专利名称：一种用于小尺寸柱面刀具的激光标刻方法
技术领域：
本发明涉及一种用于小尺寸柱面刀具的激光标刻方法，将包含刀具信息的一维条码采用激光标刻方法直接标刻在刀具柱面，实现了刀具信息的标刻和识别，有效解决了小尺寸柱面刀具的标识问题。
背景技术：
目前国内常用的刀具标识方法主要有纸制卡片、一维条码标签、射频识别、密纹磁码、直接喷码、激光标刻等技术，其中纸制卡片是一种完全依靠手工管理的方式；一维条码标签易于破损、污损，而且对于刀具管理来说，条码标识与刀具分离，在配刀和装刀及以后的过程中，不能够实现刀具数据自动采集，不能够准确跟踪控制刀具的使用过程；射频识别技术在刀具跟踪管理中的应用也有很大的局限性，对于小尺寸的刀具，要选择合适的电子标签并将其嵌入到刀具中非常困难，而且电子标签被嵌入刀具之后，可能会改变刀具的物理参数；密纹磁码耐磨损性差，信息易丢失，不适合在强磁、强电等工业环境下使用；直接喷码可擦拭，只适用于在制品或中间产品的标识；其它方法如丝网印刷条码易脱落，冲模打标以平面为主，这些方法对刀具的标识有很大的局限性。综合国内外现有文献资料，对于刀具来说，因为可用的面积小，表面弯曲并且反光，激光标刻已经被证明是唯一能够保证图象质量的标识技术手段。通过选择合理的激光标刻方法，能够有效解决刀具的标识和刀具信息现场追踪问题。对于小尺寸柱面刀具的标识主要有以下问题I、对大量的柱面刀具，由于圆柱曲率的变化导致条码图像失真，给图像的识别造成很大的困难。现有二维条码Datamatrix在刀具上的正常识别尺寸为4x4mm2,要求刀具直径大于Φ16_。对于直径小于Φ16_的刀具，现有二维条码标刻技术还不能很好解决。2、金属表面存在强烈的镜面反射光，降低了条码图象的对比度，使条码的识别率很低。通过试验抓取的图像来看，对于大量的银白色表面的刀具，反光区条码图像对比度几乎为零，条码图像根本无法从背景中分离出来，也就无法识别。3、现有的柱面刀具，采用二维条码标识技术刀具的识别速度较低，识别一个条码一般需要5 10s，现有速度对拥有大量刀具的数控车间和刀具管理业务部门都是难以接受的，必须采取措施提高现有技术的识别效率。
发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于小尺寸柱面刀具的激光标刻方法，有效解决了小尺寸柱面刀具的标识问题。技术方案一种用于小尺寸柱面刀具的激光标刻方法，其特征在于步骤如下步骤I :选择一维条码code39码,最小条宽比为I. 5, 一维条码高度选择O. 5mm 2mm，填充线间距O. 03 O. 05，填充线方向为垂直，正填；步骤2 :采用激光器将 一维条码Code39码完全聚焦打在刀具柱面，激光器工作功率为30-50W，有效矢量步长为O. 005 O. 01mm，有效矢量步间延时为20 80 μ s ;步骤3:保持刀具装卡位置不变，上下微调激光焦距上下微调激光焦距为±0. Imm,重复步骤2 —次,标刻完成。所述激光器的最小线宽O. 015mm,重复精度±0. 003mm,雕刻深度< O. 1mm。所述激光器为Nd: YAG激光器。所述一维条码code39码宽比为I. 75。所述一维条码code39码高度为1_。有益效果本发明提出的一种用于小尺寸柱面刀具的激光标刻方法，将激光标刻技术和一维条码技术相结合，即将包含刀具信息的一维条码采用激光标刻方法直接标刻在刀具柱面，实现了刀具信息的标刻和识别，有效解决了小尺寸柱面刀具的标识问题。本方法的效果主要体现在以下四个方面(I)解决了小直径刀具的激光标识问题，采用本方法，刀具最小可标刻直径尺寸不受限制。试验已经做到直径(p2mm小直径钻头的标识。(2)有效利用金属镜面反射光和激光偏焦方法增加条码的对比度。在二维条码识别时无法克服的金属镜面反光在一维条码识别时成为有利因素，反而增大了一维条码的对比度，使识别率达到100%。(3)大幅提高了刀具的识别速度，采用一维条码，条码的识读时间小于ls，远低于二维条码的5 10s。(4)为刀具标刻的工程化应用奠定了坚实的基础，刀具作为重要的制造资源，其品种繁多，数量巨大。随着数字化生产线、生产车间的建设，数控机床的大量使用，刀具的需求量在不断增加，刀具成本所占企业成本的比例也在不断上升。据统计目前刀具成本大约占到企业各种制造成本的25 % 30 %，其中直接成本约占加工总成本的8 %，间接成本(包括刀具的购买、选择、检测、库存、修磨等产生的成本)约为刀具直接成本的2 3倍。在生产过程中，刀具管理也成为决定生产效率的重要因素，由于缺少刀具，16%的生产调度无法满足，40% 80%的时间用来寻找或补充刀具。因此，解决刀具的直接标识，尤其是小尺寸刀具的直接标识，是提高刀具管理效率，降低刀具使用成本的有效途径。
图I :本发明刀具激光标刻/识别工作过程示意图；图2 :实施例φ2钻头上标识的一维条码图3 :实施例φ5立铣刀上标识的一维条码
具体实施例方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述I、一维条码、激光标刻设备和识别设备的选择(I) 一维条码选择
由于不同企业其刀具编码规则各异，刀具编码所包含的字符数不同，由于Code 39条码是一种符号长度可变的非连续型条形码，可以表示可变格式的字符。因此一维条码选用 code39 码。(2)激光标刻设备选择小尺寸刀具激光标刻设备选择Nd:YAG激光器，为了提高标刻条码质量，选取的激光器还必须具有较高的重复精度和较细的线宽，要求其最小线宽O. 015mm，重复精度±0. 003mm,雕刻深度< O. 1mm。(3) 一维条码识别设备的选择主要采用激光扫描器，也可采用识别二维条码的CXD图像式识别器。 2、小尺寸柱面刀具激光标刻的工艺方法和参数选择由于小尺寸柱面刀具上没有足够的空间能够标记二维条码，本公司经过大量试验将一维条码用于小尺寸柱面刀具的标记和识别，取得了非常好的应用和识别效果。正确识别一维条码的反差高达80%，对于非打印条码很难做到，因此一维条码在刀具上的应用必须解决条码的反差问题。经过大量试验，我们采用激光偏焦方法，提高了一维条码条的宽度，增大了条空反差，使一维条码的反差超过90%，识别率和识别速度都得到大巾畐提闻。(I)米用Code 39条码记录刀具编码/[目息,具体/[目息根据企业刀具编码规则确定，长度和包含的字符数均可变。(2)设置条码的长度通过调整条宽比改变条码的长度，最小条宽比为I. 5。实际应用中优先设置条码条宽比为I. 75。此时条码长度24mm，与之相对应的刀具最小可标识长度 28mm。(3)设置条码的高度一维条码高度选择O. 5_ 2_，根据刀具直径具体确定，考虑到实际使用环境，优先设置条码高度为1mm。(4)设置条码的填充参数主要包括条码大小(高度、宽度)、条空间距、填充线间距、填充线方向、正填反填等。见表I。表I 一维条码用于刀具标识的关键参数
权利要求
1.一种用于小尺寸柱面刀具的激光标刻方法，其特征在于步骤如下 步骤I :选择一维条码code39码,最小条宽比为I. 5,一维条码高度选择O. 5mm 2mm,填充线间距O. 03 O. 05，填充线方向为垂直，正填； 步骤2 :采用激光器将ー维条码Code39码完全聚焦打在刀具柱面，激光器工作功率为30-50W，有效矢量步长为O. 005 O. 01mm，有效矢量步间延时为20 80 μ s ; 步骤3 :保持刀具装卡位置不变，上下微调激光焦距为±0. 1mm，重复步骤2—次，标刻完成。
2.根据权利要求I所述用于小尺寸柱面刀具的激光标刻方法，其特征在于所述激光器的最小线宽O. 015mm,重复精度±0. 003mm,周隹刻深度< O. 1_。
3.根据权利要求I所述用于小尺寸柱面刀具的激光标刻方法，其特征在于所述激光器为Nd = YAG激光器。
4.根据权利要求I所述用于小尺寸柱面刀具的激光标刻方法，其特征在于所述ー维条码code39码宽比为I. 75。
5.根据权利要求I所述用于小尺寸柱面刀具的激光标刻方法，其特征在于所述ー维条码code39码高度为1_。
全文摘要
本发明提出的一种用于小尺寸柱面刀具的激光标刻方法，其特征在于步骤如下选择一维条码code39码，采用激光器将一维条码code39码完全聚焦打在刀具柱面，激光器工作功率为30-50W，有效矢量步长为0.005～0.01mm，有效矢量步间延时为20～80μs；保持刀具装卡位置不变，上下微调激光焦距上下微调激光焦距为±0.1mm，重复步骤2一次，标刻完成。本发明方法实现了刀具信息的标刻和识别，有效解决了小尺寸柱面刀具的标识问题。
文档编号B44B3/00GK102632755SQ201210122790
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者富婷婷 申请人:西安兴元科技有限公司