CN108500467A - 激光打标设备 - Google Patents

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许根夫
成学平
刘猛
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Abstract

一种激光打标设备，包括工作台、安装在所述工作台上的物料进给装置、设置在所述物料进给装置上的激光器、及设置在所述物料进给装置上的检测机构；所述物料进给装置包括X轴驱动机构、连接所述X轴驱动机构的Y轴驱动机构、及连接所述Y轴驱动机构的承载板；所述检测机构包括设置在所述物料进给装置上的初定位相机及设置在所述物料进给装置上的精定位相机；所述初定位相机、所述精定位相机与所述激光器对应设置；所述精定位相机的摄像口靠近所述激光器的输出端设置。通过初定位相机对载片的位置进行初步检测，及激光器及精定位相机对相邻微小元器件分别同步进行激光打标及定位，从而提高了激光打标设备对微小元器件的激光打标效率。

Description

激光打标设备
技术领域
本发明涉及激光打标控制技术，特别是涉及一种激光打标设备。
背景技术
随着对电子产品的质量可靠性要求提高，要求对于电子产品中的微小元器件实行单独品质管理，需要对每一个元器件实行单独编号作为其身份认证，从而确保每一个元器件的产生、检测信息记录在案，达到品质跟踪的目的。这是一个之前没有的来自高端电子产品的需求。然而，现有的激光打标设备一般对同一被打标的产品同时进行定位及激光打标，导致效率低下，不适宜进行电子产品中的微小元器件的激光打标。
发明内容
基于此，有必要针对现有的激光打标设备效率较低的问题，提供一种可对不同微小元器件同步进行定位及打标的激光打标设备。
一种激光打标设备，包括工作台、安装在所述工作台上的物料进给装置、设置在所述物料进给装置上的激光器、及设置在所述物料进给装置上的检测机构；所述物料进给装置包括X轴驱动机构、连接所述X轴驱动机构的Y轴驱动机构、及连接所述Y轴驱动机构的承载板；所述检测机构包括设置在所述物料进给装置上的初定位相机及设置在所述物料进给装置上的精定位相机；所述初定位相机、所述精定位相机与所述激光器对应设置；所述精定位相机的摄像口靠近所述激光器的输出端设置。
上述激光打标设备，通过初定位相机对载片的位置进行初步检测，及激光器及精定位相机对相邻微小元器件分别同步进行激光打标及定位，从而提高了激光打标设备对微小元器件的激光打标效率。
在其中一个实施例中，所述检测机构还包括反射镜；所述精定位相机水平设置，所述反射镜连接所述精定位相机设有摄像口的一端。
在其中一个实施例中，所述检测机构还包括抽检相机，所述抽检相机设置在所述初定位相机与所述激光器之间。
在其中一个实施例中，所述X轴驱动机构包括X轴丝杆组件、连接所述X 轴丝杆组件的X轴电机、连接所述X轴丝杆组件的X轴滑块、及连接所述X轴滑块的第一转接板；所述X轴电机通过所述X轴丝杆组件驱动所述X轴滑块进行直线移动，同时，所述第一转接板跟随所述X轴滑块移动；所述Y轴驱动机构包括Y轴丝杆组件、连接所述Y轴丝杆组件的Y轴电机、连接所述Y轴丝杆组件的Y轴滑块、及连接所述Y轴滑块的第二转接板；所述Y轴电机通过所述Y 轴丝杆组件驱动所述Y轴滑块进行直线移动，同时，所述第二转接板跟随所述Y 轴滑块移动。
在其中一个实施例中，所述物料转移装置还包括转动机构，所述转动机构包括安装在所述第二转接板上的基座、及转动设置在所述基座上的转盘；所述承载板安装在所述转盘上。
在其中一个实施例中，还包括立架，所述激光器、所述检测机构通过所述立架安装在所述工作台上；所述立架上连接有横向条，所述横向条的一端延伸至所述物料进给装置上方；所述初定位相机安装在所述横向条上。
在其中一个实施例中，还包括安装在所述立架一侧的Z轴驱动机构，所述Z 轴驱动机构包括连接所述立架的Z轴丝杆组件、连接所述Z轴丝杆组件的Z轴电机、连接所述Z轴丝杠组件的Z轴滑块、及连接所述Z轴滑块的支撑台；所述Z轴电机通过所述Z轴丝杆组件驱动所述Z轴滑块进行直线移动，同时，所述支撑台跟随所述Z轴滑块移动；所述激光器及所述精定位相机安装在所述支撑台上。
在其中一个实施例中，还包括供料机构，所述供料机构包括安装在所述工作台上的机械手及连接所述机械手的活动端的吸附夹具。
在其中一个实施例中，还包括安装在所述工作台上的物料转移装置，所述物料转移装置包括安装在所述工作台上的承料底板、安装所述承料底板上的升举机构、及设置在所述升举机构一侧的下接机构。
在其中一个实施例中，还包括抽气机构，所述抽气机构的抽气入口与所述激光器的输出口对应设置。
附图说明
图1为本发明的一较佳实施例的激光打标设备的立体示意图；
图2为图1所示的激光打标设备在另一角度的立体示意图；
图3为图1中的物料进给装置的立体示意图；
图4为图1中的物料进给装置的分解示意图；
图5为图1中的激光器及检测机构的立体示意图；
图6为图1中的激光器及检测机构在另一角度的立体示意图；
图7为图1中的供料机构的立体示意图；
图8为图1中的供料机构在另一角度的立体示意图；
图9为图1所示的激光打标设备的工作示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
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例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1及图2为本发明一较佳实施方式的激光打标设备100，用于电子产品中的微小元器件进行激光打标，其中微小元器件排列在载片上。该激光打标设备100包括工作台10、安装在工作台10上的物料进给装置20、设置在物料进给装置20上的激光器30、及设置在物料进给装置20上的检测机构40；物料进给装置20包括X轴驱动机构21、连接X轴驱动机构21的Y轴驱动机构22、及连接Y轴驱动机构22的承载板23；检测机构40包括设置在物料进给装置20 上的初定位相机41及设置在物料进给装置20上的精定位相机42；初定位相机41、精定位相机42与激光器30对应设置；精定位相机42的摄像口靠近激光器 30的输出端设置。进行激光打标加工时，载片放置在承载板23上，物料进给装置20对微小元器件及载片进行移动及位置调整；初定位相机41对载片的位置进行初步检测，以方便物料进给装置20将载片移动至与精定位相机42及激光器30对应的位置；激光器30及精定位相机42对相邻微小元器件分别同步进行激光打标及定位，从而提高了激光打标设备100对微小元器件的激光打标效率。
请参阅图5及图6，为避免精定位相机42与激光器30在竖直方向上重叠，使精定位相机42可尽量靠近激光器30的输出口，以适应排列较为密集的微小器件，检测机构40还包括反射镜43；精定位相机42水平设置，反射镜43连接精定位相机42设有摄像口的一端。
处于精定位相机42下方的微小电子元件的反射光线经反射镜43反射后进入精定位相机42的摄像口；由于精定位相机42一般呈圆柱状，摄像口设置在其中一端，通过反射镜43调整入射光线的角度，从而避免因激光器30外壳的限制而影响精定位相机42的摄像口与激光器30的输出口之间的距离。
进一步地，为确保激光器30的打标质量，实现对完成激光打标的微小元器件的抽查，检测机构40还包括抽检相机44，抽检相机44设置在初定位相机41 与激光器30之间。
当同一载片上的微小元器件全部完成激光标识码刻写后，物料进给装置20 将载片移动到抽检相机44下方，然后对载片上的部分微小元器件的标识码效果进行检测，从而确保激光器30的打标质量。
为确保初定位相机41、精定位相机42、及抽检相机44的摄录效果清晰，检测机构40还包括与初定位相机41对应设置的第一光源发生器45、与精定位相机42对应设置的第二光源发生器46、及与抽检相机44对应设置的第三光源发生器47；第一光源发生器45、第二光源发生器46、及第三光源发生器47分别产生照射到微小元器件上的光线，从而保证初定位相机41、精定位相机42、及抽检相机44的摄录效果清晰，确保定位及检测效果。
请参阅图3及图4，具体地，X轴驱动机构21包括X轴丝杆组件211、连接 X轴丝杆组件211的X轴电机212、连接X轴丝杆组件211的X轴滑块213、及连接X轴滑块213的第一转接板214；X轴电机212通过X轴丝杆组件211驱动 X轴滑块213进行直线移动，同时，第一转接板214跟随X轴滑块213移动；Y 轴驱动机构22包括Y轴丝杆组件221、连接Y轴丝杆组件221的Y轴电机222、连接Y轴丝杆组件221的Y轴滑块223、及连接Y轴滑块223的第二转接板224；Y轴电机222通过Y轴丝杆组件221驱动Y轴滑块223进行直线移动，同时，第二转接板224跟随Y轴滑块223移动。
在其中一种实施方式中，Y轴丝杆组件221安装在第一转接板214上，承载板23安装在第二转接板224上，从而可实现承载板23上平面上的精确移动。为避免载片在进行激光打标时，相对承载板23发生滑动，承载板23上设有吸附孔231，从而通过真空气源使载片可靠地贴合在承载板23上。在其中一种实施方式中，为方便调节承载板23的高度，X轴驱动机构21通过运载底板25安装在工作台10上。
在另一实施方式中，为实现承载板23的角度调节，以避免因载片放到承载板23上时存在角度偏差，导致微小元器件上刻写的标识码偏斜，物料转移装置 80还包括转动机构24，转动机构24包括安装在第二转接板224上的基座241、及转动设置在基座241上的转盘242；承载板23安装在转盘242上，从而可通过转动机构24内部电机的驱动，实现承载板23及载片的角度调整。
请参阅图5及图6，具体地，激光打标设备100还包括立架50，激光器30、检测机构40通过立架50安装在工作台10上。立架50上连接有横向条51，横向条51的一端延伸至物料进给装置20上方，初定位相机41、抽检相机44安装在横向条51上。
进一步地，为方便调节激光器30相对物料进给装置20的距离，以确保激光器30的打标光线能适应不同的微小元器件的高度，激光打标设备100还包括安装在立架50一侧的Z轴驱动机构60，Z轴驱动机构60包括连接立架50的Z 轴丝杆组件61、连接Z轴丝杆组件61的Z轴电机62、连接Z轴丝杠组件的Z 轴滑块63、及连接Z轴滑块63的支撑台64；Z轴电机62通过Z轴丝杆组件61 驱动Z轴滑块63进行直线移动，同时，支撑台64跟随Z轴滑块63移动；激光器30及精定位相机42安装在支撑台64上，从而通过Z轴驱动机构60机构可调整激光器30及精定位相机42相对物料进给组件的高度。
具体地，为适应排列间距不同的微小元器件，检测机构40还包括微调组件 48，精定位相机42通过微调组件48连接支撑台64；微调组件48可通过螺纹件调节精定位相机42相对激光器30输出端的远近，同时，微调组件48还可通过螺纹件调节相对支撑台64的远近。
请再次参阅图1及图2，为实现载片自动地放到承载板23上及起动地从承载板23上取出，激光打标设备100还包括供料机构70，供料机构70包括安装在工作台10上的机械手71及连接机械手71活动端的吸附夹具72，吸附夹具 72包括若干吸嘴，从而可对排列有微小元器件载片产生吸附作用。
在放入载片前，承载板23通过X轴驱动机构21及Y轴驱动机构22移动到靠近机械手71的位置，通过机械手71活动端的移动、升降、以及吸附夹具72 的吸持作用，供料机构70将载片放置到承载板23上，然后承载板23移动到初定位相机41下方，进行初始定位及初步位置调整；当载片上的微小元器件完成激光打标后，承载板23再次移动到靠近机械手71的位置，通过机械手71活动端的移动、升降、以及吸附夹具72的吸持作用，供料机构70将载片放置到承载板23取走。
请参阅图1、图2、图7及图8，为避免人手触碰到载片，在生产过程中，载片一般放置到专用的料盘中；为节约空间，料盘一般重叠设置；为自动化地将重叠的料盘中的载片放置到承载板23上，激光打标设备100还包括安装在工作台10上的物料转移装置80，物料转移装置80包括安装在工作台10上的承料底板81、安装承料底板81上的升举机构82、及设置在升举机构82一侧的下接机构83。
具体地，升举机构82包括连接连接承料底板81的第一移盘丝杆组件821、连接第一移盘丝杆组件821的第一移盘电机822、连接第一移盘丝杆组件821的第一移盘滑块823、连接第一移盘滑块823的第一上顶杆824、连接第一上顶杆 824上端的第一托板825，设置在承料底板81上的第一限位架826、设置在第一限位架826上侧的第一内推气缸827、及连接第一内推气缸827的第一分隔片 828；下接机构83包括连接连接承料底板81的第二移盘丝杆组件831、连接第二移盘丝杆组件831的第二移盘电机832、连接第二移盘丝杆组件831的第二移盘滑块833、连接第二移盘滑块833的第二上顶杆834、连接第二上顶杆834上端的第二托板835，设置在承料底板81上的第二限位架836、设置在第二限位架836上侧的第二内推气缸837、及连接第二内推气缸837的第二分隔片838。
装载有待进行激光打标的微小元器件的重叠料盘放置在第一托板825上，同时在初始时在第二托板835上放置一空料盘；通过第一移盘电机822、第一移盘丝杆组件821、第一移盘滑块823及第一上顶杆824，第一托板825将重叠料盘的顶层上升到适当位置，然后供料机构70依次将升举机构82中的顶层料盘中的载片取出，并放置到承载板23上进行打标加工，完成打标的载片放置到下接机构83上的料盘中；升举机构82中的顶层料盘空出后，供料机构70通过吸附夹具72将顶层料盘转移到下接机构83上，第一分隔片828对次顶层的料盘进行限制，从而避免次顶层的料跟随顶层料盘升起。
请再次参阅图5及图6，进一步为，为消除激光器30对微小元器件打标时所产生的气体，激光打标设备100还包括抽气机构90，抽气机构90的抽气入口与激光器30的输出口对应设置。
抽气机构90通过内部电机及活塞运动以实现对抽气入口附近气体的吸入。
请参阅图9，具体地，激光器30的输出端与精定位相机42的摄像口之间的距离与载片上相邻的微小元器件之间的距离对应；精定位相机42通过图像录取获得位于其下方的微小电子元件的实际位置；同时，激光器30输出打标光线，对位于激光器30输出口下方的微小电子元件的表面刻写标识码，在本实施方式中，激光器30对位于激光器30输出口下方的微小电子元件的表面刻写二维码；在精定位相机42下方完成定位后的微小电子元件通过物料进给装置20移动到激光器30输出口下方，且在移动过程中物料进给装置20根据精定位相机42所获得的微小电子元件的实际位置而调整在X轴方向及Y轴方向上的移动距离，从而使激光器30可准确对微小电子元件的表面进行标识码刻写；在精定位相机 42下方的微小电子元件移动到激光器30输出口下方过程中，另一微小电子元件同步移动到精定位相机42下方，从而使激光打标设备100的定位及激光打标工序对载片上的相邻微小电子元件同步进行，从而提高了激光打标设备100微小元器件的激光打标效率，有助于实现微小元器件的激光打标的单独品质管理。
具体地，检测机构40还包括控制器49，控制器49根据精定位相机42的摄录图像而确定精定位相机42的摄像口下的微小元器件的实际位置，并根据微小元器件的实际位置而计算出X轴驱动机构21及Y轴驱动机构22所需的移动量，以确保精定位相机42下方的微小电子元件准确地移动到激光器30输出口下方，相对于一般方法，本实施方式在将微小元器件移动到激光器30输出口下方的同时进行位置的调整，从而提高了激光打标设备100的运行效率。
本实施例中，通过初定位相机对载片的位置进行初步检测，及激光器及精定位相机对相邻微小元器件分别同步进行激光打标及定位，从而提高了激光打标设备对微小元器件的激光打标效率。
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。

Claims (10)

1.一种激光打标设备，其特征在于，包括工作台、安装在所述工作台上的物料进给装置、设置在所述物料进给装置上的激光器、及设置在所述物料进给装置上的检测机构；所述物料进给装置包括X轴驱动机构、连接所述X轴驱动机构的Y轴驱动机构、及连接所述Y轴驱动机构的承载板；所述检测机构包括设置在所述物料进给装置上的初定位相机及设置在所述物料进给装置上的精定位相机；所述初定位相机、所述精定位相机与所述激光器对应设置；所述精定位相机的摄像口靠近所述激光器的输出端设置。
2.根据权利要求1所述的激光打标设备，其特征在于，所述检测机构还包括反射镜；所述精定位相机水平设置，所述反射镜连接所述精定位相机设有摄像口的一端。
3.根据权利要求1所述的激光打标设备，其特征在于，所述检测机构还包括抽检相机，所述抽检相机设置在所述初定位相机与所述激光器之间。
4.根据权利要求1所述的激光打标设备，其特征在于，所述X轴驱动机构包括X轴丝杆组件、连接所述X轴丝杆组件的X轴电机、连接所述X轴丝杆组件的X轴滑块、及连接所述X轴滑块的第一转接板；所述X轴电机通过所述X轴丝杆组件驱动所述X轴滑块进行直线移动，同时，所述第一转接板跟随所述X轴滑块移动；所述Y轴驱动机构包括Y轴丝杆组件、连接所述Y轴丝杆组件的Y轴电机、连接所述Y轴丝杆组件的Y轴滑块、及连接所述Y轴滑块的第二转接板；所述Y轴电机通过所述Y轴丝杆组件驱动所述Y轴滑块进行直线移动，同时，所述第二转接板跟随所述Y轴滑块移动。
5.根据权利要求4所述的激光打标设备，其特征在于，所述物料转移装置还包括转动机构，所述转动机构包括安装在所述第二转接板上的基座、及转动设置在所述基座上的转盘；所述承载板安装在所述转盘上。
6.根据权利要求1所述的激光打标设备，其特征在于，还包括立架，所述激光器、所述检测机构通过所述立架安装在所述工作台上；所述立架上连接有横向条，所述横向条的一端延伸至所述物料进给装置上方；所述初定位相机安装在所述横向条上。
7.根据权利要求6所述的激光打标设备，其特征在于，还包括安装在所述立架一侧的Z轴驱动机构，所述Z轴驱动机构包括连接所述立架的Z轴丝杆组件、连接所述Z轴丝杆组件的Z轴电机、连接所述Z轴丝杠组件的Z轴滑块、及连接所述Z轴滑块的支撑台；所述Z轴电机通过所述Z轴丝杆组件驱动所述Z轴滑块进行直线移动，同时，所述支撑台跟随所述Z轴滑块移动；所述激光器及所述精定位相机安装在所述支撑台上。
8.根据权利要求1所述的激光打标设备，其特征在于，还包括供料机构，所述供料机构包括安装在所述工作台上的机械手及连接所述机械手的活动端的吸附夹具。
9.根据权利要求8所述的激光打标设备，其特征在于，还包括安装在所述工作台上的物料转移装置，所述物料转移装置包括安装在所述工作台上的承料底板、安装所述承料底板上的升举机构、及设置在所述升举机构一侧的下接机构。
10.根据权利要求1所述的激光打标设备，其特征在于，还包括抽气机构，所述抽气机构的抽气入口与所述激光器的输出口对应设置。
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