CN108994461A - 一种智能激光标刻加工实训***及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能激光标刻加工实训***及其实现方法,包括激光器;还包括:Z轴升降台,通过伺服电机驱动或步进电机驱动,通过激光标刻智能调焦***进行控制配合做上下升降运动,以适应各种加工材料任意平面的标刻加工;激光自动测距装置,设于光纤激光器的***光路上,通过激光标刻智能调焦***进行激光测距,以使激光焦点落于待加工工件表面;激光标刻智能调焦***,用于控制所述激光自动测距装置和Z轴升降台,并对激光测距的数据进行记录,所述数据包括设定焦长、实测长度、待加工工件高度值。采用本发明,能够实现智能化激光调焦、确定加工高度,从而提高激光标刻加工高度智能定高的功能。
Description
技术领域
本发明涉及激光标刻和精密加工技术,尤其涉及一种智能激光标刻加工实训***及其实现方法。
背景技术
激光标刻技术已经广泛应用于加工要求精密的行业,适用于手机按键,精密器械、汽车配件、眼镜钟表、卫浴洁具、医疗医械、仪表仪器、ABS塑料、树脂材料、PC塑料、电子IC汽车音响、油漆表面等行业。
现在设备在加工前都需要根据加工对象的外观尺寸进行焦距调整,这样就需要样品进行测试,每次更换产品都需要进行焦距重测,因此很浪费材料和时间。有的需要标刻很多单个的非标的产品,调焦需要耗材,就不宜做测试来调整高度。市场主流的激光标刻设备调整焦距的方法主要有:1)用工件测试,连续出光,调整高度来定加工距离;2)根据使用的场镜焦距参数,用尺子测量工件与场镜的距离来定加工高度。但有很多工件非标、唯一,若测试没有多余的耗材使用,若用尺子测量有误差,甚至有点在工件里面,均不宜定加工高度。
传统的激光标刻设备,调焦步骤和方法有一定的局限性,不利于产品的单个加工,只能在完成测试后针对同样产品批量的加工应用。在实际的激光标刻应用中,更多的是单一产品,难以完美的一次加工好的产品出来。因此,在当前市场,激光标刻智能加工实训***非常有必要实现智能加工和设备信息管理这方面的智能化功能,而当前市场上的传统激光标刻设备是没有实现的。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种智能激光标刻加工实训***及其实现方法,将智能调焦、语音向导、设备使用记录等设备智能加工功能集中在激光标刻加工实训***中,以实现智能化调整焦距、确定加工高度,从而提高激光标刻加工高度智能定高的功能。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种智能激光标刻加工实训***,包括激光器,还包括激光标刻智能调焦***、激光自动测距装置和Z轴升降台;其中:
所述Z轴升降台,通过伺服电机驱动或步进电机驱动,通过激光标刻智能调焦***进行控制配合做上下升降运动,以适应各种加工材料任意平面的标刻加工;
所述激光自动测距装置,设于光纤激光器的***光路上,通过激光标刻智能调焦***进行激光测距,以使激光焦点落于待加工工件表面;
所述激光标刻智能调焦***,用于控制所述激光自动测距装置和Z轴升降台,并对激光测距的数据进行记录,所述数据包括设定焦长、实测长度、待加工工件高度值。
其中,还包括语音播报***,与所述激光标刻智能调焦***数据连接,通过语音播报方式引导操作者进行加工高度的调整,实现激光器智能调焦。
所述语音播报***,将激光自动测距装置所测得的焦长数据以语音方式进行播报。
所述激光自动测距装置,采用工业激光测距实施定焦距,将焦长数据传输至所述激光标刻智能调焦***进行分析,根据分析结果,通过所述激光标刻智能调焦***控制Z轴升降台,将其自动调节至加工高度,使激光焦点落于工件表面,以进行激光标刻。
所述激光标刻智能调焦***,根据预设的焦长数据,实时计算场镜与工件表面距离,将Z轴自动调节至加工位置,实现智能调焦标刻功能。
一种智能激光标刻加工实训***的实现方法,包括如下步骤:
利用通过伺服电机驱动或步进电机驱动的Z轴升降台,通过激光标刻智能调焦***进行控制配合做上下升降运动,以适应各种加工材料任意平面的标刻加工;
通过设于光纤激光器的***光路上的激光自动测距装置,通过激光标刻智能调焦***进行激光测距,以使激光焦点落于待加工工件表面;
利用激光标刻智能调焦***,控制所述激光自动测距装置和Z轴升降台,并对激光测距的数据进行记录,所述数据包括设定焦长、实测长度、待加工工件高度值。
还包括:利用所述激光标刻智能调焦***数据连接的语音播报***,通过语音播报方式引导操作者进行加工高度的调整,实现激光器智能调焦的步骤。
本发明的智能激光标刻加工实训***及其实现方法,具有如下有益效果:
1)本发明智能激光标刻加工实训***,除了可以用作激光标刻加工工件,同时还可作为学习激光标刻机设备、标刻机操作步骤、激光打标设备控制原理、激光打标加工工艺等课程的实训***。
2)本发明智能激光标刻加工实训***,不同于传统的激光标刻加工设备的不精准的调焦方式,传统的激光标刻加工设备难以实现单个产品的高效加工功能。本发明的激光智能调焦标刻加工***,以电动Z轴升降台、智能激光测距***和智能调焦***为核心,将语音播报***关联起来形成智能激光调焦标刻加工实训***,对激光标刻加工进行智能调焦,从而达到智能激光标刻加工的智能化的目的。此外,通过实现智能调焦、电动升降平台、语音播报向导、设备使用记录功能,实现了激光标刻设备智能化,减少耗材浪费、提升加工效率和质量,降低材料的费用。
附图说明
图1为本发明实施例智能激光标刻加工实训***组成结构示意图;
图2为图1所示激光标刻加工实训***的激光器、45°反射镜、激光指示+测距、伺服Z轴升降模块示意图;
图3为图1所示语音播放***、控制面板示意图;
图4为本发明实施例的智能激光标刻加工实训***的电气控制原理图;
图5为图4所示的智能激光标刻加工实训***中将反馈回来的激光电信号进行放大的电路图原理图;
图6为图4所示的智能激光标刻加工实训***的自动调焦电路原理图;
图7为图4所示的智能激光标刻加工实训***的自动伺服***自动调速电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例智能激光标刻加工实训***组成结构示意图。图2为图1所示激光标刻加工实训***的激光器、45°反射镜、激光指示+测距、伺服Z轴升降模块示意图。图3为图1所示语音播放***、控制面板示意图。
如图1所示,该智能激光标刻加工实训***,主要包括光纤激光器1、Z轴升降台2、激光自动测距装置3、语音播报***4和激光标刻智能调焦***5。其中:
光纤激光器1,其核心包括激光发生器。所述光纤激光器1与所述Z轴升降台2相连,配套进行使用。
Z轴升降台2,为伺服电机驱动或步进电机驱动的可升降台,用于通过激光标刻智能调焦***5进行控制配合做上下升降运动,以适应各种加工材料任意平面的标刻加工。
激光自动测距装置3,设于光纤激光器1的***光路上,用于通过激光标刻智能调焦***5进行激光测距,以使激光焦点落于待加工工件表面。在本实施例中,所述激光自动测距装置3,采用工业激光测距实施定焦距,将焦长数据传输至所述激光标刻智能调焦***5进行分析,根据分析结果,通过所述激光标刻智能调焦***5控制Z轴升降台2,将其自动调节至加工高度,从而使激光焦点落于工件表面,以进行激光标刻。
语音播报***4,与所述激光标刻智能调焦***5数据连接,通过语音播报方式引导工作人员进行正确的调整加工高度,实现激光器智能调焦功能。所述语音播报***4,还可以将激光自动测距装置3所测得的焦长数据以语音方式进行播报。
激光标刻智能调焦***5,用于对激光测距的数据进行记录,所述数据包括设定焦长、实测长度、待加工工件高度等。较佳地,还可以根据预设的焦长数据,实时计算场镜与工件表面距离,将Z轴自动调节至加工位置(即将激光焦点调整至待加工工件表面),实现智能调焦标刻功能,无需再耗费样品进行测试去获得准确的加工位置。
如图2、图3所示的激光标刻加工实训***,除了包含激光器1、激光标刻智能调焦***5、Z轴升降台2、激光自动测距装置3之外,还包括一个45°反射镜6,用于改变红光,使红光与激光光路重合,以指示激光加工路径作用。
如图3所示的激光标刻加工实训***,除了包含语音播报***4,还包含控制面板7,用于激光标刻智能调焦***5
图4为本发明实施例的电气控制原理图。如图4所示,计算机***与控制***互相连接,由控制***向激光器发出指令通过CCD镜头发出激光(红色)经过两个呈45°相对平行设置的反射镜反射到振镜,最后传送到待加工工件表面。同时,CCD镜头将探测的数据反馈给所述Z轴升降台,Z轴升降台通过伺服***自动调整自身高度至聚焦点位置。由控制***向语音播报***发出指令,播报当前的位置信息。最后,再通过所述控制***将信息传送到所述计算机***。
图5为本发明实施例的将反馈回来的激光电信号进行放大的电路图,实现激光电信号通讯放大作用。激光电信号Vin输入,通过滤波、限位处理后,通过集成运算放大器amp将信号放大输出Vout,最终传送给相机。
图6为本发明实施例的通过MSP430将接收到的图像信息转换成数字信息,传输到软件中,以控制伺服***来调整焦距,实现自动调整功能。在MUX混合编程器的作用下,将信号进行编程,经过放大器的作用后输出到模数转换器,通过模数转换器转换成的数字信号传送给相机,发出指令实现调焦功能。
图7为本发明实施例的是对伺服***进行调速功能的实现。MAX038的输出频率主要受振荡电容CF,IN端电流和FADJ端电压的控制。选择一个CF值,对应IN端电流的变化,将产生一定范围的输出频率。另外,改变FADJ端的电压,可以在IN控制的基础上,对输出频率实现微调控制。为实现输出频率的数控调整,在IN端和FADJ端分别连接一个电压输出的DAC。
首先,通过DACB产生0V(00H)到2.5V(FFH)的输出电压,经电压/电流转换网络,产生0到748mA的电流,叠加上网络本身产生的2mA电流,最终对IN端形成2mA到750pA的工作电流,使之产生相应的输出频率范围。DACB将此工作电流范围分为256级步进间隔,输出频率范围也被分为256级步进间隔。所以IN端的电流对输出频率实现粗调。第二步,通过DACA在FADJ端产生一个从-2.3V(00H)到+2.3V(FFH)的电压范围,该范围同样包含256级步进间隔,IN端的步进间隔再次细分为256级步进间隔,从而在粗调的基础上实现微调。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种智能激光标刻加工实训***,包括激光器,其特征在于,还包括激光标刻智能调焦***、激光自动测距装置和Z轴升降台;其中:
所述Z轴升降台,通过伺服电机驱动或步进电机驱动,通过激光标刻智能调焦***进行控制配合做上下升降运动,以适应各种加工材料任意平面的标刻加工;
所述激光自动测距装置,设于光纤激光器的***光路上,通过激光标刻智能调焦***进行激光测距,以使激光焦点落于待加工工件表面;
所述激光标刻智能调焦***,用于控制所述激光自动测距装置和Z轴升降台,并对激光测距的数据进行记录,所述数据包括设定焦长、实测长度、待加工工件高度值。
2.根据权利要求1所述智能激光标刻加工实训***,其特征在于,还包括语音播报***,与所述激光标刻智能调焦***数据连接,通过语音播报方式引导操作者进行加工高度的调整,实现激光器智能调焦。
3.根据权利要求2所述智能激光标刻加工实训***,其特征在于,所述语音播报***,将激光自动测距装置所测得的焦长数据以语音方式进行播报。
4.根据权利要求1所述智能激光标刻加工实训***,其特征在于,所述激光自动测距装置,采用工业激光测距实施定焦距,将焦长数据传输至所述激光标刻智能调焦***进行分析,根据分析结果,通过所述激光标刻智能调焦***控制Z轴升降台,将其自动调节至加工高度,使激光焦点落于工件表面,以进行激光标刻。
5.根据权利要求1所述智能激光标刻加工实训***,其特征在于,所述激光标刻智能调焦***,根据预设的焦长数据,实时计算场镜与工件表面距离,将Z轴自动调节至加工位置,实现智能调焦标刻功能。
6.一种如权利要求1~5任一所述智能激光标刻加工实训***的实现方法,其特征在于,包括如下步骤:
利用通过伺服电机驱动或步进电机驱动的Z轴升降台,通过激光标刻智能调焦***进行控制配合做上下升降运动,以适应各种加工材料任意平面的标刻加工;
通过设于光纤激光器的***光路上的激光自动测距装置,通过激光标刻智能调焦***进行激光测距,以使激光焦点落于待加工工件表面;
利用激光标刻智能调焦***,控制所述激光自动测距装置和Z轴升降台,并对激光测距的数据进行记录,所述数据包括设定焦长、实测长度、待加工工件高度值。
7.根据权利要求6所述智能激光标刻加工实训***的实现方法,其特征在于,还包括:
利用所述激光标刻智能调焦***数据连接的语音播报***,通过语音播报方式引导操作者进行加工高度的调整,实现激光器智能调焦的步骤。
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