阅读说明：本技术 一种激光打标系统 (Laser marking system ) 是由 吴加富 缪磊 马伟 冯小平 杜高峰 王文军 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及激光打标设备技术领域,具体涉及一种激光打标系统,旨在解决现有技术中重复开关激光,重复定位的打标方式大大降低了打标的速度,降低了加工效率的问题,其技术要点在于包括传送带,设置于工作台上,用于不间断传输工件；激光器,设置于工作台上,用于对工件进行激光打标；回转机构,设置于工作台上,用于对工件进行回转动作；翻转机构,设置于工作台上,用于对工件进行翻转动作；检测机构,设置于工作台上,用于读取工件上的打标图案。本发明有效提高整个系统的自动化程度,大幅度提高了打标的速度和加工效率。(The invention relates to the technical field of laser marking equipment, in particular to a laser marking system, which aims to solve the problems that the marking speed is greatly reduced and the processing efficiency is reduced by repeatedly switching on and off lasers and repeatedly positioning the marking mode in the prior art; the laser is arranged on the workbench and used for carrying out laser marking on the workpiece; the rotating mechanism is arranged on the workbench and is used for rotating the workpiece; the turnover mechanism is arranged on the workbench and used for turning over the workpiece; and the detection mechanism is arranged on the workbench and used for reading the marking patterns on the workpiece. The invention effectively improves the automation degree of the whole system and greatly improves the marking speed and the processing efficiency.)

一种激光打标系统

技术领域

本发明涉及激光打标设备技术领域，具体涉及一种激光打标系统。

背景技术

激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图像等；

在激光打标图像时，存在打标图像由多个离散的图形组成的情况，比如二维码，现有技术在进行此类图像打标时，一般采用多次开关激光的方式进行打标，即对图像中的一个图形打标完成后，需关闭激光，定位至下一个图形，再开启激光进行打标操作，以此类推直到所有图形完成打标，这种重复开关激光，重复定位的打标方式大大降低了打标的速度,降低了加工效率。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中重复开关激光，重复定位的打标方式大大降低了打标的速度,降低了加工效率的缺陷，从而提供一种激光打标系统。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种激光打标系统，包括：

传送带，设置于工作台上，用于不间断传输工件；

激光器，设置于工作台上，用于对工件进行激光打标；

回转机构，设置于工作台上，用于对工件进行回转动作；

翻转机构，设置于工作台上，用于对工件进行翻转动作；

检测机构，设置于工作台上，用于读取工件上的打标图案。

可选地，所述激光器电性连接有控制端，所述控制端包括：

采集单元，用于获取打标图像，所述打标图像包括多个离散的打标图形；

处理单元，用于将所述打标图形进行区域划分，每个所述离散的打标图形被分隔成至少一个打标区，对应分布在至少一个区域中，以及用于构建每个区域中打标区内的打标路径，并在每个区域中的非打标区构建走位线；

控制单元，用于设置所述激光器运行的激光参数并根据所述打标路径和走位线依次对每个区域进行激光打标。

可选地，所述激光器为红外光纤激光器。

可选地，所述激光参数包括脉冲宽度、重复频率、打标速度以及填充密度。

可选地，所述回转机构包括设置于所述工作台上的升降件，所述升降件底部设有回转件，所述回转件远离所述升降件一侧设有取放工件的夹持机构，所述升降件、回转件及夹持机构按照PLC控制指令与激光打标工序配合完成回转动作。

可选地，所述升降件包括第一气缸，所述第一气缸的活塞杆末端设有与所述回转件固定连接的传动板，所述传动板周侧对称设置有若干升降导杆，所述升降导杆穿设固定于所述传动板与所述工作台之间；

所述回转件包括设置于所述传动板上的回转气缸，所述回转气缸的输出轴末端设有传动块。

可选地，所述夹持机构包括设置于所述传动块上的第一夹爪和第二夹爪，所述第一夹爪与所述第二夹爪通过夹爪气缸固定连接。

可选地，所述翻转机构包括设置于工作台上且沿水平方向位移的第一滑动件，所述第一滑动件上设有沿竖直方向位移的第二滑动件，所述第二滑动件远离所述第一滑动件一侧设有取放工件的翻转件，所述第一滑动件、第二滑动件及翻转件按照PLC控制指令与激光打标工序完成翻转动作。

可选地，所述第一滑动件包括横向设置于所述工作台上的伺服模组，所述伺服模组的活塞上设有与所述第二滑动件固定连接的第一连接板；

所述第二滑动件包括纵向设置于所述第一连接板上的第二气缸，所述第二气缸的活塞杆末端设有第二连接板；

所述翻转件包括至少一个设置于所述第二连接板上的旋转气缸，所述旋转气缸的输出轴上设有用于夹设工件的夹具，并且所述夹具的正上方设有用于压紧工件的压紧机构。

可选地，所述压紧机构包括通过第三连接板设置于所述第二连接板上的第三气缸，所述第三气缸的活塞杆末端设有压杆。

本发明技术方案提供的激光打标方法及激光打标机，通过把由离散打标图形组成的打标图像进行分区，离散打标图形被分割成至少一个打标区，并分布在不同的区域里，在每个区域内的非打标区构建走位线，所述走位线可将所有打标区连接起来，从而将每个区域内离散打标图形变成连续的打标图形，降低了开关光的次数，解决打标过程中多次开关激光的问题，提高了打标的速度和加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。

图1为本发明的一种实施方式的激光打标系统的结构示意图；

图2为本发明的一种实施方式的激光打标系统中回转机构的结构示意图；

图3为本发明的一种实施方式的激光打标系统中翻转机构的结构示意图；

图4为本发明的一种实施方式的激光打标系统中检测机构的结构示意图；

图5为本发明的一种实施方式的激光打标系统的模块连接示意图。

附图标记说明：

01、传送带；1、激光器；2、回转机构；21、升降件；211、第一气缸；212、传动板；213、升降导杆；22、回转件；221、回转气缸；222、传动块；23、夹持机构；231、第一夹爪；232、第二夹爪；233、夹爪气缸；3、翻转机构；31、第一滑动件；311、伺服模组；312、第一连接板；32、第二滑动件；321、第二气缸；322、第二连接板；33、翻转件；331、旋转气缸；332、夹具；333、压紧机构；3331、第三连接板；3332、第三气缸；3333、压杆；4、检测机构；41、CCD相机；5、控制端；51、采集单元；52、处理单元；53、控制单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种激光打标系统，参考图1-5，包括设置在工作台上的传送带01、激光器1、回转机构2、翻转机构3及检测机构4，其中传送带01用于不间断传输工件，激光器1用于对工件进行激光打标，回转机构2用于对工件进行回转动作，翻转机构3用于对工件进行翻转动作，检测机构4用于读取工件上的打标图案。

如图5所示，激光器1电性连接有控制端5，控制端5包括采集单元51、处理单元52及控制单元53，其中采集单元51用于获取打标图像，打标图像包括多个离散的打标图像，在本发明此实施例中，采集单元51获取的打标图像中的离散打标图像为不规则的图像；处理单元52用于将打标图形进行区域划分，每个离散的打标图形被分隔成至少一个打标区，对应分布在至少一个区域中，以及用于构建每个区域中打标区内的打标路径，并在每个区域中的非打标区构建走位线；特别地，对于由不规则离散打标图形组成打标图像，当处理单元52划分的区域越多，区域宽度越小时，每个区域将趋于由打标区和非打标区交替形成的组合图像，由此处理单元52可将由不规则离散的打标图形组成打标图像分隔成一系列规则的分隔图像，以简化激光打标路径的规划过程，一定程度上提高打标效率。控制单元53用于控制激光器1输出激光并根据所述打标路径和走位线依次对每个区域进行激光打标。

根据前述内容，当处理单元52划分的区域越多，区域宽度越小时，每个区域将趋于由打标区和非打标区交替形成的组合图像，由此，处理单元52在非打标区添加走位线，走位线的两端分别连接相邻的两个打标区，可所有区域内间隔的多个打标区连接成连续图形，走位线可以是直线也可以是弧线；而区域之间也是通过走位线互相连接的，当控制单元53控制激光器在一个区域打标完成时可直接进入相邻未完成打标的区域进行打标，从而使得所有区域内的打标区整体被连接成连续图形。

作为实施例的可选方案，所述处理单元52可采用如下任意一种方式对所述打标图像进行区域划分：

方式一、采用直线划分方式，比如横向划分、纵向划分或斜向划分，将所述打标图像划分成多个条形区域；

方式二、采用弧线划分方式，将所述打标图像划分成多个环形区域或者弧形区域。

在本实施例的其他方案中，所述处理单元52可根据打标图形的实际情况来选择合适的划分方式，可选的，所述处理单元52根据实际情况采用组合的划分方式对打标图像进行区域划分。

在本实施例中，所述处理单元52具体用于将区域的边界作为走位线，所述走位线从一个打标区指向同一区域内相邻的另一个打标区或指向相邻区域，在同一区域内的所有走位线的指向相同，对于不同的区域，走位线指向可以不同；优选地，所述处理单元52在每个区域中的非打标区内构建有至少一条走位线，所述至少一条走位线均从一个打标区指向同一区域内相邻的另一个打标区或相邻的区域。

在本实施例中，所述处理单元52构建每个区域中打标区的打标路径时，打标路径被被构建成弓形打标路径，弓形打标路径的起点和终点分别对应非打标区中的走位线的终点和起点，当每个区域中的非打标区中构建有多条走位线时，所述弓形打标路径的终点对应该多条走位线中的其中一条的起点。

可选的，所述处理单元52也可采用其他方式构建走位线，比如采用对角线、内切圆等方式构建。

根据本发明实施例提供的激光打标机，通过处理单元52把由离散打标图形组成的打标图像进行分区，离散打标图形被分割成至少一个打标区，并分布在不同的区域里，通过处理单元52在每个区域内的非打标区构建走位线，所述走位线可将所有打标区连接起来，从而将离散打标图形变成连续的打标图形，解决打标过程中多次开关激光的问题，且无需重复定位打标图形，提高了打标的速度和加工效率。

具体地，所述激光器1用于提供激光光源，并向工件表面发射激光，本发明实施例所述的激光器1包括但不限于红外光纤激光器，所述激光器1发射的激光为脉冲激光。

控制模块53与激光器1电性连接，用于设置激光器1运行的激光参数，控制模块53内置有控制软件，在接收到用户输入的控制指令之后，自动设置所述激光参数。

发明实施例中，所述的激光参数包括脉冲宽度、重复频率、打标速度以及填充密度，其中：

脉冲宽度是指激光单个脉冲持续的时间，由于激光主要体现为热能，其脉冲宽度越小，所述激光的持续时间越短、峰值功率越高，激光的破坏力也越大；反之，脉冲宽度越大，激光的持续时间越长、峰值功率越低，本发明实施例所设定的脉冲宽度为200ns-500ns。

所述重复频率是指激光器1每秒发出的脉冲数，在单位时间内，重复频率越高，单个脉冲的能量越小，激光的破坏力也越小，相应的，重复频率越低，单个脉冲的能量越大，激光的破坏力也越大，本发明实施例所设定的重复频率为600kHz-1000kHz。

在本发明实施例中，所述打标速度越快，激光脉冲停留的时间越短，热量散发越快，反之，打标速度越慢，激光停留作用时间越长，热量堆积不易散发，即打标速度影响激光的工作时间，本发明实施例设所定的打标速度不超过100mm/s。

由于激光打标是线扫描方式，即用激光脉冲组成线，多条线往同一个方向按照一定的间距叠加，达到激光完全覆盖打标的效果，所述填充密度需要设定合适的数值，填充密度过大时影响加工效率，填充密度过小时会遗漏而影响打标效果，为了保证填充线的叠加率，本发明实施例所设定的所述填充密度小于0.02mm。

在本发明的实施例中，在所述脉冲宽度设定为500ns，所述的重复频率设定为1MHz，所述的打标速度设定为100mm/s，所述的填充密度设定为0.03mm时，可以获得较佳的打标效果；在本发明的其他实施方式中，所述脉冲宽度、重复频率、打标速度以及填充密度也可以根据实际需求设定为其他的数值，本发明实施例对此并无限制。

如图2所示，回转机构2包括设置在工作台上的升降件21，升降件21的底部设置有回转件22，在回转件22远离升降件21一侧设置有取放工件的夹持机构23，从而升降件21、回转件22及夹持机构23按照PLC控制指令与激光打标工序配合可完成回转动作。首先下放升降件21，利用夹持机构23对工件进行抓取，抬升后通过回转件22实现回转动作，再满足工件的回转角度要求后，下放工件并松开夹持机构23即可。

如图2所示，升降件21包括第一气缸211，第一气缸211的活塞杆末端设置有与回转件22固定连接的传动板212，传动板212周侧对称设置有若干升降导杆213，升降导杆213穿设固定于传动板212与工作台之间。即当工件需要旋转一定角度以便于激光打标时，由PLC发送控制指令，通过控制第一气缸211来驱动传动板212沿竖直方向移动，从而带动夹持机构23，另外，升降导杆213可起到导向作用，实现竖直平面上的精准调节。

如图2所示，回转件22包括设置在传动板212上的回转气缸221，回转气缸221的输出轴末端设置有传动块222，从而由PLC发送控制指令，通过控制回转气缸221来驱动传动块222回转，可带动夹持机构23。即载具到位后，升降件21下降，夹持机构23夹取载具，升降件21上升，回转件22旋转180°，升降件21下降，夹持机构23放开载具，升降件21上升，回转件22旋转180°，随之等待下一次循环，整个动作流程由PLC控制。

如图2所示，夹持机构23包括设置在传动块222上的第一夹爪231和第二夹爪232，第一夹爪231与第二夹爪232通过夹爪气缸233固定连接，从而使第二夹爪232向着第一夹爪231的方向滑移以夹持工件。

如图3所示，翻转机构3包括设置在工作台上且沿水平方向位移的第一滑动件31，第一滑动件31上设置有沿竖直方向位移的第二滑动件32，第二滑动件32远离第一滑动件31一侧设有取放工件的翻转件33，从而第一滑动件31、第二滑动件32及翻转件33按照PLC控制指令与激光打标工序完成翻转动作。首先根据工件在传送带上的位置，通过第一滑动件31、第二滑动件32进行调节，在利用翻转件33进行抓取和翻转，在满足工件的激光打标角度要求后，下放工件并松开即可。

如图3所示，第一滑动件31包括横向设置在工作台上的伺服模组311，伺服模组311的活塞上设置有与第二滑动件32固定连接的第一连接板312，并且伺服模组311两侧设置有导向及承力用的导轨。另外，第二滑动件32包括纵向设置在第一连接板312上的第二气缸321，第二气缸321的活塞杆末端设置有第二连接板322，并且第二气缸321两侧设置有导向及承力用的导轨。即当工件需要翻转以便于激光打标时，由PLC发送控制指令，通过控制伺服模组311来驱动第一连接板312水平移动，再控制第二气缸321来驱动第二连接板322纵向移动，从而带动翻转件33能够准确无误地对工件进行定位抓取。

如图3所示，翻转件33包括至少一个设置在第二连接板322上的旋转气缸331，该旋转气缸331的输出轴上设置有用于夹设工件的夹具332，并且夹具332的正上方设置有用于压紧工件的压紧机构333，从而由PLC发送控制指令，凭借夹具332对工件进行嵌设抓取，然后控制旋转气缸331来实现工件的翻转，最后利用压紧机构333对工件实现压紧即可。其中，开机选择产品型号时，伺服模组311调节位置，确保夹爪中心与产品中心重合，随后在后续生产过程中不在动作。

如图3所示，压紧机构333包括通过第三连接板3331设置在第二连接板322上的第三气缸3332，第三气缸3332的活塞杆末端设置有将工件从夹具332顶出的压杆3333。因此，在工件实现翻转后，由PLC发送控制指令，控制第三气缸3332动作，由压杆3333将工件从夹具332中顶出。

如图4所示，检测机构4上包括与第一滑动件31、第二滑动件32相同结构的位移机构(伺服模组)及CCD相机41，同理，根据工件在传送带上的位置，通过位移机构调整CCD相机41位置，确定相机焦距以对工件读取打标图案，从而判定打标效果。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。