которого соединены с соответствующим входом и выходом компьютера, а на подвижной части координатного стола зафиксирована коробка с маркируемыми изделиями, расположенными в фокальной плоскости объектива, коробка содержит углубления, размер которых соответствует размерам маркируемых изделий. Кроме того, в установке использован однокоординатный привод стола.The stated technical problem is achieved by the fact that in the installation of laser marking, which contains sequentially located along the beam and optically coupled laser, a collimator, acousto-optical and piezoceramic deflectors, a lens aimed at the marked product, a coordinate table consisting of a movable part and a drive, a computer, one of the inputs of which is the input of the installation, the other inputs are connected to the outputs of the piezoelectric ceramic deflector and coordinate table, and the outputs are connected to the inputs of the acousto-optical and a piezoceramic deflector and coordinate table, an electromagnetic deflector is installed between the piezoceramic deflector and the lens, the input and output of which is connected to the corresponding input and output of the computer, and on the moving part of the coordinate table there is a box with marked products located in the focal plane of the lens, the box contains recesses, the size of which corresponds to the size of the marked products. In addition, the installation uses a single-axis table drive.
Сущность предложенного технического решения в том, что операция перемещения рабочей зоны установки от одного изделия к другому, которая в прототипе выполняется с помощью двухкоординатного стола, в данной установке выполняется с помощью электромагнитного дефлектора и однокоординатного привода стола, что позволяет заменить примерно 90% перемещений стола на перемещения зеркала электромагнитного дефлектора и кардинально сократить затраты времени на смену положения рабочей зоны. Кроме того, предложенное изобретение позволяет сократить затраты времени на установку изделий в рабочей зоне благодаря использованию коробки, в которой фиксируются маркируемые изделия, так как это упрощает смену одной партии изделий другой. В результате решается задача приблизить производительность установки лазерной маркировки к пределу, определяемому энергетикой процесса лазерной записи.The essence of the proposed technical solution is that the operation of moving the working area of the installation from one product to another, which in the prototype is performed using a two-coordinate table, in this installation is performed using an electromagnetic deflector and a single-axis table drive, which allows you to replace about 90% of the table movements with moving the mirror of the electromagnetic deflector and drastically reduce the time spent on changing the position of the working area. In addition, the proposed invention allows to reduce the time required to install products in the working area by using a box in which marked products are fixed, as this simplifies the change of one batch of products to another. As a result, the problem is solved to bring the performance of the laser marking unit closer to the limit determined by the energy of the laser recording process.
Предложенное техническое решение позволяет разрабатывать установки лазерной маркировки практически с любой производительностью, необходимой конкретному пользователю (до нескольких изделий в секунду), варьируя мощность лазера и размер сфокусированного пучка.The proposed technical solution allows the development of laser marking systems with almost any productivity required by a particular user (up to several products per second), varying the laser power and the size of the focused beam.
На фиг.1 представлена компоновочная схема установки лазерной маркировки, где:Figure 1 presents the layout of the installation of laser marking, where:
1 - лазер;1 - laser;
2 - коллиматор;2 - collimator;
3 - акустооптический дефлектор;3 - acousto-optical deflector;
4 - пьезокерамический дефлектор;4 - piezoceramic deflector;
5 - электромагнитный дефлектор;5 - electromagnetic deflector;
6 - объектив;6 - lens;
7 - маркируемое изделие;7 - marked product;
8 - коробка;8 - box;
9 - подвижная часть координатного стола;9 - moving part of the coordinate table;
10 - однокоординатный привод стола;10 - single-axis table drive;
11 - компьютер.11 is a computer.
Установка лазерной маркировки состоит из оптически связанных лазера 1, коллиматора 2, акустооптического дефлектора 3, пьезокерамического дефлектора 4 и электромагнитного дефлектора 5, объектива 6 и маркируемых изделий 7, размещенных в коробке 8, которая зафиксирована на подвижной части координатного стола 9, механически связанной с однокоординатным приводом стола 10, а также содержит компьютер 11, один из входов которого является входом установки, три другие соединены с выходами пьезокерамического дефлектора 4 и электромагнитного дефлектора 5 и однокоординатного привода стола 10, а выходы соединены с входами всех дефлекторов и однокоординатного привода стола.The laser marking installation consists of an optically coupled laser 1, a collimator 2, an acousto-optical deflector 3, a piezoceramic deflector 4 and an electromagnetic deflector 5, a lens 6, and markable products 7 located in a box 8, which is fixed on the moving part of the coordinate table 9, mechanically connected with a single-coordinate drive table 10, and also contains a computer 11, one of the inputs of which is the input of the installation, the other three are connected to the outputs of the piezoceramic deflector 4 and the electromagnetic deflector 5 and single-axis table drive 10, and the outputs are connected to the inputs of all deflectors and single-axis table drive.
Конструкция коробки 8 обеспечивает расположение маркируемых изделий 7 в фиксированных положениях, например, содержит углубления, размер которых соответствует размерам изделий. Конструкция подвижной части координатного стола 9 обеспечивает установку коробки 8 в фиксированном положении, например, содержит углубление, размер которого соответствует размеру коробки 8, причем размеры коробки и указанных углублений обеспечивают расположение маркируемых изделий 7 в фокальной плоскости объектива 6.The design of the box 8 provides the location of the marked products 7 in fixed positions, for example, contains recesses, the size of which corresponds to the dimensions of the products. The design of the movable part of the coordinate table 9 provides the installation of the box 8 in a fixed position, for example, contains a recess, the size of which corresponds to the size of the box 8, and the dimensions of the box and these recesses provide the location of the marked products 7 in the focal plane of the lens 6.
Плоскости сканирования пьезокерамического дефлектора 4 и электромагнитного дефлектора 5 перпендикулярны друг другу, а изображение плоскости сканирования акустооптического дефлектора 3, создаваемое зеркалом (позиция не указана) пьезокерамического дефлектора 4, совпадает с плоскостью сканирования электромагнитного дефлектора 5, то есть акустооптический дефлектор 3 и электромагнитный дефлектор 5 сканируют излучение в одной плоскости.The scanning planes of the piezoelectric ceramic deflector 4 and the electromagnetic deflector 5 are perpendicular to each other, and the image of the scanning plane of the acousto-optical deflector 3, created by the mirror (position not indicated) of the piezoelectric ceramic deflector 4, coincides with the scanning plane of the electromagnetic deflector 5, that is, the acousto-optical deflector 3 and the electromagnetic deflector 5 are scanned radiation in one plane.
Конструкции акустооптического, пьезокерамического и электромагнитного дефлекторов описаны соответственно в работах [3-5].The designs of acousto-optical, piezoelectric and electromagnetic deflectors are described respectively in [3-5].
Установка лазерной маркировки работает следующим образом.Installation of laser marking works as follows.
Партию маркируемых изделий 7 загружают и фиксируют в коробке 8, устанавливают и фиксируют эту коробку на подвижной части координатного стола 9, через вход установки в компьютер 11 вводят программу записи изображения и подают команду начала маркировки. Все последующие процессы происходят под управлением указанного компьютера.A batch of marked products 7 is loaded and fixed in a box 8, this box is installed and fixed on the moving part of the coordinate table 9, an image recording program is entered into the computer 11 through the installation input and a marking start command is issued. All subsequent processes occur under the control of the specified computer.
Излучение лазера 1 преобразуется коллиматором 2 в параллельный пучок, который проходит акустооптический дефлектор 3, пьезокерамический дефлектор 4, электромагнитный дефлектор 5 и фокусируется объективом 6 в поле маркировки одного из маркируемых изделий 7.The radiation of the laser 1 is converted by a collimator 2 into a parallel beam, which passes an acousto-optic deflector 3, a piezoceramic deflector 4, an electromagnetic deflector 5 and is focused by a lens 6 in the marking field of one of the marked products 7.
Акустооптический дефлектор 3 формирует фрагмент изображения, состоящий из точек на отрезке прямой, а пьезокерамический дефлектор 4 после этого перемещает лазерный пучок на один шаг координатной сетки в перпендикулярном направлении. Чередуя эти действия, акустооптический дефлектор 3 и пьезокерамический дефлектор 4 маркируют изделие 7.The acousto-optic deflector 3 forms a fragment of the image consisting of points on a straight line segment, and the piezoceramic deflector 4 then moves the laser beam one step of the coordinate grid in the perpendicular direction. Alternating these actions, the acousto-optical deflector 3 and the piezoceramic deflector 4 mark the product 7.
Далее электромагнитный дефлектор 5 перемещает излучение лазера 1 в поле маркировки следующего изделия, и процесс повторяется. Чередование процессов формирования изображения и смены полей маркировки позволяет промаркировать ряд изделий, расположенных в плоскости сканирования электромагнитного дефлектора 5.Next, the electromagnetic deflector 5 moves the radiation of the laser 1 in the marking field of the next product, and the process is repeated. The alternation of the processes of image formation and changing labeling fields allows you to mark a number of products located in the scanning plane of the electromagnetic deflector 5.
После нанесения изображений в пределах одного ряда маркируемых изделий 7 однокоординатный привод стола 10 перемещает подвижную часть координатного стола 9 на расстояние между рядами в коробке 8, что позволяет произвести маркировку всей партии изделий, размещенных в коробке. Последним этапом является снятие коробки с координатного стола.After applying the images within the same row of marked products 7, the single-axis drive of the table 10 moves the movable part of the coordinate table 9 by the distance between the rows in the box 8, which allows marking the entire batch of products placed in the box. The last step is to remove the box from the coordinate table.
Особенность данной установки лазерной маркировки в том, что затраты времени на процессы, не связанные с взаимодействием лазерного излучения с маркируемым изделием, составляют малую часть длительности ее работы. Поэтому ее максимальная производительность - несколько изделий в секунду, несколько тысяч изделий в час и около миллиона изделий в год.The peculiarity of this laser marking installation is that the time spent on processes not related to the interaction of laser radiation with the marked product constitutes a small part of the duration of its operation. Therefore, its maximum productivity is several products per second, several thousand products per hour and about a million products per year.
Предлагаемая установка позволяет маркировать любые промышленные изделия, создавая высококачественные, хорошо сохраняемые графические, полутоновые, цветные и объемные изображения. Небольшое количество таких установок могут обеспечить маркировку всех изделий самого высокопроизводительного промышленного предприятия или нескольких предприятий.The proposed installation allows you to label any industrial products, creating high-quality, well-preserved graphic, grayscale, color and volumetric images. A small number of such installations can provide labeling of all products of the highest-performing industrial enterprise or several enterprises.
Относительно низкая стоимость маркировки одного изделия, определяемая отношением стоимости данной установки и ее эксплуатации к числу маркируемых изделий за срок службы, позволяет расширить область применения данной установки.The relatively low cost of marking one product, determined by the ratio of the cost of a given installation and its operation to the number of marked products over its service life, allows expanding the scope of this installation.
ЛитератураLiterature
1. Патент RU 2322334.1. Patent RU 2322334.
2. Патент BY 6103 (прототип).2. Patent BY 6103 (prototype).
3. Айхлер Ю., Айхлер Г.-И. Лазеры. Исполнение, управление, применение. М.: Техносфера. 2008. 440 с.3. Eichler U., Eichler G.-I. Lasers Execution, management, application. M .: Technosphere. 2008.440 s.
4. Леонов A.M. Пьезокерамический дефлектор света // Оптический журнал. 2010. Т.77. №10. - С.61-64.4. Leonov A.M. Piezoceramic light deflector // Optical journal. 2010.V.77. No. 10. - S. 61-64.
5. Brosens P.J. Scanning speed and accuracy of moving magnet optical scanners // Opt. Eng. 1995. V.34. №1. P.200-206.5. Brosens P.J. Scanning speed and accuracy of moving magnet optical scanners // Opt. Eng. 1995. V.34. No. 1. P.200-206.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011108148/28A RU2457522C1 (en) | 2011-03-02 | 2011-03-02 | Laser labelling apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011108148/28A RU2457522C1 (en) | 2011-03-02 | 2011-03-02 | Laser labelling apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2457522C1 true RU2457522C1 (en) | 2012-07-27 |
Family
ID=46850822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011108148/28A RU2457522C1 (en) | 2011-03-02 | 2011-03-02 | Laser labelling apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2457522C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103625189A (en) * | 2013-11-27 | 2014-03-12 | 浙江伟星实业发展股份有限公司 | Relief realizing device and method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5600478A (en) * | 1990-02-13 | 1997-02-04 | Imaje Sa | Laser marking arrangements |
| RU2243873C1 (en) * | 2003-09-05 | 2005-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии XXI века" | System of laser marking of transparent and semitransparent mainly thin-walled curvilinear articles in conveyor production |
| JP2006224142A (en) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Yaskawa Electric Corp | Laser scanner and laser marking apparatus, and laser marking method |
-
2011
- 2011-03-02 RU RU2011108148/28A patent/RU2457522C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5600478A (en) * | 1990-02-13 | 1997-02-04 | Imaje Sa | Laser marking arrangements |
| RU2243873C1 (en) * | 2003-09-05 | 2005-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии XXI века" | System of laser marking of transparent and semitransparent mainly thin-walled curvilinear articles in conveyor production |
| JP2006224142A (en) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Yaskawa Electric Corp | Laser scanner and laser marking apparatus, and laser marking method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103625189A (en) * | 2013-11-27 | 2014-03-12 | 浙江伟星实业发展股份有限公司 | Relief realizing device and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101657210B1 (en) | Image reading and writing using a complex two-dimensional interlace scheme | |
| EP2267534A1 (en) | Illumination system | |
| TWI494708B (en) | Lithographic apparatus, programmable patterning device and lithographic method | |
| CN107255913B (en) | Substrate processing method using same | |
| US20170212424A1 (en) | System and method for micro-nano machining by femtosecond laster two-photon polymerization | |
| CN104669621A (en) | Photocurable 3D (three-dimensional) printing device and imaging system thereof | |
| US20150185523A1 (en) | Light modulation method, light modulation program, light modulation device, and illumination device | |
| CN203437812U (en) | Three-dimensional galvanometer laser etching machine | |
| JP2012528011A5 (en) | ||
| CN201931205U (en) | Double-station laser etching machine for touch screen ITO (indium tin oxide) thin films | |
| CN103495805A (en) | Laser point printing device | |
| TWI659363B (en) | Modified two-dimensional codes, and laser systems and methods for producing such codes | |
| CN104002039A (en) | Method for acquiring laser focal point through laser gear | |
| CN110225829A (en) | System and method for laser labelling substrate | |
| RU2457522C1 (en) | Laser labelling apparatus | |
| US8767175B2 (en) | 1.5D SLM for lithography | |
| CN105204297A (en) | Two-dimensional splicing treatment method for inclined scanning type photoetching machine during stepping type exposure | |
| JP2011189408A (en) | Laser scribing device having marking function, and method for working solar cell using the same | |
| CN105710369B (en) | Device for successively manufacturing three-dimension object | |
| US20170334142A1 (en) | Method for three-dimensional printing | |
| KR20160002468A (en) | High speed laser processing optics system and high speed laser processing method thereof | |
| CN102357735B (en) | Double-scanning three-dimensional (3D) laser etching method based on controllable profile shape and power distribution of light beams | |
| CN206084144U (en) | Laser marking machine suitable for large tracts of land light guide plate | |
| JP2019003079A (en) | Optical deflector, drawing device, illumination device, obstacle detection device, and optical deflection method | |
| RU115699U1 (en) | LASER MARKER |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150303 |