專利名稱：激光打標(biāo)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光打標(biāo)設(shè)備。更具體地，它涉及用于將基底如帶有日期代碼、批號(hào)和相關(guān)信息等的標(biāo)簽打標(biāo)，來(lái)允許制造商跟蹤產(chǎn)品。典型地，這樣的打標(biāo)系統(tǒng)被用來(lái)在所要求的基底上打上字母-數(shù)字字符標(biāo)號(hào)，不管所述的基底是產(chǎn)品本身、應(yīng)用在產(chǎn)品中的標(biāo)簽還是產(chǎn)品裝運(yùn)所用的包裝。在典型的激光打標(biāo)設(shè)備中，被打印的表面被移動(dòng)經(jīng)過(guò)激光束，所述激光束以一種方式被掃描經(jīng)過(guò)打印表面以施加字母-數(shù)字字符。將要被打標(biāo)的表面應(yīng)該這樣移動(dòng)，以致于它總是處于打標(biāo)系統(tǒng)的景深(焦平面)之內(nèi)。對(duì)于為平面的典型表面，光學(xué)系統(tǒng)可以預(yù)先被設(shè)置成或者被自動(dòng)調(diào)節(jié)成可以維持一個(gè)特定的景深，以便于可以在其上打上高質(zhì)量的字符標(biāo)號(hào)。然而，當(dāng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)或目標(biāo)的曲率使所述表面移進(jìn)且移出焦平面時(shí)，被打印字符的質(zhì)量下降。這可以導(dǎo)致字符在高度、間距及/或模糊等的變化，使代碼難以或無(wú)法閱讀。顯然地，當(dāng)所打標(biāo)的信息涉及如工廠地點(diǎn)、日期代碼及批號(hào)等重要信息時(shí)，上述現(xiàn)象是無(wú)法接受的。
在美國(guó)專利號(hào)5,734,412中公開了一種掃描類型激光打標(biāo)設(shè)備的一個(gè)實(shí)例。如其中所舉例說(shuō)明，包括激光器、掃描器及透鏡的激光打標(biāo)設(shè)備被應(yīng)用于在工作件上打上字符標(biāo)號(hào)，所述工作件被傳送經(jīng)過(guò)掃描激光束。所述工作件為平面并且所要求的就是當(dāng)激光束被掃描經(jīng)過(guò)工作件時(shí)，要維持到工作件的一個(gè)恒定景深，以便于產(chǎn)生所要求的標(biāo)記。
對(duì)于不是平面及或具有距離光學(xué)系統(tǒng)的可變焦距的工作件或基底，所述的這樣設(shè)備將存在質(zhì)量問(wèn)題。在這種情況下，在基底上的標(biāo)記將變得模糊、在高度或間距上變化并且可能無(wú)法閱讀，從而使字符在使用中令人不滿意。
在激光掃描系統(tǒng)中的焦距及其校正等題目在美國(guó)專利號(hào)5,754,328中相當(dāng)詳細(xì)地加以討論。它將激光掃描系統(tǒng)分成三種類型；物鏡掃描器、物鏡前掃描器和物鏡后掃描器。
US-A-5,754,328舉例說(shuō)明了物鏡掃描器，其利用一個(gè)簡(jiǎn)單的透鏡來(lái)把一束光聚焦到工作件或部件上。掃描是既可以通過(guò)移動(dòng)透鏡又可以通過(guò)移動(dòng)部件來(lái)完成。這樣的系統(tǒng)不提供對(duì)焦距的任何校正。
US-A-5,754,328舉例說(shuō)明了一個(gè)物鏡前掃描器，其應(yīng)用一個(gè)移動(dòng)的鏡面反射(mirrored)表面，典型地是一個(gè)振鏡或旋轉(zhuǎn)鏡面反射多面體來(lái)把激光束反射到透鏡上。然后所述透鏡把光束聚焦到工作件上。如US-A-5,754,328所指出，物鏡前掃描的優(yōu)點(diǎn)在于其高速度及其具有平坦范圍的圖象的能力。缺點(diǎn)包括透鏡有些復(fù)雜。再次重復(fù)，物鏡前掃描器典型地用于平坦的工作件。
US-A-5,754,328討論了物鏡后掃描器，其中在光束經(jīng)過(guò)透鏡之后才發(fā)生掃描。這種物鏡后裝置使激光束極佳地沿著一個(gè)弧線聚焦，而焦點(diǎn)沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)到工作件的平面表面上的各個(gè)點(diǎn)上。
US-A-5,754,328基本上描述了對(duì)物鏡后掃描器類型的改進(jìn)，因?yàn)樗_了一種用于象散地校正掃描的方法和裝置，以便于光束沿著工作件的平面表面被聚焦。這一改進(jìn)部分地包括在掃描進(jìn)程之前，在一個(gè)“中-物鏡掃描器系統(tǒng)”中將物鏡傾斜一個(gè)角度α。在激光束到達(dá)焦點(diǎn)之前，通過(guò)采用一個(gè)具有規(guī)定曲率半徑的凹透鏡，所述激光束再次被彎折90°。所述曲率半徑在要被打標(biāo)的工作件圖象平面內(nèi)將曲率范圍校正，導(dǎo)致一個(gè)平的深度范圍以便在平面工作件上打標(biāo)。
雖然US-A-5,754,328公開了被掃描激光束深度范圍的變化，但是它提供了一種顯著不同于弓形工作件如瓶子、罐子以及被貼到橫截面基本上為圓柱形的瓶子上的標(biāo)簽所需要的可變焦距范圍的解決方案。US-A-5,754,328還提出了其它議題，是當(dāng)工作件正在被打標(biāo)時(shí)，如果工作件沿著傳輸帶或輸送輪保持運(yùn)動(dòng)則出現(xiàn)所述的這些議題。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供有一種通過(guò)沿著光程掃描激光束給相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基底打標(biāo)的設(shè)備，所述光程總體上限定為一個(gè)終止于基底的長(zhǎng)度，在打標(biāo)時(shí)所述光程的長(zhǎng)度發(fā)生變化，所述打標(biāo)設(shè)備包括一個(gè)用于產(chǎn)生激光束的激光源；一個(gè)物鏡，其具有被放置在光程上的一個(gè)表面以便把激光束導(dǎo)引到基底上；在光程上的一個(gè)掃描器，其用于將激光掃過(guò)所述物鏡的所述表面，以便于所述物鏡在所述物鏡的所述表面上產(chǎn)生一個(gè)可變象距；以及一個(gè)控制器，其用于使掃描器與基底的運(yùn)動(dòng)同步，所述控制器包括一個(gè)用于確定基底運(yùn)動(dòng)第一分量的編碼器以及具有其中所存儲(chǔ)的表示基底運(yùn)動(dòng)第二分量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，所述控制器將所述第一和第二分量組合以驅(qū)動(dòng)所述掃描器，其中所述可變象距精密地符合所述光程長(zhǎng)度的變化，借此當(dāng)激光束被掃描經(jīng)過(guò)基底時(shí)其被維持在所要求的打標(biāo)距離。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供有一種掃描類型的激光打標(biāo)設(shè)備，所述設(shè)備通過(guò)導(dǎo)引激光束沿著光程給相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基底打標(biāo)，所述光程總體上限定為一個(gè)終止于基底的長(zhǎng)度，在基底上打標(biāo)時(shí)所述光程的長(zhǎng)度發(fā)生變化，所述打標(biāo)設(shè)備包括一個(gè)用于產(chǎn)生激光束的激光源；一個(gè)在光程上的物鏡，其用來(lái)將激光束導(dǎo)引到基底上并且限定象距；用于根據(jù)光學(xué)處方來(lái)調(diào)節(jié)所述透鏡象距的裝置；以及一個(gè)控制器，其用于使所述調(diào)節(jié)裝置與基底的運(yùn)動(dòng)同步，所述控制器包括一個(gè)用于確定基底運(yùn)動(dòng)第一分量的編碼器以及具有其中所存儲(chǔ)的表示基底運(yùn)動(dòng)第二分量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，所述控制器將所述第一和第二分量組合以驅(qū)動(dòng)所述調(diào)節(jié)裝置，借此在基底上的整個(gè)打標(biāo)過(guò)程中，激光束基本上維持著在基底上聚焦。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供有一種掃描類型的激光打標(biāo)設(shè)備，所述設(shè)備通過(guò)導(dǎo)引激光束沿著光程給相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基底打標(biāo)，所述光程總體上限定為一個(gè)終止于基底的長(zhǎng)度，在基底上打標(biāo)時(shí)所述光程的長(zhǎng)度發(fā)生變化，所述打標(biāo)設(shè)備包括一個(gè)在光程開始處用于發(fā)射激光束的激光源；一個(gè)在光程上用于偏轉(zhuǎn)激光束的光掃描器；一個(gè)在光程上用于接收偏轉(zhuǎn)的激光束的物鏡，所述物鏡具有符合所述光程長(zhǎng)度變化的光學(xué)規(guī)定；以及一個(gè)用于使光掃描系統(tǒng)與基底的運(yùn)動(dòng)同步的控制器，所述控制器包括一個(gè)用于確定基底運(yùn)動(dòng)第一分量的編碼器以及具有其中所存儲(chǔ)的表示基底運(yùn)動(dòng)第二分量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，所述控制器將光掃描器的所述第一和第二分量組合，借此在基底上的整個(gè)打標(biāo)過(guò)程中，激光束被聚焦到基底上。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供有一種給相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基底打標(biāo)的方法，其包括下述步驟產(chǎn)生激光束；沿著光程掃描激光束，所述光程總體上限定為一個(gè)終止于基底的長(zhǎng)度，在打標(biāo)時(shí)所述光程的長(zhǎng)度發(fā)生變化；將激光束導(dǎo)引到基底上，其包括掃描激光束掃過(guò)放置在光程上的一個(gè)物鏡表面、掃過(guò)精密地符合所述光程長(zhǎng)度變化的物鏡表面產(chǎn)生一個(gè)可變象距、以及當(dāng)激光束被掃描經(jīng)過(guò)基底時(shí)將激光束維持在一個(gè)所要求的打標(biāo)距離上；以及將導(dǎo)引激光束的步驟與基底的運(yùn)動(dòng)同步，其包括利用一個(gè)編碼器確定基底所述運(yùn)動(dòng)的第一分量、存儲(chǔ)表示基底所述運(yùn)動(dòng)第二分量的數(shù)據(jù)、以及將所述第一和第二分量組合用于導(dǎo)引激光束。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，公開了一個(gè)物鏡前打標(biāo)機(jī)，其中激光束由一個(gè)光掃描器如鏡面、鏡面反射多面體表面或聲光偏轉(zhuǎn)器來(lái)掃描，激光束掃過(guò)光元件如球面透鏡的表面。從所述的透鏡，激光束被掃描到要被打標(biāo)的工作表面上，所述表面相對(duì)于透鏡在移動(dòng)并且其距透鏡具有可變的象距，這是由于例如這樣的事實(shí)，即工作表面被安裝在一個(gè)弓形表面上，當(dāng)其作為例如一個(gè)貼標(biāo)設(shè)備旋轉(zhuǎn)時(shí)，其橫向于透鏡移動(dòng)。為了與所述表面到打標(biāo)設(shè)備光學(xué)系統(tǒng)的可變象距相匹配，透鏡作為所要求的象距變化的函數(shù)被傾斜。結(jié)果產(chǎn)生激光打標(biāo)器的一個(gè)可變景深，如果所述景深精密地與可變象距相匹配，則導(dǎo)致在工作表面或基底上打印出高質(zhì)量的字母-數(shù)字字符。
本發(fā)明的實(shí)施例還具有當(dāng)掃描設(shè)備移動(dòng)掃過(guò)聚焦透鏡時(shí)精確地使掃描設(shè)備與要被打標(biāo)的產(chǎn)品位置和速度同步的能力。這個(gè)同步允許激光束處于一個(gè)傾斜的或非球面的聚焦透鏡上的最佳放置，以便于激光器的焦點(diǎn)精確地與要被打標(biāo)產(chǎn)品上的最佳表面位置匹配。這是通過(guò)采用編碼器來(lái)完成的，當(dāng)弓形表面沿著一個(gè)輸送輪移動(dòng)時(shí)，所述編碼器跟蹤弓形表面的橫向運(yùn)動(dòng)，所述的橫向運(yùn)動(dòng)被疊加到預(yù)先計(jì)算出的校正數(shù)據(jù)中，所述校正數(shù)據(jù)測(cè)量出弓形表面在安裝在輸送輪上的單獨(dú)輸送器上的旋轉(zhuǎn)。換句話說(shuō)，一個(gè)誤差信號(hào)已經(jīng)被疊加到掃描器的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)中，導(dǎo)致一個(gè)可以跟蹤產(chǎn)品的掃描器，其中誤差信號(hào)是基于未探測(cè)的運(yùn)動(dòng)，掃描器的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)是基于由編碼器所探測(cè)的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，當(dāng)掃描器跟蹤產(chǎn)品時(shí)，激光束正在與產(chǎn)品同步被掃描過(guò)傾斜的光學(xué)系統(tǒng)。結(jié)果導(dǎo)致激光代碼極佳地印刷到移動(dòng)的且彎曲的物體上。
更詳細(xì)地，用于通過(guò)沿著光程掃描激光束給相對(duì)移動(dòng)的基底打標(biāo)的設(shè)備基本上限定了一個(gè)終止于基底的長(zhǎng)度。所述的光程長(zhǎng)度在打標(biāo)過(guò)程中變化。所述的打標(biāo)設(shè)備還包括一個(gè)用于產(chǎn)生激光束的激光源及一個(gè)物鏡，所述物鏡具有一個(gè)放置在光程上的表面以將激光束導(dǎo)引到基底上。在光程上的掃描器掃描光束掃過(guò)所述物鏡的表面。還提供有一個(gè)用于將掃描系統(tǒng)與基底運(yùn)動(dòng)同步的控制器，并且此控制器包括一個(gè)編碼器和一個(gè)存儲(chǔ)器，所述編碼器用于確定基底運(yùn)動(dòng)的第一分量，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)表示基底運(yùn)動(dòng)第二分量的數(shù)據(jù)。所述控制器將第一和第二分量組合以驅(qū)動(dòng)掃描器。由于合成的組合信號(hào)，可變象距精密地與光程長(zhǎng)度的變化相符合，并且當(dāng)激光束被掃描經(jīng)過(guò)基底時(shí)，激光束被維持在一個(gè)所要求的打標(biāo)距離上。
本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它提供一個(gè)用于在移動(dòng)的弓形基底上打標(biāo)的物鏡前掃描器系統(tǒng)。此系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其具有一個(gè)可變的景深，當(dāng)弓形表面經(jīng)過(guò)透鏡時(shí)所述可變景深與從透鏡到弓形表面的可變距離相匹配，以確保打標(biāo)到表面上的字母-數(shù)字字符具有均勻的高度、間距和質(zhì)量。
現(xiàn)在參考附圖通過(guò)實(shí)例，對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明，其中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的激光打標(biāo)系統(tǒng)的示意圖；圖2A和2B為一個(gè)傳輸機(jī)系統(tǒng)的平面圖，其中瓶子具有放置在其上的標(biāo)簽，并且其中在標(biāo)簽被放置在瓶子上之前，圖1中的系統(tǒng)將標(biāo)記打標(biāo)到標(biāo)簽上；圖3A和3B舉例說(shuō)明由于打標(biāo)設(shè)備與要被打標(biāo)標(biāo)簽的彎曲平面之間象距的變化，由本發(fā)明所解決問(wèn)題的性質(zhì)；圖4和5是舉例說(shuō)明被掃描過(guò)傾斜球面透鏡的激光的光學(xué)圖；圖6A和6B是在掃描方向上具有非球面曲率的透鏡的圖解，以便為了改變?cè)谒鶔呙杪窂缴系南缶噙@一目的而引起象散；圖7是基本掃描過(guò)程的流程圖；圖8是用來(lái)調(diào)節(jié)光掃描器以用于對(duì)移動(dòng)的弓形表面打標(biāo)的測(cè)量表；以及圖9是在根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)中所采用輸送輪上的輸送器路徑的圖解。
參考圖1，總體上被命名為9的激光器或打標(biāo)設(shè)備具有一個(gè)產(chǎn)生激光束12的激光源10。所述激光束12被導(dǎo)引到光掃描器13上，所述光掃描器是一個(gè)移動(dòng)的反射表面如振鏡、旋轉(zhuǎn)鏡面反射多面體或聲光偏轉(zhuǎn)器。光掃描器13在15掃描激光束如箭頭B所指示掃過(guò)透鏡14的表面。如將說(shuō)明的那樣，透鏡14具有可變的象距，從而使激光束容納在基底、產(chǎn)品或標(biāo)簽17的旋轉(zhuǎn)路徑(方向A和C)上，所述基底、產(chǎn)品和標(biāo)簽具有要被打標(biāo)的被指示為16的弓形表面。本發(fā)明的典型應(yīng)用將是當(dāng)標(biāo)簽通過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)元件如一個(gè)靴或傳輸機(jī)18或32正在被從標(biāo)簽機(jī)移動(dòng)到瓶子時(shí)，對(duì)即將加到瓶子上的標(biāo)簽17打標(biāo)。
光掃描器13由基于微處理器的掃描器控制器19來(lái)控制，所述掃描器控制器被接線到產(chǎn)品探測(cè)器11上，產(chǎn)品探測(cè)器被至關(guān)重要地沿著橫向路徑(箭頭A)放置。產(chǎn)品探測(cè)器11向掃描控制器19指示產(chǎn)品或標(biāo)簽17的存在，掃描控制器啟動(dòng)打標(biāo)過(guò)程并且起動(dòng)掃描順序。也提供有編碼器23，當(dāng)產(chǎn)品或標(biāo)簽17以箭頭A方向沿著基本上為圓形或弓形的橫向路徑移動(dòng)到透鏡14的前面并經(jīng)過(guò)透鏡14時(shí)，編碼器用于將光掃描器13和產(chǎn)品或標(biāo)簽17的運(yùn)動(dòng)同步。在優(yōu)選的實(shí)施例中，編碼器23被附著到在橫向路徑A旋轉(zhuǎn)中心37的旋轉(zhuǎn)軸25(如圖2A所示)上，并且其優(yōu)選地為一個(gè)正交類型的軸編碼器，當(dāng)基底17由傳輸機(jī)18承載時(shí)，這種軸編碼器可以探測(cè)基底的運(yùn)動(dòng)方向以及速度。所述編碼器提供基底17相對(duì)于光掃描器13運(yùn)動(dòng)的第一分量，此分量?jī)H表示基底總運(yùn)動(dòng)的一部分。在優(yōu)選的實(shí)施例中，第一分量為一個(gè)旋轉(zhuǎn)分量。
優(yōu)選地，打標(biāo)設(shè)備9也包括一個(gè)存儲(chǔ)器21，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)基底17相對(duì)于光掃描器13運(yùn)動(dòng)的第二分量。存儲(chǔ)器21由控制器19來(lái)讀取。表99(如圖8所示)是第二分量數(shù)據(jù)的實(shí)例，所述第二分量被用來(lái)校正激光源10和光掃描器13的增益系數(shù)。借助于從前存儲(chǔ)在表99中的數(shù)據(jù)，如下面所解釋的那樣，產(chǎn)品或標(biāo)簽17的運(yùn)動(dòng)由光掃描器13加以預(yù)先考慮。
現(xiàn)在參考圖2A和2B，其中舉例說(shuō)明了本發(fā)明所適合預(yù)計(jì)的典型應(yīng)用。圖2A舉例說(shuō)明一個(gè)市場(chǎng)上買得到的貼標(biāo)機(jī)26或28，而圖2B舉例說(shuō)明與瓶子傳輸機(jī)系統(tǒng)31共同使用的貼標(biāo)機(jī)26或28。首先參考圖2B，瓶子20沿著以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的傳輸機(jī)系統(tǒng)31移動(dòng)。在圖2B中，兩個(gè)貼標(biāo)機(jī)26、28被放置在沿著主瓶子傳輸機(jī)24外圓周的各個(gè)點(diǎn)上。如圖2A更清楚地所示，貼標(biāo)機(jī)26或28包括一個(gè)標(biāo)簽機(jī)30，此標(biāo)簽機(jī)包括一些標(biāo)簽17，當(dāng)瓶子20在傳輸機(jī)24上移動(dòng)經(jīng)過(guò)標(biāo)簽站26和28時(shí)，標(biāo)簽要被加到瓶子20上。
如圖2A所示，多個(gè)弓形輸送器32在輸送輪33上逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)其移動(dòng)經(jīng)過(guò)膠輥34到達(dá)標(biāo)簽機(jī)30，在此每個(gè)輸送器拾起一個(gè)裝在標(biāo)簽機(jī)內(nèi)的標(biāo)簽17并且將其從標(biāo)簽機(jī)移動(dòng)到夾持器汽缸36，夾持器汽缸最終將標(biāo)簽傳輸?shù)狡孔?9上。輸送器32經(jīng)常被稱為膠調(diào)色板(gluepalettes)，其承載著標(biāo)簽經(jīng)過(guò)圖1中所公開類型的激光打標(biāo)設(shè)備9。激光打標(biāo)機(jī)9可以如圖2B所舉例說(shuō)明放置在相對(duì)于貼標(biāo)機(jī)28的位置40上。因此，當(dāng)標(biāo)簽在膠調(diào)色板32上朝向夾持器汽缸36運(yùn)行時(shí)，其經(jīng)過(guò)激光束(在圖1中為12和15)，在標(biāo)簽17被傳輸?shù)綂A持器汽缸36之前，所述激光束將所要求的字母-數(shù)字字符打標(biāo)到標(biāo)簽17上。
從對(duì)圖2A的回顧將顯而易見的是當(dāng)標(biāo)簽17被緊固在膠調(diào)色板32上時(shí)，打標(biāo)系統(tǒng)的透鏡14與標(biāo)簽表面之間的距離在變化，這是因?yàn)闃?biāo)簽被緊貼在沿著方向A的路徑移動(dòng)的弓形表面16上，所述方向A基本上橫向于激光器15的路徑。同樣在優(yōu)選的實(shí)施例中，橫向路徑A因輸送輪的緣故也是弓形的，但是沿著輸送皮帶可能是直的。這種弓形的運(yùn)動(dòng)引起另一個(gè)因素，即產(chǎn)生必須被補(bǔ)償?shù)目勺兿缶嗟囊?，以便于確保字母-數(shù)字字符為均勻的高質(zhì)量。最終，除了沿著路徑A的運(yùn)動(dòng)外，輸送器同時(shí)沿著自身的軸35在旋轉(zhuǎn)(在方向C)，這給可變象距增加了另一個(gè)系數(shù)。
參考圖3A和3B，可以更容易地查覺(jué)問(wèn)題。激光束輸出43通過(guò)被指示在40的打標(biāo)設(shè)備的末端41由透鏡14(在圖1中所示)而產(chǎn)生。要被打標(biāo)的標(biāo)簽被指示在42處，并且如這些圖所示，因?yàn)榫哂泄伪砻?6的膠調(diào)色板32的運(yùn)動(dòng)，即在圖2A中其沿著自身中心35旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)并且沿著輪33的圓周圍繞輸送輪33的中心37旋轉(zhuǎn)，所以當(dāng)標(biāo)簽17經(jīng)過(guò)激光束43下面時(shí)，象距在變化。例如，在典型打標(biāo)運(yùn)行的開始時(shí)，激光打標(biāo)設(shè)備40和標(biāo)簽42之間的象距可能在27毫米的數(shù)量級(jí)。在典型的例如在4至15個(gè)字符范圍內(nèi)變化的字母-數(shù)字字符串的打標(biāo)運(yùn)行結(jié)束時(shí)，象距已經(jīng)降低到僅有23毫米。在這種類型的應(yīng)用中這樣的變化是典型的，并且這種變化極易造成質(zhì)量下降使一些字符無(wú)法讀取。在包裝工業(yè)中貼標(biāo)機(jī)28是一個(gè)非常普及的應(yīng)用。這些類型的機(jī)器用于從啤酒到色拉味調(diào)料到制藥等寬范圍的各種產(chǎn)品。激光打標(biāo)設(shè)備也可以用于標(biāo)簽17已經(jīng)被貼到產(chǎn)品上的應(yīng)用中。在這種應(yīng)用中非常普及的是產(chǎn)品在一個(gè)旋轉(zhuǎn)路徑上運(yùn)動(dòng)，其中出現(xiàn)相同的打標(biāo)問(wèn)題。具體地，產(chǎn)品通常是彎曲的并且遠(yuǎn)離或朝向激光打標(biāo)系統(tǒng)9移動(dòng)。打標(biāo)設(shè)備9也可以被應(yīng)用在具有彎曲表面的產(chǎn)品上。在這樣的情況下，本發(fā)明將僅補(bǔ)償產(chǎn)品的形狀而不補(bǔ)償其運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明具有的補(bǔ)償不規(guī)則產(chǎn)品形狀及不規(guī)則產(chǎn)品或標(biāo)簽的運(yùn)動(dòng)的能力允許生產(chǎn)線被設(shè)計(jì)成具有最佳生產(chǎn)量。
本發(fā)明解決此問(wèn)題的一個(gè)方法是通過(guò)使到要被打標(biāo)的基底或標(biāo)簽17的距離變化與透鏡14對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)相匹配，以便于提供一個(gè)變化的象距，此變化的象距緊密地與透鏡與要被打標(biāo)的表面之間的距離相匹配。
參考圖4及5可以看出這種方法可以被實(shí)施。參考這些圖，圖1舉例說(shuō)明了這樣系統(tǒng)的光學(xué)圖。激光束12在光掃描器13處被導(dǎo)引，所述光掃描器掃描激光束掃過(guò)透鏡14的表面45。通過(guò)比較圖4和5可以看出，掃描器13將光束從透鏡14的最頂端部分移動(dòng)到其最底端部分，從而當(dāng)表面16移動(dòng)經(jīng)過(guò)光束時(shí)，使光束被聚焦并且被掃描過(guò)要被打標(biāo)的表面16。在圖4和5的實(shí)例中，掃描器使光束相對(duì)于透鏡14的中心從正10°移動(dòng)到負(fù)10°的一點(diǎn)上。如前面所指出，典型地光掃描器13是一個(gè)具有角運(yùn)動(dòng)的一個(gè)鏡面，所述角運(yùn)動(dòng)由振鏡、壓電變送器、聲光偏轉(zhuǎn)器、光電偏轉(zhuǎn)器或其它類似裝置產(chǎn)生。透鏡14具有隨激光束12被掃描過(guò)其表面45而變化的象距。透鏡14的一個(gè)實(shí)施例是相對(duì)光軸或路徑47以角α安裝的球面透鏡，以便于第一光學(xué)元件(掃描器13)在傾斜方向?qū)⒐馐?2掃過(guò)透鏡14。在圖4和5所示的實(shí)例情況下，球面透鏡14相對(duì)于掃描器13的光軸被傾斜大約2°。結(jié)果是，在掃描的頂極端，+10°，從透鏡14到要被打標(biāo)表面16的象距為96.9毫米。如圖5所示，當(dāng)被掃描的光束處于-10°時(shí)，由于透鏡2°的傾斜角，象距被降低到91.3毫米。很顯然，可以利用產(chǎn)生可變象距的能力來(lái)解決圖3A和3B所舉例說(shuō)明的與基底17有關(guān)的問(wèn)題，此時(shí)基底被安裝到一個(gè)弓形傳輸機(jī)18或基底本身為弓形。因此，通過(guò)采用圖1所示類型的物鏡前系統(tǒng)，可以適應(yīng)對(duì)弓形表面16打標(biāo)所要求的變化象距，在所述的物鏡前系統(tǒng)中，對(duì)應(yīng)于所要打標(biāo)表面所要求的象距變化，透鏡元件被傾斜一個(gè)量。
下表表示透鏡在從+10°至-10°掃描條件下針對(duì)不同傾斜角的典型值。第一欄是透鏡的傾斜角。第二欄為掃描器處于+10°時(shí)以毫米為單位的距透鏡的焦距。第三欄為掃描器處于-10°時(shí)的焦距。第四欄為掃描器兩個(gè)位置之間的焦距差。
建立可變象距的另一選擇方法是提供一個(gè)作為“處方”透鏡的透鏡14。那就是說(shuō)透鏡14由于在其表面49上不同的曲率半徑，其將具有一個(gè)可變象距。如例如典型在眼鏡中用于校正象散那樣，這種被稱為非球面透鏡的透鏡14可以具有不同的曲率半徑。根據(jù)本發(fā)明，代替使球面透鏡傾斜，可以在掃描方向上采用非球面曲率來(lái)引起象散，以便于以非線性方式在掃描路徑上來(lái)改變象距。這種方法將仔細(xì)地考慮到對(duì)在彎曲表面打印所特制的補(bǔ)償，所述表面可能為弓形或其表面上可能有復(fù)雜的變化造成象距的復(fù)雜變化。
實(shí)際上，膠調(diào)色板32既沿著調(diào)色板輪33的圓周圍繞中心37旋轉(zhuǎn)，而且當(dāng)其從站到站移動(dòng)時(shí)還圍繞其自身的中心35旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樯鲜鲞@些復(fù)合運(yùn)動(dòng)，甚至圖2A的標(biāo)簽系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的象距變化。雖然如圖4和5所舉例說(shuō)明的實(shí)施例提供對(duì)象距變化的適當(dāng)補(bǔ)償，但是也可以提供一個(gè)非球面透鏡，當(dāng)標(biāo)簽移動(dòng)經(jīng)過(guò)打印點(diǎn)時(shí)，這種非球面透鏡將精確地匹配象距變化。事實(shí)上這將提供對(duì)打標(biāo)過(guò)程理想的校正，而不需要傾斜透鏡14。
圖6A和6B舉例說(shuō)明一個(gè)具有這種可變曲率半徑的非球面透鏡14，這種非球面透鏡可以代替圖4和5所示的傾斜球面透鏡14用于本發(fā)明。在掃描方向上的非球面曲率將引起象散，而不消除象散以求改變?cè)趻呙杪窂缴系南箝L(zhǎng)度。
圖6A顯示一個(gè)非球面透鏡，其在+10°被掃描且具有31.4毫米的象距。圖6B顯示在-10°被掃描的同樣的透鏡，其具有僅為18.5毫米的象距。通過(guò)處方所要求的光學(xué)處方，可以容易地制作出這樣的透鏡。
光學(xué)處方是一組參數(shù)，其完整地說(shuō)明透鏡的物理特性并且因此定義其光學(xué)性能。這些參數(shù)包括材料特性如密度、折射率、熱特征等；以及尺寸特性如厚度、直徑及相對(duì)光軸的位置；以及構(gòu)成透鏡的兩個(gè)表面的表面輪廓。表面輪廓由一個(gè)方程式來(lái)定義，此方程式涉及表面上每個(gè)點(diǎn)的垂度或z-座標(biāo)與其對(duì)應(yīng)的x，y-座標(biāo)的關(guān)系。例如被稱為多項(xiàng)式表面的無(wú)理對(duì)稱多項(xiàng)式非球面表面由下式給出z＝γ1x2+γ2x4+γ3x6+γ4x8+γ5y2+γ6y4+γ7y6+γ8y8其它表面輪廓如雙錐形、復(fù)曲面、菲涅耳等同樣可以通過(guò)一個(gè)方程式來(lái)定義。簡(jiǎn)單的球形表面可以僅僅通過(guò)表面的曲率半徑來(lái)定義。處方中的其它參數(shù)可以定義公差或特殊涂層。一旦給出透鏡的處方，則焦距、象差和其它光學(xué)特征等方面便完全被定義。
再參考圖1，即使當(dāng)透鏡14被適當(dāng)傾斜(如圖4-5所示)時(shí)或透鏡14為一個(gè)處方透鏡(如圖6A-6B所示)時(shí)，當(dāng)光掃描器13與移動(dòng)表面16不同步時(shí)，仍然出現(xiàn)焦距的不準(zhǔn)確度。如前面所述，產(chǎn)品探測(cè)器11被用來(lái)指示表面16在光程47上的存在，并且當(dāng)表面16沿著輸送輪33運(yùn)行時(shí)，編碼器23被用來(lái)跟蹤表面16在方向A的橫向運(yùn)動(dòng)，以便于控制器19掌握表面16的基本位置。這一信息作為基底17運(yùn)動(dòng)的第一分量被控制器19所接收。
然而，由于(1)表面16的曲率，以及(2)傳輸機(jī)18或靴32圍繞自身中心35(在方向C上)的運(yùn)動(dòng)，編碼器23并不提供有關(guān)到光掃描器13和透鏡14的距離變化。這個(gè)附加的運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)表面16(如圖2A所示)，這也改變從透鏡14到表面16的焦距。例如，在瓶子生產(chǎn)線上，瓶子除了沿著傳輸皮帶或輸送輪做連續(xù)的圓周運(yùn)動(dòng)外，其還被旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行貼標(biāo)簽和打標(biāo)。這些變化要求進(jìn)一步調(diào)節(jié)光掃描器13中的鏡面位置。在這些情況下，未被編碼器所探測(cè)出的產(chǎn)品17的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為機(jī)械驅(qū)動(dòng)、具有重復(fù)性，因而具有預(yù)測(cè)性。換句話說(shuō)，可以測(cè)量出傳輸機(jī)或靴32圍繞其自身中心或軸35的旋轉(zhuǎn)。因此，表99包含著第二分量，此第二分量可以被疊加到第一分量中，用于控制光掃描器13來(lái)補(bǔ)償焦距的附加變化。
如圖8所示，第二分量包括校正電壓112，其用于改變?cè)诠鈷呙杵?3中的鏡面的位置。獲取校正電壓112包括計(jì)算并采用表99(如圖8所示)所顯示的并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器21中的校正系數(shù)100。校正系數(shù)100的計(jì)算考慮了透鏡尺寸、編碼器分辨率和校正被編碼信號(hào)(即到達(dá)掃描器驅(qū)動(dòng)器的電壓，其用來(lái)調(diào)節(jié)透鏡14未編碼運(yùn)動(dòng)的位置)的信息長(zhǎng)度。
現(xiàn)在參考圖8-9，表99被用來(lái)解釋對(duì)于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器21中的未編碼數(shù)據(jù)的校正系數(shù)100的計(jì)算，所述計(jì)算是關(guān)于安裝在旋轉(zhuǎn)輸送器臺(tái)33并且在如圖9所示的路徑中移動(dòng)的靴或輸送器32。靴或輸送器32在位置101被重點(diǎn)突出以解釋相關(guān)角。對(duì)于由累計(jì)角106所指示的輸送輪33每3°的旋轉(zhuǎn)，定義出多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)或輸送器步。集合角106是在第一線107與第二線109之間測(cè)量出，其中第一線是從輸送輪33中心37延伸到輸送輪0°位置，第二線連接著輸送輪33中心37和靴32上的弓形表面或標(biāo)簽16的中心115。
對(duì)于每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)或輸送器步102，也測(cè)量出輸送器或靴角104。這是在線103與第二線105之間的角，其中線103連接著輸送輪33中心37和輸送輪90°位置，第二線105是在靴32上弓形表面或標(biāo)簽16的中心115上的法線113的延伸。然后對(duì)于那個(gè)輸送器位置和每個(gè)至少在光程內(nèi)的輸送器位置，這些角數(shù)據(jù)被用來(lái)計(jì)算相對(duì)累計(jì)系統(tǒng)或輸送輪33的機(jī)械位置的靴角108。角108從圖形上表示為線105與109之間的角。
然后根據(jù)線105與線111之間的步到步，可以計(jì)算出增量輸送器旋轉(zhuǎn)110，其中線105表示目前的位置101，線111表示下一個(gè)相鄰的靴位置。因?yàn)槔塾?jì)或輸送輪33的尺寸是已知的，所以增量旋轉(zhuǎn)110可以被轉(zhuǎn)化為增量距離114。
然后取決于單獨(dú)應(yīng)用的參數(shù)，確定出補(bǔ)償或校正系數(shù)100。影響校正系數(shù)的參數(shù)是透鏡焦距、代碼長(zhǎng)度和產(chǎn)品間距。然后校正系數(shù)100被轉(zhuǎn)換成掃描器增益電壓系數(shù)114，此掃描器增益電壓系數(shù)控制相對(duì)由編碼器所探測(cè)或所確定的產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)的掃描器運(yùn)動(dòng)量。大于1的增益系數(shù)使掃描器相對(duì)于所確定運(yùn)動(dòng)的速度上升，并且小于1的增益使掃描器相對(duì)于所確定運(yùn)動(dòng)的速度減慢。借此，當(dāng)產(chǎn)品17經(jīng)過(guò)補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)的面前，而這未被編碼器所檢測(cè)時(shí)，掃描器的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償了產(chǎn)品17的任何已知運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)品探測(cè)器11被用來(lái)起動(dòng)補(bǔ)償序列，并且由此提供由編碼器所確定的運(yùn)動(dòng)與掃描器預(yù)編程的運(yùn)動(dòng)同步。
現(xiàn)在參考圖7，掃描設(shè)備9的操作概觀開始于步驟80中的由產(chǎn)品探測(cè)器11對(duì)產(chǎn)品的探測(cè)。在步驟82中，探測(cè)器向控制器19發(fā)出一個(gè)信號(hào)以啟動(dòng)掃描過(guò)程。然后在步驟84中，當(dāng)輸送器18經(jīng)過(guò)透鏡14前面時(shí)通過(guò)確定輸送器18的運(yùn)動(dòng)和速度，編碼器23提供基底運(yùn)動(dòng)的第一分量，并且將此第一分量提供給控制器19。在步驟86中所述第一分量被控制器19轉(zhuǎn)換成掃描器電壓。對(duì)于步驟88，第一和第二分量的電壓被組合形成了掃描器13的最終電壓。換句話說(shuō)，掃描器電壓(第一分量)然后被校正系數(shù)電壓(第二分量)114(在圖8中所示)調(diào)節(jié)。包括表示校正電壓114的第二分量預(yù)先已經(jīng)被計(jì)算出并且被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器21中，以備在步驟90-92中由控制器所使用。一旦電壓被控制器19組合，則在步驟94和96中電壓被送到光掃描器13以驅(qū)動(dòng)掃描器并且相應(yīng)地移動(dòng)其鏡面。借助于這個(gè)過(guò)程，當(dāng)激光束12適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)其焦點(diǎn)以補(bǔ)償焦距的不同時(shí)，其可以精確地跟蹤基底17的運(yùn)動(dòng)。
要理解為雖然所優(yōu)選的實(shí)施例提供第一分量來(lái)補(bǔ)償圍繞輸送輪33的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且第二分量補(bǔ)償輸送器32圍繞其自身軸的旋轉(zhuǎn)，但是本發(fā)明同樣適用于任何要被打標(biāo)的弓形表面也處于運(yùn)動(dòng)的情況。因此，當(dāng)?shù)谝环至勘硎狙刂鴤鬏敊C(jī)皮帶的直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，本發(fā)明可以被采用，其中所述的傳輸機(jī)皮帶移動(dòng)要被打標(biāo)的弓形表面。同樣地，第二分量可以表示弓形表面沿著路徑(不管是弓形的還是直線的)而沒(méi)有附加旋轉(zhuǎn)的弓形表面16的位置變化。例如當(dāng)輸送輪具有鎖定在某些位置的輸送器而輸送器沒(méi)有圍繞其自身軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，這可能發(fā)生。最后，要理解為本發(fā)明還可能補(bǔ)償沿著弓形路徑在激光打標(biāo)器面前移動(dòng)的直平表面，而不是彎曲的或弓形表面。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備(9)，其通過(guò)沿著總體上限定為一個(gè)終止于基底(17)的長(zhǎng)度的光程用激光束(12)掃描來(lái)對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基底(17)進(jìn)行打標(biāo)，在打標(biāo)時(shí)所述光程的長(zhǎng)度發(fā)生變化，所述打標(biāo)設(shè)備(9)包括一個(gè)用于產(chǎn)生激光束(12)的激光源(10)；一個(gè)物鏡(14)，其具有被放置在光程上的一個(gè)表面以便把激光束(12)導(dǎo)引到基底(17)上；在光程上的一個(gè)掃描器(13)，其用于將激光束(12)掃過(guò)所述物鏡(14)的所述表面，以便于所述物鏡(14)在所述物鏡的所述表面上產(chǎn)生一個(gè)可變象距；以及一個(gè)控制器(19)，其用于使掃描器(13)與基底(17)的運(yùn)動(dòng)同步，所述控制器(19)包括一個(gè)用于確定基底(17)運(yùn)動(dòng)第一分量的編碼器(23)以及具有其中所存儲(chǔ)的表示基底(17)運(yùn)動(dòng)第二分量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器(21)，所述控制器(19)將所述第一和第二分量組合以驅(qū)動(dòng)所述掃描器(13)，其中所述可變象距精密地符合所述光程長(zhǎng)度的變化，借此當(dāng)激光束(12)被掃描經(jīng)過(guò)基底(17)時(shí)其被維持在所要求的打標(biāo)距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其還包括一個(gè)產(chǎn)品探測(cè)器(1)，當(dāng)所述基底(17)進(jìn)入由所述光程的運(yùn)動(dòng)范圍所定義的目標(biāo)區(qū)域時(shí)，所述產(chǎn)品探測(cè)器(11)用于通知所述控制器(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述第一分量是第一旋轉(zhuǎn)分量且表示基本上橫切于所述光程的一個(gè)弓形路徑(A)的運(yùn)動(dòng)，以及其中所述第二分量是第二旋轉(zhuǎn)分量且表示沿著距所述弓形路徑(A)距離發(fā)生變化的路徑(C)的附加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述編碼器(23)僅探測(cè)所述第一分量，并且在所述存儲(chǔ)器(21)中的所述數(shù)據(jù)包括用于補(bǔ)償所述第二分量的校正系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中所述基底(17)進(jìn)一步由所有沿著輸送輪(33)圓周旋轉(zhuǎn)地安裝的多個(gè)輸送器(32)中的一輸送器(32)來(lái)支撐，其中所述弓形路徑(A)基本上與所述圓周同心運(yùn)行，其中所述第一分量表示所述輸送輪(33)圍繞所述輸送輪(33)中心(37)的旋轉(zhuǎn)，并且其中所述第二分量表示每個(gè)所述輸送器(32)圍繞其自身旋轉(zhuǎn)中心(35)的旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第一和第二分量被轉(zhuǎn)化成電壓增益系數(shù)來(lái)改變用于驅(qū)動(dòng)所述掃描器(130)的電壓。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第一分量包括基底(17)的位置和速度系數(shù)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述物鏡(14)基本上為球形，并且通過(guò)參照所述激光束(12)的光軸(47)將物鏡(14)傾斜一個(gè)對(duì)應(yīng)于所述光程長(zhǎng)度變化的量，產(chǎn)生所述可變象距(圖4和5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述物鏡(14)為球形，并且通過(guò)采用透鏡(14)的光學(xué)處方產(chǎn)生可變象距，所述的光學(xué)處方精密地符合所述光程的長(zhǎng)度變化(圖6A和6B)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中光程的變化長(zhǎng)度通過(guò)所述基底(17)的所述運(yùn)動(dòng)而形成。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中光程的變化的長(zhǎng)度通過(guò)所述基底(17)的形狀而形成。
11.一種掃描類型的激光打標(biāo)設(shè)備(9)，其通過(guò)沿著光程導(dǎo)引激光束(12)給相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基底(17)打標(biāo)，所述光程總體上限定為一個(gè)終止于基底(17)的長(zhǎng)度，在基底(17)上打標(biāo)時(shí)所述光程的長(zhǎng)度發(fā)生變化，所述打標(biāo)設(shè)備(9)包括一個(gè)用于產(chǎn)生激光束(12)的激光源(10)；一個(gè)在光程上的物鏡(14)，其用來(lái)將激光束(12)導(dǎo)引到基底(17)上并且限定象距；用于根據(jù)光學(xué)處方來(lái)調(diào)節(jié)所述透鏡(14)象距的裝置(13)；以及一個(gè)控制器(19)，其用于使所述調(diào)節(jié)裝置(13)與基底(17)的運(yùn)動(dòng)同步，所述控制器(19)包括一個(gè)用于確定基底(17)運(yùn)動(dòng)第一分量的編碼器(23)以及具有其中所存儲(chǔ)的表示基底(17)運(yùn)動(dòng)第二分量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器(21)，所述控制器(19)將所述第一和第二分量組合以驅(qū)動(dòng)所述調(diào)節(jié)裝置(13)，借此在基底(17)上的整個(gè)打標(biāo)過(guò)程中，激光束(12)基本上維持著在基底(17)上聚焦。
12.一種掃描類型的激光打標(biāo)設(shè)備(9)，其通過(guò)沿著光程導(dǎo)引激光束(12)給相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基底(17)打標(biāo)，所述光程總體上限定為一個(gè)終止于基底(17)的長(zhǎng)度，在給基底(17)打標(biāo)時(shí)所述光程的長(zhǎng)度發(fā)生變化，所述打標(biāo)設(shè)備(9)包括一個(gè)在光程開始處用于發(fā)射激光束(12)的激光源(10)；一個(gè)在光程上用于偏轉(zhuǎn)激光束(12)的光掃描器(13)；一個(gè)在光程上用于接收偏轉(zhuǎn)的激光束(12)的物鏡(14)，所述物鏡(14)具有符合所述光程長(zhǎng)度變化的光學(xué)處方；以及一個(gè)用于使光掃描系統(tǒng)(13)與基底(17)的運(yùn)動(dòng)同步的控制器(19)，所述控制器(19)包括一個(gè)用于確定基底(17)運(yùn)動(dòng)第一分量的編碼器(23)以及具有其中所存儲(chǔ)的表示基底(17)運(yùn)動(dòng)第二分量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器(21)，所述控制器(19)將光掃描器(13)的所述第一和第二分量組合，借此在基底(17)的整個(gè)打標(biāo)過(guò)程中，激光束(12)被聚焦到基底(17)上。
13.一種給相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基底(17)打標(biāo)的方法，其包括下述步驟產(chǎn)生激光束(12)；沿著光程掃描激光束(12)，所述光程總體上限定為一個(gè)終止于基底(17)的長(zhǎng)度，在打標(biāo)時(shí)所述光程的長(zhǎng)度發(fā)生變化；將激光束(12)導(dǎo)引到基底(17)上，其包括將激光束(12)掃描過(guò)放置在光程上的一個(gè)物鏡(14)表面、掃過(guò)精密地符合所述光程長(zhǎng)度變化的物鏡(14)表面產(chǎn)生一個(gè)可變象距、以及當(dāng)激光束(12)被掃描經(jīng)過(guò)基底(17)時(shí)將激光束(12)維持在一個(gè)所要求的打標(biāo)距離上；以及將導(dǎo)引激光束(12)的步調(diào)與基底(17)的運(yùn)動(dòng)同步，其包括利用一個(gè)編碼器(23)確定基底(17)所述運(yùn)動(dòng)的第一分量、存儲(chǔ)表示基底(17)所述運(yùn)動(dòng)第二分量的數(shù)據(jù)、以及將所述第一和第二分量組合用于導(dǎo)引激光束(12)。
全文摘要
一種通過(guò)沿著光程掃描激光束(12)給相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基底(17)打標(biāo)的設(shè)備(9)，所述光程總體上限定為一個(gè)終止于基底(17)的長(zhǎng)度，在打標(biāo)時(shí)所述光程的長(zhǎng)度發(fā)生變化，所述打標(biāo)設(shè)備(9)包括一個(gè)用于產(chǎn)生激光束(12)的激光源(10)；一個(gè)物鏡(14)，其具有被放置在光程上的一個(gè)表面以便把激光束(12)導(dǎo)引到基底(17)上；在光程上的一個(gè)掃描器(13)，其用于將激光束(12)掃過(guò)所述物鏡(14)的所述表面，以便于所述物鏡(14)在所述物鏡(14)的所述表面上產(chǎn)生一個(gè)可變象距；以及一個(gè)控制器(19)，其用于使掃描器(13)與基底(17)的運(yùn)動(dòng)同步，所述控制器(19)包括一個(gè)用于確定基底(17)運(yùn)動(dòng)第一分量的編碼器(23)以及具有其中所存儲(chǔ)的表示基底(17)運(yùn)動(dòng)第二分量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器(21)，所述控制器(19)將所述第一和第二分量組合以驅(qū)動(dòng)所述掃描器(13)，其中所述可變象距精密地符合所述光程長(zhǎng)度的變化，借此當(dāng)激光束(12)被掃描經(jīng)過(guò)基底(17)時(shí)其被維持在所要求的打標(biāo)距離上。
文檔編號(hào)B23K26/08GK1409677SQ00817220
公開日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2000年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月15日
發(fā)明者D·J·瑞安 申請(qǐng)人:馬科尼數(shù)據(jù)系統(tǒng)公司