[发明专利]一种用于表面覆膜的包装材料的激光在线打标方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于激光打标技术领域，具体涉及一种用于表面覆膜的包装材料的激光在线打标方法和装置。

背景技术

随着现代人生活水平的提高，对人体自身健康方面的关注越来越多，特别是在快速消费品领域，很多包装材料的内表面都覆有一层透明的保护膜，以阻止直接进入人体口中的食品、药品、饮料和乳制品等与包装材料直接接触，因为未覆膜的包装材料内表面通常会有油墨、油漆和颜料等对人体有害的物质。

另一方面，随着现代科技的高速发展，假冒伪劣商品也越来越猖獗。传统的防伪技术很容易被仿冒，而激光打标技术因为产生的标识是永久性的，不容易被擦除，越来越多的被应用在商品防伪上。同时，很多商品需要对其生产、加工、流通和销售的各个环节进行追溯，也进一步催生了激光打标技术在包装材料上的应用。

对于内表面覆膜的包装材料，采用激光打标技术进行加工时，一种情况是存在将内表面的膜层击穿的问题，另一种情况是存在激光光束无法穿透膜层也不会被膜层吸收的问题。前一种情况会造成透明膜层在一个局部无法起到应有的保护作用，特别是对饮料和乳制品等流体性物质，会造成其与包装材料的有害层直接接触的几率更大，缺点尤为明显。后一种情况会造成激光打标根本无法实现。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种用于表面覆膜的包装材料的激光在线打标方法和装置，使其打标时不破坏包装材料内表面，确保其密封保护功能

本发明采用的技术方案是：一种用于表面覆膜的包装材料激光在线打标的方法，过程为：在工控机中导入待打标的图案，设置激光器的参数，控制激光器产生的激光束作用于包装材料内层的透明薄膜层内部或穿过透明薄膜层作用于有色层内部，使图案打标于包装材料内层的透明薄膜层内部或有色层内部，打标完成后对打标的图案进行检测，将检测的打标不合格的产品剔除。

进一步地，所述透明薄膜层内部或有色层内部的图案的打标深度小于10μm。

根据采用的激光光源的波段的不同，该方法的工作原理有所不同。对于波长小于650nm的激光光源，该方法的工作原理是：通过对伺服电机的精细控制在Z方向对升降支架进行精细调节，使得激光束透过材料内表面的透明薄膜层，激光束会聚的焦点在第二层有色层上，有色层吸收到的激光能量密度大于材料破坏的临界值，从而在其表面产生微米量级的破裂层。通过计算机等控制技术调控激光束的能量大小，使其刚好能让第二层有色层的微观性能发生转变但不产生宏观的爆裂层，激光束的作用范围被限制在第二层有色层表面的几个微米之内，没有穿透整个第二层有色层。这样，观察者无论从包装材料正面或者反面垂直材料表面的角度去观察，是无法清晰观察到激光打标后形成的标识图案的。只有当采用强光照射材料表面，或者观察的角度与垂直方向有一定的倾斜后，才能通过第二层有色层表面粗糙度的反差识别出激光打标后的标识图案。

对于波长大于650nm的激光光源，该方法的工作原理是：，激光束大部分被材料表面的第一层透明薄膜层所吸收，激光束未能透过包装材料内表面的透明薄膜层到达第二层有色层。通过对伺服电机的精细控制在Z方向对激光打标头的高低进行精细调节，使得激光束会聚的焦点刚好位于包装材料内表面的透明薄膜层内部，透明薄膜层吸收到的激光能量密度大于其破坏的临界值，从而使其表面产生微米量级的破裂层。通过计算机等控制技术调控激光束的能量大小，使其刚好能让第一层透明薄膜层的微观性能发生转变但不造成其爆裂，激光束的作用范围被限制在第一层透明薄膜层表面的几个微米之内，没有穿透整个透明薄膜层。这样，观察者正面或者反面垂直材料表面的角度去观察，是无法清晰观察到激光打标后形成的标识图案的。只有当采用强光照射材料表面，或者观察的角度与垂直方向有一定的倾斜后，才能通过其表面粗糙度的反差识别出激光打标后的标识图案。

一种用于表面覆膜的包装材料的激光在线打标装置，包括支座和设置于支座一侧的操作柜和升降支架，所述操作柜上安装工控机，所述升降支架上安装激光器，所述工控机与激光器电连接，所述支座上安装输送平台，输送平台上放置表面覆膜的包装材料，所述激光器的打标头正对输送平台上方，所述支座上设有检测机构和剔除机构，所述检测机构设置于输送平台上方，所述剔除机构设置于输送平台一侧，所述打标头、检测机构和剔除机构沿输送平台的前进方向依次布置。

进一步地，所述检测机构包括用于提供光照检测的强光光源和用于对打标的图案进行甄别的工业相机。

进一步地，所述包装材料包括依次叠层布置的第一透明薄膜层、有色层和基底层，所述第一透明薄膜层为包装材料的内层。