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高功率激光多路器的工作原理 - 专利号 DE 10.2004.001.327.6


随着CO2光导纤维的使用，一个旋转立方体或者2*4光束分配，也可是多棱镜上的一个平面， 一个高功率光学激光多路器在完成一个循环上的瞄准，是可以实现与工业使用200道激光通道匹配的 。在激光打孔的那部分装置和收卷部分之间是控制输出光束在材质幅上打孔的光学在线透气度控制系统的安装位置。

应 用

 较高自动化水平和马达调整聚焦的每一个打孔头，可调整位置使得光束能够穿过材质幅。那些自动化的程序和他们的设备在宽幅激光打孔机以完全的新方式运作，速度可达到400m/min， 以及非常高数量的激光孔道。

随着光学在线透气度的使用，透气度，孔的质量和所有的孔排位置都可以控制，并且可以直接通过反馈补偿到打孔系统。也就是意味着，在中间不停机的情况下，完整的生产能打出高质量和数量的产品。

新的高功率的激光多路器的应用领域很多，如切削， 焊接，表面处理，钻孔等。



概要 随着CO2光导纤维的使用，一个旋转立方体或者2*4光束分配，也可是多棱镜上的一个平面， 一个高功率光学激光多路器在完成一个循环上的瞄准，是可以实现与工业使用200道激光孔道匹配的，同时，每一个激光孔道的输出功率可以达到40瓦。

离线激光打孔机的孔道达到200道，激光光束的自动对准和设置，材质幅速度达到300m/min, 幅宽达到1000mm, 一次可以打20盘材质， 一卷接一卷的可达到24，500m, 以及完全自动化的生产，包括OPSS-1透气度扫描和反馈控制系统，非常适合大卷的生产。 一卷接一卷不停机的生产的激光打孔技术，适合象纸，包装，涂层材料和其他适合激光打孔的材质。

宽幅激光打孔机的原理

本专利描述的宽幅薄型基材激光打孔机的打孔方法和设备，可达到幅宽2000mm，200道打孔孔道以及每秒打出200万个孔。

波长在500nm 到10.6 µm之间的新高功率激光多路器（分光器）从2/4 KW的激光源输入的4条光束中分出多达200条的光束输出，在一盘纸上能够打出多达6排激光孔，自动化的激光光束的校准和对准，纸幅速度达到了300 m/min，幅宽达到1000 mm，不停机生产达到24，500米和完全自动化的生产。一次生产过程即可打出多达160盘纸。当然，如果有OPSS-1透气度扫描和反馈控制系统帮助的话。

高功率激光多路器的工作原理

随着CO2光导纤维的使用，通过一个旋转立方体或者2*4光束分配，也可是多棱镜上的一个平面， 一个高功率光学激光多路器完成一个循环上的瞄准即打孔，是可以实现与工业使用200道激光通道匹配的 。在激光打孔的那部分装置和收卷部分之间是控制输出光束在材质幅上打孔的光学在线透气度控制系统的安装位置。

应   用

较高自动化水平和马达调整聚焦的每一个打孔头，可调整位置使得光束能够穿过材质幅。那些自动化的程序和他们的设备在宽幅激光打孔机以完全的新方式运行，速度可达到400m/min， 以及非常高数量的激光孔道。

随着光学在线透气度的使用，透气度，孔的质量和所有的孔排位置都可以控制，并且可以直接通过反馈补偿到打孔系统。也就是意味着，在中间不停机的情况下，完整的生产能打出高质量和数量的产品。

新的高功率的激光多路器的应用领域很多，如切削，焊接，表面处理，钻孔等。

概     要

随着CO2光导纤维的使用，通过一个旋转立方体或者2*4光束分配，也可是多棱镜上的一个平面， 一个高功率光学激光多路器在完成一个循环上的瞄准即打孔，是可以实现与工业使用200道激光孔道匹配的，同时，每一个激光孔道的输出功率可以达到40瓦。

离线激光打孔机的孔道达到200道，激光光束的自动对准和设置，材质幅速度达到300m/min, 幅宽达到1000mm, 一次可以打20盘材质， 一卷接一卷的可达到24，500m, 以及完全自动化的生产，包括OPSS-1透气度扫描和反馈控制系统，非常适合大卷的生产。 一卷接一卷不停机的生产的激光打孔技术，适合象纸，包装，涂层材料和其他适合激光打孔的材质。

MLL-1 – 微激光在线/离线打孔 – 专利号 DE 10.2004.012.081.1

基本概述
众所周知，除了喷射式激光打孔机象静电打孔那样在固定的区域打出任意孔以外，其他的离线激光打孔机和工艺都是在水松纸（接装纸）或者其他的薄型材质运行方向上打出规则的孔道。

世界范围内的新型微型激光打孔技术在材质幅方向上产生湾型，波浪型，之字型或者其他类型的孔道，他们看起来象微型激光束的包装。

水松纸（接装纸）是指包裹在卷烟滤棒上的那层纸。

新的转向装置使得每一条激光束在穿过的方向上，直接聚焦到运行的纸幅和其他的材质幅上。
产品和工艺优点
微型激光打孔跟其他的激光打孔工艺完全不同，它应许产品拥有自己的特性/商标 - 专利申明
微型激光打孔的设计说明了一种水松纸打孔工艺和 水松纸供应商

孔的数量可达：10-20个
透气度范围： 100~2000CU
孔道数：1~6道
打孔质量和透气度保持在标准范围内
其他材料和产品的打孔或者论述是相同的
现有的和新的激光打孔机/系统
现有的激光打孔机可以通过改进光束转换的光学，机械和控制单元部分成为新的微型激光打孔机。
技术改革的投资非常低，因为这些确定的部件

基本概述 众所周知，除了喷射式激光打孔机象静电打孔那样在固定的区域打出任意孔以外，其他的离线激光打孔机和工艺都是在水松纸（接装纸）或者其他的薄型材质运行方向上打出规则的孔道。世界范围内的新型微型激光打孔技术在材质幅方向上产生湾型，波浪型，之字型或者其他类型的孔道，他们看起来象微型激光束的包装。

 水松纸（接装纸）是指包裹在卷烟滤棒上的那层纸。新的转向装置使得每一条激光束在穿过的方向上，直接聚焦到运行的纸幅和其他的材质幅上。

  • 产品和工艺优点

  • 微型激光打孔跟其他的激光打孔工艺完全不同，它应许产品拥有自己的特性/商标 - 专利申明

  • 微型激光打孔的设计说明了一种水松纸打孔工艺和提供给水松纸供应商一种选择。

  • 激光打孔机宽的打孔范围能够象普通的通风区域那样获得高质量的空气进入卷烟滤棒

  • 在滤棒周围完全的打孔能够使卷烟达到透气度的要求。

  • 能够为不同的品牌设计出几种打孔图案。

  • 孔的数量可达：10-20个

  • 透气度范围： 100~2000CU

  • 孔道数：1~6道

  • 打孔质量和透气度保持在标准范围内

  • 其他材料和产品的打孔或者论述是相同的

现有的和新的激光打孔机/系统

  • 现有的激光打孔机可以通过改进光束转换的光学，机械和控制单元部分成为新的微型激光打孔机。

  • 技术改革的投资非常低，因为这些确定的部件的价格很低

  • MLL-1设备能够适应现有的离线激光打孔机或者其他的打孔系统。

  • 在卷烟机的在线打孔系统上安装MLL-1设备是可行的。 

应  用 对适合微激光打孔MLL-1的材料，象纸，金属，绝缘材料，塑料等薄型基材，给他们设计出波形，之字型，或者其他形式的纹路，就象在卷烟滤棒上打出完美的孔进行通风那样，MLL-1微激光打孔很容易在打孔位置上做到这一点。

微激光打孔的特别之处就是从根本创造出产品新的功能。例如在包裹卷烟滤棒的水松纸靠近嘴唇端或者其他象这类的产品，微激光打孔机能打出品牌的标示或者能够被人们认可的标志，如果孔是可见的，或者借助放大镜能够看到，就象是打孔密码一样。激光束的偏振，从技术上说，就是Piezo 偏振器，象装有金属光学或者不对称旋转反射圆锥体的螺线管，它的功能和时间连续操作与纸幅的速度是相同的。

在对单一孔和孔群的检测由程序控制系统对当前的打孔方法监督和管理之前，选择打孔形式轮廓线的点，是经过计算过的。

ESP(静电打孔)IGBT 双高功率、高频率开关单元， 专利：DE 103.28.937.2
应用于ESP静电打孔，
透气度范围：80 C.U. – 2500 C.U.
纸幅走纸速度达到450m/min,纸幅幅宽达到1200mm

电路条件

对象精制纸，水松纸，卷烟纸，包装纸或者其他基质材料的微型或者纳米级的静电打孔，一个双HV fast switching IGBT′s, MOSFET`s or HVFET′s 高功率/频率的电路就可以达到。电路本身有交替的时钟频率和可变的脉冲宽度， 一个普通的负载电容和连接高压变压器硅铁的自感应线圈就可以提升功率/频率转换，而不需要对频率进行共振操作。

电路的优点

在固定的时间操作窗口，可控的脉冲时钟以常量或者变量的频率，使得高压电火花穿过材质幅，产生孔的大小和范围。整个电路的重复频率能达到一个半导体产生的双开关频率。

在每一个电火花道上的可变电流总和达到150 kHz的总开关频率是可行的。

同时，双半导体开关单元能达到仅有一个单元工作时的双倍功率水平。

应用领域

微型打孔
现在，柔型材料的超微型，微型，纳米级的打孔都能打出极小的孔和产品。这种打孔技术可应用在打孔量比较多的包装，填充，无机织工业，也可应用在科学和技术领域 。多年来，克重在20 ~150 g/sqm精制纸或者其他类型的纸张，静电打孔已经能在大区域打出孔。孔的大小在1 ~ 100 微米之间，孔的分布可达到4 百万个每平方米，或者在一厘米的打孔区域达到200个/每平方厘米。透气度范围在50 ~2,500 C.U，每个孔的透气度达到3~50 C.U

其他应用领域
新的双半导体可应用在建造混合驱动器，半导体高水平平台，或者支持电容，高压磁体变压器的高低转换器。

其他的优势如在频率/功率传输和能量损失比的高效率。
传统的冠状或者中型频率发生器达到30 KHz运行范围很容易改造成双频率和功率的水平。

电路条件 对象精制纸，水松纸，卷烟纸，包装纸或者其他基质材料的微型或者纳米级的静电打孔，一个双HV fast switching IGBT´s, MOSFET`s or HVFET´s 高功率/频率的电路就可以达到。电路本身有交替的时钟频率和可变的脉冲宽度， 一个普通的负载电容和连接高压变压器硅铁的自感应线圈就可以提升功率/频率转换，而不需要对频率进行共振操作。

电路的优点 在固定的时间操作窗口，可控的脉冲时钟以常量或者变量的频率，使得高压电火花穿过材质幅，产生孔的大小和范围。整个电路的重复频率能达到一个半导体产生的双开关频率。

在每一个电火花道上的可变电流总和达到150 kHz的总开关频率是可行的

同时，双半导体开关单元能达到仅有一个单元工作时的双倍功率水平。

应用领域

微型打孔

现在，柔型材料的超微型，微型，纳米级的打孔都能打出极小的孔和产品。这种打孔技术可应用在打孔量比较多的包装，填充，无机织工业，也可应用在科学和技术领域。多年来，克重在20 ~150 g/sqm精制纸或者其他类型的纸张，静电打孔已经能在大区域打出孔。孔的大小在1 ~ 100 微米之间，孔的分布可达到4 百万个每平方米，或者在一厘米的打孔区域达到200个/每平方厘米。透气度范围在50 ~2,500 C.U，每个孔的透气度达到3~50 C.U

 其他应用领域 新的双半导体可应用在建造混合驱动器，半导体高水平平台，或者支持电容，高压磁体变压器的高低转换器。

  • 其他的优势如在频率/功率传输和能量损失比的高效率。

  • 传统的冠状或者中型频率发生器达到30 KHz运行范围很容易改造成双频率和功率的水平。

 

光学在线透气度扫描系统 专利：DE 102.51.610.3
应用于静电和激光打孔机，或者其他纸张
幅宽：300mm~1600mm.
透气度范围：80 C.U. ~5000 C.U.
对静电打孔每一条孔道的全反馈

光学透气度控制的运行原理
静电和激光打孔机在幅宽达到2000 mm，生产时速度达到600 m/min的打孔幅型材料打孔，对孔的透气度是很难控制的，因为象幅型材料的间隙，挤压，折叠，灰尘以及流动的污垢都会对系统产生影响，造成透气度控制的困难。
这些困难被固定的装置克服了，即光学在线透气度检测系统。
透气度范围在：80 C.U. ~5,000 C.U


OPSS-1 透气度扫描系统的多单元传感器包括一个精确的线激光，一个颜色传感器和一个内部控制单元，用于扫描打孔区域并且测量。它控制卷形或者盘形材质的形状，并能与存在的测量材质重量，厚度，成分的扫描单元机械连接。

当两套不同的传感器在盘纸和宽纸幅做横向运动时，能够实时收集打孔位置和透气度的数据，并且在激光/静电打孔机的在线测量程序和他们的设备上显示出来。
测量系统横向运动穿越纸幅时，线激光检测单一孔，孔群和打孔区域的质量和位置。同时，光发射单元检测透气度范围和进行积分运算。
所以，OPSS-1 透气度扫描系统能实时，直接将数据反馈到打孔系统进行补偿，使得能够实现生产不需要停机和产品质量的可控。

概述
光学在线透气度控制系统是由包括一个精确的线激光，一个颜色传感器和一个内部控制单元组成两个不同的传感器穿越纸幅时，进行实时位置和透气度控制和检测的。
对离线激光/静电打孔机来说，大批量不停机的生产是能够做到从幅宽300~1600mm,透气度范围从80~5，000CU，并且直接把数据反馈到每一条孔道，自动生产控制的。整个OPSS-1系统能够使激光或者静电打孔机的生产在质量和数量上符合ISO认证要求。

  • 光学在线透气度扫描系统   专利：DE 102.51.610.3

  • 应用于静电和激光打孔机，或者其他纸张

  • 幅宽：300mm~1600mm.

  • 透气度范围：80 C.U. ~5000 C.U.

  • 对静电打孔每一条孔道的全反馈

光学透气度控制的运行原理

静电和激光打孔机在幅宽达到2000 mm，生产时速度达到600 m/min的打孔幅型材料打孔，对孔的透气度是很难控制的，因为象幅型材料的间隙，挤压，折叠，灰尘以及流动的污垢都会对系统产生影响，造成透气度控制的困难。

这些困难被固定的装置克服了，即光学在线透气度检测系统。

透气度范围在：80 C.U. ~5,000 C.U.

OPSS-1 透气度扫描系统的应用

OPSS-1 透气度扫描系统的多单元传感器包括一个精确的线激光，一个颜色传感器和一个内部控制单元，用于扫描打孔区域并且测量。它控制卷形或者盘形材质的形状，并能与已有的测量材质重量，厚度，成分的扫描单元机械连接。当两套不同的传感器在盘纸和宽纸幅做横向运动时，能够实时收集打孔位置和透气度的数据，并且在激光/静电打孔机的在线测量程序和他们的设备上显示出来。

测量系统横向运动穿越纸幅时，线激光检测单一孔，孔群和打孔区域的质量和位置。同时，光发射单元检测透气度范围和进行积分运算。

所以，OPSS-1 透气度扫描系统能实时，直接将数据反馈到打孔系统进行补偿，使得能够实现生产不需要停机和产品质量的可控。 

概 述  

光学在线透气度控制系统是由包括一个精确的线激光，一个颜色传感器和一个内部控制单元组成两个不同的传感器穿越纸幅时，进行实时位置和透气度控制和检测的。

对离线激光/静电打孔机来说，大批量不停机的生产是能够做到从幅宽300~1600mm,透气度范围从80~5，000CU，并且直接把数据反馈到每一条孔道，自动生产控制的。整个OPSS-1系统能够使激光或者静电打孔机的生产在质量和数量上符合ISO认证要求。

 

在运行的塑料膜和其他基质材料上的光学表面张力控制

下载 : http://www.microperforation.com/englishengineerreport.html

以前的专利申请：DE 195.42.289 A1


此专利描述的是基质材料在其运行方向和横向方向上，进行光学动态在线表面张力检测的一种方法和设备。
在这个发明中，所指的运行基质或者材料幅包括象PE, PP, LDPE, HDPE, LLDPE, EVOH, PTFE, PET, PS, PMMA, PBMA, PVC, PA的塑料薄膜，也包括经碾压过或者涂层的薄膜，纸幅；专利还显示了进行光学测量传输的波长范围在1200 到2200 nm之间。

在许多应用领域内，要求材质在制造，印刷，运行工艺方面，有更好的可印刷性，涂层性，支持能力，可通过增加材质的表面张力分别得到更好的湿度适应性，和材质支持性。


此专利描述的是光学动态在线表面张力测量的方法和设备，测量范围在30~60 dyne(达因)。与材质幅运行方向垂直的方向上安装有一个彩色光发射器，它有两个光学孔道，并且彼此成90°角；在材质幅的另一边安装有两个光学的测量系统以接收彩色光发射器发射的光。他们与光发射器组成了测量间隙。


根据材质的特性选择波长范围，光束发射角度转换，光偏振槽膜和横向位移，在材质幅边界区域IR光子形成光的散射和衍射。经过测量接收的光的强度和计算，就能直接得出材质幅表面张力。


影响表面张力测量的因素包括：材质本身，材质表面密度，结晶度，厚度，灰尘，结构，磁性强弱，温度和材质处理类型。

介绍
对运行中的象塑料膜一类，涂层和碾压过的材质幅，进行无连接，实时和在线运行的表面张力测量系统，在世界范围内是没有的。由于经过表面处理（未处理）的塑料膜，无机纤维，涂层和碾压纸的应用非常广泛，所以光学在线表面张力测量和控制系统潜在的市场是非常巨大的。

关于ODSTM-1程序测量系统，来自国外的不同公司对项

来自德国光学专家的评论

他7月3号的信中提到在测量方法的差异（在第一页的低部和第二页的顶部），经过第一次的调查研究后，都解决了。我查看了早期我的测量方法和在专利申请的成功。在早期的发射测量中，通过IR-过滤器的应用和光学轴的移动，测量出的值与专利申请中的理论计算值不等。测量方法的差异和表面张力的微小差异已经在专利申请书的第八页的顶部做了解释。我的观点是在给出材质的独立要求下，表面张力的差异取决于使用光谱仪的早期测量方法和目前的测量结果（见专利文件）确定的测量条件。

光学动态表面张力测试系统的基本数据

  • 幅宽：可达6000 mm

  • 速度：可达600 m/min

  • 基质材料：PE, PP, HDPE, LDPE, PET, EVA, BOPP, 等等

  • 表面张力检测范围：30 - 55 mNm

  • 重复定位精度：+/- 0.5 mNm

  • 单边或者双边测量处理过或未经处理的膜

  • IR 波长范围：1200 nm - 1800 nm  

  • 运行代码：在传输代码中，可见光波长的双散射或者多传感器系统。

  • 测量方法：类似于椭偏仪

  • 测量间隙：大约  5 - 20 mm

  • 固定或者随纸幅移动的测量头

  • 光导纤维反馈给测量头系统

  • 部分可控高稳定性IR 光源产生光束

  • 波长转换由一个庞大的光学转换器完成

  • 工业计算机，多通道处理系统，数据记录，分析，产品档案建立，统计等等。

  • 上限值输出，模拟电压0 - 10 V有光导纤维或者RS 232系列输出

 

 结 论 此专利描述的是光学动态在线表面张力测量的方法和设备，测量范围在30~60 dyne(达因)。与材质幅运行方向垂直的方向上安装有一个彩色光发射器，它有两个光学孔道，并且彼此成90°角；在材质幅的另一边安装有两个光学的测量系统以接收彩色光发射器发射的光。他们与光发射器组成了测量间隙。

根据材质的特性选择波长范围，光束发射角度转换，光偏振槽膜和横向位移，在材质幅边界区域IR光子形成光的散射和衍射。经过测量接收的光的强度和计算，就能直接得出材质幅表面张力。

影响表面张力测量的因素包括：材质本身，材质表面密度，结晶度，厚度，灰尘，结构，磁性强弱，温度和材质处理类型。