一种自动生产线的激光黑色打标系统的制作方法

本实用新型涉及一种对玻璃进行在线黑色打标的自动生产线，尤其涉及对自动生产线上的玻璃黑色激光打标系统的设计。

背景技术：

打标是生产工艺中广泛应用的一种技术。激光打标是利用适当能量密度的、会聚在工件表面的激光光束对目标表面扫描，使材料发生物理或化学的变化，在表面上形成痕迹，从而形成标记的过程。它属于一种非接触的打标方式，与传统的加工方法(如喷墨打印、电火花加工、机械刀刻等)相比，具有应用范围广、打标速度快、性能稳定、质量高、运行成本低、环境污染小、易于用计算机控制及与其它设备实现同步运转等优点。因此，激光打标已成为激光的重要应用领域之一。

激光打标技术可用于透明材料的标刻，在传统透明材料打标中，目前主要有三种方法：①采用CO₂激光器进行直接打标，但是该方法标示的对比度不高，在浅色材质上难以识别；②采用绿激光进行直接打标，但是绿激光设备成本较高。③采用喷墨+红外激光打标，该方法对油墨消耗量较大，油墨耗材成本也较高，且对环境有一定污染，而且所打标记不耐腐蚀不耐水。

石墨背刻方法将待加工样件下方与放置在石墨片上方，使其保持紧密相连，然后将激光聚焦到两者交界面处，进行标刻。研究发现，由于激光对石墨片的剧烈烧蚀，在玻璃基片上形成沉积层，该沉积层结合接触面处的瞬时高温高压作用，增强玻璃基片对激光能量的吸收，导致激光焦点附近玻璃温度不断升高，使得玻璃表面的浅层被去除掉，然后石墨粒子结合到被烧蚀出的浅层中，实现玻璃基片的黑色打标，采用石墨背刻的方式，可以在玻璃等透明材料上实现质量好，对比度高的黑色打标，而且所标刻的标记防水耐腐蚀；此外，相对传统的喷墨方式，石墨可以做到反复的使用，因此打标耗材的成本低廉。

随着自动化技术的迅猛发展，大批量制造产品主要采用生产流水线，玻璃的激光在线打标也是在生产流水线上进行。然而，在打标过程当中，样件需要精确的定位，此外，每次打标都需花费一定的时间，在这段时间里面，要求振镜头和样件的位置保持相对固定，才能够保证激光打标的标记定位精确而且不变形，否则会影响标记的质量，导致标记条码不能够被快速准确的识别。因为采用的是石墨背刻方法，由于激光束的高温作用，玻璃样件可能会沾 附在石墨片上，从而影响玻璃样件的运送；此外，玻璃样件在完成打标之后，样件表面可能会附着石墨粉尘，不利于标记条码的识别。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种自动生产线的激光黑色打标系统，该系统能高效地，连续的对自动生产线的传送带上的产品进行激光打标。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型采用一种自动生产线的激光打标系统，包括有上料传送带、待加工样件、偏转定位机构、石墨片、振镜头、激光束、正在加工的玻璃样件、定位边、铰链、清除粉尘系统、已加工玻璃样件、下料传送带。其中，偏转定位装置由偏转装置和定位边组成；石墨片固定在偏转定位装置上。

上料传送带移动一个步长，将玻璃样件落放到偏转装置上，并通过定位边使玻璃样件定位在合适的位置，此时玻璃样件与石墨片紧密接触，激光束通过振镜头照射在石墨片与玻璃样件的交界面处，进行激光石墨背刻打标，实现玻璃的黑色打标，在打标完成之后，偏转装置进行偏转，将已完成打标的玻璃样件移动至下料传送带上，吹起装置将石墨粉尘吹去，下料传送带加完成打标和吹气后的样件运走；之后上料传送带又移动一个步长，进行下一轮打标动作。

本实用新型由于采用石墨背刻打标技术，石墨片被剧烈烧蚀在玻璃样件上形成沉积层，该沉积层结合接触面处的瞬时高温高压，从而增强玻璃样件对激光能量的吸收，使得激光焦点附近玻璃温度不断升高，使得玻璃表面的浅层被去除掉，然后石墨粒子结合到被烧蚀出的浅层中，实现玻璃样件的黑色打标。

本实用新型由于采用定位偏转装置，使得在完成石墨背刻激光打标之后，能够顺利的将玻璃样件转移到下一个工位，而不至于由于激光的高温作用使得玻璃样件和石墨片粘合在一起，影响生产线的正常运转。

本实用新型由于采用的带有传送带表面带有海绵的下料传送系统，使得已经打标完成的玻璃样件在被偏转定位装置甩落到下料传送带的时候，不会轻易的摔碎或者滑动碰撞，这是由于海绵的减震和防滑作用。

本实用新型由于采用清除粉尘装置，使得由于在打标过程中产生的石墨粉尘能够被轻松的去除，从而提高样件打标的质量，使其识别率更高。

本实用新型的优点和积极效果是：采用偏转定位装置，很好的解决了样件的运送问题；采用带有海绵的下料传送带提供减震和防滑功能，使得已完成打标的玻璃样件在被偏转定位 装置甩落到下料传送带上的时候，不至于摔碎或者滑动；而采用粉尘清除装置则能够解决石墨背刻产生的粉尘问题，从而提高标记条码的质量和识别率。这种激光自动生产线的玻璃黑色打标系统所带来的积极效果是：有利于开拓激光打标技术在玻璃甚至是透明材料上实现黑色打标的应用，实现高度自动化黑色打标生产线的设计；此外，石墨背刻方法所标刻的标记耐腐蚀耐高温耐水，而且该方法打标耗材成本低，打标质量好。本实用新型实现了玻璃的黑色打标的自动化生产线设计，是一种设计巧妙，性能优良，方便实用，加工成本低的激光自动生产线的玻璃黑色打标系统。

附图说明

图1是激光自动生产线的玻璃黑色打标系统示意图。

在图中：1.上料传送带，2.待加工玻璃样件，3.偏转定位装置，4.石墨片，5.振镜头，6.激光束，7.正在加工的玻璃样件，8.定位边，9.铰链，10.清除粉尘装置，11.已加工玻璃样件，12.下料传送带

图2是本实用新型中偏转定位装置的俯视图；

图3是本实用新型自动生产线的激光黑色打标方法的工作流程图；

图4是本实用新型上料传送带以及定位偏转装置的工作时序图。

具体实施方式

实施例：

本实用新型的装置示意图如图1所示，本实用新型专利的用于玻璃激光打标的加工装置，包括有1.上料传送带，2.待加工玻璃样件，3.偏转定位装置，4.石墨片，5.振镜头，6.激光束，7.正在加工的玻璃样件，8.定位边，9.铰链，10.清除粉尘装置，11.已加工玻璃样件，12.下料传送带。其中，石墨片4固定在偏转定位装置3上；在设置上料传送带1和偏转定位装置3以及下料传送带时，三者之间保持一定的距离以免发生干涉；下料传送带12上附有海绵表面。

本实施例中，上述待加工玻璃样件7通过定位偏转装置和定位边9，实现定位。

本实例中，产生激光束6的振镜头的波长为1064nm、脉宽为100ns、能量密度为60J/cm²、频率为100KHz、扫描速度为200mm/s、扫描次数1次。

本实施例中，上述激光焦点采用不同的离焦量，可以获得不同的对比度和黑色的黑度。

本实施例中，可以更具实际的生产需要来设置传送带的传送速度以及传送时间间距、以及偏转装置偏转的角度和角速度。

本实用新型一种玻璃黑色打标的激光加工装置，包括以下步骤：

1)上料传送带1运送待加工玻璃样件2；

2)将待加工玻璃样件2运送带偏转定位装置3上方，并由定位边8使待加工玻璃样件2准确定位，待加工玻璃样件2与石墨片4紧密接触

3)将激光光束6辐照在待加工玻璃样件2与石墨片4的接触面上；

4)在激光光束6作用下，石墨片4被剧烈的烧蚀，并且在石墨片4与正在加工的玻璃样件7之间形成瞬时的高温高压，石墨片4被剧烈烧蚀在正在加工的玻璃样件7上形成沉积层，该沉积层结合接触面处的瞬时高温高压增强正在加工的玻璃样件7对激光能量的吸收，使得激光焦点附近玻璃温度不断升高，使得玻璃表面的浅层被去除掉，然后石墨粒子结合到被烧蚀出的浅层中，实现正在加工的玻璃样件7的黑色打标。

5)在上述脉冲激光作用下，结合安装工件的偏转定位装置3、振镜沿着Z向直线运动和振镜沿着X/Y方向扫描，实现对玻璃样件的打标。

6)打标完成之后，偏转定位装置3进行快速偏转，利用离心力将已加工玻璃样件11甩落到下料传送带12。

7)然后清除粉尘装置对已加工玻璃样件7进行粉尘去除，然后下料传送带12对加工完成的样件进行运送。

图2是本实用新型中偏转定位装置3的俯视图，该偏转定位装置的定位功能主要靠定位边a和引导槽b来实现，当上料传送带将待加工玻璃样件2运送到偏转定位装置3的上方，由于惯性力的作用，待加工玻璃样件2会继续滑行一段距离，在滑行过程当中由于两侧引导槽以及定位边的作用，待加工玻璃样件2最后会停到固定的位置，等待加工。

图3是本实用新型激光自动生产线的玻璃黑色打标系统的工作流程图，主要包括循环进行的个步骤：第一，待加工玻璃样件2被以预先设置的间隔放置在上料传送带1上；当前方的待加工玻璃样件2到达偏转定位装置3后，再准备下一个待加工玻璃样件2，设完成该步骤所需时间为T1，如此反复。第二，待加工玻璃样件2加工完成之后，偏转定位装置3进行偏转，将已加工玻璃样件11落放到下料传送系统上后，再复位到水平位置，设完成该步骤所需时间为T2(参见图4)，再准备下一个待加工玻璃样件2，如此反复。第三，已加工玻璃样件11落放到下料传送带12之后，下料传送带12将其运走。重复第一至第三步。

图4是本实用新型上料传送带1以及定位偏转装置3的工作时序图，在脉冲的上升沿上 料传送带开始移动，在脉冲的下降沿上料传送带停止，该步骤所需时间为T1；在脉冲的上升沿偏转定位装置开始进行偏转，同时对样件进行激光打标，在脉冲的下降沿偏转装置复位到水平位置并停止，该步骤所需时间为T2。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。