[實用新型]3D激光打標(biāo)機的可控距離指示裝置及3D激光打標(biāo)機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420821256.4
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN204322754U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐強
• 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;B41J29/38
• 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;陳業(yè)勝

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行激光打標(biāo)的可控距離指示裝置及應(yīng)用該裝置的3D激光打標(biāo)機。

背景技術(shù)

激光打標(biāo)機(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)機僅在二維平面上進行打標(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，現(xiàn)有的二維激光打標(biāo)機增加了紅光指示器進行定位和定焦。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CN201446774U公開的一種打標(biāo)機的自動對焦裝置。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，在激光被聚焦前進行可變擴束，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，可以在非平面上進行激光打標(biāo)。但是，3D激光打標(biāo)機的定位和定焦成為新的問題，由于3D激光打標(biāo)機的焦距是變化的，因此現(xiàn)有的二維激光打標(biāo)機的對焦系統(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)機的可控距離指示裝置，通過該裝置可在空間上自動指示定位出建模中基準(zhǔn)點的高度位置，從而便于加工時安放打標(biāo)物體的定位。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種3D激光打標(biāo)機的可控距離指示裝置，包括可見光指示器、由高速電機驅(qū)動的分光單元以及控制單元；所述分光單元可在第一位置和第二位置之間往復(fù)地移動，所述分光單元反射可見光指示器發(fā)出的可見光束，可見光束在第一位置被反射出基準(zhǔn)光束，在第二位置被反射出偏轉(zhuǎn)光束；

所述基準(zhǔn)光束的光路上設(shè)置有反射單元，所述基準(zhǔn)光束被反射單元反射后往偏轉(zhuǎn)光束的方向偏轉(zhuǎn)；所述控制單元控制分光單元在第一位置和第二位置的偏轉(zhuǎn)角度，使得偏轉(zhuǎn)光束與被反射單元反射后的基準(zhǔn)光束在打標(biāo)區(qū)域內(nèi)交匯，該交匯點對應(yīng)3D激光打標(biāo)機的初始焦點；

或者，所述偏轉(zhuǎn)光束的光路上設(shè)置有反射單元，所述偏轉(zhuǎn)光束被反射單元反射后往基準(zhǔn)光束的方向偏轉(zhuǎn)；所述控制單元控制分光單元在第一位置和第二位置的偏轉(zhuǎn)角度，使得偏轉(zhuǎn)光束在被反射單元反射后與基準(zhǔn)光束在打標(biāo)區(qū)域內(nèi)交匯，該交匯點對應(yīng)3D激光打標(biāo)機的初始焦點。

優(yōu)選的，所述分光單元在一定的角度范圍內(nèi)來回偏轉(zhuǎn)，并且分光單元在來回偏轉(zhuǎn)時的一端的偏轉(zhuǎn)角度是固定的，此端為第一位置，另一端的偏轉(zhuǎn)角度是可調(diào)的，此端為第二位置。