【应用天地】高产量生产线中食品和饮料产品的激光打标

食品和饮料行业习惯使用传统的油墨印刷来给产品标上保质期和产地信息。然而，墨盒需要频繁且昂贵的更换，油墨甚至可能对健康有害。由于其低成本和高灵活性，包装材料的激光打标越来越普遍。

由于其较低的购置成本和高质量打标效果，紫外 (UV) 脉冲激光器成为高产量生产线中激光打标的优先选择：和红外激光器比较，紫外波可在一些塑料材料上表现出光化学颜色变化；紫外激光的穿透深度较小，在薄膜上打标时不会造成穿孔；紫外光束的发散低，从而产生更长的瑞利距离，对表面形貌变化的容差更大，加工良率也更高。除了高质量打标效果，紫外激光器在数百 kHz 的脉冲重复频率下足够高的脉冲能量能够保证极其高的加工速度。

Spectra-Physics Explorer One HP 355-4 激光器是高精度与高加工速度的结合体，极其适合与食品和饮料行业的多数量打标任务中。Explorer One HP 激光器具有优异的光束质量、首脉冲抑制功能和脉冲能量控制功能，可确保最高的工艺准确度。

该激光器提供最高 4 W 紫外功率，>1 µJ 脉冲能量（最高 500 kHz），因此对于大多数包装材料可实现大约 5-10 m/s 的打标速度。因此，Explorer One HP 355 可轻松实现 <80 ms 范围内 20 个字符的飞行打标应用。下面图1描绘 Explorer One HP 355-4 在两种不同类型包装材料上的高打标质量。

图1 使用 Explorer One HP 355-4 在两种不同的包装塑料上进行字体和条形码打标 

打标的字符（图 1 a）未出现任何老化效应，其 2 m/s 的实际打标速度仅受振镜动力的限制。激光标记的二维条形码（图1 b）具有优异的对比度和可读性。

包装打标中一个关键方面是避免穿透包装，以防止其中的产品暴露在光线或环境空气中。尤其是对于薄包装，只有使用精心调节过的脉冲能量和合适波长，才能防止这种不必要的穿孔。

在图 2 的示例中，包装薄膜在  Explorer One HP 355-4 的10 µJ 脉冲能量下出现穿孔，通过透射光照明（底部）即可看到。将脉冲能量调节为 6 µJ，仍然可以生成清晰可见的标记，从而彻底避免出现穿孔。Explorer 激光器独特的 E-Track 功能在这些情况下极其有价值，因为它可以实现脉冲能量的精密控制和主动稳定性。

图2 调节脉冲能量并控制为 6 µJ，可以避免包装薄膜上的穿孔 (10 µJ)

在不平滑的表面上打标是许多包装类型的要求。用 f=250 mm 的物镜将准直的 Explorer One355-4 光束聚焦可产生 ~7 mm 的瑞利长度，这对弯曲表面打标（图 3a）或者在两片重叠薄膜的过渡处打标（图3b）绰绰有余，无需昂贵的可调节聚焦光学元件。

图3 在弯曲表面上打标的条形码 (a) 和在两片包装薄膜重叠处打标的字母 (b) 的恒定对比度

Explorer One 激光器系列，紫外功率最高 4 W，是的全球最紧凑的主动调 Q 激光器。非凡的 M₂=1.1 典型模式质量、短脉冲和高峰值功率等高性能标准以及快速功率调制和上升时间功能可确保客户应用中最好的工艺质量。

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