Устройство для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов Российский патент 2023 года по МПК B41M5/24 B23K26/35 

Изобретение относится к средствам для маркировки движущихся неориентированных объектов при помощи лазерного луча, в том числе, идентификационным или верификационным двумерным штриховым кодом, и может быть использовано в различных отраслях промышленности при необходимости маркировки отдельных изделий.

Известно устройство для лазерной маркировки неориентированных объектов, содержащее средство для размещения и передвижения маркируемых объектов, модуль обнаружения маркируемого объекта, импульсный источник лазерного излучения, оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, блок управления, связанный с импульсным источником лазерного излучения, модулем обнаружения, а также с оптическим средством формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, модуль определения ориентации маркируемого объекта, выполненный в виде видеокамеры, связанной с блоком управления, при этом блок управления выполнен с возможностью воздействия по сигналу, сформированному видеокамерой, выработки управляющего сигнала на оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, обеспечивающего наведение лазерного луча в требуемом направлении относительно поверхности маркировки (Патент РФ № 2322334, МПК В23К 26/04, опубл. 27.07.2007).

Однако известное устройство невозможно использовать для лазерной маркировки в режиме непрерывного движения маркируемого объекта и, соответственно, осуществить учет скорости перемещения маркируемого объекта при функционировании устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для лазерной маркировки движущихся объектов, содержащее средство для размещения и передвижения маркируемых объектов, лазерный маркиратор, содержащий блок управления лазерным маркиратором и связанные с ним импульсный источник лазерного излучения и оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, модуль обнаружения и модуль определения скорости перемещения маркируемого объекта, связанные с блоком управления лазерным маркиратором (Патент РФ № 127669, МПК В23К 26/02, опубл.10.05.2013).

К недостаткам известного устройства можно отнести недостаточно высокое качество лазерной маркировки ввиду невозможности при различной ориентации движущихся объектов (отсутствует модуль определения ориентации) направлять луч лазера относительно поверхности или области нанесения маркировки таким образом, чтобы при этом имело место наиболее эффективное воздействие луча лазера на поверхность или область нанесения маркировки.

Предлагаемое изобретение направлено на решение технической проблемы и достижение технического результата, состоящего в повышении качества лазерной маркировки за счет обеспечения наиболее эффективного воздействия луча лазера на поверхность или область нанесения маркировки, имеющих различную ориентацию.

Данный технический результат достигается тем, что устройство для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов, содержащее средство для размещения и передвижения маркируемых объектов, лазерный маркиратор, содержащий блок управления лазерным маркиратором и связанные с ним импульсный источник лазерного излучения, оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, модуль обнаружения и модуль определения скорости перемещения маркируемого объекта, дополнительно снабжено модулем определения ориентации маркируемого объекта, выполненным в виде камеры машинного зрения, связанной с блоком управления модуля определения ориентации, и направленных на маркируемый объект источников освещения, а также дополнительным модулем обнаружения, связанным с блоком управления модуля определения ориентации, при этом блок управления лазерного маркиратора связан с блоком управления модуля определения ориентации и выполнен с возможностью по сигналу, сформированному блоком управления модуля определения ориентации, выработки управляющего сигнала на оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, обеспечивающего наведение лазерного луча в требуемом направлении относительно поверхности маркировки.

Снабжение устройства модулем определения ориентации маркируемого объекта, выполненным в виде камеры машинного зрения, связанной с блоком управления модуля определения ориентации, и направленных на маркируемый объект источников освещения, при том, что блок управления лазерного маркиратора связан с блоком управления модуля определения ориентации и выполнен с возможностью воздействия по сигналу, сформированному камерой машинного зрения, выработки управляющего сигнала на оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, обеспечивающего наведение лазерного луча в требуемом направлении относительно поверхности маркировки, обеспечивает повышение качества лазерной маркировки за счет обеспечения наиболее эффективного воздействия луча лазера в требуемом направлении на поверхность или область нанесения маркировки, имеющих различную ориентацию. Это обусловлено тем, что при использовании описанных выше технических средств имеется возможность точного определения ориентации маркируемого объекта и изменения направления лазерного луча в оптимальном для эффективной маркировки направлении, в зависимости от изменения ориентации каждого маркируемого объекта. При этом камера машинного зрения обеспечивает высокое качество визуальной инспекции, высокую скорость работы с увеличением оборота, возможность 24-часовой работы и точность повторяемых измерений, и неизвестно ее использование в аппаратурном оформлении лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов.

Снабжение устройства дополнительным модулем обнаружения, связанным с модулем определения ориентации маркируемого объекта, также обеспечивает достижение указанного технического результата за счет того, что при этом обеспечивается своевременное подключение и функционирование модуля определения ориентации маркируемого объекта, что, соответственно, позволяет точно определить ориентацию маркируемого объекта и учесть ее как при формирования лазерного луча, так и при его оптимальном наведении на поверхность маркировки, и таким образом осуществить эффективную лазерную маркировку.

На Фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов;

На Фиг.2 - блок-схема модуля определения ориентации маркируемого объекта.

Устройство для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов содержит средство 1 для размещения и передвижения маркируемых объектов 2, например, конвейер, модуль 3 определения ориентации маркируемого объекта, связанный с блоком 4 управления модуля определения ориентации, к которому подсоединен дополнительный модуль 5 обнаружения маркируемого объекта. Устройство также включает в себя лазерный маркиратор 6, содержащий блок 7 управления лазерным маркиратором (компьютер, ЭВМ с соответствующим программным обеспечением) и связанные с ним импульсный источник 8 лазерного излучения, например, иттербиевый (волоконный) импульсный лазерный излучатель, и оптическое средство 9 формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, например, двухосевой сканатор. К блоку 7 управления лазерным маркиратором подсоединены модуль 10 обнаружения и модуль 11 определения скорости перемещения маркируемого объекта, а также блок 4 управления модуля определения ориентации. Модуль 3 определения ориентации маркируемого объекта выполнен (см. Фиг.2) в виде камеры 12 машинного зрения (см. https://www.cameraiq.ru/faq/mashinnoe-zrenie-tipy-kamer-i-primenenie/), связанной с блоком 4 управления модуля определения ориентации, и направленных на маркируемый объект 2 источников 13 освещения. Все устройство для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов может быть установлено в одном корпусе (не показан).

Устройство для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов работает следующим образом.

Маркируемые объекты 2 размещаются на средстве 1 для размещения и передвижения маркируемых объектов, при помощи которого они непрерывно перемещаются к зоне непосредственного воздействия лазерным излучением. Дополнительный модуль 5 обнаружения маркируемого объекта фиксирует наличие маркируемого объекта 2 и подает соответствующий сигнал в блок 4 управления модуля определения ориентации, который в свою очередь направляет управляющий сигнал на подключение модуля 3 определения ориентации маркируемого объекта, который затем производит определение такой ориентации по какому-либо из параметров или характеристик маркируемого объекта, например, по углу отклонения α поверхности для нанесения маркировки от оси перпендикулярной оси движения, и передает соответствующую информацию, например, в виде цифровых данных, в блок 4 управления модуля определения ориентации. Данная информация поступает в блок 7 управления лазерным маркиратором, который по результатам обработки информации об ориентации маркируемого объекта вырабатывает соответствующий управляющий сигнал в оптическое средство 9 формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, на основе которого осуществляется настройка оптического средства 9, которая обеспечивала бы формирование, например, фокусировку и отклонение луча импульсного источника 8 лазерного излучения, например, в соответствии с указанным выше углом отклонения α в требуемом направлении относительно поверхности маркировки. После фиксации модулем 10 обнаружения маркируемого объекта наличия объекта в зоне предполагаемого воздействия лазерным излучением блок 7 управления лазерным маркиратором вырабатывает, с учетом скорости маркируемого объекта по данным от модуля 11 определения скорости перемещения маркируемого объекта, соответствующие управляющие сигналы в импульсный источник 8 лазерного излучения, лазерный луч которого, проходя через оптическое средство 9 формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, направляется в оптимальном направлении для осуществления эффективной лазерной маркировки и производит маркировку, например, информационного или верификационного двумерного штрихового кода. На Фиг.1 пунктирной линией, направленной от импульсного источника 8 лазерного излучения к оптическому средству 9 формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки и затем к маркируемому объекту 2, условно показаны возможные направления лазерного луча при различных ориентациях маркируемого объекта 2.

Предлагаемое изобретение обеспечивает как высокое качество лазерной маркировки за счет обеспечения наиболее эффективного воздействия луча лазера на поверхность или область нанесения маркировки, так и высокую производительность при лазерной маркировке.

Изобретение относится к лазерной маркировке движущихся неориентированных объектов. Устройство для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов содержит средство для размещения и передвижения маркируемых объектов, лазерный маркиратор с блоком управления и импульсный лазерный источник излучения, оптическое средство формирования и наведения лазерного луча на поверхность маркировки, модуль обнаружения и модуль определения скорости перемещения маркируемого объекта, устройство дополнительно снабжено модулем определения ориентации маркируемого объекта, в виде камеры машинного зрения, связанной с блоком управления модуля определения ориентации, и направленных на маркируемый объект источников освещения, а также дополнительным модулем обнаружения, связанным с блоком управления модуля определения ориентации, при этом блок управления маркиратором связан с блоком управления модуля определения ориентации и выполнен с возможностью по сигналу, сформированному блоком управления модуля определения ориентации, выработки управляющего сигнала на оптическое средство, обеспечивающее наведение лазерного луча в требуемом направлении относительно поверхности маркировки. Технический результат - повышение качества лазерной маркировки. 2 ил.

Устройство для лазерной маркировки движущихся неориентированных объектов, содержащее средство для размещения и передвижения маркируемых объектов, лазерный маркиратор, содержащий блок управления лазерным маркиратором и связанные с ним импульсный источник лазерного излучения, оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, модуль обнаружения и модуль определения скорости перемещения маркируемого объекта, причем устройство дополнительно снабжено модулем определения ориентации маркируемого объекта, выполненным в виде камеры машинного зрения, связанной с блоком управления модуля определения ориентации, и направленных на маркируемый объект источников освещения, а также дополнительным модулем обнаружения, связанным с блоком управления модуля определения ориентации, при этом блок управления лазерным маркиратором связан с блоком управления модуля определения ориентации и выполнен с возможностью по сигналу, сформированному блоком управления модуля определения ориентации, выработки управляющего сигнала для изменения направления лазерного луча в зависимости от ориентации маркируемых объектов на оптическое средство формирования лазерного луча и его наведения на поверхность маркировки, обеспечивающего наведение лазерного луча в требуемом направлении относительно поверхности маркировки.