RU2473414C2 - Способы и системы высокоскоростной и высокомощной лазерной гравировки - Google Patents
Способы и системы высокоскоростной и высокомощной лазерной гравировки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2473414C2 RU2473414C2 RU2010100833/02A RU2010100833A RU2473414C2 RU 2473414 C2 RU2473414 C2 RU 2473414C2 RU 2010100833/02 A RU2010100833/02 A RU 2010100833/02A RU 2010100833 A RU2010100833 A RU 2010100833A RU 2473414 C2 RU2473414 C2 RU 2473414C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- laser output
- output signal
- product
- speed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 47
- 238000010147 laser engraving Methods 0.000 title description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 71
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 18
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 17
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 14
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims description 13
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 238000009408 flooring Methods 0.000 claims description 8
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005034 decoration Methods 0.000 claims description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000011094 fiberboard Substances 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 7
- -1 flooring Substances 0.000 description 6
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 5
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 5
- 241000218645 Cedrus Species 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 240000009089 Quercus robur Species 0.000 description 3
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005347 annealed glass Substances 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 3
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 3
- 241000208140 Acer Species 0.000 description 2
- 240000007049 Juglans regia Species 0.000 description 2
- 241000219492 Quercus Species 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 6-oxabicyclo[3.2.1]oct-3-en-7-one Chemical compound C1C2C(=O)OC1C=CC2 TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017375 Brosimum guianense Nutrition 0.000 description 1
- 241000985650 Brosimum guianense Species 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 235000018453 Curcuma amada Nutrition 0.000 description 1
- 241001512940 Curcuma amada Species 0.000 description 1
- 235000009496 Juglans regia Nutrition 0.000 description 1
- 241000158728 Meliaceae Species 0.000 description 1
- 241000282373 Panthera pardus Species 0.000 description 1
- 229920001587 Wood-plastic composite Polymers 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009439 industrial construction Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 1
- 235000014571 nuts Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000009428 plumbing Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 235000020234 walnut Nutrition 0.000 description 1
- 239000011155 wood-plastic composite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
- B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
- B41M5/24—Ablative recording, e.g. by burning marks; Spark recording
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
- B29C59/16—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by wave energy or particle radiation, e.g. infrared heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B44—DECORATIVE ARTS
- B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
- B44C1/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects
- B44C1/22—Removing surface-material, e.g. by engraving, by etching
- B44C1/228—Removing surface-material, e.g. by engraving, by etching by laser radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B33/00—Severing cooled glass
- C03B33/10—Glass-cutting tools, e.g. scoring tools
- C03B33/102—Glass-cutting tools, e.g. scoring tools involving a focussed radiation beam, e.g. lasers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
- C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
- B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
- B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
Landscapes
- Optics & Photonics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Finishing Walls (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Floor Finish (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу и системе гравировки графического изображения на материале с помощью выходного лазерного сигнала, который прикладывают к материалу. Выходной лазерный сигнал перемещают относительно материала с высокой скоростью, больше чем 10 м в секунду, и осуществляют гравировку с постоянной мощностью выходного лазерного сигнала более 500 Вт. Система для гравировки содержит лазер, систему зеркал для перемещения выходного сигнала лазера и устройство управления, выполненное с возможностью управлять мощностью и скоростью выходного сигнала лазера. Устройство управления выполнено таким образом, что его вычислительная мощность составляет 10000 пикселей в секунду. Изобретение позволяет осуществлять гравировку на строительных изделиях. 2 н. и 37 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.
Description
Перекрестные ссылки на родственные заявки
По данной заявке испрашивается приоритет на основе предварительных заявок 60/943943317, поданной 12 июня 2007, и 60/952431, поданной 27 июля 2007, содержание которых полностью включено здесь по ссылке.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение в целом относится к способу и системе, основанным на применении лазера, для гравировки (скрайбирования) графических изображений на материалах, главным образом, строительных материалах, с большими скоростями обработки, пригодными для производства в промышленном масштабе.
Уровень техники
Изделия для жилищного строительства и строительства промышленного назначения включают в себя строительные изделия внутреннего назначения, такие как гипсокартон, столешницы, арматура для ванных комнат (сантехника), кухонные шкафы, внутренние двери, настилы, стеновые панели, потолочные плитки и строительные изделия наружного применения, такие как обшивка, облицовка, отделка, ограждения, окна и наружные двери. Эти изделия изготовлены из гипса, винила, акрила, древесноволокнистых плит высокой плотности, закаленного стекла, отожженного стекла, композитных смол, различных ламинатов, шпона, низкопрофильной ковровой плитки, стекловолокна, керамики, гранита, пластиковых и древесно-пластиковых композитных материалов и многообразных других материалов. Часто существует желание снабдить такие детали декоративной отделкой с различными графическими изображениями, нанесенными на материалы.
Традиционные технологии печатания, такие как тиснение или струйная печать, часто создают непривлекательный внешний вид. Другие процессы, такие как пескоструйная обработка и облицовка шпоном, имеют определенный недостаток, заключающийся в высокой стоимости.
Казалось бы, что лазерная гравировка или скрайбирование на строительных изделиях могла бы предложить привлекательное средство для декорирования строительных изделий. Однако лазеры промышленного производства не использовались для декорирования строительных изделий в крупномасштабном производстве с экономически привлекательными показателями. Полагают, что, по меньшей мере, два фактора объясняют, почему не гравируют строительные изделия с помощью лазера в масштабах массового производства. Этими факторами являются относительно низкие скорости сканирования и относительно низкие мощности промышленных систем лазерной гравировки.
Что касается скоростей сканирования, лазерным лучом можно управлять с помощью линейных индукторных двигателей или с помощью систем подачи с резьбовым копиром на координатном столе при стандартных скоростях лазерного сканирования, обычно составляющих от 0,5 до 3,0 метров в секунду. Этот способ является обычным в отрасли лазерной резки, где используются лазеры мощностью 1000-10000 Вт для резки стали, например. Такие лазерные системы с мощностью 1000-10000 Вт производят компании Amada®, Triumph, Rofin®, Fanuc® и Panasonic®.
Скорости этих традиционных, приводимых в действие линейными индукторными двигателями лазерных систем потребовали бы несколько минут полной обработки, только чтобы выгравировать квадратный фут (0,09 кв.м) материала. Например, в недавней рекламе передовой лазерной системы, Vyteck L-star, заявлено, что система является «самой быстрой в мире лазерной системой для отраслей по изготовлению камня, плитки и стекла». В рекламе далее заявлено, что «L-Star выигрывает соревнование со скоростями гравировки до 150 дюймов в секунду» или 3,8 метров в секунду.
Изобретатели признают, однако, что скорости, полученные с помощью традиционных системы с линейным индукторным двигателем, не позволят произвести экономичную обработку строительных изделий гравировкой, потому что потребуется очень много времени, чтобы задекорировать основу. Признано, что лазеру такого типа с линейно-индукторным двигателем потребуется на квадратный фут несколько минут, чтобы выгравировать графические изображения на строительных материалах. Например, при такой скорости признано, что потребуется около 6 минут, чтобы выгравировать сложный графический рисунок на квадратном футе среды с плотностью фибролита, обычной основы для строительных материалов. Таким образом, себестоимости единицы продукции были бы слишком высокими, чтобы экономично обрабатывать такие строительные материалы в массовом масштабе. Низкая скорость такого линейного индукторного двигателя, видимо, не являлась бы практичным или экономичным способом нанесения графических изображений с помощью лазера на отделку из древесных композитных материалов, настилы, изделия из древесных композитных материалов или любую другую обычную основу для строительного изделия в больших объемах. Потребовалось бы несколько минут на квадратный фут, чтобы нанести с помощью лазера сложный узор древесной структуры на квадратный фут композитного древесного материала или пластмассовых пиломатериалов с помощью существующей технологии лазерной гравировки. Изобретатели полагают, что именно поэтому подобные строительные материалы не гравируют с помощью лазера в больших объемах.
В альтернативном варианте, зеркала, приводимые в действие с помощью гальванометра (или гальвозеркала для краткости), могут быть использованы для управления движением лазерного луча на поверхности материала. Гальвозеркала перемещают с помощью управляющего сигнала, и это перемещение соответствующим образом вызывает выходной луч лазера, который должен перемещаться по материалу вдоль требуемой траектории, обеспечивая за счет этого создание рисунка. Этот способ находит широкое применение в лазерной гравировке разнообразных материалов, включая сталь, дерево и пластики, с использованием лазеров с мощностью 50-250 Вт.
Лазерные системы, приводимые в действие гальвозеркалами, применяются в относительно малых масштабах (главным образом меньше, чем площадь размером 61 кв.∙см (или два фута) и при низких скоростях (менее, чем скорость гравировки, равная 5 метрам в секунду) и с малой мощностью (обычно между 50-250 Вт). Эти системы главным образом производят гравировку на изделиях, таких как бокалы для вина, маленькие латунные втулки, маленькие деревянные дощечки или маленькие гранитные плиты. В отличие от лазеров, управляемых линейными индукторными двигателями, системам, управляемым гальвозеркалами, не хватает мощности лазера, чтобы обрабатывать относительно большие части. Как и в случае лазеров, управляемых линейными двигателями, работа систем с гальвозеркалами является слишком медленной, чтобы экономичным образом изготавливать части строительных изделий.
Сущность изобретения
Первый аспект изобретения направлен на способ гравировки (скрайбирования) графического изображения на материале, в котором выходной сигнал лазера прикладывают к материалу. Выходной сигнал лазера перемещается относительно материала с высокой скоростью, больше чем 10 метров в секунду, при этом лазерный сигнал имеет большую мощность, больше чем 500 Вт, чтобы выгравировать графическое изображение на поверхности материала.
Второй аспект изобретения раскрывает систему для гравировки графического изображения на материале. Система включает в себя лазер, функционирующий с сигналом высокой мощности, больше чем 500 Вт, и систему зеркал для перемещения лазерного сигнала со скоростью больше чем 10 метров в секунду, чтобы выгравировать графическое изображение на поверхности материала.
Третий аспект изобретения направлен на модуль обработки графических изображений, который эффективно обрабатывает графическую картинку, чтобы управлять позиционированием зеркал, чтобы выгравировать графическое изображение и управлять мощностью лазера.
Дополнительные аспекты изобретения, включая дополнительные способы, дополнительные системы, устройства, аппараты, изделия и другое, будут очевидны после рассмотрения сопровождающих чертежей и чтения подробного описания ниже.
Краткое описание некоторых видов фигур чертежей
Сопровождающие чертежи включены в описание и составляют его часть. Чертежи вместе с общим описанием, приведенным выше, и подробным описанием приведенного в качестве примера варианта (вариантов) осуществления системы и способа (способов), приведенных ниже, служат для пояснения принципов изобретения. На этих чертежах:
Фиг. 1 представляет собой схематичный вид системы для гравировки графического изображения на материале согласно одному варианту осуществления изобретения;
Фиг.2 представляет собой схематичный вид системы для гравировки графического изображения на материале согласно другому варианту осуществления изобретения.
Подробное описание приведенных в качестве примера варианта (вариантов) осуществления изобретения и приведенного в качестве примера способа (способов)
Теперь ссылки будут подробно сделаны на приведенный в качестве примера вариант (варианты) осуществления изобретения и способ (способы) по изобретению, как они проиллюстрированы на сопровождающих чертежах, на которых подобными ссылочными позициями обозначены подобные или корреспондирующие части на всех чертежах. Необходимо отметить, однако, что изобретение в своих самых широких аспектах не ограничено конкретными деталями, представленными устройствами и способами, и иллюстративными примерами, показанными и описанными в этом разделе подробного описания.
Изобретатели не знают никого, кто предложил бы до этого изобретения высокоскоростную обработку гравировкой с помощью лазеров высокой мощности. Изобретатели определили, что лазеры, в которых используется высокая мощность (больше чем 500 Вт) и высокая скорость (больше чем 10 метров в секунду), были бы значительным усовершенствованием традиционных систем и коммерчески оправданным путем, чтобы гравировать графические изображения и рисунки на основах строительных изделий и других материалах в массовом производстве, чтобы достичь низкой себестоимости единицы продукции, и таким образом удовлетворительных экономических аспектов.
В конкретных, приведенных в качестве примеров, вариантах осуществления изобретения лазеры с мощностью 2000 Вт или выше, при этом даже 2500 Вт или выше, соединенные со сверхскоростными сканирующими головками, обеспечивают привлекательную себестоимость и экономические показатели единицы продукции. Изобретатели рассчитали, что со скоростями лазерного сканирования, равными 30-50 метрам в секунду, можно выгравировать графические изображения во временных рамках, измеряемых секундами на квадратный фут, и обеспечить себестоимость единицы продукции, измеряемой в пенни на квадратный фут.
Как упомянуто здесь, «скорость» является скоростью лазерного выходного сигнала (то есть луча) относительно поверхности материала. Относительная скорость может быть переданной путем перемещения лазерного выходного сигнала во время обработки неподвижного материала или путем перемещения материала во время обработки стационарным лазерным выходным сигналом, (лазерным сигналом) или одновременным перемещением лазерного сигнала и материала в разных направлениях и/или при различных скоростях.
Согласно приведенному в качестве примера варианту осуществления изобретения высокоскоростной лазер с большой мощностью используется для создания графических изображений и шаблонов на основе строительного материала. Лазер, представленный под ссылочной позицией 32 на фиг.1, является лазером большой мощности, имеющим выходную мощность больше чем 500 Вт, а в некоторых приведенных в качестве примеров вариантах осуществления изобретения больше чем 1000 (W) Вт 1 (kW) (1 киловатт), 2000(W) Вт (2(kW) (2 киловатта)) или даже больше чем 2500(W) Вт (2,5(kW) киловатт). Выходная мощность лазера, упомянутая здесь, является постоянной, чем отличается от выходной мощности, когда лазер имеет временные выбросы энергии или если лазер является импульсным. Постоянная мощность может быть изменена путем регулировки режима энергоснабжения на лазере. Частота лазера обычно находится в диапазоне, например, от 10 до 60 кГц. Приведенный в качестве примера промышленный лазер поставляется фирмой Rofin-Sinar Technologies, Inc., является лазером CO2 с мощностью 2,5 киловатт, модель номер DC025.
Выходной сигнал 34 лазера 32 связан со сканирующей головкой 36, которая включает в себя управляемое, подвижное, относительно легкое по весу зеркало с покрытием, которое способно сканировать лазерный сигнал с относительно высокой скоростью. В приведенных в качестве примеров вариантах осуществления изобретения скорости составляют больше 10 метров в секунду или даже 30 метров в секунду, или выше на лазерах с большой мощностью. Как описано здесь, могут быть использованы скорости сканирования до 65 метров в секунду или даже выше. Кроме того, лазерный сигнал 38 может быть сканирован поперек обрабатываемой детали на рабочей поверхности 40, как показано на фиг.1. Например, сигнал 38 может сканировать длины, равные 0,9 м (3 фута) или больше.
В лазерных системах согласно этому варианту осуществления изобретения применяют очень высокие скорости сканирования для достижения низкой себестоимости единицы продукции при обработке материалов, таких как конструктивные и декоративные строительные материалы. Примеры материалов, которые могут быть обработаны с использованием систем и способов, которые осуществлены здесь, включают в себя стекло (закаленное стекло и/или отожженное стекло), камень, керамику, гранит, композитную древесину, ламинаты, метал, пластик, гипс, обшивку, пластмассы усиленные стекловолокном, древесные композиты, винил, акрил, древесно-волокнистую плиту высокой плотности, шпон, низкопрофильную ковровую плитку и т. д. В лазерах, которые сканируют при таких высоких скоростях, согласно вариантам осуществления изобретения используют исключительную мощность, чтобы получить высокую плотность мощности на единицу времени для удовлетворительной гравировки графических изображений на строительных материалах и других веществах на промышленном уровне производства. При мощностях лазера меньше 500 Вт лазер, работающий со скоростью сканирования 30-50 метров в секунду, просто не будет иметь достаточной мощности для эффективной гравировки графических изображений на строительных изделиях.
Для создания лазерной системы с мощностью 1000-2500 Вт, которая управляется гальваническим методом при высоких скоростях сканирования, например, находящихся в диапазоне 30-50 метров в секунду, в приведенном в качестве примера варианте осуществления изобретения легкие высокотехнологичные системы зеркал с высокотемпературными покрытиями используются как промышленно доступные. Примером промышленно доступной легкой высокотехнологичной системы зеркал является ScanLab AG, Model PowerSCAN33 Be, 3-осный гальванометрический сканнер с 33 мм Be (бериллиевыми) зеркалами. Полагают, что высокотемпературным покрытием должен быть физический сплав, нанесенный с помощью пара. Легкая бериллиевая основа покрыта материалами, обеспечивающими зеркальную поверхность, чтобы отражать более 98% длины волны CO2, 10,6 микрон. Легкая высокотехнологичная система зеркал позволяет гальванометрам (или «гальво» для краткости) перемещать лазерный сигнал (например, луч) повторяемым, но эффективным образом по поверхности основы. Скорость сканирования такой лазерной системы является удивительной с точки зрения величины более высокой, чем скорости лазерного сканирования, достигаемые с любым из линейных индукторных приводов или традиционных гальвозеркал. Используя подобную легкую систему зеркал, изобретатели достигли скоростей лазерного сканирования, превышающих 65 метров в секунду, по сравнению с максимальными скоростями сканирования, равными 4-5 метров в секунду, при традиционной технологии лазерной гравировки.
Система включает в себя устройство управления (контроллер), обозначенное ссылочной позицией 30 на фиг.1, которое способно поддерживать сверхвысокие скорости сканирования, создаваемые легкими зеркалами, и производя необходимые изменения мощности на конкретной скорости. Для создания графических изображений высокого разрешения устройство управления производит эти изменения мощности на высоких скоростях, таких как на каждые несколько миллиметров луча сканирования. Скорость сканирования лазера будет определять величину изменений мощности внутри графического изображения. Тип (например, сложность и запутанность) и глубина графического изображения будут также влиять на то, как оно будет выгравировано на основе. Примером промышленно доступного устройства управления является Model Foresight Controller, Embedded laser process Controller, производимый компанией LasX Industries, Inc. Взаимозависимость изменений мощности, скорости устройства управления и скорости лазерного сканирования проиллюстрирована ниже в таблицах II и III.
На фиг.2 показан второй вариант осуществления системы для гравировки материалов, таких как строительные материалы. Система, в целом обозначенная ссылочной позицией 10, включает в себя лазер 11 для получения лазерного луча 12 в направлении управляемой компьютером системы зеркал.
Проиллюстрированная система зеркал включает в себя зеркало 13 по оси х, установленное с возможностью поворота и приводимое в действие гальванометром 14 оси х. Гальванометр 14 оси х приспособлен, чтобы поворачиваться и вызывать вращение зеркала 13 оси х. Поворот зеркала 13 оси х в то время, когда лазерный луч 12 падает на зеркало 13, заставляет лазерный луч 12 перемещаться вдоль оси х. (Цифровой) компьютер 15 управления управляет сигналом от источника 16 энергии, чтобы управлять поворотом гальванометра 14 оси х зеркала 13 оси х. Лазерный луч 12 отклоняется зеркалом 13 оси х и направляется к зеркалу 17 оси у, установленному с возможностью поворота на гальванометре 18 оси у. Гальванометр 18 оси у приспособлен поворачиваться и вызывать поворот зеркала 17 оси у. Поворот зеркала 17 оси у вызывает перемещение лазерного луча 12, падающего на зеркало 17 оси у. Компьютер 15 управления управляет выходным сигналом источника 16 энергии, подаваемым на гальванометр 18 оси у, для управления поворотом гальванометра 18 оси у.
Лазерный луч 12 отклоняется зеркалом 17 оси у и направляется через фокусирующую линзу 19, приспособленную, чтобы фокусировать лазерный луч 12. Линза 19 может быть многоэлементным плоскостным устройством фокусирующей линзы, которое оптически поддерживает сфокусированное фокальное пятно на плоскости, как только лазерный луч 12 перемещается по материалу, чтобы выгравировать графическое изображение. Линза 19, зеркала 13, 17 и гальванометры 14, 18 оси у могут быть помещены в гальванометрический блок (не показан).
Устройство 10 дополнительно включает в себя рабочую поверхность 20, которая может быть твердой основой, такой как плита или псевдоожиженный слой. Материал (или обрабатываемую деталь 21) размещают на рабочей поверхности 20. Материал 21 включает в себя рабочую поверхность 22, которая подлежит гравировке. Рабочая поверхность 20 может быть отрегулирована вертикально, чтобы отрегулировать расстояние от линзы 19 до поверхности 22 материала 21. Лазерный луч 12 направляют зеркалами 13, 17 к рабочей поверхности 22 материала 21. Обычно лазерный луч 12 направляют главным образом перпендикулярно рабочей поверхности 22, но различные графические изображения могут быть достигнуты путем регулирования угла между лазерным лучом 12 и рабочей поверхностью 22 от около 45° до около 135°. Относительное перемещение между лазерным лучом 12 в контакте с рабочей поверхностью 22 материала 21 заставляет графическое изображение 23 быть выгравированным на рабочей поверхности 22. Перемещения и выбор времени работы зеркал 13, 17 и мощность лазерного луча 12 контролируются цифровым компьютером 15 управления, чтобы выгравировать конкретное требуемое графическое изображение 23. Как обозначено здесь, относительное перемещение может вызвать перемещение лазерного луча 12 (например, с использованием системы зеркал), поскольку рабочая поверхность 22 остается стационарной, движение рабочей поверхности 22, в то время как лазерный луч 12 остается неподвижным, или же сочетание одновременного перемещения лазерного луча 12 и рабочей поверхности 22 в различных направлениях и/или с разными скоростями.
Второй компьютер, такой как компьютер рабочей станции (не показан), может быть использован в способе, чтобы облегчить создание требуемого графического изображения. Например, графическое изображение может быть отсканировано в компьютер рабочей станции, конвертировано в соответствующий формат и затем введено в компьютер 15 управления. Цифровой компьютер 15 управления затем управляет гальванометрами 14, 18 и зеркалами 13, 17, а также сигналом мощности лазерного луча 12, чтобы создать графическое изображение на поверхности материала рабочей поверхности 22 при соответствующей мощности и скорости перемещения для высокой производительности.
Система 10 может также включать в себя резервуар 24 для впрыскивания газа, такого как инертный газ, в рабочую зону. Количество газа может контролироваться цифровым компьютером 15 управления или другим средством.
Термин «гравировать», как он использован здесь, означает контактировать с материалом с помощью лазерного луча 12, чтобы создать графическое изображение. В ходе гравировки лазерный луч 12 прикладывает энергию к основе, тем самым вызывая видимое значительное изменение основы, такое как путем удаления покрытия основы, удаление материала основы и т. д. Результатом является трансформация основы, которая заметна визуально. Термин графическое изображение относится к декоративным и художественным рисункам, недекоративным рисункам, шаблонам, графическим картинкам, видам, буквенно-цифровым знакам, логотипам, другим обозначениям и т.д.
Две технологии лазерной гравировки графических изображений на материалах включают в себя растровую и векторную технологии. Растровая технология может быть определена, как лазерное рисование графического изображения либо в горизонтальном, либо в вертикальном направлении путем сканирования непрерывным образом назад и вперед, пока графическое изображение не обработано. Векторное рисование может быть определено, как рисование лазером контура каждой отдельной части графического изображения, пока все графическое изображение не выполнено.
Величина мощности лазера, требуемая, чтобы создать приемлемый рисунок на высокой скорости, будет определяться природой основы. Мощность лазера может находиться в любой точке в диапазоне выше 500 Вт, и такой высокой, как, например, 5000 Вт. Например, мощность, необходимая, чтобы нанести лазерный рисунок на хлопчатобумажных майках или шелке, при высоких скоростях сканирования, может потребовать только 500 Вт, тогда как может потребоваться более высокая мощность, такая как 2500 Вт или больше, чтобы эффективно нанести лазерный рисунок на пластмассовые пиломатериалы, композитную древесину или джинсовую ткань при аналогичных скоростях сканирования. Этот принцип можно также применить к основам меньшего размера, таким как для массового потребления.
Согласно варианту осуществления изобретения контрольная информация для управления лазером может быть сохранена заранее в устройстве 30 управления. Хранящаяся контрольная информация может быть связана с одним или многими различными графическими изображениями, например шаблонами.
Изобретатели получили многочисленные материалы и строительные материалы, включая пластмассовые пиломатериалы, виниловую наружную обшивку, древесные композиты, гипсокартон, изделия из ламинатов, шпон, древесноволокнистую плиту высокой плотности, закаленное стекло, отожженное стекло, гипсокартон, винил, потолочные плитки, половые настилы, составные элементы из стекловолокна и пластмассы, ковровые плитки, и предприняли попытки нанести графические изображения на эти элементы с использованием высокой скорости (больше чем 10 метров в секунду, при этом предпочтительно 30 метров в секунду) и лазеров с большой мощностью (больше чем 500 Вт, и в некоторых приведенных в качестве примеров вариантах осуществления изобретения, 2000 Вт или больше, или такой большой, как 2500 Вт). Результаты экспериментов не принесли ничего удивительного в том, что в каждом случае лазер был способен нанести замечательные и художественные рисунки на эти изделия в течение секунд. Следовательно, оборудование, описанное в вариантах осуществления изобретения, обеспечивает, в первый раз, экономический прорыв для лазерной гравировки графических изображений на строительных изделиях.
Изобретатели были удивлены привлекательными и замысловатыми графическими изображениями и структурой изображаемого предмета, которые могли бы быть выгравированы при высоких скоростях на деталях строительных изделий из акрила, винила и стекловолокна, пластмассовых пиломатериалах и древесных композитах. Разнообразие графических изображений и рисунки волокон древесины были выгравированы на этих строительных изделиях во временных рамках, измеряемых секундами на квадратный фут. Изделия традиционного декора превратились в декоративные детали в течение секунд. Рисунки волокон древесины дуба, ореха, кедра и красного дерева были нанесены лазером на пластмассовые пиломатериалы и древесные композиты, чтобы создать реально имитирующие дерево детали настила. Даже экзотические рисунки волокон древесины, такие как леопардовые рисунки волокон древесины, и другие цветочные и графические шаблоны были нанесены лазером на пластмассовые пиломатериалы и древесные композиты с высокими скоростями производительности, чтобы создать поразительные новые графические изображения. Наиболее важно, что такие графические изображения были созданы в такие короткие временные рамки, что процесс лазерной гравировки был бы несомненно экономичным для крупномасштабного производства. Графические изображения, нанесенные лазером на гипсокартон, добавили новую степень свободы в эстетику дизайна внутренних стен и представляют собой другую неожиданность. Нанесение лазером различных структур волокон на изделия для половых настилов, находящихся в диапазоне от древесноволокнистых плит высокой плотности и мягких древесноволокнистых плит до керамических плиток, обеспечивает новые дешевые альтернативы для декорирования и дизайна половых настилов. Выгравированные графические изображения и шаблоны могут быть также выгравированы лазером на зеркалах, чтобы создать совершенно новый эстетический приятный внешний вид в масштабах массового производства.
Изобретатели полагают, что лазерная система, приведенная в качестве варианта осуществления изобретения здесь, может обеспечить почти безграничные характеристики в отношении моды и дизайна строительных изделий в первый раз в экономичном процессе производства. Изобретатели продемонстрировали, что лазеры с мощностью 2500 Вт, управляемые гальванометрическими зеркалами, могут несомненно декорировать строительные изделия за секунды и, таким образом, являются очень экономичными, если не революционными, для структуры себестоимости. Чтобы дополнительно улучшить экономические показатели, изделия могут быть выгравированы с помощью лазера с высокой скоростью (например, больше чем 10 метров в секунду) и большой мощностью ( например, больше чем 500 Вт) и одновременно быть соединенными с простой системой конвейерного перемещения. Лазерная система может «печатать на лету» в течение непрерывного процесса лазерной гравировки. Также существует несколько других средств улучшить экономические показатели, такие как: многочисленные лазеры могут быть размещены вдоль производственной линии, чтобы удвоить или утроить производительность; сканирующая головка может быть прикреплена к линейному индукторному двигателю и будет гравировать с помощью лазера более широкий материал по секциям, пока вся деталь не будет обработана; при этом расстояние от лазера до рабочей поверхности может быть увеличено, чтобы позволить гравировку лазером более широких деталей или многочисленных деталей за один прием.
Например, лазерная гравировка пластмассовых пиломатериалов в непрерывном способе для массового производства может потребовать один лазер мощностью 2500 ватт, направленный на рабочую поверхность, равную 50,8 см (20 дюймов), который работает на высоких скоростях, чтобы соответствовать линейной скорости способа. Но чтобы выполнить лазерную гравировку внутренних дверей для массового производства, которые имеют размеры 3 фута на 8 футов (0,91 м на 2,44 м), может быть более эффективным применить многочисленные лазеры или линейный индукторный двигатель, чтобы покрыть всю рабочую поверхность. Несмотря на установку, изобретатели определили, что мощность лазера, равная 500 ватт или больше (например, 500-2500 Вт) и скорости лазерного сканирования, равные 10 метрам в секунду или выше (например, от 10 до 50 метров в секунду), дают удовлетворительные экономические показатели на единицу себестоимости продукции для лазерной гравировки графических изображений на строительных изделиях. Современная себестоимость единицы продукции могла бы быть уменьшена с долларов за квадратный фут до центов за квадратный фут путем увеличения скорости лазера, начиная со стандартной промышленной скорости, равной 3, 8 метрам в секунду, до, например, 50 метров в секунду.
Мощность и скорости должны контролироваться, чтобы избежать любых нежелательных последствий сверхобработки, таких как полное обугливание, прожог и/или расплавление материала, на который наносят гравировку.
Необходимо понимать, что способы и системы, описанные здесь, могут быть использованы для нанесения гравировки на материалы, отличные от строительных материалов. Другие материалы, на которые может быть нанесена гравировка, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, описанными здесь, включают в себя: джинсовую ткань или кожу, такие как используются в отделочной промышленности.
Компьютерное аппаратное обеспечение и программное обеспечение для осуществления вариантов осуществления изобретения, описанных здесь, может быть любого рода, например, либо общего назначения, либо предназначенным для некоторых конкретных задач, такие как рабочие станции. Компьютеры могут быть компьютерами класса Pentium ®, рабочими программами Windows XP®, Windows Vista® или Linux®, или компьютером может быть компьютер Macintosh®. Компьютер также может быть карманным, таким как (Personal Digital Assistant) персональный цифровой секретарь, сотовый телефон или небольшой портативный компьютер.
Программы могут быть написаны на языках программирования С, Java, Brew или любом другом языке программирования. Программы могут быть резидентными программами на носителе информации, например, магнитном или оптическом, например, на жестком диске компьютера, сменном диске или носителе, таком как карта памяти или SD носитель, или другом съемном носителе. Программы могут прогоняться по сети, например, с помощью сервера или другого устройства, посылающего сигналы на одно или более локальных устройств, что позволяет локальному устройству (устройствам) осуществлять операции, описанные здесь.
Примеры
Чтобы продемонстрировать влияние основы материла и шаблона графического изображения на лазерную мощность и скорость сканирования, ниже в Таблице I перечислены опыты, которые были проведены на различных подложках.
| Таблица I | |||
| Подложка | Графическое изображение | Мощность лазера (Вт) | Скорость лазерного сканирования (м/сек) |
| Композит ПВХ | Кедр | 1750 | 10 |
| Полиэтиленовый древесный композит | Кедр | 2500 | 10 |
| Полиэтиленовый древесный композит | Клен | 2000 | 10 |
| Полиэтиленовый древесный композит | Леопард | 1750 | 10 |
| Древесноволокнистая плита высокой плотности | Орех | 2500 | 15 |
| Окрашенная древесноволокнистая плита средней плотности (два слоя окрашивания) | Дуб обыкновенный | 2500 | 40 |
| Древесноволокнистая плита средней плотности (MDF) | Розовые педали | 2500 | 15 |
| Древесноволокнистая плита средней плотности (MDF) | Орех обыкновенный | 1500 | 22 |
| Древесноволокнистая плита средней плотности (MDF) | Дуб с наклонными волокнами | 1500 | 22 |
| Окрашенная древесноволокнистая плита высокой плотности (2 слоя окрашивания) | Клен | 1375 | 15 |
| Окрашенная древесноволокнистая плита высокой плотности (1 слой окрашивания) | Дуб обыкновенный | 2500 | 28 |
| Загрунтованная древесноволокнистая плита высокой плотности | Дуб обыкновенный | 2500 | 32 |
| ПВХ | Кедр | 2500 | 10 |
| Отверждаемый в форме литьевой пластик | Кедр | 2250 | 10 |
Эффекты управления скоростью на диапазон изменения мощности лазера для двух отдельных графических изображений продемонстрированы в Таблицах II и III ниже.
Таблица II содержит данные для 32 лазерных линий на дюйм, при этом Таблица III содержит данные для 60 лазерных линий на дюйм. Например, графическое изображение с 32 линиями на дюйм, требующее изменять мощность лазера каждые 2 пикселя, может достичь максимальной скорости лазерного сканирования, равной 15 м/сек при скорости устройства управления 10000 пикселей в секунду (см. таблицу II). Чтобы удвоить скорость лазера до 30 м/сек в этом случае, устройство управления должно иметь мощность обработки, равную 20000 пикселей в секунду. Поскольку лазерные линии на дюйм увеличиваются (сравнение таблицы II с Таблицей III), скорость устройства управления становится более важной для обеспечения высокой линейной скорости лазера.
| Таблица II | ||
| Характерное графическое изображение на 32 линий/ дюйм | ||
| Ширина изменения мощности (Пиксель) | Скорость контроллера (пикселей/секунда) | Скорость лазерного сканирования (м/сек) |
| 4 | 10 000 | 31 |
| 4 | 20 000 | 62 |
| 3 | 10 000 | 23 |
| 3 | 20 000 | 46 |
| 2 | 10 000 | 15 |
| 2 | 20 000 | 30 |
| 1 | 10 000 | 7 |
| 1 | 20 000 | 14 |
| 1 | 40 000 | 28 |
| 1 | 50 000 | 35 |
| Таблица III | ||
| Характерное графическое изображение на 60 линий/дюйм | ||
| Ширина изменения мощности (Пиксель) | Скорость контроллера (пикселей/секунда) | Скорость лазерного сканирования (м/с) |
| 4 | 10 000 | 16 |
| 4 | 20 000 | 32 |
| 3 | 10 000 | 12 |
| 3 | 20 000 | 24 |
| 2 | 10 000 | 8 |
| 2 | 20 000 | 16 |
| 1 | 10 000 | 4 |
| 1 | 20 000 | 8 |
| 1 | 40 000 | 16 |
| 1 | 50 000 | 20 |
Предшествующее подробное описание определенных приведенных в качестве примеров вариантов осуществления изобретения было выполнено с целью объяснить принципы изобретения и его практическое применение, вследствие чего оно позволяет специалистам в данной области техники понять изобретение для различных вариантов осуществления изобретения и с выполненными различными изменениями, которые подходят для конкретного использования. Это описание не предназначено быть исчерпывающим или ограничивать изобретение конкретными описанными вариантами осуществления изобретения. Несмотря на то что только несколько вариантов осуществления изобретения были подробно описаны выше, другие варианты осуществления изобретения возможны и предназначены изобретателями быть включенными в это описание и в объем приложенной формулы изобретения. Описание описывает конкретные примеры для достижения более общей цели, чем та, которая может быть достигнута другим путем. Изменения и эквиваленты будут очевидны для специалистов-практиков в данной области техники и включены в сущность и объем изобретения согласно приложенной формуле изобретения и ее соответствующим эквивалентам. Это описание предназначено быть примером, при этом формула изобретения предназначена защищать любое изменение или альтернативный вариант, которые могут быть предсказаны специалистом, имеющим традиционный опыт. Например, другие виды лазеров и другие потребляемые мощности лазеров в ваттах, находящиеся за пределами описанных выше, могли бы быть использованы с помощью этого устройства.
Только та формула изобретения, в которой использованы слова «средство для», должна интерпретироваться согласно положениям раздела 35 ГК США параграфа 112, шестого пункта. Кроме того, никакие ограничения из описания не должны быть перенесены в любой пункт формулы изобретения, за исключением того, когда эти ограничения определенно включены в формулу изобретения.
Claims (39)
1. Способ гравировки графического изображения на материале, включающий в себя этап, на котором прикладывают выходной сигнал лазера к материалу, причем выходной сигнал лазера перемещают относительно материала с высокой скоростью более 10 м/с, при этом выходной сигнал лазера имеет высокую постоянную мощность более 500 Вт на протяжении всего периода времени гравировки, чтобы выгравировать графическое изображение на поверхности материала.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этап, на котором сохраняют графическое изображение и в котором упомянутый этап приложения выходного сигнала лазера включает в себя этап, на котором используют информацию, указывающую на хранящееся графическое изображение, чтобы задавать информацию управления для выходного сигнала лазера.
3. Способ по п.1, в котором материал представляет собой строительное изделие.
4. Способ по п.3, в котором строительное изделие представляет собой, по меньшей мере, один из следующих материалов: материал внешней отделки, материал внешних площадок для спортивных игр и материал для внешней отделки дома.
5. Способ по п.3, в котором строительное изделие представляет собой композитный строительный материал, изготовленный из многочисленных различных материалов.
6. Способ по п.3, в котором строительное изделие представляет собой, по меньшей мере, один из следующих материалов: пластмассы, усиленную стекловолокном, сталь с покрытием или панель из древесного композита.
7. Способ по п.3, в котором строительное изделие представляет собой стеклянное изделие.
8. Способ по п.7, в котором стеклянное изделие представляет собой стекло,
9. Способ по п.7, в котором стеклянное изделие представляет собой зеркало.
10. Способ по п.3, в котором строительное изделие представляет собой изделие для настила.
11. Способ по п.3, в котором строительное изделие представляет собой изделие потолочной плитки.
12. Способ по п.3, в котором строительное изделие представляет собой изделие из гипсокартона.
13. Способ по п.3, в котором строительное изделие представляет собой материал из прозрачного пластика.
14. Способ по п.1, в котором упомянутый этап приложения выходного сигнала лазера включает в себя этап, на котором перемещают выходной сигнал лазера с помощью управляемого зеркала.
15. Способ по п.14, в котором управляемое зеркало содержит бериллиевую подложку, которая имеет покрытие.
16. Способ по п.14, в котором постоянная мощность выходного сигнала лазера больше, чем 1000 Вт, при этом управляемое зеркало способно перемещать выходной сигнал лазера со скоростью более 20 м/с.
17. Способ по п.14, в котором постоянная мощность выходного сигнала лазера больше, чем 2000 Вт, при этом управляемое зеркало способно перемещать выходной сигнал лазера со скоростью более 30 м/с.
18. Способ по п.1, в котором упомянутый этап приложения выходного сигнала лазера включает в себя этап, на котором прикладывают выходной сигнал лазера к материалу на площади 0,9 м или больше.
19. Способ по п.1, в котором упомянутый этап приложения выходного сигнала лазера включает в себя этапы, на которых прикладывают выходной сигнал лазера для обработки первой части материала, причем этот выходной сигнал лазера представляет собой первый выходной сигнал лазера, испускаемый из первого лазера, и прикладывают другой второй выходной сигнал лазера, испускаемый из второго лазера для обработки другой части материала.
20. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этап, на котором изменяют скорость перемещения выходного сигнала лазера с помощью устройства управления.
21. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этап, на котором изменяют мощность выходного сигнала лазера с помощью устройства управления.
22. Способ по п.1, в котором упомянутый этап приложения выходного сигнала лазера включает в себя этап, на котором непрерывно перемещают выходной сигнал лазера относительно материала.
23. Способ по п.1, в котором упомянутый этап приложения выходного сигнала лазера осуществляют согласно параметрам, которые создают шаблон на материале без нежелательного повреждения материала.
24. Система для гравировки графического изображения на материале, включающая в себя:
лазер, выполненный с возможностью выдавать выходной сигнал лазера с высокой мощностью более 500 Вт;
систему зеркал для перемещения выходного сигнала лазера со скоростью более 10 м/с, чтобы выгравировать графическое изображение на поверхности материала; и
устройство управления, выполненное с возможностью управлять мощностью и скоростью выходного, сигнала лазера, причем устройство управления выполнено таким образом, что его вычислительная мощность составляет 10000 пикселей/с.
лазер, выполненный с возможностью выдавать выходной сигнал лазера с высокой мощностью более 500 Вт;
систему зеркал для перемещения выходного сигнала лазера со скоростью более 10 м/с, чтобы выгравировать графическое изображение на поверхности материала; и
устройство управления, выполненное с возможностью управлять мощностью и скоростью выходного, сигнала лазера, причем устройство управления выполнено таким образом, что его вычислительная мощность составляет 10000 пикселей/с.
25. Система по п.24, в которой устройство управления выполнено с возможностью хранить информацию, указывающую на графические изображения, чтобы задавать информацию управления для лазера.
26. Система по п.24, в которой материал представляет собой строительное изделие.
27. Система по п.26, в которой строительное изделие представляет собой, по меньшей мере, один из следующих материалов: материал внешней отделки, материал внешних площадок для спортивных игр или материал для внешней отделки дома.
28. Система по п.26, в которой строительное изделие представляет собой композитный строительный материал, изготовленный из многочисленных различных материалов.
29. Система по п.26, в которой строительное изделие представляет собой, по меньшей мере, один из следующих материалов: пластмассу, усиленную стекловолокном, сталь с покрытием или панель из древесного композита.
30. Система по п.26, в которой строительное изделие представляет собой стеклянное изделие.
31. Система по п.30, в которой стеклянное изделие представляет собой стекло.
32. Система по п.30, в которой стеклянное изделие представляет собой зеркало.
33. Система по п.26, в которой строительное изделие представляет собой изделие для настила.
34. Система по п.26, в которой строительное изделие представляет собой изделие потолочной плитки.
35. Система по п.26, в которой строительное изделие представляет собой изделие из гипсокартона.
36. Система по п.26, в которой строительное изделие представляет собой материал из прозрачного пластика.
37. Система по п.24, в которой система зеркал содержит бериллиевую подложку, которая имеет покрытие.
38. Система по п.24, в которой мощность выходного сигнала лазера больше, чем 1000 Вт, при этом система зеркал способна перемещать выходной сигнал лазера со скоростью более 20 м/с.
39. Система по п.24, в которой мощность выходного сигнала лазера больше, чем 2000 Вт, при этом система зеркал способна перемещать выходной сигнал лазера со скоростью более 30 м/с.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US94331707P | 2007-06-12 | 2007-06-12 | |
| US60/943,317 | 2007-06-12 | ||
| US95243107P | 2007-07-27 | 2007-07-27 | |
| US60/952,431 | 2007-07-27 | ||
| PCT/US2008/007316 WO2008156620A1 (en) | 2007-06-12 | 2008-06-12 | High speed and high power laser scribing methods and systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010100833A RU2010100833A (ru) | 2011-07-20 |
| RU2473414C2 true RU2473414C2 (ru) | 2013-01-27 |
Family
ID=39721884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010100833/02A RU2473414C2 (ru) | 2007-06-12 | 2008-06-12 | Способы и системы высокоскоростной и высокомощной лазерной гравировки |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (4) | US8921732B2 (ru) |
| EP (1) | EP2170548B1 (ru) |
| JP (1) | JP2010528877A (ru) |
| CN (1) | CN101754832B (ru) |
| CA (1) | CA2690559A1 (ru) |
| ES (1) | ES2816565T3 (ru) |
| MX (1) | MX2009013616A (ru) |
| NZ (1) | NZ581823A (ru) |
| RU (1) | RU2473414C2 (ru) |
| WO (1) | WO2008156620A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801913C1 (ru) * | 2022-05-13 | 2023-08-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Удмуртский государственный аграрный университет" | Способ лазерной обработки поверхности материалов |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7633033B2 (en) | 2004-01-09 | 2009-12-15 | General Lasertronics Corporation | Color sensing for laser decoating |
| US8536483B2 (en) | 2007-03-22 | 2013-09-17 | General Lasertronics Corporation | Methods for stripping and modifying surfaces with laser-induced ablation |
| NZ581823A (en) * | 2007-06-12 | 2012-09-28 | Technolines Llc | High speed and high power laser scribing system with a laser, mirror and controller |
| US9016002B2 (en) * | 2008-03-06 | 2015-04-28 | Stuart Charles Segall | Relocatable habitat unit having interchangeable panels |
| TW201029856A (en) * | 2009-01-16 | 2010-08-16 | Echelon Laser Systems Lp | Surface marked articles, related methods and systems |
| TW201111087A (en) | 2009-08-25 | 2011-04-01 | Masonite Corp | Methods of forming graphics on a substrate and laser active coatings |
| US8585956B1 (en) | 2009-10-23 | 2013-11-19 | Therma-Tru, Inc. | Systems and methods for laser marking work pieces |
| GB2477951B (en) * | 2010-02-19 | 2013-04-10 | Innovia Films Sarl | Article tracking method |
| US10112257B1 (en) * | 2010-07-09 | 2018-10-30 | General Lasertronics Corporation | Coating ablating apparatus with coating removal detection |
| CN107012309B (zh) * | 2011-12-27 | 2020-03-10 | 杰富意钢铁株式会社 | 取向性电磁钢板的铁损改善装置 |
| US8545945B2 (en) * | 2012-01-27 | 2013-10-01 | Indian Institute Of Technology Kanpur | Micropattern generation with pulsed laser diffraction |
| US9895771B2 (en) | 2012-02-28 | 2018-02-20 | General Lasertronics Corporation | Laser ablation for the environmentally beneficial removal of surface coatings |
| US8794724B2 (en) | 2012-03-28 | 2014-08-05 | Masonite Corporation | Surface marked articles, related methods and systems |
| US10086597B2 (en) | 2014-01-21 | 2018-10-02 | General Lasertronics Corporation | Laser film debonding method |
| WO2015161315A1 (en) * | 2014-04-18 | 2015-10-22 | Revolaze, LLC | Systems and methods for patterning using a laser |
| CA2894099C (en) | 2014-06-16 | 2019-03-05 | Delta Faucet Company | Molded wall unit |
| US9504359B2 (en) | 2014-06-16 | 2016-11-29 | Delta Faucet Company | Molded wall unit including a corner bracket |
| MX2017002439A (es) | 2014-08-27 | 2017-05-19 | Revolaze Llc | Sistema y metodo para generar un patron o imagen en tela con irradiacion laser lineal, tela fabricada con tal metodo y productos fabricados con tal tela. |
| JP2018500171A (ja) * | 2014-10-22 | 2018-01-11 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | レーザーマーキング生産品のシステム及び方法 |
| JP6430814B2 (ja) * | 2014-12-26 | 2018-11-28 | パナソニック デバイスＳｕｎｘ株式会社 | レーザ加工装置の設定装置、これを備えるレーザ加工装置、および、レーザ加工装置の設定プログラム |
| CN108235694B (zh) | 2015-06-24 | 2020-08-21 | 敦提大学 | 其中激光具有特定功率密度和/或特定脉冲持续时间的用于使表面激光变黑的方法和装置 |
| GB201603991D0 (en) * | 2016-03-08 | 2016-04-20 | Univ Dundee | Processing method and apparatus |
| CN108713078B (zh) | 2015-12-10 | 2020-11-17 | 阿克蒂赛尔有限责任公司 | 纺织品材料的处理 |
| ES2928336T3 (es) | 2016-08-19 | 2022-11-17 | Strauss Levi & Co | Acabado de confección con láser |
| US10814668B2 (en) * | 2016-11-08 | 2020-10-27 | Jeffery James Jackson | Kiosk and method for making puzzle tags |
| JP6487413B2 (ja) * | 2016-12-22 | 2019-03-20 | ファナック株式会社 | レーザ加工用ヘッドおよびそれを備えたレーザ加工システム |
| US10525311B2 (en) | 2017-05-18 | 2020-01-07 | Wilson Sporting Goods Co. | Leather game ball cover including ghosted alphanumeric and/or graphical indicia |
| CN111527493A (zh) | 2017-10-31 | 2020-08-11 | 利惠商业有限公司 | 在创建服饰设计时使用神经网络 |
| US10712922B2 (en) | 2017-10-31 | 2020-07-14 | Levi Strauss & Co. | Laser finishing design tool with damage assets |
| US10618133B1 (en) | 2018-02-27 | 2020-04-14 | Levis Strauss & Co. | Apparel design system with intelligent asset placement |
| WO2019168879A1 (en) | 2018-02-27 | 2019-09-06 | Levi Strauss & Co. | On-demand manufacturing of laser-finished apparel |
| CN108581215B (zh) * | 2018-05-14 | 2020-01-31 | 苏州米氪激光技术服务有限公司 | 一种双花纹地毯加工用的交错式激光雕刻设备 |
| US10883223B2 (en) | 2018-08-07 | 2021-01-05 | Levi Strauss & Co. | Laser finishing design tool |
| WO2020113236A1 (en) | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Levi Strauss & Co. | Shadow neutral 3-d garment rendering |
| RU2018142418A (ru) * | 2018-12-03 | 2020-06-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Техническое Объединение Лазер" | Способ и система нанесения объёмного изображения на материал при помощи лазера |
| CN114423896A (zh) | 2019-07-23 | 2022-04-29 | 利惠商业有限公司 | 对激光精加工服装的三维渲染预览 |
| EP4067565A1 (en) | 2021-03-30 | 2022-10-05 | Jeanología, S.L. | Method and system for marking a graphic on a textile with laser radiation |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4468551A (en) * | 1982-07-30 | 1984-08-28 | Armco Inc. | Laser treatment of electrical steel and optical scanning assembly therefor |
| US4535218A (en) * | 1982-10-20 | 1985-08-13 | Westinghouse Electric Corp. | Laser scribing apparatus and process for using |
| SU1704990A1 (ru) * | 1990-02-07 | 1992-01-15 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Способ лазерной гравировки |
| RU2080971C1 (ru) * | 1994-06-01 | 1997-06-10 | Никируй Эрнест Ярославович | Способ лазерного гравирования |
| EP1123772A1 (en) * | 2000-01-14 | 2001-08-16 | Rexam Beverage Packaging AB | Laser unit for marking the surface of a metal strip |
| RU2248266C2 (ru) * | 2003-01-22 | 2005-03-20 | Северо-Кавказский государственный технический университет (СевКавГТУ) | Способ формирования микрорельефа поверхности изделий |
Family Cites Families (53)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3789421A (en) | 1971-02-02 | 1974-01-29 | J Chivian | Binary logic apparatus |
| US3720784A (en) | 1971-02-12 | 1973-03-13 | Bell Telephone Labor Inc | Recording and display method and apparatus |
| US4024545A (en) | 1974-04-22 | 1977-05-17 | Mb Associates | Laser-excited marking system |
| US4629858A (en) | 1983-12-12 | 1986-12-16 | Interface Flooring Systems, Inc. | Method for engraving carpet and carpet so engraved |
| DE3679316D1 (de) | 1985-11-14 | 1991-06-20 | Deutsches Textilforschzentrum | Faser, filament, garn und/oder diese bzw. dieses aufweisende flaechengebilde und/oder haufwerk sowie verfahren zur herstellung derselben bzw. desselben. |
| JPS62248681A (ja) | 1986-04-21 | 1987-10-29 | Kanzaki Paper Mfg Co Ltd | レ−ザ−焼付画法 |
| KR910000826B1 (ko) | 1986-11-14 | 1991-02-09 | 미쓰비시덴기 가부시기가이샤 | 레이저 마킹 방법 |
| JPH0741431B2 (ja) | 1987-10-07 | 1995-05-10 | 三菱電機株式会社 | レーザによる彫刻方法 |
| US5171650A (en) | 1990-10-04 | 1992-12-15 | Graphics Technology International, Inc. | Ablation-transfer imaging/recording |
| DE3916126A1 (de) | 1989-05-18 | 1990-11-22 | Kuesters Eduard Maschf | Verfahren zur ausruestung von textilen flaechengebilden |
| JPH0345578A (ja) | 1989-07-12 | 1991-02-27 | Inax Corp | 多色模様の施釉方法 |
| US4947022A (en) | 1989-08-04 | 1990-08-07 | Standard Chair Of Gardner, Inc. | Laser engraving method |
| DE59008746D1 (de) | 1989-08-18 | 1995-04-27 | Ciba Geigy Ag | Lasermarkierung von Kunststoffgegenständen in an sich beliebiger Form mit besonderen Effekten. |
| JPH0490184U (ru) | 1990-06-05 | 1992-08-06 | ||
| JPH04146261A (ja) | 1990-10-04 | 1992-05-20 | Juki Corp | アパレル用自動裁断機 |
| US5171450A (en) | 1991-03-20 | 1992-12-15 | Nalco Chemical Company | Monitoring and dosage control of tagged polymers in cooling water systems |
| JPH05138374A (ja) | 1991-11-14 | 1993-06-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レーザー加工機の出力制御装置 |
| GB9210521D0 (en) | 1992-05-16 | 1992-07-01 | Cadcam Punch Ltd | Cutting and embroidery process |
| US5567207A (en) * | 1994-07-31 | 1996-10-22 | Icon, Inc. | Method for marking and fading textiles with lasers |
| GB2294656B (en) | 1994-11-07 | 1999-05-05 | Janet Stoyel | Method and apparatus for the manufacture of textiles |
| JPH08187582A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-07-23 | Ntn Corp | レーザ描画装置 |
| US5990444A (en) * | 1995-10-30 | 1999-11-23 | Costin; Darryl J. | Laser method and system of scribing graphics |
| US6685868B2 (en) * | 1995-10-30 | 2004-02-03 | Darryl Costin | Laser method of scribing graphics |
| US6252196B1 (en) * | 1996-10-11 | 2001-06-26 | Technolines Llc | Laser method of scribing graphics |
| US5817243A (en) | 1996-10-30 | 1998-10-06 | Shaffer; Wayne K. | Method for applying decorative contrast designs to automotive and motorcycle parts using lasers |
| US5759727A (en) * | 1997-01-21 | 1998-06-02 | Xerox Corporation | Method of generating simulated photographic quality images on luminescent, mirror coated, melt-formed backing substrates |
| US6231196B1 (en) * | 1997-03-27 | 2001-05-15 | Precision Laser Marking, Inc. | Laser marking process and products |
| US6140602A (en) | 1997-04-29 | 2000-10-31 | Technolines Llc | Marking of fabrics and other materials using a laser |
| JPH1160376A (ja) * | 1997-08-06 | 1999-03-02 | Komatsu Ltd | ダイヤモンドの加工方法および装置 |
| US6315202B2 (en) | 1997-08-11 | 2001-11-13 | Technolines, Llc. | Material coding using lasers |
| US6495237B1 (en) | 1998-09-29 | 2002-12-17 | Technolines Llc | Denim design from laser scribing |
| US6576862B1 (en) | 1999-01-07 | 2003-06-10 | Technolines Llc | Laser-scribing process for rubber and thermoplastic materials such as a hose |
| US6885868B1 (en) * | 1999-09-30 | 2005-04-26 | Nortel Networks Limited | Fair packet scheduler and scheduling method for packet data radio |
| US6819972B1 (en) * | 1999-10-05 | 2004-11-16 | Clarence H Martin | Material surface processing with a laser that has a scan modulated effective power to achieve multiple worn looks |
| JP3531554B2 (ja) * | 1999-10-21 | 2004-05-31 | 松下電器産業株式会社 | 光学ミラーと光学スキャナーおよびレーザ加工機 |
| AU4711901A (en) | 1999-12-05 | 2001-06-18 | Technolines, Llc | Laser processing of materials using mathematical tools |
| AUPQ859000A0 (en) * | 2000-07-06 | 2000-07-27 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Apparatus for surface engineering |
| JP2002028798A (ja) | 2000-07-11 | 2002-01-29 | Nippon Steel Chem Co Ltd | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| JP2002121618A (ja) * | 2000-10-18 | 2002-04-26 | Nippon Steel Corp | 磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造装置 |
| US6807456B1 (en) | 2001-02-09 | 2004-10-19 | Technolines, Llc | Fractal jean manufacturing |
| WO2002080081A1 (en) | 2001-03-29 | 2002-10-10 | Lasx Industries, Inc. | Controller for a laser using predictive models of materials processing |
| GB0112234D0 (en) * | 2001-05-18 | 2001-07-11 | Welding Inst | Surface modification |
| US6753501B1 (en) | 2001-11-03 | 2004-06-22 | Darryl Costin, Sr. | Processing of textile materials using laser beams and material sized in larger widths |
| US7060932B2 (en) | 2003-03-18 | 2006-06-13 | Loma Linda University Medical Center | Method and apparatus for material processing |
| JP4134809B2 (ja) * | 2003-05-16 | 2008-08-20 | 日立電線株式会社 | 極細同軸ケーブルの端末加工方法 |
| US7240408B2 (en) * | 2004-01-14 | 2007-07-10 | Icon Textile Laser Systems, Inc. | Selectivity altering a fiber height in a pile fabric and apparatus |
| US6822192B1 (en) * | 2004-04-19 | 2004-11-23 | Acme Services Company, Llp | Laser engraving of ceramic articles |
| US7699896B1 (en) | 2004-11-16 | 2010-04-20 | Technolines, Llc | Surface pretreatment of fabrics for laser writing applications |
| US7883531B2 (en) * | 2005-07-06 | 2011-02-08 | Stryker Spine | Multi-axial bone plate system |
| GB2442650A (en) * | 2005-07-12 | 2008-04-09 | Gsi Group Corp | System and method for high power laser processing |
| US8071912B2 (en) | 2005-11-16 | 2011-12-06 | Technolines, Lp | Engineered wood fiber product substrates and their formation by laser processing |
| NZ581823A (en) * | 2007-06-12 | 2012-09-28 | Technolines Llc | High speed and high power laser scribing system with a laser, mirror and controller |
| CN103189371B (zh) * | 2010-11-04 | 2015-04-01 | 施万生物制药研发Ip有限责任公司 | 丙型肝炎病毒抑制剂 |
-
2008
- 2008-06-12 NZ NZ581823A patent/NZ581823A/xx not_active IP Right Cessation
- 2008-06-12 US US12/664,116 patent/US8921732B2/en active Active
- 2008-06-12 MX MX2009013616A patent/MX2009013616A/es active IP Right Grant
- 2008-06-12 JP JP2010512180A patent/JP2010528877A/ja active Pending
- 2008-06-12 RU RU2010100833/02A patent/RU2473414C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2008-06-12 WO PCT/US2008/007316 patent/WO2008156620A1/en active Application Filing
- 2008-06-12 EP EP08768369.4A patent/EP2170548B1/en active Active
- 2008-06-12 CA CA2690559A patent/CA2690559A1/en not_active Abandoned
- 2008-06-12 CN CN200880025393.4A patent/CN101754832B/zh active Active
- 2008-06-12 ES ES08768369T patent/ES2816565T3/es active Active
-
2014
- 2014-12-30 US US14/586,097 patent/US9364920B2/en active Active
-
2016
- 2016-06-14 US US15/181,827 patent/US9873277B2/en active Active
-
2018
- 2018-01-23 US US15/877,963 patent/US10618334B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4468551A (en) * | 1982-07-30 | 1984-08-28 | Armco Inc. | Laser treatment of electrical steel and optical scanning assembly therefor |
| US4535218A (en) * | 1982-10-20 | 1985-08-13 | Westinghouse Electric Corp. | Laser scribing apparatus and process for using |
| SU1704990A1 (ru) * | 1990-02-07 | 1992-01-15 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Способ лазерной гравировки |
| RU2080971C1 (ru) * | 1994-06-01 | 1997-06-10 | Никируй Эрнест Ярославович | Способ лазерного гравирования |
| EP1123772A1 (en) * | 2000-01-14 | 2001-08-16 | Rexam Beverage Packaging AB | Laser unit for marking the surface of a metal strip |
| RU2248266C2 (ru) * | 2003-01-22 | 2005-03-20 | Северо-Кавказский государственный технический университет (СевКавГТУ) | Способ формирования микрорельефа поверхности изделий |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801913C1 (ru) * | 2022-05-13 | 2023-08-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Удмуртский государственный аграрный университет" | Способ лазерной обработки поверхности материалов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20100176101A1 (en) | 2010-07-15 |
| US20150121965A1 (en) | 2015-05-07 |
| MX2009013616A (es) | 2010-06-01 |
| US20180229527A1 (en) | 2018-08-16 |
| JP2010528877A (ja) | 2010-08-26 |
| US10618334B2 (en) | 2020-04-14 |
| US20160361937A1 (en) | 2016-12-15 |
| US9364920B2 (en) | 2016-06-14 |
| RU2010100833A (ru) | 2011-07-20 |
| CN101754832A (zh) | 2010-06-23 |
| CN101754832B (zh) | 2014-03-26 |
| US8921732B2 (en) | 2014-12-30 |
| EP2170548B1 (en) | 2020-03-11 |
| WO2008156620A1 (en) | 2008-12-24 |
| EP2170548A1 (en) | 2010-04-07 |
| CA2690559A1 (en) | 2008-12-24 |
| US9873277B2 (en) | 2018-01-23 |
| ES2816565T3 (es) | 2021-04-05 |
| NZ581823A (en) | 2012-09-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2473414C2 (ru) | Способы и системы высокоскоростной и высокомощной лазерной гравировки | |
| US8460566B2 (en) | Staggered laser-etch line graphic system, method and articles of manufacture | |
| CN1966224B (zh) | 新的工程木纤维制品基材及通过激光加工形成基材的方法 | |
| US9126423B2 (en) | Surface marked articles, related methods and systems | |
| US20140150364A1 (en) | Laser-marked multi-component assemblies, kits, and related methods | |
| US20100183822A1 (en) | Surface marked articles, related methods and systems | |
| CA2788591A1 (en) | Laser etching system and method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160613 |