一种高速多路在线激光打标系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高速多路在线激光打标系统和方法，包括多路分束棱镜组、聚焦透镜组、y方向长反射镜、x方向反射镜组、线缆；多路分束棱镜组z轴向下设置多个聚焦透镜构成聚焦透镜组，所述聚焦透镜组的每个聚焦透镜与多路分束棱镜组的每个分束棱镜一一对应。本发明专利技术采用多路激光束分别控制打标的方法，用多个可相对独立控制的打标区域相互拼接，以完成工件在高速运动状态大范围打标的动作。运动状态大范围打标的动作。运动状态大范围打标的动作。

【技术实现步骤摘要】
一种高速多路在线激光打标系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种在线激光打标技术，属于激光加工


技术介绍

[0002]线缆行业是工业生产中必不可少的关键行业之一，是通信、电气、电力以及多个国家基础建设环节中必不可少的工程材料。线缆一般由导电芯、绝缘层、保护套等多中材料形成的同轴柱状结构，其最外层一般为各种塑料形成的绝缘保护层。随着国家对产品质量的要求越来越高，线缆类产品的表面标识信息(如执行标准、厂家信息、生产日期等)就显得尤为重要。线缆类产品传统的信息标识方法是采用油墨喷码的方式，该方式喷码分辨率低、油墨耗材消耗量大、环境污染高，更为严重的是油墨喷码标识极易被有机溶剂擦除，从而造成标识码的二次甚至多次篡改风险，是市场上以次充好、以旧充新的主要原因之一。激光打标(或激光喷码)技术由于其分辨率高、无油墨消耗、安全环保，尤其是其打标结果的不可篡改性，对线缆行业的质量控制与监管意义重大，近年来逐步成为线缆表面信息标识的主要技术手段之一。由于线缆类产品的生产特点，标识应该在生产过程中随线缆外层护套的生成而完成，因此通常是在线缆随摇盘机运动的过程中完成标识的标刻。对于通常单路的激光打标设备，标识的标刻过程是用由聚焦点的依次移动完成的，由于单路激光的扫描范围有限(由设备中的场镜口径确定)，因此当线缆移动速度较慢时单路激光可以完成打标要求，而当线缆生产速度非常高时(如数百米甚至上千米每分钟)，单路激光的扫描系统就很难完成较大区域内的激光打标了。因此，如何实现一种适用于高速生产状态下能够实现大范围在线激光打标的产品是线缆生产行业中需要解决的问题。

技术实现思路

[0003]1、本专利技术的目的
[0004]本专利技术的目的为实现一种可应用于高速线缆生产线上的激光在线打标技术，克服现在主流的单路激光打标设备无法适用于高速线缆生产线在线打标的问题，而提出了一种高速多路在线激光打标系统及方法。
[0005]2、本专利技术所采用的技术方案
[0006]本专利技术提出了一种高速多路在线激光打标系统，包括多路分束棱镜组、聚焦透镜组、y方向长反射镜、x方向反射镜组、线缆；
[0007]多路分束棱镜组z轴向下设置多个聚焦透镜构成聚焦透镜组，所述聚焦透镜组的每个聚焦透镜与多路分束棱镜组的每个分束棱镜一一对应；
[0008]聚焦透镜组的z轴向下设置一y方向长反射镜；y方向长反射镜上安装多个与聚焦透镜对应的x方向反射镜，激光束经过y方向长反射镜反射后分别进入x方向反射镜组使得激光束经过y方向长反射镜反射后分别进入x方向反射镜组；
[0009]经扩束后的平行激光束沿着x方向入射到多路分束棱镜组之中；经过多路分束棱镜组的逐级分束形成能量均分且沿着z轴向下传输的多路激光束；经分束后的平行激光束
经过聚焦透镜组，形成多路的聚焦激光束；聚焦激光束入射到y方向长反射镜；激光束经过y方向长反射镜反射后分别进入x方向反射镜组；各激光束经x方向反射镜组反射后，最终到达线缆表面的打标区域。
[0010]优选的，多路分束棱镜组的分束棱镜由一个45度直角三棱镜和n
‑
1个横截面为平行四边形的四棱镜胶合而成，斜边与x方向夹角为度；其中n为最终平均分得的光束数量。
[0011]优选的，分光棱镜的第一个入射面镀增透膜。
[0012]优选的，聚焦透镜组每个透镜设置为沿z方向独立控制进行上下移动，使得平行激光束在到达线缆表面打标区域时，实现最终激光束聚焦点在z方向聚焦位置的控制；y方向长反射镜摆动以控制激光束在目标打标区域内实现y方向的运动；x方向反射镜组中每个反射镜独立进行摆动控制，以控制激光束在目标打标区域内实现x方向的运动。
[0013]优选的，多路分束棱镜组所分出的n路激光束具有相同的光强I
s
，即各激光束应满足公式(1)：
[0014]I
s
＝I
i
；I0＝nI
s
ꢀꢀꢀ
(1)
[0015]其中I
i
表示第i个分束面分出的光束强度，其中i＝1,2,
…
，n，则第i个分束面的反射率R
i
应满足公式(2)的条件：
[0016][0017]则第i个分束面的透射率T
i
应满足公式(3)的条件：
[0018][0019]由公式(2)和(3)可知，最后一个分束面i＝n的透射率为0，反射率为1，即为全反射镜面；第i个分束面的透反射比P
i
为：
[0020][0021]本专利技术提出了一种激光打标方法，每个打标区域中激光光斑的运动方式采取逐行扫描方式，其中各区域中每行的扫描时间和位置由y方向长反射镜统一控制。
[0022]优选的，激光焦点首先从各自区域的一端沿x方向扫描到另一端，刻写完一行以后，激光焦点立即回程此过程激光束关闭，此时焦点同时在y方向移动一个很小的距离，然后开始下一行的刻写；以上过程重复执行直到全部区域扫描完毕为止，完成工件表面标识的一次打标动作。
[0023]优选的，静态下对图案进行速度补偿修正，原始的输入的静态设计图案在反方向预先做一个角度为θ的倾斜，补偿在线打标时产生的图案倾斜变形；倾角θ的大小由如下公式确定：
[0024][0025]其中，Δy为x方向扫描行在y方向的间隔，Δt为x方向行扫描的周期，包括x方向进行一行扫描所需要的时间以及激光焦点回程一次所花费的时间。
[0026]3、本专利技术所采用的有益效果
[0027]本专利技术采用多路激光束分别控制打标的方法，多个可相对独立控制的打标区域相互拼接，以完成工件在高速运动状态大范围打标的动作。
附图说明
[0028]图1为多路在线激光打标系统；
[0029]图2为多路激光分束系统立体视图；
[0030]图3为多路激光分束系统x
‑
z横截面视图；
[0031]图4为速度补偿后目标区域实际的打标区域形式示意图；
[0032]图5为考虑速度补偿时应输入的静态设计图案。
[0033]101
‑
平行激光束、102
‑
多路分束棱镜组、103
‑
聚焦透镜组、104
‑
y方向长反射镜、105
‑
x方向反射镜组、106
‑
线缆、107
‑
打标区域、108
‑
线缆运动方向、109
‑
聚焦透镜移动方向、1010
‑
y方向长反射镜摆动方向、1011
‑
x方向反射镜摆动方向；、1021
‑
入射面、1022
‑
分束面、1023
‑
分束后的多路激光束、201
‑
打标区域、202
‑
打标内容、203
‑
线缆工件移动方向、204
‑
激光焦点移动路径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速多路在线激光打标系统，其特征在于：包括多路分束棱镜组、聚焦透镜组、y方向长反射镜、x方向反射镜组、线缆；多路分束棱镜组z轴向下设置多个聚焦透镜构成聚焦透镜组，所述聚焦透镜组的每个聚焦透镜与多路分束棱镜组的每个分束棱镜一一对应；聚焦透镜组的z轴向下设置一y方向长反射镜；y方向长反射镜上安装多个与聚焦透镜对应的x方向反射镜，激光束经过y方向长反射镜反射后分别进入x方向反射镜组使得激光束经过y方向长反射镜反射后分别进入x方向反射镜组；经扩束后的平行激光束沿着x方向入射到多路分束棱镜组之中；经过多路分束棱镜组的逐级分束形成能量均分且沿着z轴向下传输的多路激光束；经分束后的平行激光束经过聚焦透镜组，形成多路的聚焦激光束；聚焦激光束入射到y方向长反射镜；激光束经过y方向长反射镜反射后分别进入x方向反射镜组；各激光束经x方向反射镜组反射后，最终到达线缆表面的打标区域。2.根据权利要求1所述的高速多路在线激光打标系统，其特征在于：多路分束棱镜组的分束棱镜由一个45度直角三棱镜和n
‑
1个横截面为平行四边形的四棱镜胶合而成，斜边与x方向夹角为度；其中n为最终平均分得的光束数量。3.根据权利要求1所述的高速多路在线激光打标系统，其特征在于：分光棱镜的第一个入射面镀增透膜。4.根据权利要求1所述的高速多路在线激光打标系统，其特征在于：聚焦透镜组每个透镜设置为沿z方向独立控制进行上下移动，使得平行激光束在到达线缆表面打标区域时，实现最终激光束聚焦点在z方向聚焦位置的控制；y方向长反射镜摆动以控制激光束在目标打标区域内实现y方向的运动；x方向反射镜组中每个反射镜独立进行摆动控制，以控制激光束在目标打标区域内实现x方向的运动。5.根据权利要求1所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：张渊，廉小斌，
申请(专利权)人：苏州实创德光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：