CN106064279A - 一种激光打标、漂白装置及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光打标、漂白装置及其加工方法，装置包括：激光器；扩束装置，设于激光器之后；振镜，设于扩束装置之后；透镜，设于振镜之后；移动平台，用于放置工件；功率探测装置，探测发射光功率，并将测量数据反馈给工控机；工控机，控制打标、漂白。本发明的激光打标、漂白装置及其加工方法，其相比现有技术而言的有益效果在于，本发明通过功率反馈的方式，实现在打标过程中实时检测打标、漂白结果，以及分析打标、漂白结果与目标结果的差距和趋势关系，进而对激光器、振镜、移动平台进行调整，这种方式大大提高了打标、漂白效率。

Description

一种激光打标、漂白装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及激光打标、漂白设备技术领域，尤其涉及一种功率反馈型激光打标、漂白装置及其加工方法。

背景技术

激光由于自身一些优异的特征，在现代打标，漂白，雕刻等工艺方面有着非常广泛的应用。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，还要求有特定的打标、漂白程度，一般情况下，可以采用材料表面的反射率来表征其打标、漂白的程度。若操作员在试验结束后再进行反射率检测，之后再进一步修正下一步试验，由于缺少实时检测的功能，并且不能够将实时参数反馈给控制器，进行及时调整控制，所以大大降低了打标的工作效率。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、信号反馈，能提高工作效率的激光打标、漂白装置及其加工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种激光打标、漂白装置，其包括：

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；

一移动平台，朝向透镜的出光侧，用于放置工件；

一功率探测装置，所述功率探测装置电性连接于工控机，用于测量打标、漂白区域内给定点处的所述激光器反射光的功率，并将测量数据反馈给工控机；

一工控机，根据反馈的反射光功率计算打标、漂白区域中给定点的反射率，根据计算值与目标值之间的差别，设置优化的打标、漂白参数，完成激光打标、漂白任务。

其中，还包括滤波片，所述滤波片设于功率探测装置与工件之间，用于滤除杂光。

其中，所述移动平台是X-Y轴移动平台。

其中，还包括：一检测光源，所述检测光源以设定的功率发射光束照射于工件上打标、漂白区域内的给定点。

其中，还包括滤波片，所述滤波片设于功率探测装置与工件之间，用于滤除杂光。

其中，所述移动平台是X-Y轴移动平台。

一种采用如上任意一项所述的激光打标、漂白装置的加工方法，其包括如下步骤：

步骤一，将工件放置于移动平台；

步骤二，通过工控机设置激光焦点位置和激光加工参数，之后开启激光器进行打标、漂白；

步骤三，激光打标、漂白过程中，通过功率探测装置检测工件上给定区域内的反射光功率，并将测量结果反馈至工控机；

步骤四，工控机根据反馈的功率数据实时计算打标、漂白区域内的给定点处的反射率，并与目标值进行比较，再根据比较结果调整激光参数以及振镜、移动平台的动作，继续打标、漂白直至所获取的反射率达到目标值。

本发明公开的激光打标、漂白装置及其加工方法，其相比现有技术而言的有益效果在于，本发明通过功率数据反馈的方式，实现在打标过程中实时检测打标、漂白结果，以及分析打标、漂白结果与目标结果的差距和趋势关系，进而对激光器、振镜、移动平台进行调整，这种方式大大提高了打标、漂白效率。

附图说明

图1为本发明的激光打标、漂白装置的第一实施方式功能模块框图。

图2为本发明的激光打标、漂白装置的第二实施方式功能模块框图。

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、漂白机，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；

一移动平台5，朝向透镜4的出光侧，用于放置工件100；

一功率探测装置7，其电性连接于工控机8，用于测量工件100上打标、漂白区域内给定点处的反射光功率；该功率探测装置7探测的功率来自于激光器或检测光源发射出的光束；

一工控机8，用于接受功率探测装置7的实时测量结果，并用于控制激光器1发射激光、控制振镜3运转及控制移动平台5平移，以令激光束聚集在工件100上而进行激光打标、漂白。

如附图2所示，除了采用原有激光器1的激光对工件表面进行照射外，还可以添加单独的独立探测光源6，以一定的功率照射工件预设区域，从而为功率探测装置7提供探测的反射光。

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，也可以是通过移动平台5运动来完成整个打标过程，或者是通过振镜3和移动平台5共同运动来实现整个打标过程。在激光打标过程中采用一检测光源6，以给定功率发射光束照射于打标、漂白区域内的给定点，并通过功率探测装置7测量该点处的反射光功率并将测量结果反馈至工控机8；工控机8根据反馈的数据实时计算打标、漂白区域内的给定点处的反射率，并与目标值进行比较，再根据比较结果调整激光器1、控制振镜3、移动平台5的工作参数，继续打标、漂白直至所获取的反射率达到目标值。

进一步地，该激光打标、漂白装置还包括有滤波片9，该滤波片9设于功率探测装置7与工件100之间，用于滤除杂光。

本实施例中，所述移动平台5是X-Y轴移动平台，即该移动平台5在平面内沿X轴和Y轴两个方向移动，从而同步带动其上的工件100。

其中，激光功率反馈工作原理如下：首先是加工用激光或检测光源的入射功率是已知的P，通过功率探测装置7得到的激光或检测光源的反射功率为P’，然后检测到的反射功率值会传输到工控机中的计算软件，给出计算公式R＝P’/P，其中R为加工区域给定点在激光或检测光源波长处的反射率。根据R与目标效果的目标反射率值R₀作对比，工控机中的计算软件会给出实际值与目标值的关系，然后根据此关系对激光加工参数进行调整，对于工艺成熟的加工工艺来说，也可以将实际值与目标值的关系与激光加工参数的调整进行简单编程，实现在加工过程中随时自动调节激光加工参数。

所述的激光加工参数包括：激光入射功率、频率、脉宽，激光扫描速度、填充间距、填充模式、加工次数、平台移动速度等。

基于上述结构的激光、漂白打标机，本发明还公开了一种激光打标、漂白的加工方法，该方法包括有如下步骤：

步骤S1，将工件放置于移动平台；

步骤S2，通过工控机设置激光焦点位置和激光加工参数，之后开启激光器进行打标、漂白；

步骤S3，激光打标、漂白过程中，从检测光源发射给定功率的光束至打标、漂白区域内的给定点，通过功率探测装置测量该点处的反射光功率并将测量结果反馈至工控机；

步骤S4，工控机根据反馈的数据实时计算打标、漂白区域内的给定点处的反射率，并与目标值进行比较，再根据比较结果调整激光参数以及振镜、移动平台的工作参数，继续打标、漂白直至所获取的反射率达到目标值。

即在该激光打标、漂白的加工方法中，采用实时的工件表面加工状态参数，通过功率探测装置7获取后反馈至工控机8，由工控机8实时快速的对激光器1、振镜4等的调整，通过这种闭环的反馈控制系统，实现激光打标、漂白的快速精准、高效的加工。

以下以白色塑料板工件为例说明：待加工件为一个白色塑料板，要对其进行打标，目标反射率值为R₀，经分析可知，目标颜色的反射率小于原待加工件的反射率，则可以得知，若在加工过程中实时反射率小于目标值，则需要继续增加激光加工次数或增加激光功率等措施，增加打标深度或程度。

采用激光入射功率为P(也可以是探测光源的入射功率)，首先设定原始激光加工参数，对待加工件进行打标，在加工过程中检测到的实时反射功率为P’，该数值反馈到工控机计算软件得到实时的加工区域的反射率为R。若得到的R＞R₀，则需要继续增加激光加工次数或增加激光功率等措施，增加打标深度或程度。若得到的R＜R₀，则需要降低激光加工次数或降低激光功率等措施，来减小打标深度或程度。若经过操作人员或技术人员的经验或理论推导，得出了反射率与某一或某些激光加工参数的关系，则可以在工控机内进行简单的编程，并反馈到激光加工控制软件，实现实时调整激光加工参数以达到目标效果。

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 (7)

1.一种激光打标、漂白装置，其特征在于，包括：

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；

一移动平台，朝向透镜的出光侧，用于放置工件；

一功率探测装置，所述功率探测装置电性连接于工控机，用于测量打标、漂白区域内给定点处的激光器或检测光源反射光的功率，并将测量数据反馈给工控机；

一工控机，根据反馈的反射光功率计算打标、漂白区域中给定点的反射率，根据计算值与目标值之间的差别，设置优化的打标、漂白参数，完成激光打标、漂白任务。

2.如权利要求1所述的激光打标、漂白装置，其特征在于，还包括滤波片，所述滤波片设于功率探测装置与工件之间，用于滤除杂光。

3.如权利要求1所述的激光打标、漂白装置，其特征在于，所述移动平台是X-Y轴移动平台。

4.如权利要求1所述的激光打标、漂白装置，其特征在于，还包括：检测光源，所述检测光源以设定功率发射光束照射于工件上的打标、漂白区域内的给定点。

5.如权利要求4所述的激光打标、漂白装置，其特征在于，还包括滤波片，所述滤波片设于功率探测装置与工件之间，用于滤除杂光。

6.如权利要求4所述的激光打标、漂白装置，其特征在于，所述移动平台是X-Y轴移动平台。

7.一种采用如权利要求1至6任意一项所述的激光打标、漂白装置的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将工件放置于移动平台；

步骤二，通过工控机设置激光焦点位置和激光加工参数，之后开启激光器进行打标、漂白；

步骤三，激光打标、漂白过程中，通过功率探测装置检测工件上给定区域内的反射光功率，并将测量结果反馈至工控机；

步骤四，工控机根据反馈的功率数据实时计算打标、漂白区域内的给定点处的反射率，并与目标值进行比较，再根据比较结果调整激光参数以及振镜、移动平台的动作，继续打标、漂白直至所获取的反射率达到目标值。