Установка для маркировки изделий

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

980 (50 4 G 02 В 27/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

u v— координаты точки элегде лучом и нормалью к плоскости оптического элемента;

R — радиус падающего на элеi=1,2 ° ..,N—

N—

arctg2 (и,v)—

z(u,v)=

) mn

""" 1 ) г „.в

u v

1 а мента; натуральное число; длина волны излучения лазера.

m=1,2,...,È h

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3793102/24-10 (22) 26.09.84 (46) 15.04.87. Вюл. Р 14 (71) Институт общей физики АН СССР и МГУ им. M.Â. Ломоносова (72) А.В. Гончарский, В.А. Данилов, В.В. Попов, И.Н. Сисакян, В.А. Сой фер и В.В. Степанов (53) 535.312(088.8) (56) Дж. Реди. Промьппленные применения лазеров. M. Мир, 1981, с. 459.

Там же, с. 460. (54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ МАРКИРОВКИ ИЗДЕЛИЙ, содержащая лазер и фазовый оптический элемент, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повьппения быстродействия при сохранении КПД, фазовый оптический элемент выполнен в виде отражающей зонной пластинки, форма и рельеф зон которой описывается выражением

2Т 2iii

IIpH — (1 — 1 ) sl Ctg2 (u ) +

N где z(u,v) — высота рельефа в точке (u,v) оптического элемента; мента в системе координат с осью Ои направленной противоположно проекции падающего луча, и началом координат в центре элемента, расположенного в области, u cos 9 +vã с Рг угол падения излучения на оптический элемент, т.е. угол между падающим мент пучка; номер точки в марке; число точек в марке; угол между осью Ои и радиус-вектором точки (и,v), измеренный в радианах и находящийся в интервале (0,2 и), u =

=u cos д; расстояние от i é точки марки до плоскости оптического элемента; координаты проекции -и точки марки на плоскость оптического эле130397

are t g, (u, v) u,v;

Изобретение относится к маркировке изделий с применением лазерного излучения и может быть использовано для одномоментного нанесения марки, состоящей из заданной конфигурации 5 точек или для одномоментной пробивки заданного набора отверстий.

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение быстродействия при сохранении КПД.

На фиг. 1 изображена схема установки; на фиг. 2 — сечения фазовых зонных элементов; на фиг. 3 — амплитудные маски фазовых зонных элемен15 тов и вид марок, создаваемых установками, содержащими эти элементы (плотность почернения на маске пропорциональна высоте рельефа).

Установка включает (фиг. 1) ла— зер 1, работающий в импульсном или непрерывном режиме, и фазовую отражающую зонную пластинку 2, направляющую лазерное излучение на маркируемое изделие 3 и создающую требуемую марку 4. При этом отражающая зонная пластинка 2 имеет форму и рельеф зон, которые описываются выражением (п,у) =

1 mh

-u sin0

m>) 2 cos8 при

2Я 211 1 — (i-1) arctg (u v)c (2)

N г 1 1 35 где z(u,v) — высота рельефа в точке (u v) оптического элемента;

u,v — координаты точки элемента в системе координат с осью Ои, направленной противоположно проекции падающего луча, и началом координат в центре элемента, расположенного в области и cOs20 + г Нг где 6 — угол падения излучения

50 на оптический элемент, т.е. угол между падаю— щим лучом и нормалью к плоскости оптического элемента;

R — радиус падающего на элемент пучка;

i=1,2,...,N — номер точки в марке;

N — число точек в марке; угол между осью Ои и радиус-вектором точки (u, v), измеренный в радианах и находящийся в интервале (0,2Т);

u =u cos8 расстояние от i — и точки марки до плоскости оптическо го элемента; координаты проекции

i-й точки марки на плоскость оптического элемента;

m=1,2,...,М вЂ” натуральное число; — длина волны излучения лазера 1; (A) — дробная часть числа А.

Установка работает следующим образом.

Луч лазера 1 направляется на фазовую отражающую зонную пластинку 2 и отражается от нее на маркируемое изделие 3. На зонной пластинке волновой фронт излучения формируется так, что после отражения от пластинки на маркируемом изделии создается изображение в виде требуемой марки 4. Таким образом, оптический элемент 2 преобразует волновой фронт падающего излучения в волновой фронт, обеспечиваю— щий создание марки. Оптический эле— мент расположен в плоскости Ouv причем центр элемента находится в начале координат„ Требуемая марка состоит из N точек, находящихся соответственно на расстояниях f. от плоскости

0uv. Проекции точек марки на плоскость Ouv имеют координаты u;,v; (i=

=1,...,N) Во все точки марки фоку— сируется одинаковая энергия. Поверхность элемента 2 разбита на части G;.

Каждая часть элемента фокусирует падающее на нее излучение в отдельную точку марки. Форма рельефа рассчитывается так, что все падающее на отдельную часть элемента излучение направляется в выбранную точку марки при произвольном заданном угле падения излучения на элемент. Части выбраны в виде секторов. При этом часть

С„ содержит точки (u,v), удовлетворяющие условию (2). Такое разбиение обеспечивает равномерное распределение энергии по точкам марки для пучка с осесимметричным распределением интенсивности.

Чтобы после отражения от части G„ элемента 2 излучение сфокусировалось

130

3 в i-ю точку марки 4, плоскости Ouv должен (здесь (u,v) F G; ) его эйконал в быть равен

+ const.

b(u,v) = -u sin 6 . — u sin8+const

2 cos8

,(u ) Р ».(и п, )г» (, )г»

Излучение большинства мощных лазерных источников, используемых в настоящее время, имеет плоский волновой фронт, Лазерный луч падает под

Цри использовании монохроматического излучения с длиной волны эйконал определен с точностью до Величин, кратных . Поэтому, подбирая величину const можно получить отражающую поверхность профилированной зонной пластинки, высота рельефа которой не превышает m>,"2 cos8 и которая формирует то же самое поле. Высота рельефа такой пластинки определяется выражением (1), Кроме того, может быть выбрано разбиение на произвольные части G„ .

3977 Д углом 0 к оси Oz (ось Oz перпендикулярна плоскости Ouv, а ось Ои направлена противоположно проекции падающего луча на плоскость Ouv) ° Отсюда эйконал падающего волнового фронта в плоскости Ouv

Уравнение гладкой зеркальной поверх l0 ности z=z(u,v), преобразующей эйконал в b(u,v) в эйконал q;(u,v), есть

При этом можно достигнуть любого распределения интенсивности по точкам марки для произвольного заданного распределения интенсивности освещающего пучка.

В качестве примера создана уста— новка, в которой оптический фазовый элемент изготовлен методом намывного рельефа с марками в виде букв и цифр (фиг. 2 и 3). Установка содержит СО— лазер (7i =10,6 мкм), расстояние от элемента до маркируемого изделия равно 300 мм.

1303977

ДуГ, 2

° °

° °

Oy ° °

Ф ю Е с

° °

° ° °

Составитель В. Кравченко

Редактор М. Петрова Техред И.Попович Корректор А. Обручар

Заказ 1307/47 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4