利用激光束在車輛上制作標記的裝置的制作方法

專利名稱：利用激光束在車輛上制作標記的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及在車輛上制作標記的裝置和方法。
背景技術：
在車輛上制作標記是一種特別重要的阻止偷車賊的方法。如果在車輛的一部分上施加至少一個不可消除的標記，則小偷在試圖銷售偷來的車輛時就難以偽造其身份。可以將該不可消除的標記施加在該結構中秘密的或者封閉的空間內。不過這種標記具有并不容易被購買者看見的缺點，因此需要非常明顯的不可消除標記來阻止小偷。
相應地，一種做法是在車輛的外表面上容易被人看見的地方施加標記。可以在該結構的任何適當的部分中制作這些標記，但是特別優選的是在車窗中作出標記。通常不能從窗玻璃中除去標記。小偷不能對車窗進行覆蓋或涂漆以偽造車輛的身份。如果不對整個表面進行再磨光或者留下該玻璃已經被篡改的清楚印記，就不可能從窗戶玻璃上除去激光蝕刻的標記。對玻璃再磨光需要從車輛上除去玻璃。
該領域已經公知可采用蝕刻方法在車窗玻璃上制作標記。典型地，采用模板來限定一個可以識別該車輛的唯一代碼，通過該模板向窗玻璃施加蝕刻材料。典型地，該蝕刻材料包括氟化氫或者相關的材料。但是，這些材料都是處理起來非常危險的材料，并且該方法非常難以實現自動化。
已經提出了利用激光在玻璃中進行標記的系統，例如在US5298717中就披露了該系統。在該例中采用了二氧化碳激光器，該二氧化碳激光器產生將在玻璃表面上作出標記的激光束。該系統進一步包括提供用于控制激光束的信號的控制器，以及包括一對反射鏡的激光束轉向系統，其中該對反射鏡的軸互相正交。在使用中，激光束首先射在一個反射鏡上，然后照射在第二反射鏡上，根據來自系統控制器的信號而改變反射鏡的角度位置，以移動激光束的位置，并由此在玻璃上切割適當的圖案。在一個實施例中，激光器由來自位于車輛工作站上方的臺架的活動安裝件懸掛。在另一個實施例中，激光器自身安裝在臺架上，提供一個活動臂，在其之下，激光束可以被引導至標記頭，該標記頭包括用于按照所需圖案偏轉激光束的反射鏡。可以按照操作者的需要將安裝在臺架上的激光發射器從車輛的前面移動到后面。
該現有技術的裝置具有多個缺點。首先，激光發射器需要非常堅固，以防止損壞并且保護工人。激光發射器還進一步需要大的冷卻裝置以使其能夠長時間的連續操作。在實踐中已經發現，如果按照第一實施例所示的方式，那么在臂的端部上安裝非常良好地構成的激光標記裝置是不實際的。所得到的結構體積過于龐大，并難以操作。因此已經發現，必須根據第二實施例將激光發射器安裝在車輛工作站之上的支撐結構或臺架上。但是，第二實施方案具有一個缺點，也就是柔性臂自身容易損壞，其中激光束在柔性臂之下必須被從激光發射器引導至標記頭。柔性臂必須非常標準，從而無論該臂的各部分的角度位置如何，都能確保在該臂之下沿著基本相同的軸線引導激光束，否則就存在著臂自身內部損壞或者由于激光束的起始位置不正確而導致標記質量不高的危險。在使用中，柔性臂重復性地移動并承受持續的應力和偶爾發生的沖擊。在實踐中，已經發現，大概每個月必須調整一次該已知類型的柔性臂。
利用激光來標記玻璃還有一些問題，因為有時發現激光會產生不是十分清晰的標記。另一方面，發現在激光器的其他設置處玻璃會破裂，這顯然是不理想的。

發明內容
本發明人已經找到了這些問題的解決之道。
本發明人已經找到了對玻璃標記激光器的最佳設定，將在下文進行詳細描述。
本發明人認識到，用于實現這些目的的現有柔性臂的問題在于，它們過長并且過于復雜，并且單個的部件過長。本發明人已經認識到，如果柔性臂和部件可以造得更短，則可以將柔性臂造得更堅固和更可靠。
本發明人還認識到，現有的柔性臂在使用過程中承受了過多的扭轉和拉伸。這是由于使用者反復操縱標記頭以接觸車輛的多個部件而造成的。本發明人還進一步認識到，通過將激光發射器放置在車輛的一側可以克服這些問題，這將可以使得該臂較短。但是，為了不用移動車輛而允許標記車輛的兩側，必須在車輛的相對側上放置第二個激光器或者將第一激光器從一側移動到車輛的另一側。另外，需要可以從車輛的前面向后面移動發射器。
本發明人已經發現，通過在該結構上提供至少三個激光器安裝位置，該激光器安裝位置從彼此沿著至少兩個維數(dimension)移動，從而可以滿足這些要求。如果激光器可以在兩個激光器安裝位置之間移動，另一個激光器安裝在剩下的激光器安裝位置上，或者激光器可以在所有這三個位置之間移動，則可以覆蓋車輛的所有方面。
因此，本發明提供一種用于標記車輛的裝置，包括靠近車輛工作站延伸的結構；該結構沿著至少兩個維數界定出至少三個彼此間隔開的激光器安裝位置，用于安裝至少一個激光器裝置，該激光器裝置包括激光器和柔性激光束輸送部件，所述激光器用于產生在車輛的一部分上做標記的激光束，所述柔性激光束輸送部件用于將激光束從激光器輸送到車輛工作站的可選位置，該激光器裝置至少可以在兩個激光器安裝位置之間移動。
該結構可以在車輛工作站的側面延伸，或者在車輛工作站的一端或者另一端處或者在車輛工作站之上延伸。該結構可以在車輛工作站的各個側面上延伸，例如車輛工作站可以包括傳送帶，在該傳送帶的兩側上具有該結構。
該結構可以是任何適當的設計。優選的，它包括框架和用于將該框架懸掛在車輛工作站之上或者附近的支撐體。框架可以包括壁、柱、或者其他剛性結構部件，例如隔柵工作結構。車輛工作站可以由與該結構為一體的表面或者包括現有表面(其上安裝支撐件)的區域的表面所界定。優選地，車輛工作站的尺寸與要被標記的車輛的尺寸相對應。優選地，當車輛停放在該車輛工作站時，車輛工作站的寬度應該足夠寬，從而使得此時在車輛的兩側有足夠的空間讓操作者沿著車輛移動。優選地，應當有足夠的間隔空間以可以打開車門，從而允許進出車門。
例如，在車輛兩側上的空間可以是0.3-1.0米寬，優選是0.4-0.6米寬。優選地，該結構在車輛工作站的至少一個端部處打開，從而可以讓車輛駛入進入車輛工作站。更優選的是，車輛工作站在兩個端部處打開，從而該車輛可以從一端送入，并從另一端出來。這改善了通過該裝置的車流。該車輛可以駛入進或者沿著輸送裝置而進入。
框架可以包括任何適當的結構，例如它可以由基本平的部件、梁或其結合構成。
用于支撐框架的支撐件可以僅在一側上支撐該框架，該框架懸在支撐件之外。可選地，支撐件可以位于框架的兩側。
在替換實施方案中，該支撐件是從一個部件支撐該框架，例如該部件可為車輛工作站之上的頂部或者梁。
車輛工作站合適的寬度是2.5-5.0米寬，更優選是3.0-4.0米寬，3.5-7.0米長，更優選是4.0-6.0米長。適當的是，在車輛工作站之上的1.5-3.0米、更優選是2.0-3.0米的高度處支撐框架。框架優選與車輛工作站具有基本相同的長度和寬度，當然它可以更寬和更長，原因將在下面陳述。
該結構，特別是該結構的框架，限定了至少三個激光器安裝位置。
該至少三個激光器安裝位置沿著至少兩個維數彼此分開。它們可以在基本與車輛工作站平行的平面內彼此分開，該平面適合的是基本水平。或者，它們可以沿著與車輛工作站基本為直角的方向分開，例如在基本豎直的平面內。優選地，沿著三維有至少四個彼此分開的激光器安裝位置。
例如，有兩個位于車輛工作站一端的激光器安裝位置，它們沿著車輛工作站的橫向彼此分開，第三個激光器安裝位置安裝在車輛工作站的另一端上，沿著車輛工作站的縱向從另兩個激光器安裝位置移動。第一、第二和第三激光器安裝位置可以安裝在基本相同的水平平面中。或者至少一個激光器安裝位置可以位于其他激光器安裝位置的豎直之下。該至少三個激光器安裝位置可以位于一個水平平面內，或者它們可以位于不同的高度上。這樣允許在較低激光器安裝位置上的激光器標記處于車輛下部的部件，例如前燈、尾燈、擋泥板、登記板等。可以提供第一激光器裝置，它可移動地安裝在前兩個位置之間，允許標記車輛后部上的任何位置。第二激光器裝置可以安裝在第三激光器安裝位置上，用于標記車輛的另一端。
或者，可以有三個激光器安裝位置，第一激光器裝置可以在第一和第二激光器安裝位置之間運動，而第二激光器裝置可以在第二和第三激光器安裝位置之間運動。在這種方式下，可以基本在任意位置處設置這兩個激光器裝置，以便給車輛打標記。
在更優選的實施方案中，有至少四個激光器標記位置。優選地，基本上以矩形的圖案而設置這些位置。優選的是，這些至少四個的激光器標記位置處于相同的水平面中。第一激光器裝置優選可以在第一和第二激光器安裝位置之間運動，第二激光器裝置可以在第三和第四激光器安裝位置之間運動。合適的是，將第一和第二激光器安裝位置基本上設置在車輛工作站的一側上并且沿著車輛工作站的縱向方向彼此間隔開，第三和第四激光器安裝位置類似地布置。但是，第一和第二激光器安裝位置可以沿著車輛工作站的橫向方向彼此間隔開。讓激光器在其間運動的各個激光器安裝位置可以相互間隔開適當的距離。優選的是，該距離基本上與所要標記的車輛的寬度相同，如果這些位置沿著橫向方向間隔開的話優選在2.5米-4.5米，更優選為3.0-.0米，如果它們沿著縱向方向間隔開，則優選為3.5-5.0米，更優選為4.0-5.0米。
類似的說明應用于矩形圖案。
在另一個優選實施方案中，至少有八個激光器標記位置。優選的是，第一組的四個激光器標記位置以基本上為矩形圖案位于第一平面中，第二組的四個激光器標記位置以基本上為矩形的圖案位于第二平面中，第一矩形圖案與第二矩形圖案基本上相同，并且基本上垂直地設置在第二矩形圖案上方。
在另一個優選實施方案中，具有四個激光器安裝位置，它們優選如上所述一樣以基本上矩形的圖案間隔開。但是，在該實施方案中，設有一激光器裝置，它可以在第一、第二、第三和第四激光器安裝位置的所有位置之間運動。這樣，可以用單個激光器獲得非常大的覆蓋范圍。同樣，如果具有八個激光器安裝位置，則該激光器裝置優選可以在所有八個激光器安裝位置之間運動。
例如，可以設有至少一個在第一和第二激光器安裝位置之間延伸的第一軌道，第一激光器安裝件可以沿著該軌道運動，設有沿著與第一軌道不平行的方向從第一激光器支撐件延伸出的第二軌道，設有可以沿著第二軌道運動的第二激光器支撐件，該激光器裝置安裝在第二激光器支撐件上。
這樣，激光器裝置的位置可以由表示第一激光器支撐件沿著第一軌道的位移和第二激光器支撐件沿著第二軌道的位移的一對坐標來限定。優選的是，第二軌道與第一軌道大體上垂直地延伸，激光器裝置的位置由一對笛卡兒坐標(X，Y)限定。
在激光器安裝位置的第一圖案處于一個水平面中并且激光器安裝位置的第二圖案處于位于與第一水平面不同的高度處的第二水平面中的情況下，可以設置第三激光器支撐件，該第三激光器支撐件可以相對于第二激光器支撐件而運動，激光器裝置安裝在第三激光器支撐件上。第三激光器支撐件優選可以包括伸縮臂、氣壓或液壓缸、電動驅動螺桿或其它裝置。這樣，可以使用第三坐標Z來限定激光器裝置。
在激光器裝置可以在第一和第二激光器安裝位置之間運動的所有情況中，激光器裝置的位置優選將在兩個位置之間基本上連續地運動。這使得能夠非常細微地將激光器裝置定位，從而對于在車輛的給定部分上做標記而言可以獲得最優的定位。
激光器裝置還可以通過第一激光器支撐件繞著樞軸的轉動和激光器裝置沿著在第一激光器支撐件上的軌道的位移的組合來在第一和第二激光器安裝位置之間移動。
在激光器裝置可以在一對激光器安裝位置之間運動的所有情況下，最好設有用于驅動激光器裝置的電動機。
該電動機可以通過任意合適的機構來驅使激光器裝置運動。例如，電動機可以相對于軌道固定，該電動機驅動著與激光器裝置或激光器裝置的安裝件相連接的線性延伸傳動裝置。例如，該傳動裝置可以包括由電動機驅動的剛性桿、鏈條或纜索。或者，該電動機可以安裝在激光器裝置或激光器裝置的安裝件上，從而傳動裝置可以通過電動機來驅動并且接合著固定在構架上的軌道。例如，在激光器支撐件和軌道或者齒條和小齒輪傳動裝置之間可以由摩擦傳動裝置。或者，軌道可以包括接合著電動機的傳動裝置的鏈條或纜索。
可以設置用于控制激光器裝置的位置的控制部件。這在自動系統中可以通過計算機來集中控制。或者，可以設置用于控制激光器裝置的部件，該部件可以由用戶來操作。例如，如將在下面所進一步描述的一樣，控制部件可以設置在激光束輸送部件上。
該激光器裝置包括激光器，這將在下面作進一步說明。該激光器其重量通常為20-40kg，例如大約為30kg，例如為32kg。可以設有一對激光器，在第一激光器失效時，第二激光器可用作第一激光器的備用激光器，以減小停工時間。
激光器裝置優選包括激光器冷卻部件，例如空冷或水冷部件。優選的是，采用泵送流體冷卻系統。泵送流體冷卻系統可以包括第一部分、冷卻線路和柔性連接部分。其中，第一部分包括安裝在構架或者構架的支撐件上的泵裝置；冷卻線路安裝在激光器裝置上；柔性連接部分位于冷卻線路和激光器裝置之間，例如用于輸入和輸出冷卻流體的軟管。
第一或第二軌道或者它們兩個包括一對軌道部件，這些軌道部件彼此平行間隔開地延伸，以向第一或第二激光器裝置支撐件提供最佳支撐。
激光束輸送部件應該執行幾個功能1.它應該提供從激光器到激光離開點的通道，該通道是完全封閉的，以保護操作人員和其它裝置免于受損。
2.從激光器到離開點的通道必須為柔性的。
滿足這些要求的激光束管道對于激光束焊接領域而言是公知的。
合適的這種激光管道包括在連接部分處連接在一起的至少兩個激光管道，這些管道部分可以圍繞著一個并且優選為兩個軸相對于彼此可轉動地安裝在連接部分處。優選的是，具有至少三個、最優選為至少四個激光管道部分。優選的是，在激光管道部分之間的連接部分包括用于在激光管道部分斜交時使激光在這些連接部分處轉向的鏡子。這種裝置在激光束焊接領域中是公知的。激光束管道部分可以基本上是筆直的，或者它們可以包括兩個傾斜剛性連接在一起的子部分，在該情況下必須在激光管道內設置一旋轉鏡以使激光束旋轉。例如可以從Laser Mechanism Inc.Of Southfield Missouri UnitedStates中得到合適的裝置。為了獲得大范圍的運動，優選至少有三個連接部分，這些激光束管道部分可以在每個連接部分處繞著兩個軸轉動。
通過設置連接部分可以使這些激光束管道部分彼此相對而繞著兩個軸轉動，這些連接部分包括可轉動地與繞著第一軸線轉動的第一激光束管道部分相連接的第一接合部分，和相對于第一接合部分可轉動地安裝的第二接合部分。每個接合部分可以包括激光旋轉鏡。第二接合部分也可以相對于第二激光束管道部分可轉動地安裝，以給出最優的靈柔性。
這些激光管道部分可以設有保護材料，例如彈性涂層，以進一步保護它們免于受損。
本發明使得激光束管道部分能夠相對較短。例如，每個部分可以不超過1米長，優選不超過800mm長，優選不超過700mm長，并且優選其長度為400-650mm。
本發明的這個方面特別重要。具體地，為了避免激光束輸送部件由于與其它物體碰撞而意外損壞或對其它物體造成損壞，最好將各個激光束管道部分長度保持盡可能短。同時，必須能夠在車輛上的不同位置處的很多地方作標記。本發明人還發現，對于安全性、可操作性和到達大范圍車輛位置的能力而言，最優的臂長度由上面的長度給出。
整個激光束輸送部件優選其長度不超過3.0m，優選不超過2.5m，并且優選小于2.3m。
激光束管道的內徑優選為10-20mm。其外徑優選為-100，更優選為70-90mm。
可以設有第一激光束管道部分，它與激光器剛性連接并且與第二激光束管道部分柔性連接，其中第二激光束管道與第三激光束管道部分柔性連接。最后，可以設有第四激光束管道部分，它與第一激光束管道部分柔性連接并且與標記頭剛性連接。
至少一個管道部分的長度是可變的。通過設置用于縮短至少一個管道部分的部件，這有助于改善該裝置的柔性。
優選的是，管道部分包括伸縮地安裝在第二管道部分部件內部的第一管道部分部件。可以設置驅動部件，用來使第一管道部分部件相對于第二管道部分部件運動，以增大或減小該結構的長度。
尤其優選的是，具有可變長度的管道部分可以緊挨著設在激光束光源附近。已經發現激光束安裝件向可變長度管道部分和驅動部件提供合適的安裝件。
尤其優選的是，具有可變長度的管道部分如此構成，從而管道部分軸線基本上是垂直的，從而可以獲得激光束輸送部件的垂直升起和下降。
本發明的裝置優選包括一標記頭。該標記頭用來接觸所要標記的車輛的一部分，并且將激光束輸送給所要標記的車輛的那部分上，該標記頭還包括用于使激光束偏轉以限定出形成標記所需要的圖案。
所形成的標記可以為任意合適的類型，例如成規定數目排的特定數目字符的字母數字代碼。或者，它可以包括圖形符號、標志或其它符號。在所有情況中，必須使激光束在兩個方向上在所要標記的車輛通道表面上運動。通過使激光束以光柵掃描圖案在所要標記的部分車輛的表面上掃描，以點陣圖案形成該標記。或者，可以單獨地刻出這些字符。
為了使激光束沿著兩個方向偏轉，可以采用任意合適的系統。但是，優選設置至少一個鏡子，該鏡子可以繞著至少一個軸轉動以使激光束偏轉。優選的是，順序采用一對鏡子，每個鏡子與激光束相交，并且每個可以繞著相應固定軸線轉動。優選的是，這些鏡子可以繞著轉動的軸彼此垂直。這些鏡子的旋轉由任何合適的部件來控制。優選的是，這些鏡子的轉動由發現可以迅速而有效地運動的電流計來控制。例如在US5298717中描述了一種合適的布置。
該標記頭還包括不透光外殼，用于防止激光輻射泄漏以保護操作人員。
一部分外殼將包括用對于所使用的激光輻射而言是透明的材料形成的窗口。例如，在使用二氧化碳激光器的情況下(如在下面進一步所述一樣)，該窗口可以由鍺構成。
標記頭優選包括可以由操作人員操作的控制部件。
這些控制部件優選包括用于在標記頭處于適當位置中時開始進行激光標記的部件。該控制部件還包括用于如上所述一樣控制激光器裝置的位置的部件。
該控制部件優選包括安全裝置。該安裝裝置優選包括至少一個開關，該開關只有在標記頭處于在所要標記的一部分車輛上的正確位置中時關閉，以便防止該裝置被意外啟動。優選的是，設有至少三個開關，所有這些開關在標記頭處于正確位置中時受到按壓，該激光器不可操作直到所有三個開關受到按壓。這就確保了標記頭在啟動激光器之前不動，以防止所施加的標記變形并且防止激光輻射逸出。
該標記頭還可以包括圍繞著標記頭的彈性密封件，以進一步防止輻射泄露。
可以設置用于清潔激光束窗口的部件，以防止漏光或聚焦。例如，可以進行吹氣以從激光束窗口上將沉積物吹掉并且防止透鏡受污染。
優選的是，設有用于搜集在給窗玻璃標記期間釋放出的材料的部件。例如，可以收集玻璃灰塵。收集部件可以包括簡單的容器。但是，為了捕獲相對較輕的玻璃顆粒，可以設置粘性表面。例如，可以采用雙面膠帶。
可以設置用于承載激光束管道和標記頭的重量的支撐部件。該支撐部件優選包括柔性部件，例如連接桿、纜索、鏈條等。優選的是，柔性部件安裝在激光標記裝置上。柔性部件可以從梁例如安裝在激光器安裝件上的可旋轉安裝的梁上懸吊下來。
柔性部件可以包括鎖緊滑輪，它包括纏繞在卷盤上的一定長度的線，該卷盤受到彈性部件例如盤簧的作用，該盤簧使卷盤沿著將線纏繞到卷盤上的方向旋轉，設有用于固定該卷盤或線的鎖緊部件，該鎖緊部件例如可以通過向線施加張力來釋放出。可以設有用來只支撐標記頭的單個柔性部件。但是優選的是，激光束輸送部件的每個柔性元件由單獨的支撐部件獨自支撐。
合適的鎖緊滑輪可以從Nedderman公司得到。
激光標記裝置的可動部件包括激光器、激光束輸送部件、支撐部件等的總重最好盡可能小，以便使之容易運動。例如，在100kg-300kg更優選為150kg-200kg范圍內的總重應該是合適的。這可以通過使用用輕型材料例如鋁或復合材料例如玻璃加強塑料形成的市售部件獲得。
當在車輛上制作的標記如上所述一樣包括字符的情況下，必須使該光束沿著至少兩個方向偏轉并且在形成這些字符的同時將該光束的打開和關閉。優選的是，光束的位置和光束的持續時間中的至少一個優選兩個由控制系統控制。該控制系統可以安裝在標記頭中、安裝在激光器裝置中或安裝在本發明裝置上的另一個位置處。例如，控制裝置可以安裝在車輛工作站附近。
在將安全碼標記到車輛上的情況下，每個代碼的至少一個組成部分通常必須為所標記的車輛所獨有。因此，可以設置用于將每個車輛所需要的代碼輸入給控制器的輸入部件。可以例如使用鍵盤手動輸入該代碼。或者，可以通過通信網絡例如互聯網或通過專用通信線路例如電話線將代碼傳送給控制系統。或者，該控制系統可以設有用來讀取與標記在每個車輛上的代碼相關的信息的掃描器。例如，該掃描器可以包括在本領域所公知類型的條形碼讀取器。
該控制系統優選包括編程用來控制該裝置的個人計算機或類似計算機。
例如，該控制系統可以包括與至少一個存儲器連接的處理器，該處理器用于針對所要標記的每輛車存儲的數據，包括車輛標記數據(例如車輛識別號碼)、要標記在車輛上的代碼和制作該標記的日期。優選的是，設有用來將車輛數據輸入給處理器的輸入裝置，該處理器用來將車輛數據輸入進存儲器。
該處理器優選還與激光器控制器連接。為了在給定的車輛上作標記，將作為由國際組織分配給該車輛的唯一號碼的其車輛識別號碼輸入給處理器。該處理器然后從存儲器中提取在該車輛上標記所需要的代碼數據。然后將該代碼數據傳送給激光器控制器。該控制器自身與激光器連接，并且單獨與標記頭連接。激光器控制器通過將它打開和關閉與由激光標記頭產生出的激光束的運動配合地控制激光器，從而將所需要的代碼標記到車輛上。一旦已經將該車輛標記了所要求的數目或次數，可以將信號輸入給處理器以表示該車輛已經被標記。然后處理器將標記的確認和標記的日期寫入到第二存儲器中。
該處理器優選構成為從存儲器中將標記數據刪除以防止將相同的標記施加給第二個車輛。可以將標記數據輸入進第二存儲器以提供一記錄。
本發明的裝置可以用來標記任何適當類型的車輛。但是，特別優選的是，使用本發明的裝置來標記車輛的至少一個窗戶。
本發明的優點在于，雖然在不同車輛結構中所要比較的適當窗戶部分的位置是不同的，并且雖然停放在車輛工作站中的車輛位置每次是不同的，但是由于激光器裝置的位置的靈柔性，操作人員仍然能夠將標記頭安放在用于制作標記的理想位置中。
為了在車窗上作標記，可以在玻璃本身上作標記，或者可以在形成在層疊玻璃板之間的有機中間層上作標記。
在第一過程中，必須使用足以讓玻璃吸收的激光束。發現由二氧化碳激光器或準分子激光器發出的激光束適用于該用途。
對于第二方法，可以使用不能由玻璃吸收但是可以由有機中間層吸收的激光束。在該情況中，發現可以使用由釹/YAG激光器所產生的光束。
已經發現，為了避免使玻璃開裂并且為了提供具有明顯邊緣的標記，最好使用脈沖激光器。優選的是，通過交替地將它打開和關閉來使該激光器產生出脈沖。脈動的頻率最好在10-100kHz更優選為30-60kHz最優選為35-45kHz的范圍中。
激光器的平均功率最好在5-20瓦的范圍中。
標記的質量受到打開激光束的時間與關閉激光束的時間的比例即工作周期的影響。優選的是，該工作周期在20-60％的范圍中，更優選為30-50％，或者最優選為35-45％。例如，在40kHz下，在工作周期中的40％的工作比例將給出10毫秒的激光輻射脈沖，之后將激光器關掉15毫秒。
掃描速度也影響了標記的質量。優選的是，掃描速度為2000-8000，更優選為3000-6000，最優選為4000-5000mm/s。
尤其優選的是，使工作循環與激光器的掃描速度和操作功率相配。具體地說，特別優選的是，在這些參數內操作，功率為5-20瓦，工作循環為30-50％，并且掃描速度為3000-6000mm/s，更優選的是在功率為10-15瓦下操作，其中工作循環為35-45并且掃描速度為4000-5000mm/s。
這些數字可以由每單位長度的能量輸入的概念數值來表示。例如，當在10瓦下并且40％工作循環并且掃描速度為4500mm/s操作時，每單位長度的能量為100.4/4500＝大約0.9焦耳/mm。優選的是，為了避免開裂并且獲得清楚的標記，每單位長度的能量為0.5-2.0焦耳/mm，更優選為0.75-1.2焦耳/mm，更優選為0.8-1.0焦耳/mm。
已經發現，為了在車窗玻璃上作標記，特別優選的是，使用在5-20瓦更優選大于為10-15瓦的范圍內操作的二氧化碳激光器。
優選的是，二氧化碳激光器為高頻激發二氧化碳激光器，優選在10-50MHz的范圍內的頻率下激發。優選的是，使用射頻激發二氧化碳激光器。特別優選的是使用盤形激光器。
優選的是，激光器的工作循環、平均功率輸出和掃描速度中的至少一個可以由操作人員控制，并且優選所有這些參數可以由操作人員來控制。
合適的射頻激發二氧化碳盤形激光器例如由Rofin Sinar UK Ltd公司制造。
在本發明中所使用的激光器也可以用來標記除了窗戶之外的車輛其它部分，包括前燈、塑料部件、噴漆車體或合金輪緣。
當使用射頻激發激光器時，該激光器需要用于激發該激光器的射頻電源。這可以安裝在激光器裝置上。但是，由于這種裝置可能相對較重，所以本發明人已經實現可以將射頻源安裝在該結構上的任意地方。可以通過在本領域例如激光束焊接領域中所公知類型的射頻電纜來將射頻信號傳送給激光器。例如，可以使用銅芯共軸電纜。因此，在優選實施方案中，本發明的裝置包括安裝在該結構上的射頻源和從射頻源延伸到激光器裝置的柔性射頻傳輸電纜。
本發明人已經發現，在使用這種射頻傳輸電纜時必須小心避免使該電纜彎曲，否則將出現對電纜造成損壞和功率損失。因此，優選提供一種在射頻源和激光器裝置之間延伸的射頻傳輸電纜，該電纜為可變的結構，該電纜的每個部分的曲率半徑設定為不小于30cm。
優選的是，該電纜依次圍繞著其半徑不小于30cm的沿著第一方向相對于該結構可動地安裝的第一彎曲軌道部件、其半徑不小于30cm并且相對于該結構可動地安裝的第二彎曲軌道部件和其曲率半徑不小于30cm可動地安裝在第二軌道部件上并且沿著與第一方向傾斜優選與第一方向垂直的方向相對于該結構可動的第三軌道部件延伸。這樣，第一、第二和第三彎曲軌道部件可以通過使電纜運動并且保持拉緊來吸收在電纜中的松弛部分。這些彎曲軌道部件可以通過電動機來推動或者它們可以通過可以是相對剛性的射頻電纜自身來推動。
可以設置用于冷卻激光器裝置的冷卻部件。該冷卻部件優選可以包括泵送液體冷卻部件例如泵送水冷部件。可以設置制冷部件以便冷卻泵送液體，從而改善冷卻效率。


將通過參照以下附圖的實施例的方式對本發明作進一步說明。其中圖1為根據本發明的裝置的等角概略圖。
圖2為供本發明使用的激光器裝置的概略側視圖。
圖3為貫穿供本發明使用的激光標記頭的示意性剖視圖。
圖4為激光器安裝系統的示意性側視圖。
圖5為供本發明使用的控制系統的示意圖。
圖6為射頻電纜引導機構的示意性立體圖。
圖7為供射頻電纜引導機構使用的可動引導部件的側視圖。
圖8為顯示出射頻電纜的延伸部分的示意圖。
圖9為顯示出激光器安裝系統的第二實施方案的示意圖。
圖10為供本發明使用的激光束傳輸部件的可選設計的概略立體圖。
圖11為處于收縮狀態中的可縱向延伸的激光器管道部分的示意性剖視圖。
圖12為貫穿處于延伸狀態中的可縱向延伸的激光束管道部分的示意性剖視圖。
具體實施例方式
圖1所示為該裝置，該裝置標號為100。該裝置包括位于車輛工作站102上方的結構101，結構101和車輛工作站102的界限由虛線表示。
可以將車輛停在位于結構101下方的車輛工作站102中。結構101包括一構架，該構架由包括安裝在車輛工作站的每個角部處的支撐柱104構成的支撐件和用于加強該支撐件克服水平力的加強構件105和106一起安裝在車輛工作站上方2m處。車輛工作站102寬約4.0m，長約5.0m。提供有由107表示的激光器裝置。激光器裝置107包括一對激光發射器108和109。在使用中，只有單個激光發射器連通以供使用，本例中為激光發射器108。提供另一個激光發射器109以在第一激光發射器108出故障時作為備用。與激光發射器108連接的是激光束傳輸臂110，將在下面對激光束傳輸臂110作進一步說明。激光束傳輸臂110終止在標記頭111中，將在下面對標記頭111作進一步說明。
根據本發明的裝置限定了至少四個分別由A、B、C和D表示的激光器安裝位置。激光器108可以在A、B、C和D的每一個之間連續運動。為此，設有第一軌道，它包括位于該結構101的相對側面上的一對軌道構件112。第一激光器支撐件113可移動地安裝在軌道構件112的頂部上。第一激光器支撐件113通過接合在沿著軌道構件112延伸的凹槽中的輪子安裝在軌道構件112上。電動機114安裝在一個軌道構件112的一個端部處。
在圖4中更詳細地顯示出該布置。在圖4中，顯示出結構101的頂部，為了清楚起見只顯示出部分。可以看出軌道構件112安裝在結構101的頂部上。凹槽115形成為沿著軌道的頂部延伸。顯示出第一激光器支撐件113安裝在沿著凹槽115運行的輪子116上。電動機114通過傳動裝置118驅動滑輪117，其細節沒有顯示出。傳動裝置118最好為減速傳動裝置，從而滑輪117比電動機114轉動得更慢。滑輪117將從第一激光器支撐件113延伸出的線纜119圍繞著滑輪117沿著一回路驅動至位于軌道112的相對端部處并且回到第一激光器支撐件113的另一個端部。當滑輪117沿著逆時針方向轉動時，第一激光器支撐件113朝著圖4左邊移動。當它沿著順時針方向轉動時，第一激光器支撐件113朝著圖4的右邊移動。
第一激光器支撐件113還包括一對軌道121。設有其上安裝有激光器108和109的第二激光器支撐件122。該第二激光器支撐件122可以在輪子123上沿著軌道121移動。設置了電動機124、傳動裝置125和滑輪126的類似布置，從而接合著線纜(未示出)以便使第二激光器支撐件122沿著軌道121移動。電動機114和124響應于來自安裝在標記頭111的裝置的控制信號被電驅動。
在圖1中所示的還有一冷卻水供應裝置130和該裝置的電源。輸入終端131顯示出包括一鍵盤132和用于接收與所要標記的車輛相關的信息輸入的條形碼讀取器133。VDU134設置用于顯示數據輸入。設有用來接收來自輸入部件131的信號激光控制器135。該激光控制器135通過線纜(未示出)提供控制信號以便控制激光束在標記頭中的位置。激光控制器135還沿著射頻電纜137提供了射頻電源供應裝置。將射頻信號輸送給激光器108。該激光器108包括一射頻激發盤形二氧化碳激光器。當向該激光器提供射頻信號時，開始激光發射。當射頻激發信號中斷時，激光發射停止。激光控制器135因此可以用來將激光器108打開和關閉。激光控制器優選為射頻激發盤形二氧化碳激光器。優選的是，它在40MHz的頻率下激發。優選的是，它是以40％接通時間的工作周期(例如，10毫秒接通，之后15毫秒斷開)工作的脈沖激光器。優選的是，它以大約為10瓦的平均功率工作。優選的是，激光束構成為以每秒4500mm的速度在玻璃表面(通過將在下面所述的裝置)掃描。
在圖1中還顯示出用于激光束輸送臂的支撐部件138，這將在下面進行說明。
冷卻控制器136設置用來控制激光器的溫度。為此，通過管道138將冷卻水泵送給激光器。管道138與在激光器108內的冷卻回路連接，由此可以從激光發射器108中將熱量除去。
熱量通過任意合適的部件從冷卻水中散發出。實際上，發現可以通過從管子138的輻射、向圍繞著該管道138的空氣傳導并且向相對笨重的支撐件104和結構101傳導的混合來將熱量除去。
可以看出射頻電纜137沿著該結構101的構架從其一個端部延伸出。
重要的是，射頻電纜不應該彎曲通過小于30cm的半徑，否則會對電纜造成損壞。該射頻電纜137固定在構架上，并且在該構架的端部處圍繞著成型引導件139通過。從引導件139延伸出的射頻電纜137的長度基本上沒有受到支撐。它圍繞著具有形成在其中的半徑大于30cm的彎曲軌道的引導件140穿過，射頻電纜在所述軌道中滑動，如將在下面所描述的一樣。引導部件140可滑動地安裝在軌道112上。它也可以可滑動地安裝在位于頂部處的引導梁141上。從引導部件140的頂部，射頻電纜137圍繞著固定在第一激光支撐件113上的第二彎曲引導部件142延伸。從第二引導部件142中，射頻電纜137基本上沒有受到支撐，直到它到達可滑動地安裝在軌道121上的第三引導部件143。第三引導部件143包括一彎曲軌道，射頻電纜137在其中滑動，該軌道其半徑大于30cm。第三引導部件143相對于第二激光器支撐件122可動地安裝。射頻電纜從第三引導部件143延伸至第二激光器支撐件122。
在使用中，在激光發射器沿著第一和第二軌道121、112運動時，相對剛性的射頻電纜圍繞著在可動引導部件139、140、142和143中的彎曲軌道被推動，從而使這些可動引導部件拉緊在射頻電纜中的松弛，并且不會產生半徑太小的彎曲，如將在下面所述一樣。
圖2為用在圖1的裝置中的激光器裝置和激光束輸送部件的示意圖。激光發射器108顯示出位于該圖的頂部處。激光發射器108與包括大體上由110所示的激光器臂的激光束輸送部件連接。在使用中，激光束從激光器108的端部201中發射出。該激光器臂110包括與激光發射器的端部201連接的第一激光器管道部分202。第一激光器管道部分202包括與用于使激光束圍繞著彎曲部偏轉的旋轉鏡設置成一體的剛性彎曲部203。第一激光器管道部分202在柔性連接部分205處與第二激光器管道部分204連接，該連接部分可以繞著彼此成直角的兩個軸轉動。同樣，第二激光器管道部分204在一柔性連接部分207處與第三激光器管道206連接，該連接部分也可以繞著成直角的兩個方向轉動。第三激光器管道部分205還在柔性連接部分209與第四和最后的激光器管道部分208連接。第一激光器管道部分202裝有一調節部分210，其中可以調節激光束的行進線路，從而它基本上在中央向下穿過激光器臂110。
每個柔性連接部分205、207、209包括一對旋轉鏡，用于旋轉激光束，從而它向下穿過相應的激光器管道部分。
第二激光器管道部分204在柔性連接部分205和207中的旋轉鏡的中心之間的長度為620mm。第三激光器管道部分205在柔性連接部分207和209之間的長度為600mm。這樣，單獨臂部分相對較短，從而使得整個裝置容易控制并且避免對臂或相鄰物體的損壞。
第一激光器管道部分與標記頭211連接。該標記頭211包括用于使激光束響應于從激光控制器131接收到的控制信號沿著彼此成直角的至少兩個方向偏轉的部件，由此在所要標記的車輛部分上形成適當的圖案。標記頭211包括一激光束出口212，它包括一鍺窗，它對于由激光發射器108發射出的輻射而言是透明的。
圖2a為局部視圖，顯示出柔性連接部分205、207、209的結構。在圖2中，可以看出柔性連接部分205、207、209沿著圖2a的箭頭II的方向。可以看出圖2a與箭頭II成直角。在每種情況下，由214和215表示的激光器管道的兩個相應部分連接在一起。第一接合部件216相對于第一激光束管道部分214可轉動地圍繞著單個軸線安裝。該接合部件還在可轉動安裝件218處可轉動地連接在第二接合部件217。第二接合部件217在可轉動安裝件219處相對于第二激光束管道部分215可轉動地安裝。連接部分的結構使得激光束管道部分214和215能夠相對于彼此繞著成直角的兩根軸可轉動地安裝，從而具有最大的靈柔性。
在圖2中還可以看出一支撐系統，由此當將標記頭211保持在任意給定高度處時，它可以保持懸吊在那個高度處。
支撐部件包括安裝在位于激光發射器108的頂部上的樞軸224上的可旋轉安裝的梁223。設有一配重225。在梁223的端部處設有三個鎖緊卷盤226、227和228。鎖緊卷盤在市場上例如可以從公司Neddermann得到。每個鎖緊卷盤包括具有圍繞著它的線的彈簧加載卷盤，該彈簧使卷盤沿著卷上方向轉動。鎖緊部件的線可以通過快速拖拉釋放出，之后該線可以進出該卷盤。如果使該線保持固定，則鎖緊部件再次接合，從而將線固定在新的位置處。
這樣，通過向線施加迅速拖拉，將它解鎖然后拖出或者使之能夠在彈簧的作用下卷入直到實現所要求的長度，由此將該線保持不動幾分之一秒，并且鎖緊機構將該線鎖在適當位置處。鎖緊卷盤326用來支撐標記頭211的重量。鎖緊卷盤227支撐著第一激光器管道部分204的重量，并且鎖緊卷盤228支撐著第二激光器管道部分206的重量。
當使標記頭211運動時，鎖緊卷盤因此延伸或收縮。另外，該梁223將旋轉至所選的位置。這樣，一旦它已經運動就可以將標記頭211保持在所要求的位置處。最終，圖2顯示出在標記頭211上的磁鐵229。磁鐵229包括與環形永磁體共軸安裝的中央電磁鐵。當斷開電磁鐵時，永磁體的磁場可以用來將標記頭211鎖在磁性表面上。當接通電磁鐵時，如此布置，以使得電磁鐵的磁場抵消了由永磁體產生出的磁場，從而使得標記頭能夠被松開。
標記頭211還包括可由操作人員操作的控制輸入裝置213，如將在下面參照圖3所述一樣。
圖3顯示出貫穿圖2的標記頭211的示意性橫截面。該標記頭211包括在頂部處通過具有在激光焊接領域中所公知的設計的連接件與第四管道部分208連接的外殼301。在標記頭的左手側處，設有一鍺窗212，它對于由二氧化碳激光器發射器108產生出的那種紅外輻射而言是透明的。它由用彈性材料形成的結構302保護。該結構302顯示出位于處于可以開始標記的位置中的車輛的一塊窗玻璃303附近。
激光束的路徑由虛線304所示。該光束在頂部處進入標記頭211并且通過固定鏡子305轉向。轉向的激光束然后入射在安裝在電流計307的可旋轉軸上的鏡子306上。電流計307的軸的角度位置可以響應于沿著信號線308輸入給電流計的信息變化。然后，該激光束沿著其確切位置將取決于鏡子306的角度位置的路徑309偏轉。然后該偏轉的激光束入射在安裝在第二電流計311的軸上的第二可旋轉鏡子310上。第二鏡子310如此安裝，從而該鏡子的法線與電流計311的軸垂直地延伸。電流計311如此安裝，從而其軸與電流計307的軸大體上垂直地延伸。鏡子310的角度位置可以響應于沿著線路312發送的信號通過電流計311變化。改變電流計311的位置沿著與其中它由鏡子306改變的方向垂直的方向改變激光束的位置。這樣，激光束313的最終路徑可以沿著成直角的兩個方向變化，從而使得激光束可以通過給電流計307和311適當的信號掃描穿過任何所需的圖案。
在該結構302的端部處安裝有一對開關314。這些開關314如此構成，從而當按壓它們時，沿著線路315、316給控制箱317提供信號。
這些開關314設置作為安全特征。實際上，還設有另一個開關314(未示出)，這三個開關314以在二維上延伸的圖案布置。控制箱317如此構成，從而它只允許激光器在所有開關314被按壓的情況下發射。這確保了該激光器只有在標記頭211與窗玻璃303的表面緊密接觸的情況下可以發射。
最好，設有一操作人員控制裝置213。該操作人員控制裝置213相對于標記頭311剛性固定在托架318上。操作人員控制裝置還包括控制按鈕。設有第一對控制按鈕319。通過按壓這些按鈕中的一個或另一個，在圖4中所示的第一激光器安裝結構可以向左或向右移動。設有第二對按鈕320。通過按壓這些按鈕中的一個或另一個，可以使第二激光器安裝件122按照由操作人員所選擇的一樣相對于在圖4中的紙面進出地移動。這樣，操作人員可以控制激光器108的位置。最后設有兩個激光發射按鈕321。按壓這兩個激光發射按鈕321沿著控制導線322將信號發送給控制箱317。如上所述，控制箱317將包括一電路，該電路將在所有按鈕314被按壓的情況下只允許將發射信號傳送給自身的激光發射器108。
還設有從控制箱317中延伸出的另一個信號線323。該信號線323沿著激光器臂110延伸，并且通過柔性連接件與激光器控制部件131連接，如將在下面所述一樣。該導線323優選包括一束用于傳送不同信號例如用于電流計307和311的控制信號、用于電動機114和124以便設定激光器的控制信號和用于操作該激光器的激光發射信息的導線。
圖5為激光器控制系統131的示意圖。在該系統的中央處為一處理器單元501。該處理器單元501構成為接收來自輸入部件502的輸入。該輸入部件可以通過通信網絡503例如公共交換電話網絡或互聯網接收信息。輸入單元502還可以來自用來讀取條形碼例如504的條形碼讀取器133的信號。該輸入單元502還可以接收來自鍵盤132的輸入信號。
處理器502還與數據存儲器505連接。該激光器控制器131還與激光器控制器135連接。
輸入單元502用來將車輛標記數據輸入給處理器501。該輸入單元可以通過通信網絡503、條形碼讀取器133或鍵盤132中的任一個接收該數據。
車輛標記數據可以包括車輛識別號碼(通過國際組織分配給每輛車的號碼)、車輛的說明(例如車輛類型和顏色)、所要標記在車輛上的代碼和所要標記的車輛的車窗數量。處理器501接收車輛標記數據并且將它存儲在數據存儲器505中。當將車輛安放在車輛工作站102中以便進行標記時，該系統的操作人員將能夠輸入將要標記在車輛上的車輛識別號碼。操作人員可以使用鍵盤或條形碼讀取器來完成這項工作。當處理器501接收到所要標記的車輛的車輛識別號碼時，處理器在數據存儲器505中檢驗相應的所存儲的車輛識別號碼。當發現相應的所存儲的車輛識別號碼時，該處理器將該信息顯示在屏幕134上以便由操作人員確認。例如，操作人員能夠檢驗在屏幕上所報告的說明是否與在車輛工作站中的車輛相符。給予操作人員確認該車輛是否已經正確識別的選擇。一旦已經確認，則將該車輛標記數據發送給激光器控制器135，然后該系統準備使用。
激光器控制器135構成為產生出三個隨著時間以同步的方式變化的控制信號。第一信號控制激光器108打開或關閉。第二信號沿著控制線路136引導至標記頭111，并且控制激光束的垂直位置。還將第三信號沿著控制線路136向下傳送給激光器標記頭111，并且控制激光束的水平位置。激光器控制器135將構成為控制激光器108和標記頭111以產生出用于該車輛的所期望的代碼。為了標記該車輛，操作人員只要將具有激光器窗口的標記頭111安放在所要標記的窗戶附近，從而將這些按鈕114都按壓下并且按壓激光發射按鈕。這將向激光器控制器135發送信號以開始激光標記。該激光器控制器135然后將如上所述一樣將信號發送給激光器108并且發送給在標記頭111中的電流計以產生出所要求的標記。
這種激光器控制器和激光器在市場上可以例如從Rofin Sinar UK limited中得到。
然后操作人員將標記如在屏幕134上所構造出的一樣多的車輛的窗戶。一旦已經將所有窗戶標記，則操作人員例如可以使用鍵盤132向處理器501輸入信號以表示已經將所有窗口標記。然后，處理器構成為將表示該車輛已經被標記的數據輸入進數據存儲器505中。一旦對于給定的車輛已經作出了所分配數量的標記并且已經給出用于表示所有窗口已經被標記的信號時，該處理器構成為防止再次使用相同的號碼，以便避免用相同的號碼標記不同的車輛。優選的是，該處理器構成為使得操作人員針對特定的車輛請求附加的標記，例如對天窗進行標記。
該處理器還如此構成，從而使得用戶在分配的標記號碼沒有使用之前，不能對另一車輛進行標記。如果車輛沒有用于標記所分配的標記的足夠空間，則可以提供激光吸收表面，以讓操作人員可以在上面做標記。例如，可以將一塊薄膜設置在車輛標記站附近。
在圖6中，示意性地顯示出構架的第一軌道部件112和第一激光器支撐件的軌道部件121。還示意性地顯示出第一固定引導部件139、第一可動引導部件140、相對于軌道121固定的第二可動引導部件142以及第三可動引導部件143。在每一個引導部件140、142和143中，形成有其半徑大于等于30cm的曲線形狀的一狹縫。該狹縫足夠大，以正好容納射頻電纜137，并且該狹縫足夠光滑，以使得該電纜能夠沿著該狹縫滑動。
可以看出，射頻電纜具有四個未受支撐的長度段。一個長度段602在固定引導件139和第一可動引導件140之間延伸。第二長度段603在第一可動引導件140和第二固定引導件142之間延伸。第三未受支撐的長度段604在第二可動引導件142和第三可動引導件143之間延伸，并且第四未受支撐的長度段605在第三可動引導件143和激光器108之間延伸。
如果激光器108沿著方向Y移動，則未受支撐的長度段603將縮短。但是，由于射頻電纜137相對剛性，所以第一可動引導件140也將沿著方向Y移動與激光108所移動的距離的一半的距離。這樣，任意松弛被吸收，并且防止形成彎曲部。同樣，如果激光器108沿著方向X移動，則未受支撐的長度段605將變短，并且未受支撐的長度段604將變長大約為激光器108運動的距離的一半，從而第三可動引導件143也沿著X方向移動與激光器108運動的距離的一半的距離。
這樣，該激光器可以在該結構上運動到任意位置，而不會在該射頻電纜上形成有不期望的彎曲部。
在圖8中示意性地顯示出第一、第二和第三可動引導件140、142和143。激光器108的位置有坐標(x，y)限定。可動引導件140沿著Y方向離激光器108的距離由l1表示。第二可動引導件143沿著X方向離激光器108的距離由l2表示。可以看出，射頻電纜在構架中的總長L為L＝y+2l1+x+2l2以虛線還顯示出激光器108在運動其運動的最邊緣時具有最大位移(X，Y)的極端位置。可以看出，在該情況中，射頻電纜的總長L由下式給出L＝X+Y因此X+Y＝y+x+2l1+2l2。
對于激光器的任意位置(x，y)而言，第一和第三可動引導件140和143將自動地運動到由上面等式所限定的位置(x+l2，y+l1)處。
第一和第三可動引導件都如在圖7中所示一樣構成。在圖7中所示的引導件包括優選由模制熱塑性塑料制成的結構701。該結構701包括基本上為平的板702，該板702具有形成在其中的彎曲軌道。彎曲軌道由彎曲凸緣704和705形成。表面706通過三塊在這些表面之間延伸的腹板707、708和709與表面702連接。如此設定這些腹板，以使得它們不會阻擋在凸緣704和705之間的空間。凸緣704和705構成具有正確的寬度和間隔以使得射頻電纜能夠在它們之間平滑地滑動。最后，在該結構的頂部和底部處設有軸承710以使得該結構能夠在軌道部件112和121上平滑且迅速地運動。
圖9為激光器安裝系統的第二實施方案的示意圖。圖9的實施方案可以代替激光發射器108和109安置在圖1的布置中。圖9是沿著圖1的Y方向所看到的視圖。
第一激光器支撐件基本上與在圖1中所示的激光器支撐件113相同。它支撐著在圖9中以虛線所述的一對導軌121。也用虛線顯示出的第二激光器支撐件901通過輪子902在導軌121運行，并且由與在圖4中所示的類似機構推動。第二激光器支撐件901支撐著一結構903，該結構包括一圓柱形引導件904，和可滑動地安裝在圓柱形引導件的第三激光器支撐件905中。設有一氣壓缸或電動螺桿906，它安裝在支撐結構904上，并且通過活塞桿907與第三激光器安裝件905連接。
激光發射器908顯示出安裝在第三激光器支撐件905上。
氣壓缸906可以用來使激光發射器908沿著Z方向上升和下降。
這樣，可以設置多個位于不同高度處的激光器安裝位置，該激光發射器的位置在所有它們之間可以連續變化。
圖10為供本發明使用的激光束輸送部件的第二實施方案的立體示意圖。它可以代替在圖2中的激光發射器和激光束輸送部件使用。激光發射器108、第一激光束管道部分202、調節部分210、剛性彎曲部203、激光束管道部分204和206、柔性連接部分205、207、208、激光束管道部分208和標記頭111與針對圖2所述那些部件基本上相同，并且將不再進行說明。參照圖2所述的支撐部件設在圖10的裝置中，但是為了清楚起見沒有將它示出。
圖10的激光束輸送部件包括可以縱向伸展的另一個激光束管道部分101。其軸線沿著垂直方向延伸地固定，但是其長度可以沿著該方向伸展或收縮。該可縱向伸展的管道部分1001包括由一上部1002，該上部包括第一構造部分1003、在內部保持有四個線性延伸支撐桿1005以給它賦予強度的第二管狀部分1004。在管道部分1002的底部處設有一對板1006，每塊板安裝有驅動汽缸1007和軸承座1008，每個都具有與管道部分100的延伸方向平行地延伸的縱向延伸孔，用于安裝導桿1010。這些導桿1010安裝在固定在可縱向伸展的管道部分1001的下部可動部分1012上的板1011上。來自汽缸1007的活塞桿作用在這些板1011上以將它上推或下推。通過促動活塞，則可以增加或減小可縱向擴展的管道部分1001的長度。
圖11顯示出貫穿圖10的可縱向伸展的管道部分1001的剖視圖。為了清楚起見刪除該裝置的其余部分。為了清楚起見刪除了軸承座1008、支撐桿1005和導桿1010。可以看到上激光束管道部分1002的構造部分1003。可以看到管狀部分1004從構造部分延伸至激光束管道部分1002的底部。可以看到可在汽缸1007內部移動的活塞1013在圖11中處于其最上面的位置處。它們通過活塞桿1014與上下驅動可動部分1012的板1011連接。可以看出伸縮式激光束導管1015安裝在板1011上，并且可以在構造部分1002和管狀部分1004內縱向滑動。圖12顯示出處于伸展位置中的該裝置。活塞1013已經驅動至最下面的位置，從而向下驅動該板1011。激光束導管已經在構造部分1003和管狀部分1004內向下延伸。
上面只是以實施例的方式對本發明進行了說明，在本發明的精神范圍內可以對本發明作出許多變化，本發明的精神延伸至所述特征的等同方案。本發明還包括上面已描述、或暗示的、或者在附圖中所示、或者在附圖中暗示的任何單獨特征或者可以包括這些特征的任意組合。本發明還包括或者任意這些特征或組合的任意概括。
權利要求
1.一種在車輛上做標記的裝置，包括靠近車輛工作站延伸的結構；該結構沿著至少兩個緯數界定出至少三個彼此間隔開的激光器安裝位置，用于安裝至少一個激光器裝置，該激光器裝置包括激光器和柔性激光束輸送部件，所述激光器用于產生在車輛的一部分上做標記的激光束，所述柔性激光束輸送部件用于將激光束從激光器輸送到車輛工作站的可選位置，該激光器裝置至少可以在兩個激光器安裝位置之間移動。
2.如權利要求1所述的裝置，其中具有至少四個激光器安裝位置。
3.如權利要求2所述的裝置，其中激光器裝置可以在所有第一、第二、第三和第四激光器安裝位置之間運動。
4.如權利要求3所述的裝置，進一步包括至少一個在第一和第二激光器安裝位置之間延伸的第一軌道和沿著與第一軌道不平行的方向從第一激光器支撐件延伸出的第二軌道，第一激光器支撐件可以沿著第一軌道運動，第二激光器支撐件可以沿著第二軌道運動，該激光器裝置安裝在第二激光器支撐件上。
5.如前面權利要求中任一項所述的裝置，其中所述激光束輸送部件的長度不超過3.0m，更優選的是該長度不超過2.5m，并且最優選的是該長度不超過2.3m。
6.如前面權利要求中任一項所述的裝置，其中所述激光器包括二氧化碳氣體激光器或準分子激光器。
7.如權利要求6所述的裝置，其中所述激光器包括射頻激發二氧化碳激光器。
8.如前面權利要求中任一項所述的裝置，其中所述激光器安裝位置中的至少兩個位于不同的高度處，用于在激光器安裝位置之間移動所述激光器裝置的工具具有不同的高度。
9.如權利要求8所述的裝置，其中用于不同高度處的激光器安裝位置之間移動激光器裝置的工具包括氣壓缸、電動驅動螺桿或液壓缸。
10.如前面權利要求中任一項所述的裝置，其中所述激光束輸送部件包括至少兩個在連接部分處連接在一起的激光器管道部分，該管道部分互相可轉動地安裝在連接部分處。
11.如權利要求10所述的裝置，其中所述管道部分圍繞著兩根軸線互相可轉動地安裝在連接部分處。
13.如權利要求10或11所述的裝置，其中具有至少三個激光器管道部分。
14.如權利要求11至13中任一項所述的裝置，其中每個激光束管道部分的長度不超過1米。
15.如前面權利要求中任一項所述的裝置，其中激光器的平均功率為5-20瓦，工作周期(duty cycle)包括該激光器的接通時間與該激光器的斷開時間的比例，工作周期為30-50％，并且激光束在要作標記的車輛部分上的掃描速度為3000-6000mm/s。
16.一種在車輛上做標記的方法，包括將車輛停放在車輛工作站中；使用車輛標記裝置在車輛的至少一部分上做標記，該車輛標記裝置安裝在靠近于車輛工作站而延伸的結構，該結構沿著至少兩個緯數形成有至少三個彼此間隔開的激光器安裝位置，用于至少安裝一個激光器，該激光器裝置包括激光器和柔性激光束輸送部件，激光器用于產生在車輛的部分上做標記的激光束，柔性激光束輸送部件用于將激光束從激光器輸送到車輛工作站的可選位置，激光器裝置在至少兩個激光器安裝位置之間移動，以標記車輛的不同部分。
全文摘要
本發明提供了一種用激光器在車輛上做標記的裝置和方法，為了可使用堅固簡單的激光束輸送管道在車輛的任何部分做標記，激光器安裝在在車輛工作站(102)上延伸的結構(101)。該結構界定了至少3個激光器安裝位置，并且優選的是4個激光器安裝位置(A，B，C，D)，激光器安裝位置沿著兩個緯數彼此間隔開，用于安裝至少一個激光器裝置(107)。激光器裝置(107)包括用于發射激光的激光發射器(108)和用于將激光束從激光器輸送到車輛工作站(102)可選位置的激光束輸送部件(110)。激光器裝置可在至少2個激光器安裝位置之間移動，并且優選在所有4個激光器安裝位置(A，B，C，D)之間移動。
文檔編號B23K26/08GK1649693SQ03809593
公開日2005年8月3日 申請日期2003年2月21日 優先權日2002年2月28日
發明者約翰·托馬斯·貝爾, 杰弗里·弗朗西斯·哈特 申請人:雷泰納格魯普公司