[實用新型]一種3D激光打標(biāo)機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420779134.3
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN204322753U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州創(chuàng)樂激光設(shè)備有限公司
• 主分類號: B41J2/435
• 分類號: B41J2/435;B41J3/00
• 代理公司: 廣州圣理華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44302
• 代理人: 頓海舟;王建良

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及激光打標(biāo)領(lǐng)域，具體涉及一種對物體三維表面進(jìn)行激光打標(biāo)的3D激光打標(biāo)機(jī)。

背景技術(shù)

激光打標(biāo)機(jī)(laser?marking?machine)是利用激光束在物質(zhì)表面打上永久標(biāo)記的技術(shù)。該技術(shù)通過激光器產(chǎn)生激光束，經(jīng)過一系列光學(xué)傳導(dǎo)與處理，最終通過光學(xué)鏡片進(jìn)行光束聚焦，然后將聚焦后的高能量光束偏轉(zhuǎn)到待加工物體表面的指定位置。激光打標(biāo)機(jī)可以標(biāo)記出各種文字、符號和圖案，市場應(yīng)用前景廣闊。

傳統(tǒng)的激光打標(biāo)機(jī)僅在二維平面上進(jìn)行打標(biāo)。在打標(biāo)時，由于激光束非可見，為了判斷打標(biāo)對象是否位于激光打標(biāo)區(qū)域(定位)及焦點上(定焦)，一般是用尺子測量打標(biāo)平面與場鏡之間的距離，或者在檢測板上預(yù)先打標(biāo)以判斷是否在焦點上，這些傳統(tǒng)操作方法需要多次測量，效率非常低。作為一種改進(jìn)，現(xiàn)有的二維激光打標(biāo)機(jī)增加了紅光指示器進(jìn)行定位和定焦。利用紅光代替不可見的激光，起到打標(biāo)位置的預(yù)覽和定焦作用。具體可參見專利文獻(xiàn)CN201446774U公開的一種打標(biāo)機(jī)的自動對焦裝置。該方案是在掃描裝置的兩側(cè)分別設(shè)置有十字紅光發(fā)射器，兩邊的十字紅光發(fā)射器所發(fā)出的十字紅光的交叉點與激光的焦點重合。在使用時，調(diào)整使得待打標(biāo)物體上出現(xiàn)一個紅光交叉點，即可保證打標(biāo)物體位于激光的焦點上。由于二維激光打標(biāo)機(jī)的焦距是不變的，因此這種方法用于常規(guī)的二維平面激光打標(biāo)機(jī)上可極大提高工作效率。

隨著技術(shù)的發(fā)展，能在三維表面上打標(biāo)的3D激光打標(biāo)成為行業(yè)內(nèi)熱門的研發(fā)點。與傳統(tǒng)2D激光打標(biāo)相比，3D激光打標(biāo)機(jī)采用動態(tài)聚焦座，通過軟件控制和移動動態(tài)聚焦鏡，在激光被聚焦前進(jìn)行可變擴(kuò)束，以此改變激光束的焦距來實現(xiàn)對高低不同物體的準(zhǔn)確表面聚焦加工。因此3D打標(biāo)對加工對象的表面平整度要求大幅度降低，可以在非平面上進(jìn)行激光打標(biāo)。但是，3D激光打標(biāo)機(jī)的定位和定焦成為新的問題，由于3D激光打標(biāo)機(jī)的焦距是變化的，因此現(xiàn)有的二維激光打標(biāo)機(jī)的對焦系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足要求。

在3D激光打標(biāo)過程中，先對打標(biāo)物體的打標(biāo)區(qū)域進(jìn)行空間建模并存儲在軟件系統(tǒng)中，該空間建模上可設(shè)定任意一個打標(biāo)物體的基準(zhǔn)點坐標(biāo)，該基準(zhǔn)點坐標(biāo)也為激光的對焦點，在實際空間上對應(yīng)打標(biāo)物體上的某點作為基準(zhǔn)點，也即，只要打標(biāo)時激光頭可準(zhǔn)確定位并對焦在物體的基準(zhǔn)點上，后續(xù)電腦可調(diào)焦距完成三維表面其他部位的激光打標(biāo)。其中的問題是，在打標(biāo)開始前，需要將打標(biāo)物件放入打標(biāo)平臺上，使得物體對應(yīng)基準(zhǔn)點。然而缺少定位的結(jié)構(gòu)，技術(shù)人員很難精確放置和調(diào)整打標(biāo)物件的位置、高度，而且3D曲面打標(biāo)要求非常高的精度，只要打標(biāo)物件的位置或高度出現(xiàn)偏差，很有可能就造成整個打標(biāo)圖案的失真。另外，由于三維打標(biāo)物體表面的復(fù)雜性，對基準(zhǔn)點的設(shè)定要求靈活可變，因此傳統(tǒng)的固定式對焦系統(tǒng)已經(jīng)無法實現(xiàn)3D激光打標(biāo)的要求。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種3D激光打標(biāo)機(jī)，通過該激光打標(biāo)機(jī)可在打標(biāo)空間上自動指示出建模中與基準(zhǔn)點相對的初始焦點的高度位置，從而便于加工時安放打標(biāo)物體的定位，該3D激光打標(biāo)機(jī)具有簡易、靈活、加工精度高和成本低的特點。

從初步原理上，上述3D激光打標(biāo)機(jī)包括第一可見光指示器、第二可見光指示器以及控制單元，所述第一可見光指示器可向打標(biāo)區(qū)域發(fā)出第一可見光束，所述第二可見光指示器的光路上設(shè)置有反射裝置，該反射裝置用于反射第二可見光指示器向其發(fā)出的第二可見光束，所述反射裝置由控制單元控制偏轉(zhuǎn)角度，使第二可見光束經(jīng)過反射后與第一可見光束在打標(biāo)區(qū)域內(nèi)交匯，該交匯點對應(yīng)激光打標(biāo)機(jī)的初始焦點。

優(yōu)選的，所述反射裝置包括至少一個反射鏡片，所述反射鏡片由電機(jī)驅(qū)動。作為一種優(yōu)選方案，所述反射裝置由兩個在空間上具有夾角的反射鏡片組成。

優(yōu)選的，還包括一個調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置對第一可見光束進(jìn)行反射調(diào)節(jié)；所述調(diào)節(jié)裝置包括至少一個由電機(jī)驅(qū)動的反射鏡片。

同時，本實用新型提供了兩種具體的3D激光打標(biāo)機(jī)方案，但本專利保護(hù)的范圍不限于這兩種。

方案一：本方案的3D激光打標(biāo)機(jī)包括基準(zhǔn)板、控制單元、升降架、位于升降架上的打標(biāo)頭、第一可見光指示器，所述打標(biāo)頭內(nèi)設(shè)有可發(fā)射可見激光束的激光器、X振鏡和Y振鏡，所述激光器所發(fā)射的可見激光束為第二可見光束，第一可見光指示器可向打標(biāo)區(qū)域發(fā)出第一可見光束，所述第二可見光束向X振鏡和Y振鏡發(fā)射，所述X振鏡和Y振鏡的偏轉(zhuǎn)角度由控制單元控制，使第二可見光束經(jīng)過反射后與第一可見光束在打標(biāo)區(qū)域內(nèi)交匯，交匯點對應(yīng)激光打標(biāo)機(jī)的初始焦點。

優(yōu)選的，所述激光器為發(fā)射波長范圍為400-800nm激光的綠光激光器，在可控距離指示時，該激光器被設(shè)定在非打標(biāo)功率狀態(tài)。