本发明专利技术是一种薄型基材的打孔装置和打孔方法，主要是将光束扫描装置和光束飞盘的速度、基材的运行速度进行配合，使得光束扫描装置的多面旋转棱镜的每个面均负责基材一横向行的扫描，所完成的打孔的孔数与单位时间内光束飞盘产生的光束脉冲数量所对应，进而对应在烟草基材上打出相应的孔洞。其利用一个发出恒定激光功率的直流型激光器，通过光束飞盘对其输出光束进行切断，所切出的每一个激光脉冲均具有额定的激光功率，从而实现高频的打孔。从而实现高频的打孔。从而实现高频的打孔。
【技术实现步骤摘要】
一种薄型宽幅基材的高密度打孔的方法和装置
[0001]本专利技术涉及一种打孔装置，具体来讲是一种薄型宽幅基材的高密度打孔的方法和装置，还涉及该装置的控制方法。
技术介绍
[0002]特别是一种烟草的基材由烟草材料粉碎后重新粘连而成，同时在基材上涂布了不同的烟草香料和烟草提取物而使之具备了不同的烟草香气。
[0003]然后由于烟草基材的成型中存在挤压定型的工艺过程，所以基材比较致密而影响后期烟草提取物的涂布，使得烟草提取的吸收率不高。而通过基材打孔，可以增加基材的表面积，使得基材在具有一定物理强度的情况下能够提高涂布率，从而提高烟草基材的品质、节约成本。
[0004]中国专利201810271893也揭示了一种薄型材料的扫描打孔，其采用脉冲式激光发射器与旋转多面镜进行匹配，实现薄型材料的速度跟踪、脉冲式激光发射器与旋转多面镜同步。然而当薄型材料以很宽宽幅1
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2米宽、以每秒1~2米甚至更高速运行、且打孔间隔1mm分布即宽幅高速密集打孔需求时，激光脉冲频率将达2000毫米/s（速度）
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2000（宽）=4000000HZ，对于脉动 型的激光器，存在激光能量的上升、保持、下降过程，当负责打孔的脉动型的激光器工作在高频状态下时，其每一个输出脉冲其功率是从0上升到一个功率并保持，然后再经历一个下降沿，使得功率降到0，如此的往复，完成一个输出脉冲对应一个孔洞的脉冲时序。因此， 薄型宽幅高密度打孔的应用中就存在两个限制问题，1、当需要高速高密度打孔时，随着打孔脉冲频率的上升，实际烧灼的激光功率作用于基材的时间在缩短，所以，当激光输出脉冲频率到达一定高频后，存在无法打穿基材成孔的问题。2、由于上升沿和下降沿均需要占用一定的时间，因此当频率达到一定高时，激光器发出的激光功率还没有到达一个额定输出的功率时下降沿已经到达，使得实际发出的激光功率无法达到额定输出功率，而无法完成孔的烧灼。
[0005]所以，如此高的工作频率，至今在现有的技术条件下，还没有一款合适的激光器能够胜任。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够适合宽幅薄型材料的高密度打孔的装置。其利用一个发出恒定激光功率的直流型激光器，通过光束飞盘对其输出光束进行切断，使得所切出的每一个激光脉冲均具有相同的额定激光功率且具有高频特性，并与光束扫描装置、聚焦装置、基材运行速度精密匹配从而实现高频的打孔。
[0007]本专利技术解决以上技术问题的技术方案：一种薄型宽幅基材的高密度打孔装置,主要由激光光源、置于所述激光光源输出光路中的分光装置、置于所述分光装置出射光路中的至少一个光束扫描装置、置于所述光束扫描装置出射光路中的聚焦装置以及伺服马达、伺服控制系统和基材运行传感器所构
成，所述聚焦装置的出射光路射至基材表面，其特征在于：在分光装置和光束扫描装置之间的光路中设有光束飞盘，所述光束飞盘的圆周上间隔分布有若干供激光光束通过的孔洞；所述孔洞的分布和数量、光束飞盘的旋转速度、光束扫描装置的旋转速度与基材表面形成的孔洞数量相适配；当激光光束穿透过光束飞盘的孔洞，经过光束扫描装置后，聚焦在基材表面上形成孔洞；当激光光束被光束飞盘阻挡时，而形成基材表面孔与孔之间的间隙。
[0008]本专利技术进一步限定的技术方案为：进一步的，光束飞盘沿盘的圆周上间隔分布具有若干可通过光束的孔洞，当孔洞旋转至入射光束所在点时，光束则通过，否则光束被遮挡；所述光束飞盘的转轴设置为平行于入射光光束，此时，所述圆周上间隔分布的孔洞的中心轴与入射光光束、飞盘的转轴平行；所述的光束飞盘的转轴设置为非平行于入射光光束，此时，所述圆周上间隔分布的孔洞的中心轴与入射光光束平行。
[0009]进一步的，光束飞盘采用针对激光光源所对应得波长具有高度反射、或者吸收能力的材料、或者采用针对激光光源对应的波长具有高度反射、或者吸收能力的材料作为光束飞盘的表面膜涂层；对于非金属类薄型基材的打孔，所述激光光源优选采用气体激光光源、其波长为9.6
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10.6微米，相应的光束飞盘材料、或者其表面涂层材料为对光束对应波长具有反射作用或者弱吸收性的金属或金属膜涂层；对于金属类的薄型基材，所述的激光光源优选采用固体激光光源，或者光纤激光光源，相应的光束飞盘材料、或者其表面涂层材料为对对光束对应波长具有反射作用或者弱吸收性的非金属。
[0010]进一步的，光束飞盘和光束扫描装置均连接有独立的伺服马达M1、M2，伺服马达M1、M2的驱动控制器均由伺服控制系统统一协调。
[0011]一种薄型基材的打孔方法，光束扫描装置和光束飞盘的速度、基材的运行速度根据计算配合，使得光束扫描装置的多面旋转棱镜的每个面均负责基材一横向行的扫描，所完成的打孔的孔数与单位时间内光束飞盘产生的光束脉冲数量所对应，进而对应在烟草基材上打出相应的孔洞。
[0012]本专利技术进一步限定的技术方案为：进一步的，沿光束飞盘的圆周上间隔分布具有若干可通过光束的孔洞，当孔洞旋转至入射光束所在点，光束则通过，否则光束被遮挡；光束飞盘围绕中心轴高速的旋转，从而将激光光源所输出的、高功率的直流光束转换成具有高功率、高频脉动特性（无功率上升沿和下降沿、直接到达设定的功率）、能够与光束扫描装置的扫描周期、基材上的打孔位置、打孔间距相匹配的脉冲光束。
[0013]进一步的，所述的激光光源优选为高功率的直流激光器，所发出的激光光束为高功率、大小不随时间变化而发生波动的激光光束。
[0014]进一步的，光束飞盘沿圆周分布N个孔洞，适配的旋转角速度R使得基材每行打孔的孔数是N的整数n倍，即基材每行打孔的孔数=n*N，n为1、2
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n整数。
[0015]进一步的，宽幅基材打孔时，N的整数n倍与基材每行打孔的孔数相同；其孔洞之间的运行时间T1对应打孔脉冲时序的脉冲周期，光束穿透维持打孔的运行时间T2对应打孔脉
冲时序的打孔时间。
[0016]进一步的，光束飞盘与光束扫描装置的控制方法具体为：
①
基材纵向运行速度V与光束飞盘的角速度R关系的计算：基材纵向运行一个孔洞距离所需时间即为基材横向完成n*N个孔（即横向一行）后，再打下一个孔之前所需的时间t1，t1=n1*（ 1/R/N）=n1/R*N，对应基材运行速度V=L/t1=L*R*N/n1，光束扫描装置形成对应基材每行打孔数为=n*N 个，产生打孔的时序 T1=1/(R*N)，其中：光束飞盘的角速度R，一周有N个孔， N的整数n倍为基材每行打孔的孔数，L为纵向孔排距离=n1*横向孔距离（n1=1、2、
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10），基材纵向孔沿基材运行方向的间隔L；
②
光束扫描装置为多面旋转棱镜，其旋转角速度r与光束飞盘旋转角速度R的关系计算如下：多面旋转棱镜 一个面对应基材打孔一行，所需时间t2为形成一行n*N+1个的孔数所需要的时间，t2=n*1/R+1/R*N=(n*N+1)/R*N多面旋转棱镜有N1个面，旋转一周需时间t3，t3=N本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种薄型宽幅基材的高密度打孔装置,主要由激光光源、置于所述激光光源输出光路中的分光装置、置于所述分光装置出射光路中的至少一个光束扫描装置、置于所述光束扫描装置出射光路中的聚焦装置以及伺服马达、伺服控制系统和基材运行传感器所构成，所述聚焦装置的出射光路射至基材表面，其特征在于：在分光装置和光束扫描装置之间的光路中设有光束飞盘，所述光束飞盘的圆周上间隔分布有若干供激光光束通过的孔洞；所述孔洞的分布和数量、光束飞盘的旋转速度、光束扫描装置的旋转速度与基材表面形成的孔洞数量相适配；当激光光束穿透过光束飞盘的孔洞，经过光束扫描装置后，聚焦在基材表面上形成孔洞；当激光光束被光束飞盘阻挡时，而形成基材表面孔与孔之间的间隙。2.根据权利要求1所述的薄型宽幅基材的高密度打孔装置,其特征在于：所述光束飞盘沿盘的圆周上间隔分布具有若干可通过光束的孔洞，当孔洞旋转至入射光束所在点时，光束则通过，否则光束被遮挡；所述光束飞盘的转轴设置为平行于入射光光束，此时，所述圆周上间隔分布的孔洞的中心轴与入射光光束、飞盘的转轴平行；所述的光束飞盘的转轴设置为非平行于入射光光束，此时，所述圆周上间隔分布的孔洞的中心轴与入射光光束平行。3.根据权利要求1或2所述的薄型宽幅基材的高密度打孔装置,其特征在于：所述光束飞盘采用针对激光光源所对应得波长具有高度反射、或者吸收能力的材料、或者采用针对激光光源对应的波长具有高度反射、或者吸收能力的材料作为光束飞盘的表面膜涂层；对于非金属类薄型基材的打孔，所述激光光源优选采用气体激光光源、其波长为9.6
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10.6微米，相应的光束飞盘材料、或者其表面涂层材料为对光束对应波长具有反射作用或者弱吸收性的金属或金属膜涂层；对于金属类的薄型基材，所述的激光光源优选采用固体激光光源，或者光纤激光光源，相应的光束飞盘材料、或者其表面涂层材料为对对光束对应波长具有反射作用或者弱吸收性的非金属。4.根据权利要求1或2所述的薄型宽幅基材的高密度打孔装置, 其特征在于：所述光束飞盘和光束扫描装置均连接有独立的伺服马达M1、M2，伺服马达M1、M2的驱动控制器均由伺服控制系统统一协调。5.一种薄型基材的打孔方法，其特征在于：光束扫描装置和光束飞盘的速度、基材的运行速度根据计算配合，使得光束扫描装置的多面旋转棱镜的每个面均负责基材一横向行的扫描，所完成的打孔的孔数与单位时间内光束飞盘产生的光束脉冲数量所对应，进而对应在烟草基材上打出相应的孔洞。6.根据权利要求5所述的薄型基材的打孔方法，其特征在于：沿光束飞盘的圆周上间隔分布具有若干可通过光束的孔洞，当孔洞旋转至入射光束所在点...
【专利技术属性】
技术研发人员：芮申蝶，吴君映，
申请(专利权)人：江苏瑞驰机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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