一种低损伤激光彩色打标系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种低损伤激光彩色打标系统，包括支撑架，设置在支撑架上的激光器、设置在激光器一侧并与激光器相连的振镜模块、与激光器和振镜模块连接的工控装置、以及与工控装置连接的功率探测模块和温度模块，该功率探测模块接收来自振镜模块的激光束以探测激光束的功率参数，该温度模块获取待打标物体的热物性参数、并经由工控装置获取激光束的功率参数，以计算待打标物体在当前激光功率参数下的照射区域温度，并在计算所得的照射区域温度高于温度阈值时发出警示。根据这种方式，所述激光彩色打标系统能够有效防范激光功率设置不当而导致的产品表面损伤。
【专利说明】
一种低损伤激光彩色打标系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及激光打标领域，尤其涉及一种低损伤的激光彩色打标系统。
【背景技术】
[0002]在工业制造过程中，通常会在产品表面进行标刻以提高产品辨识度。传统的产品标刻手段有机械标刻、喷墨打标等。机械标刻的方法会产生大量噪音以及加工废料，而且其应用环境受限。喷墨打标的方法形成的标记耐久度低，产品的摩擦及清洗会对标记内容产生较为严重的破坏，且喷涂染剂存在一定污染。
[0003]随着技术不断发展，激光打标越来越多的被应用在产品打标中。所谓激光打标，是利用高能量密度的激光对产品进行局部照射，在产品表面上形成不同厚度的氧化膜，入射至氧化膜顶面和底面并被反射的光线由于存在光程差而发生干涉现象，进而使得产品表面发生颜色变化，从而留下标记。但是，当前的激光打标系统只能对激光器的功率输出进行简单调节，如若激光器功率设置不当，极易造成激光所照射的产品表面温度过高而发生熔融，从而引起产品表面的损伤。
[0004]所以，有必要提供一种能够有效防范激光功率设置不当而损伤产品表面的激光彩色打标系统。
【实用新型内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型实施例提供一种低损伤激光彩色打标系统，其能够有效防范因激光功率设置不当而引起的产品表面损伤。
[0006]—种低损伤激光彩色打标系统，包括支撑架，设置在支撑架上的激光器、设置在激光器一侧并与激光器相连的振镜模块、与激光器和振镜模块连接的工控装置、以及与工控装置连接的功率探测模块和温度模块，该功率探测模块接收来自振镜模块的激光束以探测激光束的功率参数，该温度模块获取待打标物体的热物性参数、并经由工控装置获取激光束的功率参数，以计算待打标物体在当前激光功率参数下的照射区域温度，并在计算所得的照射区域温度高于温度阈值时发出警示。
[0007]在一个实施例中，所述温度模块包括键盘，以供输入待打标物体的热物性参数。
[0008]在一个实施例中，所述温度模块包括显示屏，以显示所述温度模块计算出的照射区域温度。
[0009]在一个实施例中，所述温度模块包括蜂鸣器，该蜂鸣器在所述照射区域温度高于待打标物体的熔融温度时发出蜂鸣声。
[0010]在一个实施例中，所述温度模块为独立封装的集成芯片，该集成芯片与工控装置通过串行接口相连。
[0011 ]在一个实施例中，所述功率探测模块包括光路转换扳机和与光路转换扳机相对设置的激光功率探测仪，所述光路转换扳机选择性地将激光束反射至激光功率探测仪。
[0012]在一个实施例中，所述光路转换扳机包括反射镜和由电机控制的扳机，所述反射镜与扳机相连，所述反射镜在扳机的带动下转动以选择性地将激光束反射至激光功率探测仪。
[0013]在一个实施例中，所述振镜模块包括X方向振镜和Y方向振镜，该X方向振镜和Y方向振镜分别由不同的电机控制，以实现二维平面内的激光扫描。
[0014]在一个实施例中，所述工控装置包括扫描线速度设定模块，该扫描线速度设定模块与振镜模块的电机相连，以控制电机的旋转速度。
[0015]在一个实施例中，所述工控装置包括扫描区域定位模块，该扫描区域定位模块与X方向振镜和Y方向振镜相连，以控制X方向振镜和Y方向振镜的偏转范围。
[0016]根据上述的技术方案，所述激光彩色打标系统通过功率探测模块探测激光束的功率参数、通过温度模块获取待打标物体的热物性参数并计算待打标物体在当前激光功率参数下的照射区域温度，从而能够预先判定以当前功率参数的激光照射待打标物体时是否会引起物体表面损伤，能够有效防范激光功率设置不当而导致的产品表面损伤。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例提供的激光彩色打标系统的架构示意图。
[0018]图2为本实用新型实施例提供的激光彩色打标方法的步骤示意图。
【具体实施方式】
[0019]为更进一步阐述本实用新型为实现预约实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0020]参阅图1，本实用新型实施例提供的激光彩色打标系统100包括支撑架11、激光器
12、振镜模块13、工控装置14、功率探测模块15和温度模块16。
[0021]所述支撑架11用于承载激光器12，所述调节激光器12设置在支撑架11上，从而支撑架11可以带动激光器12移动。本实施例中，该支撑架11为调焦轴，所述激光器12发出的激光光束可在调焦轴的带动作用下进行聚焦调节。
[0022]所述激光器12与工控装置14连接，从而工控装置14可对激光器12进行控制调节。
[0023]所述振镜模块13设置在激光器12的一侧并与激光器12相连，用于实现打标激光在二维平面内的激光扫描。具体的，本实施例中，振镜模块13包括X方向振镜和Y方向振镜，X方向振镜和Y方向振镜分别由一个电机(图未示)控制，且控制X方向振镜的电机不同于控制Y方向振镜的电机，从而可以实现二维平面内的激光扫描。本实施例中，振镜模块13与激光器12通过光纤相连接。
[0024]所述工控装置14与激光器12和振镜模块13相连接，以在激光打标时，对激光器12和振镜模块13进行控制。在此，所述工控装置14可为应用于工业制程控制的计算机系统，以实行激光打标的激光器12和振镜模块13控制。
[0025]具体的，本实施例中，所述工控装置14包括扫描线速度设定模块140，扫描线速度设定模块140与振镜模块13的两个电机分别相连，以通过控制两个电机的旋转速度来控制X方向振镜和Y方向振镜，进而对打标过程中的激光扫描线速度进行控制。
[0026]在进一步的实施例中，所述工控装置14还包括有扫描区域定位模块142，扫描区域定位模块142与X方向振镜和Y方向振镜相连，以控制X方向振镜和Y方向振镜的偏转范围，进而对打标过程中的激光扫描区域进行控制。在更加详细的实施例中，所述工控装置14还可将当前的激光扫描区域(即待加工区域)用红光高亮显示，以方便激光打标操作员目视当前激光扫描区域并通过工控装置14的扫描区域定位模块142进行调整。
[0027]在更进一步的实施例中，所述工控装置14还包括有激光参数设置模块144。激光参数设置模块144与激光器12相连以调整激光器12输出的激光参数。
[0028]所述功率探测模块15接收来自振镜模块13的激光束以探测激光束的功率参数，并将探测得到的功率参数传送给工控装置14。本实施例中，功率探测模块15通过数据线与工控装置14相连，以通过数据线向工控装置14传送功率参数。
[0029]具体的，本实施例中，功率探测模块15包括光路转换扳机150和激光功率探测仪152。该激光功率探测仪152与光路转换扳机150相对设置，该光路转换扳机150可选择性地将激光束反射至激光功率探测仪152、或使激光束照射向待打标物体200。
[0030]更具体的，光路转换扳机150可包括反射镜和由电机控制的扳机(图未示)，所述反射镜与扳机相连，所述反射镜在扳机的带动下转动以选择性地将激光束反射至激光功率探测仪、或反射镜在扳机的带动下转出激光束的传播路径而使激光束照射向待打标物体200。
[0031]所述激光功率探测仪152与工控装置14相连，激光功率探测仪152在接收到光路转换扳机150反射的激光束后，对激光束的功率参数进行测定，并将测定的功率参数传送给工控装置14。
[0032]所述温度模块16获取待打标物体200的热物性参数、并经由工控装置14获取激光束的功率参数，以计算待打标物体200在当前激光功率参数下的照射区域温度，并在计算所得的照射区域温度高于温度阈值时发出警示。
[0033]具体的，在本实施例中，温度模块16包括键盘160，从而激光打标操作员可以通过键盘160向温度模块16输入待打标物体200的热物性参数，如待打标物体200的熔点、导热系数、比热容和密度等参数。
[0034]在进一步的实施例中，所述温度模块还可以包括显示屏162，以显示所述温度模块16计算出的照射区域温度。在此情况下，所述温度模块16在计算所得的照射区域温度高于温度阈值时发出的警示即为显示屏162上的温度显示。当然，该显示屏162还可以一并显示经由键盘160键入的热物性参数。
[0035]在更进一步的实施例中，所述温度模块还可以包括蜂鸣器164，该蜂鸣器164在所述照射区域温度高于温度阈值(在此可定义为待打标物体200的熔融温度)时发出蜂鸣声，以警示激光打标操作员通过工控装置14调整激光器12的功率参数，避免激光功率因当前参数设置不当而损伤产品表面。在此情况下，所述温度模块16在计算所得的照射区域温度高于温度阈值时发出的警示即为蜂鸣器164发出的蜂鸣声。
[0036]需要说明的是，在本实施例中，所述温度模块16可以是独立封装的集成芯片，该集成芯片与工控装置14通过串行接口相连。从而温度模块16作为可移动式外设的单片机系统连接至工控装置14进行运作，其易于移植，并不限于在同一工控装置14/激光器12中使用。
[0037]例如，在更为详细的本实用新型实施例中，温度模块16为一块STC12C5A60S2芯片主控的单片机系统，其外设LED显示屏以及蜂鸣器，并通过USB串口与工控装置14进行通信。
[0038]此外，需要说明的是，本实用新型的光路转换扳机150的作动控制可以设计为:光路转换扳机150受温度模块16的控制而选择性的作用于激光束的传播路径;或光路转换扳机150受工控装置14的控制而选择性的作用于激光束的传播路径。
[0039]另外需要说明的是，该激光彩色打标系统100还可以包括用于运送待打标物体200的导轨、或/及用于承载待打标物体200的工作台等其他非信号产生型器件，在此不再赘述。
[0040]所述激光彩色打标系统100通过功率探测模块15探测激光束的功率参数、通过温度模块16获取待打标物体200的热物性参数并计算待打标物体200在当前激光功率参数下的照射区域温度，从而能够预先判定以当前功率参数的激光照射待打标物体200时是否会引起物体表面损伤，能够有效防范激光功率设置不当而导致的产品表面损伤。
[0041]参见图2，本实用新型实施例还提供一种利用上述激光彩色打标系统进行激光打标的方法，其包括步骤:
[0042]S1.在温度模块上输入待打标物体的热物性参数；
[0043]S2.调节激光器参数以使激光器发射激光束，并调节光路转换扳机以使激光束被反射至激光功率探测仪；
[0044]S3.利用温度模块计算待打标物体在当前激光功率参数下的照射区域温度，若计算所得的照射区域温度高于温度阈值则发出警示并返回S2步骤，若计算所得的照射区域温度低于或等于温度阈值则执行S4步骤；
[0045]S4.调节光路转换扳机以使激光束照射向待打标物体。
[0046]可以理解的是，鉴于“计算所得的照射区域温度等于温度阈值”的情况属于临界状态，当对产品表面损伤度要求较高时，所述S3步骤也可以是在“计算所得的照射区域温度高于或等于温度阈值则发出警示并返回S2步骤”、而在“计算所得的照射区域温度低于温度阈值则执行S4步骤”。
[0047]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种低损伤激光彩色打标系统，包括支撑架，设置在支撑架上的激光器、设置在激光器一侧并与激光器相连的振镜模块、以及与激光器和振镜模块连接的工控装置，其特征在于，该激光打标系统还包括: 与工控装置连接的功率探测模块，该功率探测模块接收来自振镜模块的激光束以探测激光束的功率参数;以及 与工控装置连接的温度模块，该温度模块获取待打标物体的热物性参数、并经由工控装置获取激光束的功率参数，以计算待打标物体在当前激光功率参数下的照射区域温度，并在计算所得的照射区域温度高于温度阈值时发出警示。2.如权利要求1所述的激光彩色打标系统，其特征在于，所述温度模块包括键盘，以供输入待打标物体的热物性参数。3.如权利要求2所述的激光彩色打标系统，其特征在于，所述温度模块包括显示屏，以显示所述温度模块计算出的照射区域温度。4.如权利要求1或3所述的激光彩色打标系统，其特征在于，所述温度模块包括蜂鸣器，该蜂鸣器在所述照射区域温度高于待打标物体的熔融温度时发出蜂鸣声。5.如权利要求1所述的激光彩色打标系统，其特征在于，所述温度模块为独立封装的集成芯片，该集成芯片与工控装置通过串行接口相连。6.如权利要求1所述的激光彩色打标系统，其特征在于，所述功率探测模块包括光路转换扳机和与光路转换扳机相对设置的激光功率探测仪，所述光路转换扳机选择性地将激光束反射至激光功率探测仪。7.如权利要求6所述的激光彩色打标系统，其特征在于，所述光路转换扳机包括反射镜和由电机控制的扳机，所述反射镜与扳机相连，所述反射镜在扳机的带动下转动以选择性地将激光束反射至激光功率探测仪。8.如权利要求1所述的激光彩色打标系统，其特征在于，所述振镜模块包括X方向振镜和Y方向振镜，该X方向振镜和Y方向振镜分别由不同的电机控制，以实现二维平面内的激光扫描。9.如权利要求8所述的激光彩色打标系统，其特征在于，所述工控装置包括扫描线速度设定模块，该扫描线速度设定模块与振镜模块的电机相连，以控制电机的旋转速度。10.如权利要求8所述的激光彩色打标系统，其特征在于，所述工控装置包括扫描区域定位模块，该扫描区域定位模块与X方向振镜和Y方向振镜相连，以控制X方向振镜和Y方向振镜的偏转范围。
【文档编号】B41J29/46GK205615180SQ201620355055
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】张震华, 张庆茂, 郭亮, 林远添, 黄加耀, 邓富
【申请人】华南师范大学