激光打标机的制作方法

本实用新型涉及激光加工的技术领域，特别是涉及一种激光打标机。

背景技术：

一般的激光打标机在工作之前，需要人工进行对焦操作，使激光光斑聚焦在坯料的表面。采用人工方式对焦的过程中，需不断调整激光探头与坯料表面之间的距离，并依靠肉眼观察光斑的亮度，判断激光光斑是否聚焦在坯料的表面。但人眼对激光亮度的分辨率较低，难以实现激光打标机的精确聚焦。

技术实现要素：

基于此，有必要针对激光打标机对焦过程中，采用人工方式难以实现精确聚焦的问题，提供一种激光打标机。

一种激光打标机，用于对坯料进行激光打标，所述激光打标机包括：

驱动件，所述驱动件包括本体和辅助部，所述本体和所述辅助部连接；

移动件，所述移动件连接于所述本体上；所述本体能够驱动所述移动件移动，以使所述移动件靠近和远离所述坯料；所述辅助部能够通过所述本体带动所述移动件移动，以使所述移动件靠近和远离所述坯料；

激光探头，所述激光探头固定连接于所述移动件上，所述激光探头用于将激光聚焦至所述坯料的表面；及

摄像组件，所述摄像组件与所述本体通信连接，且所述摄像组件固定连接于所述移动件上，所述摄像组件用于采集所述激光在所述坯料的表面形成的光斑图像。

在其中一个实施例中，所述的激光打标机还包括控制器，所述控制器分别与所述摄像组件和所述本体通信连接，所述控制器能够根据所述摄像组件采集的所述光斑图像控制所述本体，以调整所述激光探头与所述坯料之间的距离。

在其中一个实施例中，所述的激光打标机还包括用于显示所述摄像组件采集的所述光斑图像的显示器，所述显示器分别与所述摄像组件和所述控制器通信连接。

在其中一个实施例中，所述的激光打标机还包括用于产生激光的激光发生器，所述激光发生器分别与所述移动件和所述激光探头固定连接。

在其中一个实施例中，所述激光发生器包括发生器本体和外延部，所述发生器本体固定连接于所述移动件上，所述摄像组件固定连接于所述外延部上。

在其中一个实施例中，所述本体上开设有导向槽，所述移动件通过所述导向槽与所述本体滑动连接，所述本体能够带动所述移动件沿所述导向槽的延伸方向移动，以使所述移动件靠近或远离所述坯料。

在其中一个实施例中，所述辅助部为转轮，所述转轮与所述本体连接，转动所述转轮，所述转轮能够通过所述本体带动所述移动件沿所述导向槽移动。

在其中一个实施例中，所述的激光打标机还包括支撑台，所述驱动件固定连接于所述支撑台上。

在其中一个实施例中，所述的激光打标机还包括用于定位所述坯料的坯料治具，所述坯料治具固定连接于所述支撑台上，所述坯料治具的结构与所述坯料的结构相适配。

在其中一个实施例中，所述坯料治具与所述支撑台一体成型，或，所述坯料治具与所述支撑台可拆卸连接。

上述的激光打标机，手动调节驱动件的辅助部，可以快速调整移动件相对于坯料的距离，进而使得移动件上的激光探头快速到达一定的高度，以缩短激光探头的定位时间。在外接控制器的情况下，控制器分别与摄像组件和驱动件的本体通信连接。激光由激光探头出射至坯料的表面形成光斑，摄像组件采集光斑图像；控制器调整激光探头和坯料之间的距离后，摄像组件再次采集光斑图像。由于激光探头与坯料之间的距离发生了变化，经过激光探头聚焦的光斑图像的亮度也发生了变化。控制器通过对不同的光斑图像进行处理，得出亮度最高的光斑图像，，此光斑图像对应的激光探头和坯料之间的距离即为较佳的打标距离，表明由激光探头出射的激光聚焦在坯料表面，适于对坯料进行激光打标。上述激光打标机结构简单，易于实现自动控制，对焦的精度高，对焦操作的效率高。

附图说明

图1为一实施例中激光打标机的主视图；

图2为图1所示激光打标机的左视图；

图3为图1所示激光打标机的俯视图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

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。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。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。

参考图1，在一实施例中，激光打标机10可用于对坯料20进行激光打标，该激光打标机10包括驱动件100、移动件200、激光探头300和摄像组件400。驱动件100进一步包括本体110和辅助部120，本体110和辅助部120连接。同时参考图2和图3，在一实施例中，本体110外形大致呈四棱柱形，四棱柱的横截面形状大致呈矩形。在一实施例中，辅助部120连接于本体110的顶端，且辅助部120为转轮。本体110内部设有传动机构(未图示)，本体110顶部开设有连接孔，转轮通过连接孔与本体110内部的传动机构相连，转轮转动时，能够带动本体110内部的传动机构联动。

在一实施例中，本体110内部设有动力装置，移动件200连接于本体110上。本体110作为动力装置，能够驱动移动件200沿本体110的延伸方向移动，也即驱动移动件200沿竖直方向移动，以使移动件200靠近和远离坯料20。在一实施例中，移动件200外形大致呈四棱柱状，其横截面大致呈矩形。

在一实施例中，本体110内部的动力装置由电力驱动，在接通电源的情况下，本体110能够驱动移动件200沿本体110的延伸方向移动。在一实施例中，本体110内部的动力装置采用的是步进电机，本体110内部的传动机构采用了螺纹传动的方式。进一步，在一实施例中，本体110内部的传动机构采用了滚珠丝杠机构，滚珠丝杠的延伸方向与本体110的延伸方向相同，滚珠丝杠的一端连接辅助部120，滚珠丝杠的另一端连接步进电机。采用步进电机和螺纹传动方式，一方面易于实现自动化，另一方面易于精确调整移动件200相对于坯料20的高度。

在图1所示实施例中，辅助部120可以代替本体110内部的动力装置为本体110提供动力，手工操作即可转动辅助部120，辅助部120可带动本体110内部的传动机构，进而带动移动件200移动，以使移动件200靠近和远离坯料20。

辅助部120的作用在于能够快速使移动件200移动到坯料20上方的某一高度，以缩短移动件200定位所需的时间。在一实施例中，采用手工操作转动辅助部120，辅助部120带动本体110内部的螺纹传动机构联动，即可快速将移动件200移动到坯料20上方的某一高度，之后再接通电源，通过本体110内部的步进电机和螺纹传动机构实现移动件200的高精度自动调整。通过手工操作的快速定位和电力驱动方式的自动调整，有利于缩短移动件200在整个工作过程中定位所需时间，从而可以提高激光打标机10的工作效率。

参考图1，激光探头300固定连接于移动件200上，激光探头300作为聚焦装置，能够将激光聚焦至坯料20的表面，以使激光的能量集中于坯料20的表面，保证打标的质量。在一实施例中，激光由外部激光发生器产生，并被引导至激光探头300，再通过激光探头300聚焦至坯料20的表面上。在另一实施例中，激光发生器500作为激光打标机10的一部分，固定连接于移动件200上，并能够随移动件200的上下移动而同步移动。激光探头300再与激光发生器500固定连接，以将激光发生器500产生的激光聚焦至坯料20的表面上。激光发生器500作为激光打标机10的一部分，能够简化激光打标机10的连接结构，省却将激光从外部激光发生器引导至激光探头300的连接过程。

参考图3，在一实施例中，摄像组件400与本体110通信连接，且摄像组件400与激光探头300并排地固定连接于移动件200的前端。具体的，激光发生器500包括发生器本体510和外延部520，发生器本体510固定连接于移动件200上，摄像组件400固定连接于外延部520上。采用上述连接方式，能够将摄像组件400靠近激光探头300设置，以使摄像组件400处于光斑图像的上方。在一实施例中，摄像组件400采用了摄像头采集激光在坯料20的表面形成的光斑图像，采用上述连接方式，能够使摄像头的中心与光斑图像的中心的连线与竖直方向的夹角尽可能小，从而有利于摄像组件400采集光斑图像，并准确检测光斑图像的亮度分布。

在一实施例中，激光打标机10需要外接控制器(未图示)才能实现自动对焦操作，控制器分别与摄像组件400和本体110通信连接，控制器能够根据摄像组件400采集的光斑图像调整激光探头300与坯料20表面之间的距离。

具体的，激光打标机10的自动对焦过程如下：激光由激光探头300出射至坯料20的表面形成光斑图像，摄像组件400采集第一张光斑图像；控制器调整激光探头300和坯料20之间的距离后，摄像组件400再采集第二张光斑图像。由于激光探头300与坯料20之间的距离发生了变化，经过激光探头300聚焦的光斑图像的亮度也发生了变化。通过不断重复上述过程，可以得到多张因激光探头300与坯料20之间的距离发生变化使得光斑图像亮度变化的光斑图像。摄像组件400采集的每一张光斑图像都附带有距离和亮度信息，控制器通过对不同的光斑图像进行处理，可以筛选出亮度最为明亮的光斑图像，此光斑图像对应的激光探头300与坯料20之间的距离即是较佳的打标距离，表明由激光探头300出射的激光聚焦在坯料20表面，适于对坯料20进行激光打标。控制器可以通过驱动件100带动移动件200移动至上述较佳的打标距离，再进行后续的激光打标过程。

可以理解的是，控制器也可以是激光打标机10的一部分，其内部存储有控制程序，能够控制激光打标机10的聚焦过程，其作用不变。

可以理解的是，本体110可以采用其他的外形和结构，移动件200也可以采用其他的外形和结构。本体110的作用在于支撑连接于其上的辅助部120、移动件200、激光探头300和摄像组件400，并与辅助部120共同带动移动件200靠近和远离坯料20。移动件200的作用在于支撑连接于其上的激光探头300和摄像组件400。移动件200的外形和结构可以根据安装空间和加工的需要作适应性调整，驱动件100的外形和结构也可以根据安装空间和加工的需要作适应性调整。

在一实施例中，本体110采用了螺纹传动的方式带动移动件200上升和下降，辅助部120连接于本体110的顶部。可以理解的是，在其他实施方式中，本体110也可以采用其他传动方式带动移动件200上升和下降。例如，本体110可以采用齿轮齿条传动来带动移动件200的上升和下降，此时，辅助部120可以安装于本体110的侧面。通过转动辅助部120，带动齿轮齿条联动，即可实现将旋转运动转化为直线运动，从而实现移动件200沿竖直方向的移动。

在一实施例中，辅助部120采用了转轮结构，转动转轮，即可带动本体110内部的传动机构联动，进而带动移动件200上升和下降。可以理解的是，辅助部120也可以采用其他结构或外形，例如，辅助部120可以采用简单的横杆作为把手，通过把手带动本体110内部的传动机构，其作用不变。

上述的激光打标机10，通过驱动件100的辅助部120可以快速调整移动件200相对于坯料20的距离，进而使得移动件200上的激光探头300快速到达一定的高度，以缩短激光探头300的定位时间。在外接控制器的情况下，控制器分别与摄像组件400和驱动件100的本体110通信连接，摄像组件400能够采集激光在坯料20的表面形成的光斑图像，控制器能够通过驱动件100调整激光探头300与坯料20之间的距离，并通过对光斑图像进行处理，得出激光打标机10适宜的打标距离。上述激光打标机10结构简单，易于实现自动控制，对焦的精度高，对焦操作的效率高。

在一实施例中，为清楚显示激光打标机10在坯料20表面形成的光斑图像，并记录激光打标后的坯料20表面的光刻图像，激光打标机10还可以包括显示器600，显示器600分别与摄像组件400和控制器通信连接。摄像组件400采集光斑图像后，控制器进一步控制显示器600显示采集的光斑图像。采用显示器600后，一方面可以方便地查看激光打标的图形，另一方面也可以通过显示器600连接鼠标等外接设备，以便于更换不同的打标图形。

参考图1，在一实施例中，驱动件100的本体110上开设有导向槽121，移动件200可滑动地安装于导向槽121内，并与本体110滑动连接。导向槽121的延伸方向与本体110延伸方向相同。本体110带动移动件200移动时，通过导向槽121可以对移动件200的移动进行导向，以使移动件200靠近或远离坯料20。同时参考图3，导向槽121位于本体110相对的两侧面上，移动件200的面向本体110的表面上设有能够与导向槽121适配的连接臂210，使得驱动件100的本体110与移动件200滑动连接。采用上述连接臂210结构，有利于本体110对移动件200的支撑。另一方面，移动件200作为悬臂梁，采用上述连接臂210结构有利于移动件200平稳地沿竖直方向移动，防止移动过程中激光探头300的位置产生偏斜。

在一实施实例中，为便于激光探头300的定位，激光打标机10还可以还包括支撑台700，驱动件100固定连接于支撑台700上。参考图1和图2，在一实施例中，支撑台700的外形大致为矩形块状，其顶部固定连接有驱动件100，支撑台700重心较低，能够支撑连接于其上的驱动件100、移动件200、激光探头300和摄像组件400，并保持整个激光打标机10的平稳。

在一实施例中，为了利于坯料20的定位，激光打标机10还可以包括坯料治具800，坯料治具800固定连接于支撑台700上，坯料治具800可用于激光打标过程中坯料20的定位。由于采用了支撑台700，激光探头300在支撑台700上的正投影的位置可以被确定下来，通过增设坯料治具800，有利于快速将坯料20安装到位。在一实施例中，坯料治具800的结构与坯料20的结构相适应，从而有利于坯料20在支撑台700上的定位，并有利于激光打标机10在坯料20的预定位置进行打标。在一实施例中，坯料20可以通过机械手放置于坯料治具800上，坯料治具800可用于机械手的定位，从而有利于实现激光打标机10的自动上料，进而提高激光打标的效率。

在一实施例中，坯料治具800与支撑台700一体成型，坯料治具800的加工较容易。在其他实施方式中，为提高激光打标机10的通用性，坯料治具800与支撑台700可拆卸连接。坯料治具800与支撑台700可拆卸连接的方式有多种，例如，可以采用螺栓结构连接，也可以采用销钉连接，还可以采用其他连接方式。坯料治具800可以根据坯料20的外形和结构作适应性的调整，并采用可拆卸的连接方式固定安装于支撑台700上。当坯料20改变时，只需更换相应的坯料治具800即可，从而提高了激光打标机10的通用性。

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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。