一种激光打标方法及激光打标设备和系统与流程

本发明涉及激光打标技术领域，具体涉及一种激光打标方法及激光打标设备和系统。

背景技术

在激光打标领域，主要有两种应用方式：静止打标和动态打标。静止打标应用中，产品和激光打标设备没有相对运动，产品周期性切换，每次打标之间需要等待上料、下料，效率较慢。动态打标时，产品处于连续运动状态，每次打标之间可以连续，不需要等待来料，效率更高。当产品、打标时间等条件一致时，动态打标相对静止打标可以获得更高的工作效率。

因此，需要在产品表面采用激光标记各类内容时，会优先考虑动态打标技术。但是在考虑应用解决方案时，还应该考虑产能要求、输送速度、产品尺寸、产品间距、激光机数量、占地面积、设备维护、人力投入等众多因素，以期让客户获得最佳性价比。

传统动态打标应用中，已有采用一条输送线配两台激光打标设备组成一套双头机系统。双头机系统的应用，在不增加占地和操作人员的基础上，打标效率得到成倍提升。但是在某些小尺寸产品的应用上，相邻产品中心距远远小于激光头打标范围时，双头机模式仍然无法完全发挥单台激光机的性能优势，单台激光机无法适应更高的产品输送速度，整体激光打标效率较低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种激光打标方法，克服现有的对某些小尺寸产品进行激光打标时，相邻产品中心距远小于激光头打标范围，单台激光机无法适应更高的产品输送速度，整体激光打标效率较低的问题。

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种激光打标设备，克服现有的对某些小尺寸产品进行激光打标时，相邻产品中心距远小于激光头打标范围，单台激光机无法适应更高的产品输送速度，整体激光打标效率较低的问题。

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种激光打标系统，克服现有的对某些小尺寸产品进行激光打标时，相邻产品中心距远小于激光头打标范围，单台激光机无法适应更高的产品输送速度，整体激光打标效率较低的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种激光打标方法，包括步骤：

产品输送线上装载多个顺序排列的产品，并带动产品运动；

在产品输送过程中，n个激光头同时对产品输送线上对应未打标的n个产品进行激光打标，每一所述激光头每两次所打标的产品之间间隔了n-1个未打标产品，第m个激光头打标第m个或第n+m个产品；其中n≥3，m≤n。

本发明的更进一步优选方案是，产品的输送速度设置的步骤包括：

根据产品的打标内容及激光打标机的性能获取单个产品的打标时间；

根据相邻产品的中心距及激光头的聚焦镜头的最大打标范围，获取单台激光打标机的有效打标范围；

根据单台激光打标机的打标时间及有效打标范围，设置产品的输送速度。

本发明的更进一步优选方案是，第m个激光头通过第m台控制器控制，所述激光打标方法还包括步骤：

感应器探测到第m个产品后，将感应信号传输至第m台控制器；

第m个产品进入第m个激光头的激光加工区域时，控制器触发对应的激光头对所述第m个产品进行激光打标；

感应器探测到第n+m个产品后，感应器又将感应信号传输至第m台控制器。

本发明的更进一步优选方案是，控制器获取产品的输送速度的步骤包括：

使用编码器实时采集产品的输送速度；

编码器将采集到的输送速度传输至m台控制器。

本发明的更进一步优选方案是，所述激光打标方法还包括步骤：

第m台控制器根据感应器的感应信号起始时间和产品的输送速度获取产品的运行距离，并根据运行距离触发第m个激光头对第m个或第n+m个产品进行激光打标。

本发明的更进一步优选方案是，所述激光打标方法还包括步骤：所述感应器通过信号分配将感应信号传输至m台控制器，所述编码器通过信号分配将输送速度传输至m台控制器。

本发明的更进一步优选方案是，所述激光打标方法还包括步骤：

在激光头的动态激光打标操作中，第m台激光打标机的聚光点均追随产品进行内容标记，直至打标完成。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种激光打标设备，包括至少三个激光头和对应的控制器，所述控制器与对应的激光头连接，并根据所述激光打标方法控制对应的激光头对产品输送线上的产品进行激光打标。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种激光打标系统，包括用于装载并输送产品的产品输送线和所述激光打标设备；所述产品输送线与激光打标设备的加工区相对应。

本发明的更进一步优选方案是，所述激光打标系统还包括用于探测有无未打标产品的感应器及安装于产品输送线上的编码器。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，通过设计一种激光打标方法及激光打标设备和系统，对于某些小尺寸产品，相邻产品中心距远远小于激光头打标范围时，使用n个激光头联合控制、协同工作，对产品输送线上对应未打标的n个产品同时进行激光打标，增大单台激光打标机的有效打标范围，提高激光打标设备及激光打标系统对产品的输送速度的适应性，从而提高产品的输送速度，提高激光打标效率；以及感应器通过信号分配将感应信号传输至m台控制器，编码器通过信号分配将产品的输送速度传输至m台控制器，提高打标的准确率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的激光打标方法的流程示意图；

图2是本发明的激光打标方法的具体流程示意图；

图3是本发明的激光打标方法中产品的输送速度设置的流程示意图；

图4是本发明的激光打标系统的立体结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

如图1所示，本发明提供一种激光打标方法的优选实施例。

一种激光打标方法，包括步骤：

步骤s01、产品输送线上装载多个顺序排列的产品，并带动产品运动。

步骤s02、在产品输送过程中，n个激光头同时对产品输送线上对应未打标的n个产品进行激光打标，每一所述激光头每两次所打标的产品之间间隔了n-1个未打标产品，第m个激光头打标第m个或第n+m个产品。

其中n≥3,m≤n，m为正整数，如1,2,3……。

通过所述激光打标方法，对于某些小尺寸产品，相邻产品中心距远远小于激光头打标范围时，使用n个激光头联合控制、协同工作，对产品输送线上对应未打标的n个产品同时进行激光打标，增大单台激光打标机的有效打标范围，提高激光打标设备及激光打标系统对产品的输送速度的适应性，从而提高产品的输送速度，提高激光打标效率。

其中，如图3所示，本发明还提供一种设置产品的输送速度的较佳实施例。

产品的输送速度设置的步骤包括：

s31、根据产品的打标内容及激光打标机的性能获取单个产品的打标时间；

s32、根据相邻产品的中心距及激光头的聚焦镜头的最大打标范围，获取单台激光打标机的有效打标范围；

s33、根据单台激光打标机的打标时间及有效打标范围，设置产品的输送速度。

当产品在产品输送线上顺序排列输送，相邻产品中心距保持不变时，通过增大产品的输送速度，相同时间内通过的产品更多，可等比例提升生产产量，即提高激光打标效率。

激光动态打标过程中，与激光打标的效率相关的产品的输送速度计算方法如下：

输送速度(v)＝单机有效打标范围(s)/标记单个产品的时间(t)；

例如：

当使用双头机系统即采用两个激光头进行激光打标时：

相邻产品中心距＝50毫米，则同一激光头打标的相隔产品中心距＝50*2＝100毫米，激光机聚焦镜头最大打标范围＝160毫米，则单机有效打标范围＝100毫米。

标记单个产品的时间＝0.2秒，则输送速度＝0.1米/0.2秒*60＝30米/分钟。

当采用n(n≥3)个激光头进行激光打标时：

相邻产品的中心距及激光头的聚焦镜头最大打标范围不变，若要最大化利用打标范围，则采用激光打标机最大数量＝160/50＝3.2，取整数应采用3台，则单机有效打标范围＝150毫米。

标记单个产品的时间＝0.2秒，则输送速度＝0.15米/0.2秒*60＝45米/分钟。

相比较双头机系统，3头激光打标输送速度提升了1.5倍。

若采用4台激光打标机，则单机有效打标范围＝160毫米，输送速度＝0.16米/0.2秒*60＝48米/分钟，相比采用3台激光打标机，激光打标机数量提升了4/3＝1.33倍，速度仅提升48/45＝1.07倍，整体系统性价比不如采用3台激光打标机。

整体上，对于某些小尺寸产品，相邻产品中心距远远小于激光头打标范围时，相邻产品中心距保持不变的情况下,采用n(n≥3)个激光头同时进行激光打标时，增大单台激光打标机的有效打标范围，提高激光打标设备及激光打标系统对产品的输送速度的适应性，从而提高产品的输送速度，提高激光打标效率。

其中，单机有效打标范围(s)取决于激光头的聚焦镜头最大打标范围(s1)和相邻产品中心距(s2)，取两者中更小的数值。

当s1＞s2时，s＝s2，激光打标机自身效率尚有余量；当s1＜s2时，s＝s1，激光标记完一个产品时，需要等待一段距离(s2-s1)才能标记下一个产品，效率损失。当s1＝s2时，激光打标机自身效率提升到最高，整体配置最优。

相邻产品中心距(l)保持不变，且s1远远大于l时，通过配置n(n≥3)台激光打标机联合控制、协同工作，使得s1最接近n*l，每一台激光打标机每下一次所需标记的产品序号相比当前所标记的产品序号均递增了n。同一台激光打标机每两次所标记的产品中间间隔了n-1个产品，这些产品由其他台激光打标机完成标记。

如图1至图2所示，在步骤s02中，所述的激光打标方法还包括步骤：

步骤s21、感应器探测到第m个产品后，将感应信号传输至第m台控制器；

步骤s22、第m个产品进入第m个激光头的激光加工区域时，控制器触发对应的激光头对所述第m个产品进行激光打标；

步骤s23、感应器探测到第n+m个产品后，感应器又将感应信号传输至第m台控制器。

其中，感应器通过信号分配将感应信号传输至各控制器。

具体地，在步骤s22中，第m台控制器根据感应器的感应信号起始时间和产品的输送速度获取产品的运行距离，并根据运行距离触发第m个激光头对第m个或第n+m个产品进行激光打标。

本发明提供控制器获取产品的输送速度的较佳实施例。

控制器获取产品的输送速度的步骤包括：使用编码器实时采集产品的输送速度；编码器将采集到的输送速度传输至m台控制器。其中，编码器通过信号分配将输送速度传输至控制器。

感应器通过信号分配将感应信号传输至各控制器，以及，编码器通过信号分配将输送速度传输至各控制器，可控制每台激光打标机间隔性的选择所需标记的产品，以及标记的时机，避免免漏、重复标记、位置打偏，提高激光打标的准确率。

具体地，在本实施例中，采用三个激光头及对应的控制器进行激光打标操作。例如产品输送线上的多个产品为产品1、产品2、产品3……产品n。在产品输送过程中，感应器陆续探测到待打标的产品1、产品2、产品3……产品n，通过信号分配，同时将感应信号传输至对应的控制器；同时，编码器实时采集产品的输送速度后将输送速度通过信号分配传输至各控制器。

各控制器根据感应器的感应信号起始时间和产品的输送速度获取产品的运行距离，并根据运行距离触发激光头对产品进行激光打标。当产品1、产品2、产品3分别进入第一激光头、第二激光头、第三激光头的激光加工区域时，各控制器自动触发对应的激光头分别对产品1、产品2、产品3进行激光打标。

当感应器探测到产品4时，感应器将感应信号传输至第一激光头；当产品4进入激光头的加工区域时，第一激光头的控制器自动触发第一激光头对产品4进行激光打标。

在激光头的动态激光打标操作中，产品线带动产品连续运动，第一激光头、第二激光头、第三激光头追随产品进行内容标记，直至打标完成。

如图4所示，本发明还提供一种激光打标设备的较佳实施例。

一种激光打标设备，包括至少三个激光头10和对应的控制器20，所述控制器20与对应的激光头10连接，并根据所述激光打标方法控制对应的激光头10对产品输送线上的产品进行激光打标。对于某些小尺寸产品，相邻产品中心距远远小于激光头打标范围时，相邻产品中心距保持不变的情况下,通过设置多个控制器20同时控制多个激光头10进行打标动作，增大单台激光打标机的有效打标范围，提高激光打标设备对产品的输送速度的适应性，从而提高产品的输送速度，提高激光打标效率。

具体地，所述激光打标设备包括三个激光头10和三个与其对应连接并控制激光头10动作的控制器20。外部感应器30将探测到产品的感应信号通过信号分配传输至三个激光头10对应的控制器20，控制器20在产品进入对应激光头10的加工区域时自动触发激光头10进行激光打标。

如图4所示，本发明还提供一种激光打标系统的较佳实施例。

一种激光打标系统包括用于装载并输送产品的产品输送线40和所述的激光打标设备；所述产品输送线40与激光打标设备的加工区相对应。产品输送线40将待打标的产品输送至激光打标设备的加工区域，产品在产品输送线40的连续运动过程中，激光打标设备对产品进行打标。对于某些小尺寸产品，相邻产品中心距远远小于激光头打标范围时，相邻产品中心距保持不变的情况下，激光打标设备的至少三个激光头10及对应的控制器20联合控制，协同工作，增大单台激光机的有效打标范围，使得激光打标设备可以适应更高的输送速度，从而提高产品的输送速度，最大化发挥单台激光打标机的性能，提高激光打标系统的打标效率。

进一步地，所述激光打标系统还包括用于探测有无未打标产品的感应器30及安装于产品输送线上的编码器50。感应器30探测到未打标的产品后，通过信号分配将感应信号传输至各控制器，编码器50可实时采集产品的输送速度，并通过信号分配将输送速度传输至激光打标设备的各激光头10对应的控制器20，每个激光头10间隔性的选择所需标记的产品，以及标记的时机，避免漏标记、重复标记、位置打偏，提高打标的准确率。

激光打标系统还可包括一输入和显示设备60，用户可通过控制箱70同时或选择切换的方式显示多台激光打标机的软件界面，并进行相应操作。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。