[發明專利]一種具有在線監控質量功能的激光打碼系統

在審

• 申請號: 202011047304.5
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112192031A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 王靈光;馬良;唐國平;宋斌杰
• 申請（專利權）人: 珠海市運泰利自動化設備有限公司
• 主分類號: B23K26/362
• 分類號: B23K26/362;B23K26/70;G01N21/956
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 王賢義;何承鑫

本發明提供一種結構簡單、精度高、便于維護的具有在線監控質量功能的激光打碼系統。本發明包括激光光源模組（1）、光束轉折模組（2）、激光擴束調節模組（3）、準直判定模組（4）及掃描聚焦模組（6），激光擴束調節模組用于對經過轉折或偏轉后的激光光束進行放大；準直判定模組用于保證經過擴束的激光光束的光軸的準直度；掃描聚焦模組用于將激光光束聚焦于被打標物體的不同位置處，通過激光光束的蝕刻和灼燒功能在被打標物體上打出需要的編碼；在準直判定模組及掃描聚焦模組之間還設置有打碼質量監控模組（5），打碼質量監控模組用于對激光光束在被打標物體上打下的編碼進行質量監測，快速確定編碼的質量。本發明可應用于激光器領域。

技術領域

本發明涉及激光器領域，尤其涉及一種具有在線監控質量功能的激光打碼系統。

背景技術

激光打碼是指利用激光器發出一束高功率的激光，經過擴束，聚焦在被打標工件的表面，使材料表層或內部發生氣化或者顏色的變化，從而留下永久性印記的方法。通過振鏡的轉動，可以將光斑匯聚在被打工件所處表面的不同位置。如圖1所示為激光打標的原理圖，擴束后的激光通過振鏡在X和Y方向的轉動，形成不同入射角度的光線，經過f-θ場鏡匯聚在焦面的不同位置，滿足關系式f*θ=h，其中f為場鏡的焦距，θ為入射光和場鏡光軸的弧度制夾角，h為場鏡焦平面上為標記位置到焦點的距離。

激光打標可以打出任意的文字和圖案，字符的大小和線寬可以從毫米到微米量級，其在制造行業中有著廣泛的需求，其標記的方式精度高，不容易褪色。激光打標與傳統的機械雕刻、化學腐蝕、絲網印刷、油墨打印等方式相比，具有成本低、靈活性高、可以計算機系統控制，而激光作用于工件表面所產生標記的牢固永久性是其突出特點。

過去激光打碼的應用更多的是在于商標，裝飾等圖案的應用，圖案尺寸都比較大，肉眼可見范圍即可，對精度和準確度沒有過高的要求。隨著激光打碼在各行業的應用朝著精細化、規模化發展，一些圖案被印制成了二維碼，這決定了產品的身份等重要信息。受限于被打標工件的尺寸，二維碼的整體尺寸也到了亞微米級別，線寬或者斑點更是到了微米量級，而二維碼本身是單個產品的重要身份依據，如果出現漏打，或者過打，將會對產品的識別帶來巨大的困難甚至是誤判。這就對打碼的質量和準確度有了非常高的要求，故而快速準確的檢查打碼的質量是自動化行業中較為迫切的需求。現有常規的檢測方式多用增加高倍顯微鏡頭去拍攝圖碼來判斷打碼的質量，但這種方法需要增加額外的設備，且降低了效率，不利于大規模的自動化工業量產和檢測。

又如公開號為CN106964904A的中國文獻中提出了一種視覺定位的方法，在激光出光位置設置一束紅光預覽裝置用來指示打標的位置，在場鏡后方增加一半透半反鏡，經過場鏡匯聚的光束反射至被打標物體上，視覺定位模塊則根據紅光指示筆確定的位置，經過透射的一面對焦至打標平面，可以做到定位及打碼檢測的功能。但是，由于光路中增加了半反半透鏡，一部分用于打標的激光穿過鏡片，在打標機內部不斷反射，會形成雜光，影響打標質量，且散射的雜光有損害人身或者部分電子設備的風險。該方案并未說明視覺模組所用的鏡頭和光源，這樣會對整個激光打標光路的設計帶來很多不確定因素和風險。且隨著市面上對于打碼圖案的精度越來越高的要求，根據衍射受限原理，為了縮小經過場鏡后焦點處激光的光斑口徑，則需要短焦的場鏡，一般情況下，短焦場鏡的后工作距離比較小，這樣打標物體與場鏡之間的距離不足以放入半透半反鏡片。另外，該方案將二色向鏡51放置在了反射鏡的前方，指示紅光與激光在反射鏡的前方進行合色，這就需要后方的反射鏡對紅光和激光都有著比較高的反射率。對于一些用于高精度打標機中的超快反射鏡而言，不一定能夠反射指示光源所對應的波長，故而應用受到了限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、精度高、便于維護的具有在線監控質量功能的激光打碼系統。

本發明所采用的技術方案是：本發明包括激光光源模組，它還包括光束轉折模組、激光擴束調節模組、準直判定模組及掃描聚焦模組，

所述激光光源模組用于產生激光光束；