变色激光打标机的研制
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摘要
激光打标技术是激光加工中的重要组成部分,激光打标的许多独特优点是其它标刻技术所不能企及的。激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记、商标的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等,字符大小可以从毫米到微米量级,这对产品的防伪有特殊的意义。
     变色激光打标是一种新型的激光打标技术,可以标刻出6种不同的颜色。这样使得我们标刻出的图形或文字更加美观、漂亮。
     本文在论述方法的可行性后,设计出了变色激光打标机,包括光路系统、控制系统等。它是综合光学、精密机械、电子和计算机等技术于一体的光机电一体化系统。本文的创新点是通过聚焦的两相干光束在材料表面发生干涉,相干两光束的能量大于材料的损伤阈值时便可在材料的表面记录相干的条纹光点,系统中通过光栅的转动使得干涉光点的条纹取向发生改变,合理地安排图形中的各个光点的干涉条纹取向,使得记录的图形在白光下再现出美观文字或者图形。
     目前市场上的精细打标是通过单束光来打标,使得标刻的点很精细,但是它们一次只能打一条线,速度比较慢,如果标刻一个文件需要比较长的时间;我们的系统采用光栅来使一束光分成两束,让它们干涉,这样一次标刻的就是一个面,速度明显提高了很多,且标刻的图样也很清晰。
Laser marking technology is the essential part of laser process, it has many exclusive advantages. Laser marking utilizes the laser of high energy density to partly irradiate to workpieces, which makes surface layer boiled off or color changed, so as to give permanent mark, trademark. This kind of marking is able to mark various words, symbols and figures, etc. The size of character can be from grade“millimeter”to grade“micron”, which is significant in fake-proofing for commodities.
     Color-changing laser marking is one kind of latest high-tech, which is able to mark 6 different colors, making the figures and characters look even nicer.
     After proving the feasibility in theory, we designed color-changing laser marking system, including optics system, controlling system etc.Laser marker is one integrated system of optic-mechanical-electron, which integrates with optics, precision apparatus, electron and computer technology etc.
     The INNOVATION of my paper: two focalized beams of light intervened to be one point at surface of object, if the energy of two beams is larger than damaging value of object, it can be impressed an intervened strip on surface, running of the raster makes the orientation of strips changed in system, reasonably arranging each orientation of strips in figure, so as to make recorded figure looks finer under the white light.
     At present, there is a precise laser marking of single beam of light in market, however, it is only able to mark with one strip, and that’s of lower speed, meanwhile, it costs much time to mark documentation. Our raster system divides one beam into two beams, making them intervened, which can get one face by one marking, improving speed a lot obviously, and it can mark even clearer figures.
引文
[1] 徐积仁. 激光已高科技[J]. 激光学会会刊,1994,4:27-28.
    [2] 激光加工的技术优势. www.hglaser.com.cn
    [3] 庾晋,白杉,王乐.激光打标——一种崭新的包装技术[J].新设备?新材料?新方法,2004,1:108~110.
    [4] 程勇.激光标刻技术[J].激光技术,1996,17(4):25~27.
    [5] 陈星海. 振镜式激光打标机的研究[D]. 硕士学位论文. 曲阜:曲阜师范大学,2003.
    [6] 刘远征. 基于点阵汉字优化处理的激光打标系统[D]. 硕士学位论文.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,2004.
    [7] 苏红新.激光打标的应用趋势[J].光电子技术与信息,1998,6:34~57.
    [8] 孙华.激光璀灿 前景辉煌——全球激光产业发展及市场前景展望[J].科技创业月刊,2002,9:106~127.
    [9]江海河.激光加工技术应用的发展和展望[J].光电子技术与信息,2001,10(2):48~87.
    [10] 邓树森.我国激光加工产业现状及展望[J].激光集锦,2001,11(3):45~82.
    [11] Mayer A. Europena Industrial Laser Market[J].SPIE Proc,Vol26.1990.
    [12] 张育川.国内外光电子产业的发展[J].激光集锦,2001,11(3):24~53.
    [13] 田兴志编译.激光加工现状及 21 世纪的展望[J].光机电信息,2003,2:21~25.
    [14] 我国激光打标现状及发展前景. www.sunsecond.com
    [15] 赵巍,撒昱.激光标刻系统研究综述[J].天津工程师范学院学报,2006,16(1):22~24.
    [16] 王建平. Nd:YAG 激光在线打标系统及其打标工艺研究[D]. 硕士学位论文. 武汉:华中科技大学,2005.
    [17] 丁新玲. 激光打标工艺技术[J]. 航天工艺,1999,6:22~24.
    [18] 周明刚.轴承专用激光打标机控制系统软件的设计与实现[D].华中师范大学,2002.
    [19] 吴仲城,虞承端,戈瑜. Nd:YAG 激光打标机控制系统的设计[J].测控技术,1999,18(12):54~56.
    [20] 陈兵,金敏. DSP 技术在激光标刻控制中的运用[J]. 机械与电子,2004,6:28~29.
    [21] 张雪松,等. 带有 DSP 芯片的新型实时数字图形处理系统 [J]. 光学技术,1997,4:16~18.
    [22] 雷 江 , 等 . 基 于 DSP 的 主 从 运 动 控 制 系 统 的 软 件 设 计 [J]. 机 械 与 电子,2000,6:32~34.
    [23] 彭启琮,等. DSP与实时数字信号处理[M].成都:电子科技大学出版社,1995.
    [24] 彩色激光打标原理. http://www.leiwode.com/Article/cyfx/200707/43.html.
    [1] 王永昭. 光学全息[M]. 北京:机械工业出版社,1981.
    [2] 于美文. 光全息学及应用[M]. 北京:北京理工大学出版社,1996.
    [3] 梁铨廷. 物理光学[M]. 北京:机械工业出版社,1980:135~142.
    [4] 邵洁. 数字化光变图像处理技术与应用[D]. 硕士学位论文. 苏州:苏州大学,2001.
    [5] 陈林森,谢剑锋等. 采用空间光调制器的光变图像光刻系统[J]. 光电子·激光,2004,15(5):561~562.
    [6] Rene Staub, Wayne R.Tompkin, Non-standar Diffraction Structures for OVD’s. Proc.SPIE,Vol 3314,1998:194.
    [7] Andrei Y.Smuk,Nabil M.Lawandy, Direct Laser Writing of Diffractive Optics in Glass. Opt.Let,1997,22(13):1030~1032
    [1] 陆建,倪晓武,贺安之. 激光与材料相互作用物理学[M]. 北京:机械工业出版社,1996.
    [2] 叶玉堂. 激光加工技术[M]. 成都:电子科技大学出版社,1981:1~63.
    [3] 冷长庚. 固体激光[M]. 北京:科学技术出版社,1981:25-29.
    [4] 刘远征. 基于点阵汉字优化处理的激光打标系统[D]. 硕士学位论文. 长春:中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,2004.
    [5] 杨少辰,刘夏萍.振镜式光束扫描偏转系统及成像过程的研究[J].激光与红外,1997,27(2):95~98.
    [6] J. Montagu. Two-axis eam steering systems, TABS. Active and adaptive OpticalComponents. SPIE Vol.1920, 1993.
    [7] G.C.Loney. scanner component and heat development for confocal microscopy using moving mirror technology. Recording System: Laser Scanning and Recording Systems, SPIE Vol.1987, 1993.
    [8] http://www.sintan.com.cn/cn/resource/f-theta%20scan%20lens.asp
    [9] 赵巍,撒昱. 激光标刻系统研究综述[J]. 天津工程师范学院学报,2006,16(1):22-24.
    [1] 陈云珍,王立忠,薛正源. 50W CO2 激光雕刻机控制系统[J]. 应用激光,1997,5:231~232.
    [2] 郭洪,董杰等.阵列式高速在线激光打标机精确调制的实现[J].激光杂志,2004,25(1):62-64.
    [3] 向阳.在 PC 机上用软中断实现定时控制的方法[J]. 自动化与仪器仪表,1994,55(3):24~26.
    [4] 孙 来 业 , 韩 唏 春 . 激 光 打 标 数 控 系 统 的 研 究 [J]. 机 械 设 计 与 制 造 工程,1998,27(6):44~45.
    [5] LMC_1用户使用手册.北京金橙子科技有限公司.
    [6] Arcelli C. Pattern thinning by contour tracing. Computer Graphics and Image Processing,1981,17(1):130~144.
    [7] Kurz B J. Optimal color quantization for color displays [J]. IEE Proceedings of Computer Vision and Pattern Recegnition, 1983,217~224.
    [8]Koplowwitz J,Plante S. Corner detection for chain coded curves.Pattern Recognition,1995,28(6):843~852.
    [9] 激光振镜控制器编程手册.固高科技(深圳)有限公司.
    [10] EzCad2用户使用手册. 北京金橙子科技有限公司.
    [11] 杜飞. 基于 CAN 总线的激光打标控制系统设计[D].硕士学位论文.武汉:武汉理工大学,2005.
    [12] 肖毅. 一种激光打标系统的设计与实现[D].硕士学位论文.武汉:华中师范大学,2001.
    [13] 吴盛逵,黄耀志. 激光雕刻控制系统设计[J]. 福建电脑,2003,11:52~53.
    [1] 周鸣扬. Visual C++ 界面编程技术[M]. 北京:北京希望电子出版社,2003.
    [2] 罗斌. Visual C++6.0 编程经典博览[M]. 武汉:武汉大学出版社,2001.
    [3] 唐彬,刘朝. Visual C++ 案例开发集锦[M]. 北京:电子工业出版社,2005.
    [4] 刘群,谭庆全等. 用 Visuak C++实现阵列式在线激光打标机的打标仿真[J].激光杂志,2005,26(1):85~86.
    [5] EzCad 用户使用手册. 北京金橙子科技有限公司.
    [6] 宇伟,陶维青,刘家军. 激光玻璃内雕刻机控制系统的设计[J]. 微计算机信息,2002,18(7):28~29.
    [7] 赵曰峰,陈兴海等. 振镜式在线激光打标扫描方案的设计[J]. 应用激光,2004,24(1):41-42.
    [8] 张李超,钱波,黄树槐. 高性能激光打标机软件体系结构[J]. 现代机械,2006,2:1~2.
    [9] 孙会来,林树忠,王涛等. 激光扫描加工 EDA 控制模型的研究[J]. 激光杂志,2005,26(3):79~80.
    [10] 于政涛,林喜荣等. 基于微机的激光雕刻机控制系统设计[J]. 电子技术应用,2000,12:9~10.
    [11] 钱爱玲,夏清华. 计算机控制激光玻璃雕刻机的改进与分析[J]. 襄樊职业技术学院学报,2004,3(6):31~33.
    [1] 丁新玲. 激光打标工艺技术[J]. 航天工艺,1999,6:22~25.
    [2] 袁亚平. 矢量方式 Nd:YAG 激光打标系统及工艺研究[J]. 激光加工技术. 1999 年增刊:11~16.
    [3] 王建平,李正佳,范晓红. 激光打标系统及工艺参数的分析[J]. 光学与光电技术.2005,3(3):34~35.
    [4] 伍珊红,齐军,虞孝舜,方鸣岗. Nd:YAG激光打标工艺试验研究[J].1999,29(2):92-95.
    [5] 游畅,黄耀熊. Nd:YAG激光有关参数对金属雕刻加工的作用[J].激光杂志,2006,27(2):69~70.
    [6] Peyre P, Fabbro R, Berthe L, Duboochet C. Laser shock processing of materials, physical involved and examples of applications. Journal of Laser Application, 1996(8):135~141.
    [7] Bethge N, Knyrim K, Wagner HJ etal. Self-expanding metal stents for palliation of malignant oesophageal obstruction-pilot study of 8 patients[J]. Endoscopy 1992,24:411~415.
    [8] Jacques S, Thomsen S,Mannonen Iteal. Comparing tissue optics and coagulation for a diode laser (805 nm) versus Nd:YAG laser (1064 nm)[J]. Laser Surg Med. 1992, Suppl.4.
    [9] Neuhaus H, Homan W, Dittler etal. Implantation of self-expanding oesophageal metal stents for palliation of malignant dysphagia[J]. Endoscopy,1992, 24:405~410.
    [10] J. Jandeleit, A. Hom, R. Weichenhain,E.W. Kreutz, R.Poprawe. Fundamental investigations of micromachining by nanoand picosecond laser radiation [J]. Applied Surface Science,1998, 27:885~891.
    [11] Wyman A, Duly S, Rogers Ketal. Preliminary evaluation of a new high power diode laser [J]. Lasers Surg, Meg., 1992,12:506~509.
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