用于通过标记光线标记物体的标记设备的制作方法

用于通过标记光线标记物体的标记设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于通过标记光线标记一物体(1)的标记设备。该标记设备包括复数个标记模块(10a-d)，用于发射标记光线，以及基座单元(20)，与复数个标记模块(10a-d)连接，其中基座单元(20)具有用于控制复数个标记模块(10)的控制单元（25）。复数个标记模块(10a-d)包括至少一第一标记模块(10a)和第二标记模块(10c)，第一标记模块(10a)和第二标记模块(10c)使用不同的标记技术。
【专利说明】用于通过标记光线标记物体的标记设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于通过标记光线标记物体的标记设备。【背景技术】
[0002]用于通过标记光线标记物体的通用标记设备包括复数个用于发射标记光线的标记模块，以及与复数个标记模块连接的一基座单元，其中基座单元包括一用于控制复数个标记模块的控制单元。
[0003]这样的标记设备被使用于多种不同的物体，这些物体包括壳体，例如可用于食物、饮料、水果或标签。标记同样可被制造在药片或用于邮政用具的标签。这些物体的材料可以包括，塑料、纸张、金属、陶瓷、纤维、复合材料以及有机组织，以及很多其他材料。
[0004]已知的标记设备被专门用于以上列举的一种或几种物体。因此，待标记物体或包括不同材料的物体的改变，不能被一惯用的标记设备标记。
[0005]从美国专利US2001/0030983A1中已知一种包括有多种半导体激光的激光设备。通过聚光镜，发射出的激光光束被定向到相同的区域。
[0006]在美国专利US605787IA中，公开了一包括有复数个激光二极管的标记系统。可能有三种不同颜色的激光二极管用于发射光线，这三种不同颜色的光线可被混合从而形成其他多种颜色。
[0007]美国专利US5012259的发明主题涉及一种带有三个气体激光器的图像形成系统，其可发射不同波长的光线。发射出的光束可在一公共的光路上被组合。另一用于通过不同波长光线曝光光敏层的仪器在美国专利US6141030A中被描述。在美国专利US2009/0245318A中，公开了具有复数个彼此一个接一个地设置的激光器的激光设备。

【发明内容】

[0008]本发明的目的旨在提供一种用于标记物体的标记设备，其可特别满足各种不同的应用。
[0009]本发明的目的可通过包括有权利要求1技术特征的标记设备来解决。
[0010]在从属权利要求中则给出了各优先的实施例，同时优选实施例也在以下说明书，特别是与附图关联的部分被给出。
[0011]根据本发明，以上所述种类的设备的特征在于，复数个标记模块包括至少一第一标记模块及一第二标记模块，标记模块可使用不同的标记技术。
[0012]可以被视为本发明的一基本构想是在一具有公共控制单元的标记设备中，提供不同的标记技术。依靠待标记的物体，一个或几个标记模块，通过与其最合适的标记技术，被部署于标记过程。
[0013]若物体包括不同材料，在这些不同材料上，一标记待被印刷或雕刻，基本变得愈发显现。这种情况下，采用不同标记技术的复数个标记模块可被激活并同时使用。相比于为了这一任务，需要多种不同标记设备的现有技术系统，本发明的标记设备允许一节约空间的设置，其所需时间消耗也同样更少。
[0014]使用不同标记技术的标记模块可被理解为制造不同波长或强度，即光束功率(beam power),的标记光线的任何标记模块。
[0015]在本发明的标记设备中，标记模块不同的标记技术属于以下组，包括激光器，特别是固体激光器，激光二极管，VCSEL(垂直腔面发射激光器)，以及气体激光器，例如二氧化碳(CO2)激光器,氦氖(HeNe)激光器,一氧化碳(CO)激光器,IS激光器,氮激光器,准分子激光器(excimer laser),或二极管例如LED (发光二极管)或OLED(有机发光二极管)。举例来说，第一标记模块的标记技术可由气体激光器组成，而第二标记模块则可使用激光二极管。由激光二极管发射的光线可具有大约Iym的波长，而气体激光器，例如二氧化碳(CO2)激光器，可发射大约为IOym的光线。此外，激光二极管及气体激光器的光束强度(beamintensity)也可为不同的。各种的不同物体随之可通过一个标记设备被标记。复数个标记设备可同样包括其他标记设备，其标记技术同样可与第一及第二标记模块的标记技术不同。
[0016]此外，至少两个标记模块的标记技术可存在不同，该不同可为由这些标记模块发射的标记光线具有不同的波长区。这对于在物体的不同材料上产生标记特别有优势。优选地，不同的波长区并不重叠。在这种情况下，每个包括至少一个二氧化碳(CO2)激光器的两个标记模块可被视为使用不同标记技术，如果这些二氧化碳(CO2)激光器通过控制单元控制为或适用于发射不同波长的光线，不同波长例如在10.6 μ m及9.3 μ m或10.3 μ m。
[0017]若对应标记模块的尺寸保持较小，不同的标记模块可被特别灵活的使用。为此，具有气体激光器的一标记模块可包括多个谐振管(resonator tubes)，这些谐振管可堆叠在彼此之上。对于高光束强度,需要长的激光器腔(laser cavity)。通过将包含有气体激光器的激光气体的谐振管设置为半圆形或整圆形，可以将这些谐振管提供成节约空间型。也就是说，至少一个标记模块将气体激光器作为标记技术，并包括至少部分围绕一内部区域的谐振管。相比于有一直谐振管组成的激光器，这种设计提供了一种特别长的激光器腔，而标记模块的壳体的总长度则相对较小。谐振管为半圆形或整圆形的设置可包括一内部区域被谐振管至少部分围绕的任何设置。在一优选的节约空间的设置中，内部区域容纳有电子部件例如用于气体激光器的二极管的驱动电路，和/或光学部件，特别为一偏转装置组，或一扫描设备，用于重定向发射出的激光束。这个设置中同样也利于冷却。谐振管可相对设于内部区域并彼此间隔从而可使热量容易消散。
[0018]在一本发明的优选实施例中，实质上是任意数量的，即数量灵活的标记模块可与基座单元连接。为了使得控制单元能够不依赖对应标记技术控制这些标记模块，可使用可被容纳于基座单元或每一个标记模块中的智能设备。在第一种情况下，控制单元可包括一智能芯片，其适应于识别与基座单元连接的任何标记模块的一标记技术，来允许控制单元控制不同标记技术的标记模块。可选地，复数个标记模块各自包括有一智能芯片，其适应于与控制单元通信，并使得控制单元能够不依赖使用的标记技术控制对应的标记模块。
[0019]在一特别优选的实施例中，至少一标记模块包括有复数个发光元件，以及一偏转装置组，用于独立重新设置每一由发光元件发射出的光束。该组可特别地包括每个发光元件的至少一偏转装置。偏转装置可为一反射镜，透镜或一光波导例如一纤维或一空心管。在偏转装置是反射镜的情况下，优选地提供有每个发光元件的两个反射镜。于是发射出的光束的阵列可被重新设置为任何任意阵列，例如一相对发射出的阵列旋转的线性阵列，一具有激光束之间的改变的光束间隔的阵列，或二维阵列。因此优选的是，该偏转装置组是可调节的，从而改变由发光元件发射出的光束的光束间隔。优选地，偏转装置可通过控制单元自动调节。为此，偏转装置可为万向安装。这些实施例中标记设备可有助于满足特别广泛的应用领域。
[0020]在另一优选实施例中，至少一标记模块包括有复数个发光兀件以及一扫描设备，用于在物体上定位由复数个发光元件发射出的光束。扫描设备可包括一可旋转的反射镜，或优选两个可旋转的反射镜，它们的轴彼此垂直。优选地，扫描设备包括两个振镜扫描器(galvanometer scanner)。
[0021 ] 每一标记模块优选地可配备有一扫描设备。从而，为了定位其各自光束，相对彼此移动扫描模块经常过剩的发生。
[0022]然而，仍然可提供一个标记模块，优选地为每一个标记模块配备有一电机设备(motor device)，其用于相对基座单元移动对应的标记模块。标记模块可因此独立于彼此被移动。这允许了标记模块的灵活使用。此外，印刷分辨率可被提高，印刷分辨率可被理解为在一个方向上可被印刷的点的数量。
[0023]优选地，控制单元适应于驱动电机设备来移动至少两个标记模块至它们视场彼此邻接的位置。该邻接的视场可被理解为一个标记模块的两个相邻光束的间隔与不同标记模块的两个光束的间隔相等。该间隔可以由待定位的物体到标记设备的距离来确定。
[0024]换句话说，设置了至少两个标记模块，使得由这些标记模块发射的光束可照射在物体的相邻区域。于是，也有助于增加可以同时标记在物体上的点或线的数量。
[0025]另一个本发明优选的实施例的特征在于两个标记模块被设置在物体移动路径的相对面使得物体的正面和背面可同时通过所述两个标记模块被同时标记。物体的移动路径可由在其上放置物体的一输送器或一转台来定义。
[0026]优选地，控制单元适用于驱动电机设备从而单独倾斜每一标记模块，用于使由标记模块发射出的光束阵列相对待标记的物体的物体移动方向倾斜。从而，在垂直于物体移动方向的方向上，光束间隔可被改变。
[0027]不依赖发光设备的实时设置是有好处的。以下，将考虑一种设置为线性的，即一维阵列的发光设备的例子。相对标记模块，物体在一物体移动方向内移动。在垂直于物体移动方向的方向上，被制造在物体上的标记的间隔由倾斜角决定。具体地，标记间的间隔可与倾斜角的切线乘以发光设备间的节距成正比。如果倾斜角为90°，即发光设备的线垂直物体移动方向时，标记之间的距离为最大。倾斜角越小，标记间的间隔越小。自然地，倾斜导致在物体移动方向发光装置间的一偏移(offset)。然而，通过合理延迟单一发光装置的激活，这一偏移可被轻易补偿。
[0028]每一标记模块可被理解为包含有对应部件的分开的壳体。该壳体与连接管缆(umbilical cable)相互连接或可各自与基座单元连接。复数个标记模块也可能是容纳在一个公共的外壳内。
[0029]在本发明的另一个优选实施例中，提供有适用于检测待标记物体存在的传感器。优选地，可为在传感器模块及基座单元之间的相对位置。传感器可使用任何胜任的传感器技术，例如一接近开关(proximity switch), 一有源或无源(active or passive)光学传感器(optical sensor)或一超声波传感器。优选地,传感器适应于确定物体的位置和形状。有关形状的信息利于放置标记模块从而在需要的部分标记物体。除了移动标记模块，由标记模块发射的光束可同样通过扫描设备被定位在物体上。
[0030]相应地，光学传感器具有空间分辨率从而可检测物体及提供的标记设备间的相对位置，且控制单元可适应于对应光学传感器的检测信息，在物体上定位由标记模块发射出的光束。
[0031]为了确定相对物体标记模块的方向，相应的标记模块可适应于发射一不会在物体上引起标记的导航光束。导航光束的光点照射在物体上，可被传感器，例如照相机检测到。
[0032]在一优选实施例中，传感器连接到一个标记模块。有益的，这确定了传感器和该标记模块的相对位置，因而不再使用传感器及标记模块之间的相对位置的确定。
[0033]在一特别优选的实施例中，提供有一用于检测产生在物体上标记的光检测器，及一适用于基于光检测器的检测信号核实在物体上制造的标记是否正确的控制单元。光检测器可有以上所述的传感器或光传感器(light sensor)形成。可选地，光检测器及光学传感器被独立地容纳在相对彼此分隔开的外壳中。
[0034]本发明标记设备的另一个优选实施例的特征在于，传感器和/或光检测器进一步适应于确定物体的速度。物体的速度可决定在物体移动方向上标记的距离。控制单元因此可适应于基于确定后的物体速度，控制标记模块激活的频率。因此在物体移动方向中，可达成由一个标记模块制造的标记之间的所需要距离。额外地或可选地，控制单元可适应于通过电机设备移动标记模块或使标记模块倾斜，从而追踪或追赶物体。
[0035]控制单元优选适应于在复数个不同标记技术的标记模块中，基于光学传感器的检测信息，选择并激活至少一个标记模块。如果检测到包含有不同材料的物体，使用不同标记技术的标记模块可同时被激活。
[0036]下面将参考附图并结合优选实施例来详细说明本发明。
【专利附图】

【附图说明】
[0037]图1a是本发明标记设备的第一实施例的结构示意图，在其中标记模块以第一设置方式被放置；
[0038]图1b是本发明标记设备的第一实施例的结构示意图，在其中标记模块一第二设置方式被放置；
[0039]图2a至2c是本发明标记设备的两个标记模块的其他设置方式，及相应制造的标记的结构示意图；
[0040]图3a至3c是本发明标记设备的两个标记模块的另一种设置，及相应制造的标记的结构不意图；
[0041]图4是相对待标记的物体标记模块的另一种设置；
[0042]图5是本发明标记设备的一标记模块的结构示意图；
[0043]图6是本发明标记设备的另一标记模块的结构示意图；
[0044]图7是本发明标记设备的一控制模块，传感器，及显示器的结构示意图。
[0045]附图中的等效部件分别用相同的附图标记标示。【具体实施方式】
[0046]参考结构示意图1a及Ib所示所描述的本发明的标记设备，是本发明标记设备的第一实施例，标记设备100。标记设备100包括复数个标记模块10，其适应于发射标记光线，用于标记物体I。图1a及Ib的不同在于标记模块10的位置。
[0047]同样参考图1a及Ib,标记设备100进一步包括基座单元20,其具有用于控制标记模块10的控制单元25。基座单元同样可用于向标记模块10供电，且也有可能提供冷却液。
[0048]在图示的例子中，复数个标记模块10包括4个标记模块10a-10d。每一标记模块IOa-1Od具有复数个发光设备11。在这些设备11中，出射透镜(exit lenses)或输出光学器件(output optics) 11可发射对应光束用于标记图示物体。
[0049]复数个标记模块10包括使用不同标记技术的至少一第一标记模块IOa和第二标记模块10c。也就是说，这些标记模块10a、10c的发光设备11的种类不同。在图示实施例中，标记模块10a、10b的发光设备11是气体激光器，例如CO2激光器,其发射具有9.3 μ m或10.6 μ m波长的光线。标记模块10c、IOd具有激光二极管作为发光设备。这些发射光线具有与气体激光器模块10a、10b的某一个不同的波长，例如其具有I微米的波长，特别为940nm,950nm 或 970nm。
[0050]控制单元25适应于独立于每一标记模块10a-d的标记技术，激活标记模块IOa-1Od的每一个。其通过控制单元25的智能芯片来实现。智能芯片可包括一存储器，其内储存有用于识别及控制具有不同标记技术的标记模块的相关数据。从而对于使用者来说，并不需要输入与基座单元连接的标记模块的种类。额外地或可选地，每一标记模块10可配备有一智能芯片。智能芯片随之可与基座单元的控制单元通信从而传送对应标记模块10的识别信息。控制单元25随后产生并发送指令至标记模块，即其基于待被标记的符号激活标记模块10。
[0051]至少一标记模块10的输出光学器件11被设置成一直线，即发射的光束形成一维阵列。在图示的例子中，每一标记模块IOa-1Od具有被设置成一直线的输出光学器件11。任意一标记模块IOa-1Od的激光束因此在物体上产生点或者标记点，该点位于一维阵列内。通过在物体移动方向2中移动物体1，该物体移动方向2与一维阵列并不平行，任何二维的图案能够被打印到物体I上。
[0052]标记模块10被定位使得其可在物体表面的所需部分制造标记。为了这样定位，提供有一电机设备60。通过电机设备60，标记模块IOa-1Od可独立于彼此被移动。控制单元25同样可适应于控制电机设备60。
[0053]在图示的例子中，控制单元25被安置在分隔的壳体30内，其组成了控制模块30。从而，用于标记模块10的电源26及冷却设备28可不被提供在控制模块30的壳体内。
[0054]更确切地说，为了每一标记模块10a-10d，提供有一合适的基座模块20a_20d。每一个基座模块20a_20d安置有一电源26,其胜任于对某一特定标记模块IOa-1Od供电。由标记模块10的种类及其发光设备11的数量所决定，能量消耗可能差异巨大。如果电源26不为其他种类的标记模块提供附加电量，将有助于减少设计及成本需求。
[0055]进一步地，基座模块20a_20d可包括用于冷却标记模块IOa-1Od的冷却设备28。由相应标记模块IOa-1Od的技术所决定，冷却需求可能存在不同。例如对于激光二极管模块10c，IOd来说，空气冷却就足够了。在这种情况下，相应的基座模块20c，20d不包括任何冷却设备。然而，气体激光器模块10a，IOb则具有更高的冷却需求。因此，相关基座模块20a、20b包括有冷却设备28。冷却设备28具有一用于将冷却液传送至相应标记模块10a、IOb的泵。为了将冷却液冷却至室温，冷却设备28包括有冷却肋片(cooling fin)。若对冷却的要求更高，则可提供有一主动式冷却设备，例如一拍耳帖元件(？01；^61-6161116111:)。
[0056]为了自基座模块20a_20d向标记模块IOa-1Od传送电力及可能存在的冷却液，每一基座模块20a-20d与其对应的标记模块IOa-1Od通过连接管缆50连接。这些管缆具有电力线，冷却线，以及额外的用于传送控制模块30的标记指令的信号线。由于控制模块30及基座模块20具有分隔开的壳体，控制单元25并不直接与连接管缆50相连。更确切地说，控制单元25将信号发给基座模块20，通过其与连接管缆50相连。
[0057]为此，控制单元30提供有复数个用于电缆的连接元件。这些电缆因而可与基座模块20a-20d相连。连接元件的数量因此组成了可被调动的基座模块10的上限，其可能至少为8,例如16。可选地,基座模块可被以一条链的方式设置至控制模块，即仅有一个基座模块与控制模块直接相连。
[0058]控制单元25适应于自动确认任何连接着的基座模块20a_20d。也就是说，控制单元25确定连接的基座模块是否被构建为例如是激光二极管模块10c、10d或举例为CO2激光器模块的气体激光器模块10a、10b提供供应。
[0059]再次说到标记模块IOa-1Od的设置，由模块设计产生的优点将被解释。特别地，由于模块的宽度小以及输出光学器件11的设置产生的好处将被描述。输出光学器件11放置在壳体的前面。输出光学器件几乎从一前沿展开至与该前沿相反的前沿，前述前沿是在前面及一侧面间的边沿。也就是说，前沿及与该前沿最近的输出光学器件间的距离小于输出光学器件间的间距。优选地，该距离最多为输出光学器件之间的距离的一半。因而，当第一及第二标记模块10a、10b被设置为其侧面相互接触,第一标记模块IOa的输出光学器件11及第二标记模块IOb的输出光学器件11的距离等于同一标记模块10的相邻输出光学器件11间的距离。有益地，标记模块IOa的光束阵列与标记模块IOb的光束共同形成一均匀的光束阵列，在其中相邻光束间具有相同的节距。
[0060]以下将描述图1a及Ib的设置间的不同。在图1a所示的例子中，标记模块10a、IOb以及标记模块10c、IOd被设置在物体移动路径的不同两面。物体I的前面可被标记模块10a、IOb标记，而物体I的后面则可被标记模块10c、IOd标记。
[0061]相反地，在图1b所示的情况中，标记模块IOa-1Od靠近彼此设置从而一起印刷一个符号。
[0062]每一标记模块IOa-1Od的输出光学器件11的线可相对物体移动方向2轻微倾斜。在垂直于物体移动方向的方向3中,其可引起一标记模块10的输出光学器件11间的较少偏移。较少偏移比输出光 学器件11间的节距小得多。有益的，在垂直于物体移动方向2的方向3中，可达到较高的印刷分辨率。然而，在方向3中点的数量由于一标记模块10的输出光学器件11或发光设备的数量而受到限制。为了克服该限制，两个标记模块10a、10b在物体移动方向2中靠近彼此设置,并在垂直于物体移动方向的方向3中轻微偏移。由于输出光学器件11的线相对物体移动方向2轻微倾斜，因此每一输出光学器件11相对方向3处于不同位置。另一对标记模块10c、10d同样也在方向3中相对标记模块10a、10b倾斜并产生偏移。因此，在方向3中可产生的点的数量等于所所有标记模块IOa-1Od的发光设备的总量。在方向3中点的节距通常通过调节倾斜角可为任何值。
[0063]如附图图2a至2c及图3a至3c所示，为标记模块10a、10b的其他设置方式，以及由此产生的标记。在任意情况下，每一标记模块10a、IOb以一倾斜角α相对物体移动方向2倾斜。在垂直于物体移动方向2的方向3中,输出光学器件可轻微偏移且由此每一标记模块10的光束也可相应偏移。因而任意标记模块10a、10b可印刷一行代码，该代码由在方向3中的一系列点组成，这些点的数量等于模块10的发光设备的数量。在图示的实施例中，每一标记模块10a、10b包括九个发光设备以及多行代码，即标记，因此这些标记由方向3中的9个点组成。
[0064]现在参考附图2a及2b，示出了标记模块10a、IOb的两种不同设置，其允许印刷分隔的两行代码4a、4b，如附图2c所示。也就是，标记模块10a、10b在方向3中间隔地足够开，使得标记模块10a、10b的那些彼此最接近的输出光学器件间的距离大于在方向3中一个模块的输出稱合器(output coupler)的偏移。这导致两行代码4a、4b的每一个均可通过标记模块10a、10b中的一个被印刷。如附图2a所示，在物体移动方向2中，标记模块10a、IOb可相对彼此偏移，或如附图2b所示，一个模块为倒置设置。
[0065]在垂直于物体移动方向2的方向3中，至少有一个位置可通过电机设备调节，该电机设备通过控制单元控制。
[0066]参考附图3a及3b可知，附图2a及2b中的标记模块10a、10b在方向3中被移动为更接近彼此。现在，标记模块IOa或标记模块IOb中，某个标记模块的两个输出耦合器间的距离等于标记模块IOa的一个输出I禹合器至另一标记模块IOb的一个输出I禹合器间的距离。因而，如附图3c所示，可印刷一行代码4c。该行代码4c由18个点组成，这些点在方向3中具有一公共的间隔。有益的,这允许复合符号的印刷,例如Data Matrix条码或亚洲文字。
[0067]优选地，控制单元适用于在图中所示的任意位置间移动标记模块，特别地是在图2a及3a和/或2b及3b所示的位置之间。这可通过控制单元，根据待被印刷的代码行，自动完成。
[0068]现在参考图4所示，为本发明标记模块设备中的标记模块10的另一设置方式。这次，提供有三个标记模块10a、10b、10c。
[0069]由于物体I的圆形轨迹，其至任意标记模块的距离不同。距离的差异可参考在一方向中的符号d。三个标记模块10a、10b、10c可对应物体的轨迹设置，使得其至轨迹上的位置的距离为公共的，在该轨迹上标记模块的光束91-93照射在物体I上。这有利于光束91-93的聚集，且物体上光束91-93的光点尺寸为公共的。
[0070]参考附图5所不,为本发明标记设备100的一标记模块10。这一标记模块10为一气体激光模块10，即其具有复数个气体激光器11作为发光设备。在图示的例子中，复数个气体激光器11包括9个气体激光器。这些激光器彼此叠置。也就是，在第一气体激光器的每一谐振管上设有一第二气体激光器的一谐振管。
[0071]每一气体激光器11包括复数个谐振管12，例如可为设置成矩形的4个谐振管12。通常来说，可提供有任何数量的谐振管，其可设置为凸面或类似于环形的样式。
[0072]在矩形的三个角中，提供有用于连接相邻谐振管12的连接元件16。这些连接元件16形成为空心管使得与谐振管12 —起形成一公共的气体三维空间。公共的气体容积可密封从而防止激光气体的渗漏。
[0073]公共的气体三维空间中所接收的气体混合保持恒定这一点是很重要的，因为改变可能降低激光效率。为了减缓改变，提供有一额外的称为气体管13的气体储存器。气体管13填充有激光气体，但其并不配备有电极，即在操作激光器11时，气体管13中的气体不会被激发。气体管13被设置成与谐振管12中的一个平行，从而与谐振管12 —起形成一公共的气体容积。为了这个目的，连接元件16中的至少两个包括一进一步的开口，其与气体管13连接。
[0074]在矩形的第四个角中，相邻的谐振管12通过连接元件17所支持，连接元件17安置有一背光镜15及一输出耦合器18。如图所示的例子中，气体容积的末端的一面有背光镜15，另一面有输出耦合器18，使得在连接元件17中无气体连接。
[0075]连接元件17由第一连接部分17a及第二连接部分17b形成。第二连接部分17b具有用于连接气体激光器的谐振管12的开口，且每一气体激光器两个开口。进一步地，第二连接部分17b具有每个激光器两个额外开口，其开口通过背光镜15及输出耦合器18封闭。光束传输装置19，例如反射镜19与第一连接部分17a连结，从而通过输出耦合器18发射的激光束可被重定向到一内部区域5，该内部区域5至少部分通过谐振管12围住。
[0076]在内部区域5中，布置有进一步的光学元件7以及电子部件6。光学元件7可包括一偏转装置组8，该偏转装置组8至少为每个气体激光器一个偏转装置，或优选地至少为每个气体激光器二个偏转装置。偏转装置可为可调节的反射镜或光波导。一偏转装置组8因而允许单独重定向每一发射出的激光束。光学元件7可进一步包括一个或两个振镜扫描器9,每一振镜扫描器具有一反射镜,在反射镜上射有所有气体激光器的激光束。通过振镜扫描器9,激光束可在标记模块10的视场内被扫描。
[0077]现在参考复数个气体激光器11，这些激光器可共享公共的连接元件16、17。每一连接元件16包括一用于连接每个气体激光器中两个谐振管的开口。在图示的实施例中，具有九个激光器，也就是说有十八个开口。优选地，不同气体激光器的气体容积在连接元件16中互相连接。这将增强激光气体混合物的稳定性，因为在一个气体激光器的谐振管中的气体变换将扩散并因此稀释所有的气体激光器。进一步地，通过在连接元件16中互相连接不同激光器的气体容积，一气体管13可通过额外的气体为所有激光器11补充。
[0078]为了将激光自一气体激光器的一谐振管12重定向至同一激光器的另一谐振管
12,每一连接元件16包括一反射镜。优选地,连接元件16具有一额外的开口，使得反射镜可自外部与那个开口连结。这有利于标记仪器的生产。
[0079]公共连接兀件17包括每个气体激光器一输出稱合器18,及一背光镜15。若公共连接元件17包括额外的开口，该额外开口其通过背光镜15和/或输出耦合器18封闭，则制造将进一步方便。也就是，公共连接元件17可能在四个面具有开口，在其中的两个面其与谐振管12连接，而在其余两个面，输出耦合器18及背光镜15自外部与开口连结。
[0080]每一气体激光器11的每一谐振管12各自配备有一对电极31、32用于激发激光器气体。通过堆叠谐振管12，面对内部区域的电极32及在谐振管12的相反面的电极31可被类似地堆叠。优选地，谐振管的一个堆叠中的所有电极32均放置在第一公共基板上或基板内。谐振管的一个堆叠中的所有电极31类似地设置在第二公共基板上或基板内。
[0081]谐振管12的外面上，例如谐振管12相对内部区域5的一面上，提供有散热器21。散热器21可包括用于接收冷却液的微通道。优选地，谐振管12的每一堆叠与一公共的散热器21热力连接。
[0082]在图6中，示出了本发明标记设备的标记模块10的另一实施例。在这里，每一气体激光器包括3个谐振管12，谐振管被设置为U型。这一 U型的两个边沿间的间隔可被理解为是内部区域5。这一 U的末端的一端连接有第一连接元件的背光镜15，但不与输出耦合器18连结。相似地，这一 U的末端的另一端连接有第二连接元件的输出耦合器18，但不提供有背光镜15。
[0083]提供有用于连接一连接管缆的连接器40例如一公插口或母插口。通过连接器40，冷却液可进入仪器，并可通过微通道被引导。在微通道内加热后，通过连接器40冷却液可流出仪器。连接器40进一步包括电性接点使得标记模块10可通过连接管缆被供电及电信号。
[0084]参考至图7，可见本发明标记设备的一控制单元25，一传感器70及一显示器80。
[0085]控制单元25被放置在控制单元30内，且传感器70及显示器80连接至控制单元30。控制单元25适应于显示数据,例如连接的标记模块的ID及其对应的标记技术。进一步地，可显示用于选择印刷设置的菜单。用户可通过显示器或另一外部设备输入一指令，显示器可为一触摸屏。可选地，控制单元25可通过一网络连线接收指令。
[0086]在图示的例子中，传感器70是一传感器模块70，其通过电缆51连接至控制模块30。传感器模块70用于确定物体I的位置，优选地也可确定其速度。以此为目的，可使用任何合适的传感器技术，例如超声换能器(ultrasonic transducer)或一光传感器。
[0087]优选地，传感器模块70包括一照相机，因此其也可称为一光学传感器。标记模块可被配备有一导航光源，即光源发射一与用于标记的光束平行的导航光束。与标记光束相反，导航光束并不制造标记，及在物体表面不制造永久性改变，而仅仅是制造一个光点。该点可通过照相机被侦测并指示物体上的一区域，在该区域用于标记的发光设备被标注。控制单元因而可确定对应标记模块及物体的相对位置以及标记模块至物体的方向。控制单元可进一步适应于根据光学传感器的检测信息，定位通过标记模块发射出的光束。
[0088]控制单元进一步适用于根据光学传感器的检测信息确定对于某一精确标记任务哪个标记技术合适。随后，相应的标记模块由控制单元激活。
[0089]优选地，控制单元25适应于根据传感器70的测量信息，确定物体的位置以及优选地物体的速度。控制单兀25同样可适应于通过一电机设备移动传感器模块70。
[0090]标记设可进一步包括一光检测器，其原则上可与光学传感器一致地建造。光检测器被设置为如此，使得其可检测制造在物体上的标记。控制单元因而可基于光检测器的检测信号，核实在物体上制造的标记是否正确。
[0091]此处描写的标记设备允许在各种不同应用中标记物体。这可通过在一个标设备中使用至少两个不同的标记技术来到达。因而可制造用于标记不同物体的具有合适波长的光束或合适线束功率的光束。特别地，其可有助于仅通过一个标记设备在包括不同基材的一个物体上进行标记。
【权利要求】
1.用于通过标记光线标记一物体(1)的标记设备，包括， 复数个标记模块(10)，用于发射标记光线，以及 基座单元(20)，与复数个标记模块(10)连接，其中基座单元(20)包括用于控制复数个标记模块(10)的控制单元(25)， 其特征在于， 复数个标记模块(10)包括用于标记包括不同材料的物体(1)的至少一第一标记模块(IOa)和第二标记模块(10c)，第一标记模块(IOa)和第二标记模块(IOc)使用不同的标记技术， 标记模块(10)的不同标记技术属于以下组，包括: 激光器，特别是固体激光器，激光二极管，垂直腔面发射激光器，以及气体激光器，例如二氧化碳激光器，氦氖激光器，一氧化碳激光器，IS激光器，氮激光器和准分子激光器，或二极管例如发光二极管或有机发光二极管，且每一标记模块(10a、10b、10c)被提供有一扫描设备，用于定位物体(1)上的相应光束，和/或标记模块(10a、10b、10c)相对彼此独立移动。
2.如权利要求1所述的标记设备，其特征在于， 至少两个标记模块(10a，10c)的标记技术的不同在于由所述标记模块(10a，10c)发射的标记光线具有不同的波长区，特别用于在物体(1)的不同材料上制造标记。
3.如权利要求1或2所述的标记设备，其特征在于，控制单元(25)包括一智能芯片 (26)，其适应于识别与基座单元连接的任何标记模块的一标记技术，从而允许控制单元(25)控制不同标记技术的标记模块(10)。
4.如权利要求1-3任一项所述的标记设备，其特征在于，每一复数个标记模块(10)包括有一智能芯片(26)，其适应于与控制单元(25)通信，并使得控制单元(25)不依赖使用的标记技术控制对应标记模块(10)。
5.如权利要求1-4任一项所述的标记设备,其特征在于,至少一标记模块(10)包括有复数个发光元件(11)，以及一偏转装置组(8)，特别地对应每个发光元件(11)包括至少一偏转装置，其用于独立重新设置每一由发光元件(11)发射出的光束。
6.如权利要求1-5任一项所述的标记设备，其特征在于，为了增加同时标记在物体(1)上的点或线的数量，至少两个标记模块(10)被设置为如此使得由这些标记模块(10)发射的光束可照射在物体(1)的相邻区域。
7.如权利要求5或6所述的标记设备，其特征在于，一偏转装置组(8)是可调节的，从而改变由发光元件(11)发射出的光束的光束间隔。
8.如权利要求1-7任一项所述的标记设备，其特征在于，至少一标记模块(10)包括有复数个发光元件(11)以及一扫描设备(9)，扫描设备(9)特别可为两个振镜扫描器，用于定位物体(1)上的由复数个发光元件(11)发射出的光束。
9.如权利要求1-8任一项所述的标记设备，其特征在于，至少一标记模块(10)使用气体激光器作为标记技术，并包括有至少部分围绕一内部区域(5)的谐振管(12)，且 电子部件和/或光学部件，特别地为一偏转装置组(8)，或一扫描设备(9)，被设置在内部区域(5)中。
10.如权利要求1-9任一项所述的标记设备，其特征在于，提供有一光学传感器(70)具有空间分辨率从而可检测物体⑴及标记设备(100)间的相对位置，且控制单元(25)适应于根据光学传感器(70)的检测信息,在物体(1)上定位由标记模块(10)发射出的光束。
11.如权利要求10所述的标记设备，其特征在于，控制单元(25)适应于在复数个不同标记技术的标记模块(10)中，基于光学传感器(70)的检测信息,选择并激活至少一个标记模块(10)。
12.如权利要求1-11任一项所述的标记设备，其特征在于，提供有一光检测器(75)，用于检测制造在物体(1)上标记，及 一适用于基于光检测器(75)的检测信号，核实在物体(1)上制造的标记是否正确的控制单元(25) ο
13.如权利要求1-12任一项所述的标记设备，其特征在于，为了在垂直于物体移动方向(2)的方向(3)上，改变光束间隔，控制单元(25)适用于单独倾斜每一标记模块(10)，使得由相应标记模块(10)发射出的光束阵列 相对于物体移动方向(2)倾斜。
【文档编号】B23K26/03GK103889639SQ201280043022
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年7月19日 优先权日:2011年9月5日
【发明者】凯文·L·安布鲁斯特, 布拉德·D·吉尔马丁, 彼得·J·屈克达尔, 伯纳德·J·理查德, 丹尼尔·J·瑞安 申请人:奥迪克激光应用技术股份有限公司