CN108453377A - 一种激光设备弧形对接口的切割打标效果优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光设备弧形对接口的切割打标效果优化方法，包括以下步骤，预设，在控制***中预先画出所需的弧形或圆形；定位，移动扫描头，使激光器的工作焦距与起点位置对应；运行，启动激光器，产生工作光源，所述工作光源按照步骤1中预先画出的形状进行切割、打标；优化，弧形或圆形打标从起点位置开始，到终点位置后关掉激光器，使扫描头在激光器在关闭工作光源的状态下继续空走一段距离，到达优化位置；循环，扫描头在空走一段距离以后，根据控制***发出的连续切割、打标的指令，向下一个弧形或圆弧的起点位置移动，进行下一个周期的工作；以解决激光器对圆弧切割或打标时封口不能闭合以及出现歪斜或重叠等缺陷。

Description

一种激光设备弧形对接口的切割打标效果优化方法

技术领域

本发明涉及激光设备打标、切割技术领域，特别涉及一种激光设备弧形对接口的切割打标效果优化方法。

背景技术

激光打标机通过聚焦于极小的光点、极高的能量密度的方式进行加工。激光打标机在标刻切割领域中，优势得到了充分的展现，替代了很多传统的喷墨打印，既环保又美观。但激光打标机在水杯、LED灯、金属圆环等一些弧形被加工物上打标时需要标刻出类似弧形的形状，特别处于高速弧形打标状态、标刻参数尺寸精度小于1mm时，经常出现弧形封口不理想、一些图形文字错位的现象。

主要存在以下的现象：

弧形标刻路径从起点开始，到终点结束，弧形保持圆滑美观。但是，由于计算起点和终点的算法有缺陷、被加工物品高速旋转产生的偏差等，弧形标刻路径起点和终点不能完全重叠，留有空隙等。通常有四种具体情况:

1、封口不紧：弧形标刻本应重叠的起点和终点不能完全重叠，留下一段未达标区域。影响美观，效果不理想。

2、错开：弧形标刻路径终点比起点向内或向外偏移，脱离了正常的轨迹，造成错开、不能对位，形成一个裂开的空隙。影响美观，效果不理想。

3、重复点：弧形标刻路径终点位置沿打标路径错过正常终点位置，此段圆弧路径因为打标两次，颜色会加深，造成深浅不一的打标效果。

4、不圆、变形：弧形标刻路径产生歪曲、压扁、拉长、拉直等现象，影响美观，效果不理想。

而造成现有技术缺陷的原因如下，

1、硬件设备的高速运动产生的误差：硬件设备的高速运动中产生误差的原因是：激光打标机旋转工作台的轴心和激光打标机振镜的轴心不重合，电机的精度。

如果这两个轴心不能重合的话，必然会使加工路径在激光打标的过程中因旋转导致位置有偏移，因此出现了错位现象。

电机的精度低或者制造电机工艺有缺陷，会导致在相同脉冲下，电机旋转角度不同、旋转忽快忽慢等。

2、控制轨迹的计算误差：现行的激光打标设备为达到高精度打标的要求，激光点距一般在0.010～0.020mm范围内。所以在打标机硬件部分基本成熟的现状下，控制***中的计算路径算法成为了影响打标质量的决定性的因素，控制***的计算路径算法不完善会直接导致弧形的变形等现象。

3、参数的设置导致的误差：开光延时，关光延时，速度等参数的设置不当，直接影响成弧型的打标效果。

发明内容

本发明是鉴于上述问题作出的，通过优化激光设备的工作方法，解决了现有的问题，具体的，提供了一种激光设备弧形对接口的切割打标效果优化方法，包括以下步骤，

步骤1、预设，在控制***中预先画出所需的弧形或圆形；

步骤2、定位，移动扫描头，使激光器的工作焦距与起点位置对应；

步骤3、运行，启动激光器，产生工作光源，所述工作光源按照步骤1中预先画出的形状进行切割、打标；

步骤4、优化，弧形或圆形打标从起点位置开始，到终点位置后关掉激光器，使扫描头在激光器在关闭工作光源的状态下继续空走一段距离，到达优化位置；

步骤5、循环，扫描头在空走一段距离以后，根据控制***发出的连续切割、打标的指令，向下一个弧形或圆弧的起点位置移动，进行下一个周期的工作；

所述激光器射出的工作光源的运行轨迹起点和终点不重合，而且产生一段轨迹冗余，达到优化效果。

优选的，所述步骤1中,在所述控制***中画出所需的图形后，控制***完成起点位置、终点位置、优化位置以及所需弧形或圆形的中心点位置坐标的计算，并按照操作人员对所需图形数量的输入，得出多个所需图形在平台的排列位置的坐标后，进入步骤2。

具体的，上述步骤对连续进行的在切割、打标的作业有极大的改善，第一，硬件设备的高速运动产生的误差，当进行优化步骤的时候，工作光束从终点位置关闭，扫描头平滑的过渡到优化位置，第二，避免控制轨迹的计算误差，通过设置优化位置，使连续作业不会产生因扫描头移动造成轨迹出现误差的缺陷，第三，避免了参数的设置导致的误差，在连续切割、打标的作业中，开关工作光源的参数也会影响整体的作业质量，而优化位置的设置保证了连续作业之间能准确的过渡，并且通过终点位置到优化位置的平滑过渡，能使设备在连续切割、打标的过程中，每个预定形状都保持一致性和精准。

优选的，所述优化位置与终点位置之间的弧长距离在1mm～10mm之间。

具体的，上述弧长的距离为最优的距离，一方面保证了该距离下扫描头能精准的移动，另一方面，该优化位置与终点位置之间的弧长带来的扫描头移动损耗是最小的，可忽略不计的，不会因增加了扫描头移动距离而增加整体作业时间。

优选的，所述弧形或圆形上任一点的坐标计算公式为，

x1＝x0+r*cos(a*π/180)

y1＝y0+r*sin(a*π/180)；

所述优化位置与终点位置所对的圆心角的角度公式为，

a＝l/(π×r/180)。

具体的，上述公式中的优化位置，保证了扫描头能顺着终点位置依靠设备移动的惯性继续移动，避免了由于急停产生微笑抖动，导致图形终点位置变形，或有缺口，封闭不紧等缺陷，靠惯性保持了终点位置的自然过渡，该坐标上的优化位置为最佳的位置，另外，优化位置不在该坐标上也有实现优化功能的可能性。

本发明还提供了一种激光设备弧形对接口的切割打标效果优化方法，包括以下步骤，

步骤1、预设，在控制***中预先画出所需的弧形或圆形；

步骤2、定位，移动扫描头，使激光器的工作焦距与预走位置对应；

步骤3、预走，移动扫描头，使扫描头在激光器不产生工作光源的前提下，其工作焦距从预走位置移动至起点位置；

步骤4、运行，启动激光器，产生工作光源，所述工作光源按照步骤1中预先画出的形状进行切割、打标；

步骤5、优化，弧形或圆形切割、打标从起点位置开始，到终点位置后关掉激光器，使扫描头在激光器关闭工作光源的状态下继续空走一段距离，到达优化位置；

步骤6、循环，扫描头在空走一段距离以后，根据控制***发出的连续切割、打标的指令，向下一个弧形或圆弧的预走位置移动，进行下一个周期的工作；

所述激光器射出的工作光源的运行轨迹起点和终点不重合，而且产生一段轨迹冗余，达到优化效果。

优选的，所述步骤1中,在所述控制***中画出所需的图形后，控制***完成预走位置、起点位置、终点位置、优化位置以及所需弧形或圆形的中心点位置坐标的计算，并按照操作人员对所需图形数量的输入，得出多个所需图形在平台的排列位置的坐标后，进入步骤2。

具体的，上述步骤对连续进行的在切割、打标的作业有极大的改善，第一，硬件设备的高速运动产生的误差，当进行优化步骤的时候，工作光束从终点位置关闭，扫描头平滑的过渡到优化位置，第二，避免控制轨迹的计算误差，通过设置优化位置，使连续作业不会产生因扫描头移动造成轨迹出现误差的缺陷，第三，避免了参数的设置导致的误差，在连续切割、打标的作业中，开关工作光源的参数也会影响整体的作业质量，而优化位置的设置保证了连续作业之间能准确的过渡，并且通过终点位置到优化位置的平滑过渡，能使设备在连续切割、打标的过程中，每个预定形状都保持一致性和精准。

优选的，所述预走位置位于起点位置远离终点位置一侧的弧形的延长线或圆形的圆周上；

所述优化位置位于终点位置远离起点位置一侧的弧形的延长线或圆形的圆周上。

优选的，所述弧形或圆形上任一点的坐标计算公式为，

x1＝x0+r*cos(a*π/180)

y1＝y0+r*sin(a*π/180)；

所述预走位置、优化位置分别与起点位置、终点位置所对的圆心角的角度公式为，

a＝L/(π×r/180)。

具体的，上述公式中的预走位置，保证了扫描头能顺着预走位置平滑的过渡到起点位置，能在连续切割、打标的过程中，平滑的由一个图形过渡到另一个图形，避免因设备的移动与停止导致起始位置出现歪斜的现象，而优化位置保证了扫描头能顺着终点位置依靠设备移动的惯性继续移动，避免了由于急停产生微笑抖动，导致图形终点位置变形，或有缺口，封闭不紧等缺陷，靠惯性保持了终点位置的自然过渡，该坐标上的优化位置为最佳的位置，另外，优化位置不在该坐标上也有实现优化功能的可能性。

优选的，所述预走位置与起点位置之间的弧长距离在1mm～10mm之间；

所述优化位置与终点位置之间的弧长距离在1mm～10mm之间。

优选的，所述所述预走位置与起点位置之间的弧长距离为5mm；

所述优化位置与终点位置之间的弧长距离为5mm。

具体的，上述距离保证了设备使用优化方案时的最佳距离，在该距离内，既能对连续作业的图形完成优化，避免缺陷，又不会影响整体的作业时间，达到了既精准又效率的目的。

有益效果

上述的优化方法，能够解决现有技术的缺陷，使得激光打标机在水杯、LED灯、金属圆环等一些弧形被加工物上打标时、特别处于高速弧形打标状态、标刻参数尺寸精度小于1mm 时，不会出现弧形封口不理想、一些图形文字错位的现象。

附图说明

图1是表示现有技术中打标切割起点和终点封口不紧造成一段未打标切割区的示意图。

图2是表示现有技术中打标切割起点和终点分别向内外偏移错开的示意图。

图3是表示现有技术中打标切割起点和终点重合出现重复点的示意图。

图4是表示现有技术中打标切割的弧形标刻路径产生歪曲。压扁现象的示意图。

图5是表示实施例的经过优化的打标切割效果示意图。

图6是表示实施例1和实施例2中a角的坐标图。

图7是表示实施例1中优化方式的示意图。

图8是表示实施例2中优化方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

实施例

本实施例提供了一种激光设备弧形对接口的切割打标效果优化方法，包括以下步骤，

步骤1、预设，在控制***中预先画出所需的圆形；

所述步骤1中,在所述控制***中画出所需的圆形后，控制***完成起点位置、终点位置、优化位置以及所需圆形的中心点位置坐标的计算，并按照操作人员对所需图形数量的输入，得出多个所需图形在平台的排列位置的坐标后，进入步骤2。

步骤2、定位，移动扫描头，使激光器的工作焦距与起点位置对应；

所述步骤2中，工作焦距为激光器产生的激光束与物料表面的距离为切割、打标距离。

步骤3、运行，启动激光器，产生工作光源，所述工作光源按照步骤1中预先画出的形状进行切割、打标；

所述工作光源为激光器产生的激光束，该激光束到达物料表面并切割、打标该物料的焦距为工作焦距。

步骤4、优化，圆形打标从起点位置开始，到终点位置后关掉激光器，使扫描头在激光器在关闭工作光源的状态下继续空走一段距离，到达优化位置；

所述优化位置与终点位置之间的弧长距离为5mm。

所述圆形上任一点的坐标计算公式为，

x1＝x0+r*cos(a*π/180)

y1＝y0+r*sin(a*π/180)；

其中，x1、y1为圆形上任一点的坐标，x0、y0为该圆形的圆点坐标，r为半径，a为角度，如图6所示，

圆点坐标x0、y0已知，半径r已知，那么根据下面的公式，即可得出a的数值。

所述优化位置与终点位置所对的圆心角的角度公式为，

a＝l/(π×r/180)。其中，l是弧长。

例如，我们设定该段弧长为5mm，也就是终点位置到优化位置的弧长为5mm，r设为100mm，那么根据上面的公式，可得出丨a丨为2.86°，如图7所示，

终点位置与优化位置的圆心角为2.86°，那么在坐标轴中，-a为终点位置到优化位置的弧长为5mm时，扫描头空走的角度。

步骤5、循环，扫描头在空走一段距离以后，根据控制***发出的连续切割、打标的指令，向下一个弧形或圆弧的起点位置移动，进行下一个周期的工作；

所述激光器射出的工作光源的运行轨迹起点和终点不重合，而且产生一段轨迹冗余，达到优化效果。

实施例2

本实施例提供了一种激光设备弧形对接口的切割打标效果优化方法，包括以下步骤，

步骤1、预设，在控制***中预先画出所需的圆形；

所述步骤1中,在所述控制***中画出所需的图形后，控制***完成预走位置、起点位置、终点位置、优化位置以及所需圆形的中心点位置坐标的计算，并按照操作人员对所需图形数量的输入，得出多个所需图形在平台的排列位置的坐标后，进入步骤2。

步骤2、定位，移动扫描头，使激光器的工作焦距与预走位置对应；

所述预走位置位于起点位置远离终点位置一侧的弧形的延长线或圆形的圆周上；

所述优化位置位于终点位置远离起点位置一侧的弧形的延长线或圆形的圆周上。

步骤3、预走，移动扫描头，使扫描头在激光器不产生工作光源的前提下，其工作焦距从预走位置移动至起点位置；

步骤4、运行，启动激光器，产生工作光源，所述工作光源按照步骤1中预先画出的形状进行切割、打标；

所述圆形上任一点的坐标计算公式为，

x1＝x0+r*cos(a*π/180)

y1＝y0+r*sin(a*π/180)；

其中，x1、y1为圆形上任一点的坐标，x0、y0为该圆形的圆点坐标，r为半径，a为角度，如图6所示：

圆点坐标x0、y0已知，半径r已知，那么根据下面的公式，即可得出a的数值。

所述预走位置到起点位置所对的圆心角、优化位置与终点位置所对的圆心角的角度公式均为，

a＝l/(π×r/180)。其中，l是弧长。

例如，我们设定该段弧长为5mm，也就是预走位置到起点位置、终点位置到优化位置的弧长均为5mm，r设为100mm，那么根据上面的公式，可得出丨a丨为2.86°，如图8所示，

预走位置与起点位置的圆心角为2.86°，终点位置与优化位置的圆心角为-2.86°，那么在坐标轴中，a为预走位置到起点位置的弧长5mm时，扫描头空走的角度；

-a为终点位置到优化位置的弧长为5mm时，扫描头空走的角度。

步骤5、优化，弧形或圆形切割、打标从起点位置开始，到终点位置后关掉激光器，使扫描头在激光器关闭工作光源的状态下继续空走一段距离，到达优化位置；

步骤6、循环，扫描头在空走一段距离以后，根据控制***发出的连续切割、打标的指令，向下一个弧形或圆弧的预走位置移动，进行下一个周期的工作；

所述激光器射出的工作光源的运行轨迹起点和终点不重合，而且产生一段轨迹冗余，达到优化效果。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种激光设备弧形对接口的切割打标效果优化方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1、预设，在控制***中预先画出所需的弧形或圆形；

步骤2、定位，移动扫描头，使激光器的工作焦距与起点位置对应；

步骤3、运行，启动激光器，产生工作光源，所述工作光源按照步骤1中预先画出的形状进行切割、打标；

步骤4、优化，弧形或圆形打标从起点位置开始，到终点位置后关掉激光器，使扫描头在激光器在关闭工作光源的状态下继续空走一段距离，到达优化位置；

步骤5、循环，扫描头在空走一段距离以后，根据控制***发出的连续切割、打标的指令，向下一个弧形或圆弧的起点位置移动，进行下一个周期的工作；

所述激光器射出的工作光源的运行轨迹起点和终点不重合，而且产生一段轨迹冗余，达到优化效果。

2.根据权利要求1所述的切割打标效果优化方法，其特征在于：所述步骤1中,在所述控制***中画出所需的图形后，控制***完成起点位置、终点位置、优化位置以及所需弧形或圆形的中心点位置坐标的计算，并按照操作人员对所需图形数量的输入，得出多个所需图形在平台的排列位置的坐标后，进入步骤2。

3.根据权利要求1或2所述的切割打标效果优化方法，其特征在于：所述优化位置与终点位置之间的弧长距离在1mm～10mm之间。

4.根据权利要求3所述的切割打标效果优化方法，其特征在于：所述弧形或圆形上任一点的坐标计算公式为，

x1＝x0+r*cos(a*π/180)

y1＝y0+r*sin(a*π/180)；

所述优化位置与终点位置所对的圆心角的角度公式为，

a＝l/(π×r/180)。

5.一种激光设备弧形对接口的切割打标效果优化方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1、预设，在控制***中预先画出所需的弧形或圆形；

步骤2、定位，移动扫描头，使激光器的工作焦距与预走位置对应；

步骤3、预走，移动扫描头，使扫描头在激光器不产生工作光源的前提下，其工作焦距从预走位置移动至起点位置；

步骤4、运行，启动激光器，产生工作光源，所述工作光源按照步骤1中预先画出的形状进行切割、打标；

步骤5、优化，弧形或圆形切割、打标从起点位置开始，到终点位置后关掉激光器，使扫描头在激光器关闭工作光源的状态下继续空走一段距离，到达优化位置；

步骤6、循环，扫描头在空走一段距离以后，根据控制***发出的连续切割、打标的指令，向下一个弧形或圆弧的预走位置移动，进行下一个周期的工作；

所述激光器射出的工作光源的运行轨迹起点和终点不重合，而且产生一段轨迹冗余，达到优化效果。

6.根据权利要求5所述的切割打标效果优化方法，其特征在于：所述步骤1中,在所述控制***中画出所需的图形后，控制***完成预走位置、起点位置、终点位置、优化位置以及所需弧形或圆形的中心点位置坐标的计算，并按照操作人员对所需图形数量的输入，得出多个所需图形在平台的排列位置的坐标后，进入步骤2。

7.根据权利要求6所述的切割打标效果优化方法，其特征在于：所述预走位置位于起点位置远离终点位置一侧的弧形的延长线或圆形的圆周上；

所述优化位置位于终点位置远离起点位置一侧的弧形的延长线或圆形的圆周上。

8.根据权利要求7所述的切割打标效果优化方法，其特征在于：所述弧形或圆形上任一点的坐标计算公式为，

x1＝x0+r*cos(a*π/180)

y1＝y0+r*sin(a*π/180)；

所述预走位置、优化位置分别与起点位置、终点位置所对的圆心角的角度公式为，

a＝L/(π×r/180)。

9.根据权利要求8所述的切割打标效果优化方法，其特征在于：所述预走位置与起点位置之间的弧长距离在1mm～10mm之间；

所述优化位置与终点位置之间的弧长距离在1mm～10mm之间。

10.根据权利要求9所述的切割打标效果优化方法，其特征在于：所述所述预走位置与起点位置之间的弧长距离为5mm；

所述优化位置与终点位置之间的弧长距离为5mm。