CN105730019B - 一种反馈型激光打标机及激光打标方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反馈型激光打标机，其包括有：激光器、扩束装置、振镜、透镜、平移机构和工控机；该激光打标机还包括有一光源，其照射于工件；一图像与颜色识别传感器，其电性连接于工控机，用于采集工件的表面图像；一图像处理器，其电性连接于图像与颜色识别传感器与工控机之间，用于对图像与颜色识别传感器采集的图像进行处理，并将处理结果反馈回工控机，所述工控机显示图像并根据处理结果控制激光器、振镜、平移机构和图像与颜色识别传感器的工作状态。本发明具有实时检测功能、能提高工作效率、具有自动化性能、可降低人工成本。

Description

一种反馈型激光打标机及激光打标方法

技术领域

本发明涉及激光打标设备，尤其涉及一种反馈型激光打标机及激光打标方法。

背景技术

随着激光加工领域的快速发展，激光打标技术的应用越来越广泛，包括消费电子、生活品、工艺品等等。然而，随着当前行业标准越来越高，对于激光打标的样品，除了要有视觉上的美观之外，还要求有特定的色度，如灰度、黑度等，打样员在进行激光打标试验时，通常是做出样品之后再去检测色度，之后根据检测结果进行参数修改，由于缺少实时检测的功能，所以大大降低了打标人员的工作效率。因此，亟需一种能够提高效率的激光打标装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种具有实时检测功能、能提高工作效率、具有自动化性能、可降低人工成本的反馈型激光打标机及激光打标方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种反馈型激光打标机，其包括有：一激光器，用于发射激光；一扩束装置，设于激光器之后，用于设置激光束直径；一振镜，设于扩束装置之后，用于控制激光束偏转；一透镜，设于振镜之后，用于穿射激光束；一平移机构，朝向透镜的出光侧，用于放置工件；一工控机，用于控制激光器发射激光、控制振镜运转及控制平移机构平移，以令激光束聚集在工件上而进行激光打标；所述激光打标机还包括有：一光源，其照射于工件；一图像与颜色识别传感器，其电性连接于工控机，用于采集工件的表面图像；一图像处理器，其电性连接于图像与颜色识别传感器与工控机之间，用于对图像与颜色识别传感器采集的图像进行处理，并将处理结果反馈回工控机，所述工控机显示图像并根据处理结果控制激光器、振镜、平移机构和图像与颜色识别传感器的工作状态。

优选地，还包括有滤波片，所述滤波片设于图像与颜色识别传感器与工件之间，用于滤除杂光。

优选地，所述平移机构是X-Y轴平移机构。

一种激光打标方法，其包括有如下步骤：步骤S1，将工件放置于平移机构；步骤S2，通过工控机设置激光焦点位置和激光加工参数，之后开启激光器；步骤S3，激光打标过程中，图像与颜色识别传感器实时采集工件的表面图像，并将所采集的图像发送至图像处理器；步骤S4，由图像处理器分析图像色度与目标色度之间的关系，并根据所采集图像的色度值生成曲线数据，再将曲线数据反馈回工控机；步骤S5，工控机根据图像处理器反馈的数据实时调整激光参数，藉由激光参数来调整激光器、振镜和平移机构的工作状态，直至所获取的图像色度达到目标色度。

本发明公开的反馈型激光打标机，其相比现有技术而言的有益效果在于，本发明通过数据反馈的方式，实现在打标过程中实时观察打标结果，以及分析打标结果与目标结果的差距和趋势关系，进而对激光器、振镜、平移机构和图像与颜色识别传感器进行调整，这种方式大大提高了打标效率，避免了盲目的改变激光加工参数，此外，本发明结构简单、易于实现，有助于科学研究以及工业生产。

附图说明

图1为本发明反馈型激光打标机的组成框图。

图2是图像处理器根据所采集图像的色度值而生成的曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种反馈型激光打标机，如图1所示，其包括有：

一激光器1，用于发射激光；

一扩束装置2，设于激光器1之后，用于设置激光束直径；

一振镜3，设于扩束装置2之后，用于控制激光束偏转；

一透镜4，设于振镜3之后，用于穿射激光束；

一平移机构5，朝向透镜4的出光侧，用于放置工件100；

一工控机10，用于控制激光器1发射激光、控制振镜3运转及控制平移机构5平移，以令激光束聚集在工件100上而进行激光打标；

所述激光打标机还包括有：

一光源6，其照射于工件100；

一图像与颜色识别传感器8，其电性连接于工控机10，用于采集工件100的表面图像；

一图像处理器9，其电性连接于图像与颜色识别传感器8与工控机10之间，用于对图像与颜色识别传感器8采集的图像进行处理，并将处理结果反馈回工控机6，所述工控机10显示图像并根据处理结果控制激光器1、振镜3、平移机构5和图像与颜色识别传感器8的工作状态。

上述激光打标机中，激光器1发出的激光经过扩束装置2后进入振镜3和透镜4，其中扩束装置2的作用是将激光光束扩束，增加光束直径，以缩小聚焦光斑大小。该设备中扩束装置2可以是固定倍数扩束镜、也可以是可变倍数的扩束镜，并根据具体实验需求设定扩束的倍数。激光进入振镜3及透镜4后，聚焦在待加工工件100表面、表面以下或表面以上，并开始对工件100进行加工，在加工过程中，可以是通过振镜3运动来实现整个打标过程，也可以是通过平移机构5运动来完成整个打标过程，或者是通过振镜3和平移机构5共同运动来实现整个打标过程。在激光打标过程中或结束后采用一光源6照射加工区域，图像与颜色识别传感器8采集加工区域的图案及颜色，该图像与颜色识别传感器8采集的图像会经过一图像处理器9，对采集的图像进行处理分析，并反馈所采集图案的色度与目标色度的关系，根据反馈的数据，工控机6可以实现对激光器、振镜、平台、CCD以及图像处理器的控制。

作为一种优选方式，所述图像与颜色识别传感器8包括但不限于CCD相机、CMOS、视觉传感器等装置。

进一步地，本发明还包括有滤波片7，所述滤波片7设于图像与颜色识别传感器8与工件100之间，用于滤除杂光。

本实施例中，所述平移机构5是X-Y轴平移机构。

基于上述结构的激光打标机，本发明还公开一种激光打标方法，该方法包括有如下步骤：

步骤S1，将工件100放置于平移机构5；

步骤S2，通过工控机6设置激光焦点位置和激光加工参数，之后开启激光器1；

步骤S3，激光打标过程中，图像与颜色识别传感器8实时采集工件100的表面图像，并将所采集的图像发送至图像处理器9；

步骤S4，由图像处理器9分析图像色度与目标色度之间的关系，并根据所采集图像的色度值生成曲线数据，再将曲线数据反馈回工控机6；

步骤S5，工控机6根据图像处理器9反馈的数据实时调整激光参数，藉由激光参数来调整激光器1、振镜3和平移机构5的工作状态，直至所获取的图像色度达到目标色度。

打标过程中，例如，首先采用上述设备和方法打出三个图案的颜色灰度分别为A1，A2，A3，所采用的激光器功率分别为W1<W2<W3。而最终所要求的目标色度为A，其中，A>A1、A2、A3，则通过图像采集及数据分析可以得到图2中所示的曲线，由曲线的信息可以得出若要达到所要求的灰度颜色，需要降低激光功率。

以上所述只是一种应用举例，并不用于限制本发明，在坐标系中，横坐标可以是任意激光及加工参数，包括但不限于激光功率、聚焦光斑大小、能量密度、激光频率、离焦量、扫描速度、重叠率等所有激光打标可以调整的参数。该曲线的作用主要是为了分析激光及加工参数对打标颜色色度的影响，从而实现实时调整激光参数以得到所需打标图案的颜色色度。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种反馈型激光打标机，其特征在于，包括有：

一激光器，用于发射激光；

一扩束装置，设于激光器之后，用于设置激光束直径；

一振镜，设于扩束装置之后，用于控制激光束偏转；

一透镜，设于振镜之后，用于穿射激光束；

一平移机构，朝向透镜的出光侧，用于放置工件；

一工控机，用于控制激光器发射激光、控制振镜运转及控制平移机构平移，以令激光束聚集在工件上而进行激光打标；

所述激光打标机还包括有：

一光源，其照射于工件；

一图像与颜色识别传感器，其电性连接于工控机，用于采集工件的表面图像；

一图像处理器，其电性连接于图像与颜色识别传感器与工控机之间，用于对图像与颜色识别传感器采集的图像进行处理，并将处理结果反馈回工控机，所述工控机显示图像并根据处理结果控制激光器、振镜、平移机构和图像与颜色识别传感器的工作状态。

2.如权利要求1所述的反馈型激光打标机，其特征在于，还包括有滤波片，所述滤波片设于图像与颜色识别传感器与工件之间，用于滤除杂光。

3.如权利要求1所述的反馈型激光打标机，其特征在于，所述平移机构是X-Y轴平移机构。

4.一种激光打标方法，其特征在于，包括有如下步骤：

步骤S1，将工件放置于平移机构；

步骤S2，通过工控机设置激光焦点位置和激光加工参数，之后开启激光器；

步骤S3，激光打标过程中，图像与颜色识别传感器实时采集工件的表面图像，并将所采集的图像发送至图像处理器；

步骤S4，由图像处理器分析图像色度与目标色度之间的关系，并根据所采集图像的色度值生成曲线数据，再将曲线数据反馈回工控机；

步骤S5，工控机根据图像处理器反馈的数据实时调整激光参数，藉由激光参数来调整激光器、振镜和平移机构的工作状态，直至所获取的图像色度达到目标色度。