一种智能型激光扫描振镜系统以及激光打标设备的制作方法

文档序号:11206897阅读:854来源:国知局
一种智能型激光扫描振镜系统以及激光打标设备的制造方法与工艺

本发明涉及激光打标技术领域,尤其是涉及一种智能型激光扫描振镜系统以及激光打标设备。



背景技术:

现有激光打标技术是将激光源产生的激光束,经扫描振镜偏转一定角度后,再通过场镜聚焦激光束,使得激光束按照一定图形要求作用于待标刻物件上,实现对待标刻物件的标刻、打印或者具有一定深度的焊接与切割。如果待标刻物件距离场镜的高度不满足场镜的焦距要求,激光的最佳聚焦点不在待标刻物件上,则无法进行精准的激光标刻。

目前在实际应用中都是采用人工观测的方式去判断打标效果,而通过手动的方式去调节焦距高度,最终也只能大致确认焦距高度是否调节合适。因此,现有以人工调节的方式工作效率低、调节精确偏差值大,无法实现激光打标的自动对焦。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种智能型激光扫描振镜系统以及激光打标设备,以解决现有技术中存在的人工调节的方式效率低下、调节精确度差、激光打标无法实现自动对焦的技术问题。

为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

一方面,本发明提供一种智能型激光扫描振镜系统,至少包括:支架壳、激光振镜、场镜、控制系统和测距模块,所述激光振镜设置于所述支架壳的内部,所述场镜设置于所述支架壳的外部,激光光束经过所述激光振镜反射后经过所述场镜能够聚焦在待标刻物件上;

所述测距模块设置于所述支架壳的内部,用于检测其相对于待标刻物件的距离,并信号反馈给控制系统,所述控制系统根据所述测距模块的反馈信号自动控制升降平台,以调节所述场镜与待标刻物件之间的距离。

作为一种进一步的技术方案,所述智能型激光扫描振镜系统还包括:视觉定位模块,所述支架壳一体连接有场镜圈,所述视觉定位模块设置于所述场镜圈上,用于对待标刻物件位置进行图像采集,并信号反馈给所述控制系统。

作为一种进一步的技术方案,所述视觉定位模块包括:图像采集单元、辅助光源,所述图像采集单元、辅助光源均设置于所述场镜圈上,且所述图像采集单元与所述控制系统信号连接。

作为一种进一步的技术方案,所述图像采集单元与辅助光源通过连接件集成于一体,所述连接件安装于所述场镜圈上。

作为一种进一步的技术方案,所述固定件包括卡箍和铰接件,所述卡箍呈圆环状且同轴套设在所述场镜圈的外周面上,所述铰接件的一端与所述卡箍铰接,所述图像采集单元、辅助光源设置于所述铰接件上。

作为一种进一步的技术方案,所述支架壳包括:上支架壳和下支架壳,所述上支架壳扣合在所述下支架壳上,在所述上支架壳和下支架壳之间的内部设置有用于安装激光振镜、测距模块的容纳空间。

作为一种进一步的技术方案,在所述上支架壳和/或下支架壳上的侧面设置有至少一个散热结构。

作为一种进一步的技术方案,所述激光振镜包括;振镜系统和驱动板,所述驱动板与所述振镜系统中的振镜电机连接,所述上支架壳上设置有与所述驱动板连接的电子接口组件。

作为一种进一步的技术方案,所述下支架壳的底面至少设置有第一通孔和第二通孔,所述第一通孔用于安装所述场镜,所述第二通孔用于透射所述测距模块输出的激光光束。

另一方面,本发明还提供一种激光打标设备,其包括升降平台和所述智能型激光扫描振镜系统;该智能型激光扫描振镜系统至少包括:支架壳、激光振镜、场镜、控制系统和测距模块,所述激光振镜设置于所述支架壳的内部,所述场镜设置于所述支架壳的外部,激光光束经过所述激光振镜反射后经过所述场镜能够聚焦在待标刻物件上;所述测距模块设置于所述支架壳的内部,用于检测其相对于待标刻物件的距离,并信号反馈给控制系统,所述控制系统根据所述测距模块的反馈信号自动控制升降平台,以调节所述场镜与待标刻物件之间的距离。

采用上述技术方案,本发明具有如下有益效果:

本发明提供一种智能型激光扫描振镜系统,利用激光测距原理,通过测距模块测得其相对于待标刻物件的距离,并信号反馈给控制系统,控制系统根据测距模块的反馈信号自动控制升降平台,以调节所述场镜与待标刻物件之间的距离,从而实现激光打标的自动对焦。本发明智能型激光扫描振镜系统自动化程度高,调节时间短,可一次性调节至准确的高度,无需反复调节,提高了激光标刻过程中的定位精度,满足高速度和高精度的激光加工和标刻需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的智能型激光扫描振镜系统的爆炸示意图;图2为本发明实施例提供的智能型激光扫描振镜系统的第一视角的立体示意图;

图3为本发明实施例提供的智能型激光扫描振镜系统的第二视角的立体示意图;

图4为本发明实施例提供的激光打标设备的结构示意图;

图5为本发明实施例提供的智能型激光扫描振镜系统的工作原理图;

图6为本发明实施例提供的视觉定位模块的工作原理图。

附图标记:

1-支架壳;2-测距模块;3-激光振镜;

4-场镜圈;5-视觉定位模块;71-驱动装置;

7-升降平台;11-上支架壳;12-下支架壳;

13-25针插口;14-usb插口;31-振镜电机;

32-驱动板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。

实施例一

结合图1至图4所示,本实施例提供一种智能型激光扫描振镜系统,其至少包括:支架壳1、激光振镜3、场镜、控制系统和测距模块2,所述激光振镜3设置于所述支架壳1的内部,所述场镜设置于所述支架壳1的外部,所述激光振镜3输出的激光光束经过所述场镜后能够聚焦在待标刻物件上;所述测距模块2设置于所述支架壳1上,用于检测其相对于待标刻物件的距离,并信号反馈给控制系统,所述控制系统根据所述测距模块2的反馈信号自动控制升降平台7,以调节所述场镜与待标刻物件之间的距离,从而实现激光打标的自动对焦。本发明智能型激光扫描振镜系统自动化程度高,调节时间短,可一次性调节至准确的高度,无需反复调节,提高了激光标刻过程中的定位精度,满足高速度和高精度的激光加工和标刻需求。

作为一种进一步的技术方案,该智能型激光扫描振镜系统还包括:视觉定位模块5,所述支架壳1一体连接有场镜圈4,场镜圈4可以起到保护场镜的目的。所述视觉定位模块5设置于所述场镜圈4上,用于对待标刻物件位置进行图像采集,并信号反馈给所述控制系统。之后,所述控制系统根据采集的图像进行对升降平台7上待打标物件进行识别。

具体的,所述视觉定位模块5包括:图像采集单元(例如相机以及视觉定位软件等等)、辅助光源,所述图像采集单元、辅助光源均设置于所述场镜圈4上,且所述图像采集单元与所述控制系统信号连接。辅助光源可以配合在图像采集过程中为其提供光源,使其图像更加清晰。该视觉定位模块5的工作原理如图6所示。

当然,为了实现整个视觉定位模块5采用模块化安装,作为一种进一步的技术方案,所述图像采集单元与辅助光源通过连接件集成于一体,所述连接件安装于所述场镜圈4上。采用连接件将图像采集单元与辅助光源组装在一起,之后再整体安装于所述场镜圈4上,结构更加紧凑,占用空间小。

优选地,所述固定件包括卡箍和铰接件,所述卡箍呈圆环状且同轴套设在所述场镜圈4的外周面上,所述铰接件的一端与所述卡箍铰接,所述图像采集单元、辅助光源设置于所述铰接件上。具体而言,所述卡箍的一侧设置有一连接件,在连接的下侧开设有连接槽,在所述铰接件的上侧设置有连接凸块,连接凸块插入至连接槽中,并通过一铰接轴将两者连接在一起,其中,所述图像采集单元、辅助光源均设置于所述铰接件上,可进行位置调整。

本实施例中,对于支架壳1的具体形式并不局限,可根据实际需要灵活设置。

例如:所述支架壳1包括:上支架壳11和下支架壳12,所述上支架壳11扣合在所述下支架壳12上,在所述上支架壳11和下支架壳12之间的内部设置有用于安装激光振镜3、测距模块2的容纳空间。

当然,上支架壳11和下支架壳12可以为固定连接,也可为可拆卸地连接。例如:在下支架壳12的上端边缘的四个拐角位置分别设置有紧固件,以实现对上支架壳11的固定连接。

为了增加散热功能,作为一种进一步的技术方案,在所述上支架壳11和/或下支架壳12上的侧面设置有至少一个散热结构。

本实施例中的散热结构可以为散热格栅,可以设置在其中一个侧面上,也可以设置多个侧面上。当然,此处之外,散热结构还可以设置为散热孔等等。

对应的,所述激光振镜3包括;振镜系统和驱动板32,所述驱动板32与所述振镜系统中的振镜电机31连接,所述上支架壳11上设置有与所述驱动板32连接的电子接口组件。优选地,电子接口组件可包括25针插口13、usb插口14等等,其中,25针插口的作用包括:驱动板32的电源连接、振镜信号以及测距模块2输出信号的传输等。usb插口可以作为相机的输出接口。关于相机这部分可以有两种输出方案,一种直接usb输出、不集成到振镜支架里面,第二种是信号集成到振镜支架内部,通过usb插口14输出。

作为一种进一步的技术方案,所述下支架壳12的底面至少设置有第一通孔和第二通孔,所述第一通孔用于安装所述场镜,所述第二通孔用于透射所述测距模块2输出的激光光束。

基于上述智能型激光扫描振镜系统的描述,如图5所示,该智能型激光扫描振镜系统的工作原理如下:

首先、根据场镜的焦距预先设置一标准焦距值;

然后、通过测距模块2检测待标刻物件距场镜的实际距离,并信号反馈给控制系统,控制系统根据测距模块2的反馈信号得出测定实际值,再将测定实际值与标准焦距值进行比对计算:

当测定实际值与标准焦距值之间相同时,控制系统不会向升降平台7发出指令,升降平台7不移动;

当测定实际值与标准焦距值之间不同时,控制系统根据两者的差值向升降平台7发出指令,升降平台7移动相应的距离。

最后、激光振镜3输出的激光光束经过所述场镜后聚焦在待标刻物件上,以完成激光标刻过程。

更加具体的,以场镜的焦距为180mm举例说明,激光标刻时要求被标刻物件表面距离场镜距离为180mm,假设被标刻物件高度为h,则升降平台7需要下降h的高度,使得被标刻物件与场镜的距离始终为180mm,传统的方法是手动操作升降台,效率比较低。而使用激光测距可以测出物件表面到场镜的距离,假设测的距离为x,通过与180mm的基准距离比较,计算出差值180-x,控制系统会控制升降平台7自动下降距离180-x,从而保证了被标刻物件距离场镜的距离为180mm,过程全部由程序控制,效率高,精度高。

需要说明的是,本实施例中,在对待标刻物件进行操作时有以下两种方式:

一、待标刻物件设置于测距模块2测距点的正下方,在软件系统上勾选自动对焦打标选项,标刻图形的中心点自动偏移到自动对焦点上,自动对焦之后无需移动待标刻物件即可直接完成物件的标刻。

二、待标刻物件设置于测距模块2测距点的正下方,取消软件系统的自动对焦打标选项,自动对焦完成之后将待标刻物件移动到场镜中心点的正下方进行标刻(适用于标刻物件幅面比较大的情况)。

综上,本发明提供一种智能型激光扫描振镜系统,利用激光测距原理,通过测距模块2测得其相对于待标刻物件的距离,并信号反馈给控制系统,控制系统根据测距模块2的反馈信号调节升降平台7的位置,从而实现激光打标的自动对焦。本发明智能型激光扫描振镜系统自动化程度高,调节时间短,可一次性调节至准确的高度,无需反复调节,提高了激光标刻过程中的定位精度,满足高速度和高精度的激光加工和标刻需求。

实施例二

结合图1至图4所示,本实施例二在上述实施例一的基础之上,还提供一种激光打标设备,其包括升降平台7和所述智能型激光扫描振镜系统。所述升降平台用于调节所述场镜与待标刻物件之间的距离,当然,还可以包括激光器等等。

该智能型激光扫描振镜系统至少包括:支架壳1、激光振镜3、场镜、控制系统和测距模块2,所述激光振镜3设置于所述支架壳1的内部,所述场镜设置于所述支架壳1的外部,所述激光振镜3输出的激光光束经过所述场镜后能够聚焦在待标刻物件上;所述测距模块2设置于所述支架壳1的内部,用于检测其相对于待标刻物件的距离,并信号反馈给控制系统,所述控制系统根据所述测距模块2的反馈信号调节升降平台7的位置,从而调节所述场镜与待标刻物件之间的距离,以进行自动对焦。

对于升降平台7而言,其可以为光具座部分,用于带动该智能型激光扫描振镜系统进行移动,例如:升降平台7的动力由驱动装置71提供,从而带动该智能型激光扫描振镜系统进行升降移动。

此外,升降平台7也可以被替换为用于放置待标刻物件的工作台,该工作台至少包括:驱动装置、升降支架和工作台面,所述工作台面设置于所述升降支架上,所述驱动装置驱动所述升降支架进行升降移动,所述驱动装置与所述控制系统信号连接。

至于其他的特征已在上述实施例一中详细描述,此处不再赘述。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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