在圆柱状工件上标记位图的方法及装置与流程

本发明涉及激光标记技术领域，特别是涉及一种在圆柱状工件上标记位图的方法及装置。

背景技术：

激光标记所使用的图形格式主要有两种，一种是矢量图，另一种是位图。矢量图是根据几何特性绘制得到的图形，是面向点、线、矩形、曲线、文字等对象的图形，其每一个对象都是一个实体，具有颜色，大小、轮廓线、形状、位置等属性，各个对象经过组合、填色、排版来得到图案，对矢量图进行放大或缩小时，图形不失真、不模糊、不变形，且边缘光滑，无锯齿现象，因此，利用矢量图进行标记时，可以将矢量图切分为多个对象，再对每一个对象进行标记即可。位图又称作点阵图，是由许多不同颜色的像素点经过排列形成的，当位图进行放大到一定程度时，可以看到构成图像的一个个方块的像素点，位图要想效果清晰，所组成的像素点就要多，表现丰富的色调及颜色的过渡，因此，位图无法被切分，在标记时，需要作为一个整体来进行。

基于位图无法被切分的特性，利用激光仪器进行位图标记时，标记操作只能在平面上将位图作为一个整体的图档进行。如果要在圆柱状工件上标记位图，则无法直接完成，需要通过软件将位图转换成矢量图后，将旋转工件按照一定角度等角度切分成多工位，同时将转换得到的矢量图也对应地切分成多个图档，每一个工位对应一个图档，当电机运动到一个工位后停止，按照在平面标记的方式标记当前对应图档，对多个工位逐一标记后，最后拼接出完整的标记图形。因此，在对圆柱状工件进行位图标记时，就需要将位图转换为矢量图后再进行标记，不仅增加了标记过程的复杂性，而且在图形装换之后，位图的色调及颜色过渡就会缺失，从而致使标记得到的图形失真。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种标记过程较为简单，且图形不易失真的在圆柱状工件上标记位图的方法及装置。

一种在圆柱状工件上标记位图的方法，包括以下步骤：

设定激光坐标系的X轴及Y轴；

使圆柱状工件的轴线与Y轴重合；

将激光焦点调整于圆柱状工件的圆周顶点处；

将需要标记的位图导入标记软件内，并设定标记参数；

使圆柱状工件以Y轴为转轴旋转，激光光束沿Y轴扫描以对圆柱状工件表面标记。

利用上述在圆柱状工件上标记位图的方法在圆柱状工件上进行标记时，可以直接将位图导入标记软件内，通过圆柱状工件的旋转及振镜模组沿Y轴的扫描即可在圆柱状工件表面进行点阵标记，而无需将位图转换成矢量图，降低了标记过程的复杂程度，且图形不易失真。同时，圆柱状工件的旋转运动是连续的，振镜模组的标记动作与圆柱状工件的旋转同步进行，使得标记效率得到较大程度的提高，而且标记得到的图案没有拼接痕迹，具有较好的底纹效果。

在其中一个实施例中，所述使圆柱状工件以Y轴为转轴旋转，激光光束沿Y轴扫描以对圆柱状工件表面标记的步骤中，

在预设时间内，若圆柱状工件的旋转能够及时响应时，X振镜静止，Y振镜沿Y轴扫描；或者，

在预设时间内，若圆柱状工件的旋转响应延迟时，X振镜沿与圆柱状工件的旋转方向相反的方向扫描，Y振镜沿Y轴扫描。

在其中一个实施例中，X振镜沿与圆柱状工件的旋转方向相反的方向扫描时，在空跳时间内X振镜沿圆柱状工件周向的运动路径等于在打标时间内圆柱状工件的周向旋转路径。

在其中一个实施例中，所述使圆柱状工件的轴线与Y轴重合的步骤还包括：

安装旋转电机，使旋转电机的旋转轴线与激光坐标系的Y轴重合；

将圆柱状工件装夹于旋转电机上，使圆柱状工件的轴线与旋转电机的旋转轴线重合。

在其中一个实施例中，使圆柱状工件的轴线与Y轴重合的步骤之后还包括关闭激光标记装置，取下圆柱状工件，并将圆柱状工件清理干净的步骤。

一种在圆柱状工件上标记位图的装置，包括：

用于支撑圆柱状工件的工作台，圆柱状工件能够以所述工作台上设定的激光坐标系的Y轴为转轴相对所述工作台旋转；

用于产生激光光束的激光器；

光学聚焦模块，所述光学聚焦模块能够将所述激光光束聚焦，以得到激光光斑；

振镜模组，能够对所述激光光束进行偏转，使得所述激光光斑沿预设路径运动；

信息存储模块，用于存储位图信息及标记参数；及

驱动模块，与所述信息存储模块及所述振镜模组均连接，所述驱动模块驱动所述振镜模组运动，所述振镜模组使激光光束沿预设路径对所述圆柱状工件进行标记。

在其中一个实施例中，还包括旋转电机，所述旋转电机安装于所述工作台上，且所述旋转电机的旋转轴线与激光坐标系的Y轴重合，所述圆柱状工件装夹于所述旋转电机上，且所述圆柱状工件的轴线与所述旋转电机的旋转轴线重合。

在其中一个实施例中，所述振镜模组包括X振镜及Y振镜，所述X振镜静止或沿与所述圆柱状工件的旋转方向相反的方向扫描，Y振镜沿Y轴扫描。

在其中一个实施例中，所述激光器为红外光纤激光器。

在其中一个实施例中，所述激光器的脉冲波长为1055nm～1075nm，激光的脉宽为3～200ns，激光的平均功率为20W。

附图说明

图1为一实施例的在圆柱状工件上标记位图的方法流程图；

图2为一实施例的在圆柱状工件上标记位图的装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

结合图1及图2所示，本发明一实施例的在圆柱状工件上标记位图的方法包括以下步骤。

S100，设定激光坐标系的X轴及Y轴。

在与工作台110平行的平面内，设定相互垂直的X轴及Y轴。

S200，使圆柱状工件的轴线与Y轴重合。

将圆柱状工件200的轴线与设定的Y轴重合，且使圆柱状工件200以Y轴为转轴能够相对工作台110旋转。可以在工作台110上安装旋转电机120，以使旋转电机120带动圆柱状工件200相对工作台110旋转。

S300，将激光焦点调整于圆柱状工件的圆周顶点处。

激光器130发出的激光光束经过光学聚焦模块140的聚焦后得到激光光斑，以得到最佳的热效效果。调整光学聚焦模块140，使激光光束的焦点能够在圆柱状工件200的圆周顶点处，从而将较大的能量汇聚于一点，进而对圆柱状工件200的表面进行点阵标记。需要说明的是，圆柱状工件200的圆周顶点即为圆柱状工件200的圆周上距离光学聚焦模块140最近的位置处。

S400，将需要标记的位图导入标记软件内，并设定标记参数。

无需进行位图与矢量图之间的转换，可直接将需要标记的位图直接导入标记软件内，也即信息存储模块160内，通过在圆柱状工件200的表面进行点阵标记，以实现位图标记。同时，根据圆柱状工件200的材质在信息存储模块160内设定标记参数，设定的标记参数包括标记电流、标记频率及标记速度等。

S500，使圆柱状工件以Y轴为转轴旋转，激光光束沿Y轴扫描以对圆柱状工件表面标记。

圆柱状工件200的圆周上具有多个圆周顶点，多个圆周顶点位于与Y轴平行的同一直线上。激光光束在振镜模组150的作用下沿Y轴扫描，就可以完成位于同一直线上的多个点位的标记，即完成了一行标记。圆柱状工件200以Y轴为转轴旋转后，激光光束即可完成另一行标记，依次类推，激光光束即可对圆柱状工件200的表面进行逐行标记。

利用上述在圆柱状工件200上标记位图的方法在圆柱状工件200上进行标记时，可以直接将位图导入标记软件内，通过圆柱状工件200的旋转及振镜模组150沿Y轴的扫描即可在圆柱状工件200表面进行点阵标记，而无需将位图转换成矢量图，降低了标记过程的复杂程度，且图形不易失真。同时，圆柱状工件200的旋转运动是连续的，振镜模组150的标记动作与圆柱状工件200的旋转同步进行，使得标记效率得到较大程度的提高，而且标记得到的图案没有拼接痕迹，具有较好的底纹效果。

进一步地，在平面标记过程中，振镜模组150包括X振镜151及Y振镜152，X振镜151能够使激光光束沿X轴进行偏转，Y振镜152能够使激光光束沿Y轴进行偏转，X振镜151与Y振镜152相配合，即可使激光光束完成平面上两个方向的移动，进而完成平面上的点阵标记。

而在圆柱状工件200的标记过程中，在预设时间内，若圆柱状工件200的旋转能够及时响应时，X振镜151静止，Y振镜152沿Y轴扫描。预设时间具体为按照设定的打标速度及空跳速度，激光光束完成一行标记的时间。在此预设时间内，圆柱状工件200如果能够及时旋转，以使下一待标记行及时运动至激光光束处，则圆柱状工件200的旋转替代了X振镜151的X轴扫描，此时，只需要使Y振镜152沿Y轴扫描，以完成圆柱状工件200表面的点阵标记。在预设时间内，若圆柱状工件200的旋转响应延迟时，X振镜151沿与圆柱状工件200的旋转方向相反的方向扫描，Y振镜152沿Y轴扫描。在此预设时间内，圆柱状工件200的旋转无法及时相应时，下一待标记行就无法及时运动至目标位置实现标记，则就需要X振镜151沿与圆柱状工件200的旋转方向相反的方向扫描，以补偿圆柱状工件200旋转的响应延迟，从而使得激光光束及时运动至目标位置，在此过程中，旋转电机120和X振镜151构成一个多轴插补系统，旋转电机120和X轴振镜151的合成运动就是平面打标的X振镜151的运动。

具体地，X振镜151沿与圆柱状工件200的旋转方向相反的方向扫描时，在空跳时间内X振镜151沿圆柱状工件200周向的运动路径等于在打标时间内圆柱状工件200的周向旋转路径，以使得X振镜151在空跳时间内，从上一标记行沿圆柱状工件200的周向运动至下一标记行，在Y振镜152沿Y轴扫描而完成一行标记的时间段内，X振镜151与圆柱状工件200同步运动而返回至初始位置，此处的初始位置即为X振镜151在圆柱状工件200的圆周顶点处的标记行的位置。

在一个实施例中，S200，使圆柱状工件以Y轴为转轴旋转，激光光束沿Y轴扫描以对圆柱状工件表面标记的步骤之后还包括以下步骤。

S210，安装旋转电机，使旋转电机的旋转轴线与激光坐标系的Y轴重合。

将旋转电机120安装于工作台110上，使旋转电机120的旋转轴线与工作台110上设定的激光坐标系的Y轴重合。

S220，将圆柱状工件装夹于旋转电机上，使圆柱状工件的轴线与旋转电机的旋转轴线重合。

旋转电机120能够绕Y轴旋转，而圆柱状工件200的轴线与旋转电机120的旋转轴线重合，从而使得圆柱状工件200能够绕Y轴旋转。

在一个实施例中，S500，使圆柱状工件的轴线与Y轴重合的步骤还包括：S600，关闭激光标记装置，取下圆柱状工件，并将圆柱状工件清理干净。在完成标记之后，将激光标记装置100关闭，从旋转电机120上取下圆柱状工件200，并将圆柱状工件200表面清理干净，即得到了标记好的圆柱状工件200。

如图2所示，本发明一实施例的在圆柱状工件上标记位图的装置100包括工作台110、旋转电机120、激光器130、光学聚焦模块140、振镜模组150、信息存储模块160及驱动模块170。

在工作台110上设定激光坐标系的X轴及Y轴，其中，X轴与Y轴垂直，且X轴与Y轴共同围成了与工作台110相平行的平面。旋转电机120安装于工作台110上，且旋转电机120的旋转轴线与激光坐标系的Y轴重合，圆柱状工件200装夹于旋转电机120上，且圆柱状工件200的轴线与旋转电机120的旋转轴线重合，从而使得圆柱状工件200的轴线与Y轴重合。旋转电机120能够带动圆柱状工件200以Y轴为转轴相对工作台110旋转。在其他实施例中，上述旋转电机120还可以被替换为其他类型的能够驱动圆柱状工件200旋转的元器件。

信息存储模块160，用于存储位图信息及标记参数。将需要在圆柱状工件200上标记的位图直接导入信息存储模块160内，通过在圆柱状工件200的表面进行点阵标记，以实现位图标记。同时，根据圆柱状工件200的材质来设定标记参数，设定的标记参数包括标记电流、标记频率及标记速度等。

激光器130用于发出激光光束，光学聚焦模块140能够对激光器130发出的激光光束进行聚焦而得到激光光斑，以使激光光束的焦点能够在圆柱状工件200的圆周顶点处，从而将较大的能量汇聚于一点，进而对圆柱状工件200的表面进行点阵标记。

驱动模块170与信息存储模块160及振镜模组150均连接。驱动模块170能够根据信息存储模块160内存储的标记信息，以驱动振镜模组150运动，振镜模组150能够使激光光束沿预设路径对圆柱状工件200扫描，以对圆柱状工件200进行标记。

具体地，在一个实施例中，振镜模组150包括X振镜151及Y振镜152，X振镜151能够使激光光束沿X轴进行偏转，Y振镜152能够使激光光束沿Y轴进行偏转，X振镜151与Y振镜152相配合，即可使激光光束沿设定的轨迹对圆柱状工件200表面进行标记。

在预设时间内，若圆柱状工件200的旋转能够及时响应时，以使下一待标记行及时运动至激光光束处，则圆柱状工件200的旋转替代了X振镜151的X轴扫描，则X振镜151静止，Y振镜152沿Y轴扫描，以完成圆柱状工件200表面的点阵标记。在预设时间内，若圆柱状工件200的旋转响应延迟时，下一待标记行就无法及时运动至目标位置实现标记，X振镜151沿与圆柱状工件200的旋转方向相反的方向扫描，以补偿圆柱状工件200旋转的响应延迟，从而使得激光光束及时运动至目标位置，在此过程中，旋转电机120和X振镜151构成一个多轴插补系统，旋转电机120和X轴振镜的合成运动就是平面打标的X振镜151的运动，Y振镜152沿Y轴扫描，从而完成圆柱状工件200表面的点阵标记。

在本实施例中，激光器130为红外光纤激光器。激光器130的脉冲波长为1055nm～1075nm，激光的脉宽为3～200ns，激光的平均功率为20W。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。