CN111112843A - 一种激光打标装置及其激光打标方法 - Google Patents

一种激光打标装置及其激光打标方法 Download PDF

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邓耀峰
黄龙
陈上杭
胡述旭
曹洪涛
吕启涛
高云峰
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    • B23K26/702—Auxiliary equipment

Abstract

本申请实施例涉及一种激光打标的装置及其激光打标方法。一种激光打标装置，包括：打标平台、激光器、光路***、验码器及控制***；激光器用于发射激光束，作用于待打标物；验码器安装于打标平台一侧，并验证打标符号与存储的预设打标符号是否相同；控制***分别与激光器、验码器电性连接，并控制激光器的工作状态和预设打标符号，显示验码器的验证结果。一种激光打标方法，预设激光打标工艺参数以及打标符号，将激光器按预设激光打标工艺参数发射的激光束，以进行激光打标；验证已进行激光打标的打标物上的打标符号是否与预设打标符号相匹配。本申请提供的技术方案通过激光器打标在待打标物上，能够及时的验证打标是否成功，提高了打标效率。

Description

一种激光打标装置及其激光打标方法
技术领域
本申请涉及激光加工技术的领域，更具体地，涉及一种激光打标装置及其激光打标方法。
背景技术
随着制造业的快速发展，针对产品的打标技术以其精确和灵活逐渐取代了传统加工手段，随着近代产品加工技术的迅猛发展，对产品加工的快速切换，加工速度的要求化越来越高，激光打标机在打标的时候通过人工设置程序和参数进行控制，在打标的时候，如果***出现错误，激光打标机在进行打标时，就不能及时验证打标是否成功，降低了打标的效率。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种能够及时验证激光打标装置及其激光打标方法，采用了如下所述的技术方案：
一种激光打标装置，包括：打标平台、激光器、光路***、验码器及控制***；
所述打标平台用于提供待打标物的工作位；
所述激光器用于发射激光束，且所述激光束经所述光路***，作用于待打标物，以进行激光打标；
所述验码器安装于所述打标平台一侧，所述验码器用于获取所述待打标物上的打标符号，并验证所述打标符号与存储的预设打标符号是否相同；
所述控制***分别与所述打标平台、所述激光器、所述验码器电性连接，并控制激光器的工作状态和预设打标符号，显示所述验码器的验证结果。
进一步的，所述光路***包括沿光路依次设置的扩束镜、振镜***和聚焦镜，所述激光束从所述激光器中发出，经过所述扩束镜入射到所述振镜***，然后偏转到达所述聚焦镜进行聚焦，通过所述聚焦镜聚焦获得的聚焦光斑作用于所述待打标物上。
进一步的，所述扩束镜为4-8倍扩束镜，用于将所述激光器发出的激光光束扩大。
进一步的，所述聚焦镜为f-theta透镜。
进一步的，，所述激光打标装置还包括辅助光源模块，所述辅助光源模块安装在所述打标平台的另一侧，用于提供照射光源。
进一步的，所述激光器为紫外纳秒激光器，脉宽为1-20ns。
进一步的，所述验码器还包括工业相机***，用于对所述待打标物上的打标符号进行放大拍照。
一种激光打标的方法，包括：
预设激光打标工艺参数以及打标符号，其所述的工艺参数包括打标符号的凹坑直径和凹坑的深度；
将激光器按预设激光打标工艺参数发射的激光束，经光路***作用于待打标物上，以进行激光打标；
验证已进行激光打标的打标物上的打标符号是否与预设打标符号相匹配；若匹配，则显示打标成功；若否，则显示打标失败。
进一步的，所述将激光器按预设激光打标工艺参数发射的激光束，经光路***作用于待打标物上，以进行激光打标的步骤具体包括：
所述光路***包括沿光路依次设置的扩束镜、振镜***和聚焦镜，所述激光束从所述激光器中发出，经过扩束镜入射到振镜***，然后偏转到达聚焦镜进行聚焦，通过所述聚焦镜聚焦获得的聚焦光斑作用于所述待打标物上。
进一步的，所述将待打标物的表面清洁干净；将清洁干净的待打标物放置于打标平台上；开启辅助光源对所述待打标物进行照射。
与现有技术相比，本发明实施例主要有以下有益效果：
1、该激光打标机，在高良品率的要求下，通过验码器能够及时验证打标是否成功，提高打标的效率。
2、该激光打标机，通过激光的微小光斑对待打标物进行打标，达到隐形效果，完成隐形二维码打标，而且还能避免产生颜色变化。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种激光打标装置的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种激光打标方法的流程图；
其中，主要附图标记说明：1-激光器、2-扩束镜、3-振镜***、4-聚焦镜、5-辅助光源、6-验码器、7-待打标物、8-控制***。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
为了使本领域技术人员更好地理解本申请技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本申请一种激光打标装置，其中，用于在塑胶材料表面进行激光打标。具体的利用激光在塑胶材料表面打标隐形二维码的装置及方法。
如图1所示，图1为本申请实施例提供的一种激光打标装置的示意图，一种激光打标装置，包括：打标平台、激光器1、光路***、验码器6及控制***8。
所述打标平台用于提供待打标物的工作位；
所述激光器1与所述控制***8电性连接，所述激光器1用于发射激光束，且所述激光束经所述光路***，作用于待打标物7，以进行激光打标；
所述验码器6与所述控制***8电性连接，所述验码器6安装于打标平台一侧，用于获取所述待打标物7上的打标符号，并验证所述打标符号传与存储的预设打标符号是否相同。
所述控制***8分别与所述激光器1、所述验码器6电性连接，并控制激光器1的工作状态和预设打标符号，所述验码器6进行验证之后，将验证结果传输至所述控制***8，则所述控制***8显示所述验码器的验证结果。
进一步的，本实施例中，所述控制***8电性连接所述激光器1，所述控制***8也为电气控制部，其不仅对激光器1提供能量电源，而且还控制所述激光器1输出预设打标符号。所述控制***8还包括打标***，用于编辑打标符号的内容并设定对应的打标参数，进行打标。可选的，所述打标符号为隐形二维码，所述待打标物7为塑胶材质的物件，该激光打标装置可以对塑胶材料表面进行隐形二维码的激光打标。
进一步的，本实施例中，所述激光器1为紫外纳秒激光器，其脉冲波长为327-355nm，平均功率为4W，激光脉冲宽度为1-20ns,这种激光器脉冲的宽度可以在很大范围内变化，是保证标记隐形二维码在待打标物7上无碳化的其中重要因素，在激光脉冲很短的时间里，对待打标物7的表面进行轻微的加热，使激光光斑作用范围内的吸收激光能量后，短暂的液化流动再固化，形成微小尺寸的凹坑。
在本实施例中，通过利用激光产生的热量较小的激光束作用在塑胶材料上，不足以使塑胶材料产生明显颜色改变的碳化效果，使得微型二维码不容易被破坏，且颜色不容易发生改变。
进一步的，如图1所示，本实施例中，所述光路***包括沿光路依次设置的扩束镜2、振镜***3和聚焦镜4，所述激光束从所述激光器1中发出，经过所述扩束镜2入射到所述振镜***3，然后偏转到达所述聚焦镜4进行聚焦，通过所述聚焦镜4聚焦获得的聚焦光斑作用于所述待打标物7上。可选的，所述扩束镜2为4-8倍扩束镜2，扩束镜2用于将所述激光器发出的激光光束扩大，采用所述扩束镜2就是要将光束直径变大，光束直径越大，则光斑的尺寸就越小，只有光斑够小，才能达到隐形的效果。
进一步的，本实施例中，所述振镜***3包括X振镜和Y振镜，由扫描电机和反射镜片组合而成，从而达到激光束的偏转。所述振镜***3用于根据控制***8设定的标记参数，对激光光束进行精准的位置控制。
进一步的，本实施例中，所述二维码凹坑的直径由整套光路***决定，凹坑的直径受激光聚焦后的光斑大小影响，而决定聚焦后光斑大小的因素主要包括：聚焦镜4镜头的标称焦距、扩束后的聚焦前的光斑直径、激光能量等。所述扩束后的聚焦前光斑直径，即激光器1出来的光斑经扩束后的光斑直径，聚焦后光斑直径与聚焦前光斑直径成反比，故需要对激光束进行扩束。
进一步的，本实施例中，所述扩束镜2为4-8倍的扩束镜2，当振镜***3的反射镜片规格为10mm时，由于激光器1发出的光斑为1mm左右，当振镜***3的反射镜片规格为10mm时，为了保证振镜***3在偏转运动时仍能够完整的接住整个光斑，这个光斑须在4-7mm，否则会出现光斑缺失问题，因此选择4-8倍的扩束镜2。
同理，当振镜***3的反射镜片尺寸(d)为：6-10mm，例如10mm时，可以采用8倍扩束镜2，聚焦前光斑直径扩束8倍，接近8mm，可以保证振镜片在偏转运动时仍能够完整的接住整个光斑。
进一步的，本实施例中，所述聚焦镜4镜头的标称焦距大于160mm。镜头标称焦距越短，光斑越小，只有光斑足够小，才能达到隐形的功能。当振镜***3的反射镜片规格为10mm时，所述聚焦镜4镜头的标称焦距160mm。当振镜***3的反射镜片规格为10mm，当标称焦距等于160mm时，激光焦距后的光斑直径接近100um，此时二维码的凹坑的直径才能满足隐形的要求。可优选的，所述聚焦镜4为f-theta透镜镜头的标称焦距，具体应用时，可以采用160mm标称焦距的镜头，即f-theta-160镜头(160)，其中160是指镜头的标称焦距，当采用f-theta镜头时，二维码凹坑直径可以满足100-200um以及深度可以5-20um。即能够满足光斑足够小，达到隐形效果，完成隐形二维码打标，而且还能避免产生颜色变化。
进一步的，本实施例中，所述验码器6包括工业相机***，用于获取对打标后的隐形二维码进行放大拍照。可选的，采用CCD工业相机。所述CCD工业相机对焦距、曝光量和曝光时间进行自动调节功能，会更有利于验码率的提高。
进一步的，如图1所示，本实施例中，一种激光打标装置还包括辅助光源5模块，所述辅助光源5模块安装在所述打标平台一侧，用于提供照射光源。当激光打标完成后，将辅助光源5模块对照射到隐形二维码上，使隐形二维码的其他区域被光源照亮，即所述验码器6可从对立区域找到合适角度对反射光线进行收集，有利于验码器6获取隐形二维码，提高验码率。
基于以上所述的一种激光打标装置，本申请实施例还提供了一种激光打标的方法，如图2所示，包括：
步骤S1:预设激光打标工艺参数以及将预设符号作为打标符号，其所述的工艺参数包括打标符号的凹坑直径和凹坑的深度。
步骤S2:将激光器按预设激光打标工艺参数发射的激光束，经光路***作用于待打标物上，以进行激光打标。
步骤S3:验证已进行激光打标的打标物上的打标符号是否与预设打标符号相匹配；若匹配，则显示打标成功；若否，则显示打标失败。
本实施例中，具体实施时，首先设置相应的激光打标参数，然后对待打标物表面进行激光打标，在表面形成隐形二维码，所述控制***控制激光器发出激光束。优选的激光器选为紫外纳秒激光器，脉宽1-20ns。均选用产生热量较小的激光束，在激光脉冲很短的时间里，对待打标物表面进行轻微的加热，使激光光斑作用在待打标物吸收激光能量后，短暂的液化流动再固化，形成微小尺寸的凹坑，通过验码器的工业相机***对打标后的隐形二维码进行放大拍照，然后通过验码器获取工业相机***拍摄的隐形二维码，将当前获取的隐形二维码与存储预设的二维码进行对比验证，若匹配，则显示打标成功；若否，则显示打标失败。
进一步的，本实施例中，所述将激光器按预设激光打标工艺参数发射的激光束，经光路***作用于待打标物上，以进行激光打标的步骤具体包括：
所述光路***包括沿光路依次设置的扩束镜、振镜***和聚焦镜，所述激光束从所述激光器中发出，经过扩束镜入射到振镜***，然后偏转到达聚焦镜进行聚焦，通过所述聚焦镜聚焦获得的聚焦光斑作用于所述待打标物上。
进一步的，本实施例中，所述方法可以在步骤1之前，也可以在步骤1之后，还包括：所述将待打标物的表面清洁干净；将清洁干净的待打标物放置于打标平台上；可以开启所述辅助光源对所述待打标物进行照射，也可以在打标完成后开启所述辅助光源。
具体的，将需要进行隐形二维码标记的待打标物表面清洁干净，擦拭表面以保证的表面洁净度，开启辅助光源对所述待打标物进行照射，然后对洁净的待打标物表面进行激光打标，以能够产生稳定的反射光，将更有利于在表面形成隐形二维码。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光打标装置，其特征在于，包括：打标平台、激光器、光路***、验码器及控制***；
所述打标平台用于提供待打标物的工作位；
所述激光器用于发射激光束，且所述激光束经所述光路***，作用于待打标物，以进行激光打标；
所述验码器安装于所述打标平台一侧，所述验码器用于获取所述待打标物上的打标符号，并验证所述打标符号与存储的预设打标符号是否相同；
所述控制***分别与所述打标平台、所述激光器、所述验码器电性连接，并控制激光器的工作状态和预设打标符号，显示所述验码器的验证结果。
2.根据权利要求1所述的激光打标装置，其特征在于，所述光路***包括沿光路依次设置的扩束镜、振镜***和聚焦镜，所述激光束从所述激光器中发出，经过所述扩束镜入射到所述振镜***，然后偏转到达所述聚焦镜进行聚焦，通过所述聚焦镜聚焦获得的聚焦光斑作用于所述待打标物上。
3.根据权利要求2所述的激光打标装置，其特征在于，所述扩束镜为4-8倍扩束镜，用于将所述激光器发出的激光光束扩大。
4.根据权利要求2所述的激光打标装置，其特征在于，所述聚焦镜为f-theta透镜。
5.根据权利要求1所述的激光打标装置，其特征在于，所述激光打标装置还包括辅助光源模块，所述辅助光源模块安装在所述打标平台的另一侧，用于提供照射光源。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的激光打标装置，其特征在于，所述激光器为紫外纳秒激光器，脉宽为1-20ns。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的激光打标装置，其特征在于，所述验码器还包括工业相机***，用于对所述待打标物上的打标符号进行放大拍照。
8.一种激光打标的方法，应用于权利要求1-7所述的任意一种所述激光打标装置，其特征在于，所述方法包括：
预设激光打标工艺参数以及打标符号，其所述的工艺参数包括打标符号的凹坑直径和凹坑的深度；
将激光器按预设激光打标工艺参数发射的激光束，经光路***作用于待打标物上，以进行激光打标；
验证已进行激光打标的打标物上的打标符号是否与预设打标符号相匹配；若匹配，则显示打标成功；若否，则显示打标失败。
9.根据权利要求8所述的激光打标的方法，其特征在于，所述将激光器按预设激光打标工艺参数发射的激光束，经光路***作用于待打标物上，以进行激光打标的步骤具体包括：
所述光路***包括沿光路依次设置的扩束镜、振镜***和聚焦镜，所述激光束从所述激光器中发出，经过扩束镜入射到振镜***，然后偏转到达聚焦镜进行聚焦，通过所述聚焦镜聚焦获得的聚焦光斑作用于所述待打标物上。
10.根据权利要求8所述的激光打标的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述将待打标物的表面清洁干净；将清洁干净的待打标物放置于打标平台上；
开启辅助光源对所述待打标物进行照射。
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