CN106218232B - 一种可变焦激光打标光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变焦激光打标光学系统，包括沿激光传输方向依次设置的激光器、变焦器、振镜、场镜和控制系统，变焦器设置于激光器和振镜之间，变焦器包括固定座，固定座的上表面设有滑轨，滑轨上设有滑块，固定座的一侧面设有通过轴承连接的摆臂和连杆，连杆与滑块连接，固定座的另一侧面设有电机，电机与摆臂的一端连接，驱动摆臂摆动，从而带动滑块滑动，在滑块上设有透镜安装座，透镜安装座上安装有第一凸透镜，第一凸透镜随滑块滑动；固定座与振镜之间设有第二凸透镜固定板，与固定座具有一定距离，在第二凸透镜固定板上安装有第二凸透镜。本发明的可变焦激光打标光学系统能够快速而精确地打标3D图形。

Description

一种可变焦激光打标光学系统

技术领域

本发明涉及激光打标技术，尤其涉及一种可变焦激光打标光学系统。

背景技术

现有激光打标机包括激光器、扩束镜、振镜和场镜。激光器发出的激光经扩束镜、振镜和场镜后的聚焦点随着振镜的摆动始终在一个平面上运动，如果要打标3D图形，只能机械地改变场镜与工件之间的距离，机械运动缓慢，效率低下。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种可变焦激光打标光学系统，该可变焦激光打标光学系统能够快速而精确地打标3D图形。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可变焦激光打标光学系统，包括沿激光传输方向依次设置的激光器、变焦器、振镜、场镜和控制系统，所述变焦器设置于所述激光器和所述振镜之间，所述变焦器包括固定座，所述固定座的上表面设有滑轨，所述滑轨上设有滑块，所述固定座的一侧面设有通过轴承连接的摆臂和连杆，所述连杆与所述滑块连接，所述固定座的另一侧面设有电机，所述电机与所述摆臂的一端连接，驱动所述摆臂摆动，从而带动所述滑块滑动，在所述滑块上设有透镜安装座，所述透镜安装座上安装有第一凸透镜，所述第一凸透镜随所述滑块滑动；所述固定座与所述振镜之间设有第二凸透镜固定板，与所述固定座具有一定距离，在所述第二凸透镜固定板上安装有第二凸透镜。

本发明还提供了第二种技术方案：一种可变焦激光打标光学系统，包括沿激光传输方向依次设置的激光器、变焦器、振镜、场镜和控制系统，所述变焦器设置于所述激光器和所述振镜之间，所述变焦器包括固定座，所述固定座的上表面设有滑轨，所述滑轨上设有滑块，所述固定座的一侧面设有通过轴承连接的摆臂和连杆，所述连杆与所述滑块连接，所述固定座的另一侧面设有电机，所述电机与所述摆臂的一端连接，驱动所述摆臂摆动，从而带动所述滑块滑动，在所述滑块上设有透镜安装座，所述透镜安装座上安装有第一凹透镜，所述第一凹透镜随所述滑块滑动，所述固定座与所述振镜之间设有凸透镜固定板，凸透镜固定板与所述固定座具有一定距离，在所述凸透镜固定板安装有第三凸透镜。

本发明还提供了第三种技术方案：一种可变焦激光打标光学系统，包括沿激光传输方向依次设置的激光器、变焦器、振镜、场镜和控制系统，所述变焦器设置于所述激光器和所述振镜之间，所述变焦器包括固定座，所述固定座的上表面设有滑轨，所述滑轨上设有滑块，所述固定座的一侧面设有通过轴承连接的摆臂和连杆，所述连杆与所述滑块连接，所述固定座的另一侧面设有电机，所述电机与所述摆臂的一端连接，驱动所述摆臂摆动，从而带动所述滑块滑动，在所述滑块上设有透镜安装座，所述透镜安装座上安装有第二凹透镜，所述第二凹透镜随所述滑块滑动，所述固定座与所述振镜之间设有两个凸透镜固定板，两个凸透镜固定板与所述固定座具有一定距离，且两个凸透镜固定板之间也具有一定距离，在所述两个凸透镜固定板分别安装有第四凸透镜和第五凸透镜。

上述三种技术方案中，所述振镜包括X振镜和Y振镜。

上述三种技术方案中，所述控制系统包括打标软件，通过所述打标软件输入三维坐标函数，并控制所述电机和X振镜、Y振镜运动。

有益效果：本发明提供的可变焦激光打标光学系统能够快速而精确地打标3D图形，且打标幅面大，打标效果好。

附图说明

图1是本发明提供的一种可变焦激光打标光学系统的一实施例的结构示意图；

图2是变焦器的第一实施例的主要结构示意图；

图3是变焦器的第二实施例的主要结构示意图；

图4是变焦器的第三实施例的主要结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

请参照图1和图2，本发明提供的可变焦激光打标光学系统，包括沿激光传输方向依次设置的激光器10、变焦器20、振镜30、场镜和控制系统(图未示)，变焦器20设置于激光器10和振镜30之间，变焦器20包括固定座21，所述固定座21的上表面设有滑轨22，滑轨22上设有滑块23，固定座21的一侧面设有通过轴承连接的摆臂24和连杆25，连杆25 与滑块23连接，固定座21的另一侧面设有电机26，电机26与摆臂24的一端连接，驱动摆臂24摆动，从而带动滑块23滑动，在滑块23上设有透镜安装座27，透镜安装座27上安装有第一凸透镜28，第一凸透镜28随滑块23滑动；固定座21与振镜之间设有第二凸透镜29固定板，与固定座21具有一定距离，在第二凸透镜29固定板上安装有第二凸透镜29，第一凸透镜28为移动透镜，第二凸透镜29为固定透镜，通过控制系统控制第一凸透镜28在一定范围内移动，通过改变变焦器20中的两个透镜之间的距离，从而调节激光束的张角，使场镜离焦，从而实现3D打标。

请参照图1和图3本发明还提供了变焦器的第二实施例：一种可变焦激光打标光学系统，包括沿激光传输方向依次设置的激光器、变焦器、振镜、场镜和控制系统，变焦器设置于激光器和振镜之间，变焦器包括固定座21，固定座21的上表面设有滑轨22，滑轨22上设有滑块23，固定座21的一侧面设有通过轴承连接的摆臂24和连杆25，连杆25与滑块23连接，固定座21的另一侧面设有电机26，电机26与摆臂24的一端连接，驱动摆臂24摆动，从而带动滑块23滑动，在滑块23上设有透镜安装座27，透镜安装座27上安装有第一凹透镜28a，第一凹透镜28a随滑块23滑动，固定座21与振镜之间设有凸透镜固定板，凸透镜固定板与固定座21具有一定距离，在凸透镜固定板安装有第三凸透镜29a。第一凹透镜28a为移动透镜，第三凸透镜29a为固定透镜，通过控制系统控制第一凹透镜28a在一定范围内来回移动，通过改变变焦器20中的两个透镜之间的距离，从而调节激光束的张角，使场镜离焦，从而实现3D打标。

请参照图1和图4，本发明还提供了变焦器的第三实施例：一种可变焦激光打标光学系统，包括沿激光传输方向依次设置的激光器、变焦器、振镜、场镜和控制系统，变焦器设置于激光器和振镜之间，变焦器包括固定座21，固定座21的上表面设有滑轨22，滑轨22上设有滑块23，固定座21的一侧面设有通过轴承连接的摆臂24和连杆25，连杆25与滑块23连接，固定座21的另一侧面设有电机26，电机26与摆臂24的一端连接，驱动摆臂24摆动，从而带动滑块23滑动，在滑块23上设有透镜安装座27，透镜安装座27上安装有第二凹透镜28b，第二凹透镜28b随滑块23滑动，固定座21与振镜30之间设有两个凸透镜固定板，两个凸透镜固定板与固定座21具有一定距离，且两个凸透镜固定板之间也具有一定距离，在两个凸透镜固定板分别安装有第四凸透镜29b和第五凸透镜29c，第二凹透镜28b为移动透镜，第四凸透镜29b和第五凸透镜29c为固定透镜，通过控制系统控制第二凹透镜28b在一定范围内来回移动，通过改变变焦器20中的两个透镜之间的距离，从而调节激光束的张角，使场镜离焦，从而实现3D打标。。

本发明提供的可变焦激光打标光学系统仅通过控制变焦器20中的移动透镜的移动，就能够快速而精确地打标3D图形，且打标幅面大，打标效果好。

上述三种实施例中，振镜30包括X振镜和Y振镜。

上述三种实施例中，控制系统包括打标软件，通过打标软件输入三维坐标函数，并控制电机26和X振镜、Y振镜运动。

激光器发出的激光通过变焦器进行调焦后进入振镜，再经过场镜射出到打标物上对打标物进行打标；控制系统通过X振镜、Y振镜运动控制激光焦点在打标物体X和Y方向上的位置；控制系统通过控制变焦器控制激光焦点在打标物体Z轴方向上的位置；具体包括以下步骤：

S1：导入打标物的3D模型：控制系统包括计算机系统，在计算机系统内导入打标物的3D模型；

S2：创建虚拟打标面：对于具有深孔结构的打标物，在打标物的深孔部位上建立一个覆盖深孔位置的虚拟打标面；

S3：导入打标图案：将需要打标的图案导入到计算机系统中；

S4：贴覆图案：将需要打标的图案沿3D模型的表面贴覆，图案在贴覆至深孔位置时，将图案沿深孔位置上的虚拟打标面贴覆；

S5：放置打标物：将与3D模型相应的打标物放置在打标平台上，并校准打标物的打标位置；

S6：读取图案与3D模型的位置关系：计算机系统根据贴覆有图案的3D模型，读取图案与打标物的位置关系；

S7：对打标物进行打标：计算机系统通过控制振镜和变焦器在打标物的对应位置上打标出对应的图案，通过深孔位置时，将图案直接打标在与3D模型虚拟打标面所对应的打标物的虚拟位置上。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (5)

1.一种可变焦激光打标光学系统，包括沿激光传输方向依次设置的激光器、变焦器、振镜、场镜和控制系统，其特征在于：所述变焦器设置于所述激光器和所述振镜之间，所述变焦器包括固定座，所述固定座的上表面设有滑轨，所述滑轨上设有滑块，所述固定座的一侧面设有通过轴承连接的摆臂和连杆，所述连杆与所述滑块连接，所述固定座的另一侧面设有电机，所述电机与所述摆臂的一端连接，驱动所述摆臂摆动，从而带动所述滑块滑动，在所述滑块上设有透镜安装座，所述透镜安装座上安装有第一凸透镜，所述第一凸透镜随所述滑块滑动；所述固定座与所述振镜之间设有第二凸透镜固定板，与所述固定座具有一定距离，在所述第二凸透镜固定板上安装有第二凸透镜；

控制系统通过控制变焦器控制激光焦点在打标物体Z轴方向上的位置；具体包括以下步骤：

S1：导入打标物的3D模型：控制系统包括计算机系统，在计算机系统内导入打标物的3D模型；

S2：创建虚拟打标面：对于具有深孔结构的打标物，在打标物的深孔部位上建立一个覆盖深孔位置的虚拟打标面；

S3：导入打标图案：将需要打标的图案导入到计算机系统中；

S4：贴覆图案：将需要打标的图案沿3D模型的表面贴覆，图案在贴覆至深孔位置时，将图案沿深孔位置上的虚拟打标面贴覆；

S5：放置打标物：将与3D模型相应的打标物放置在打标平台上，并校准打标物的打标位置；

S6：读取图案与3D模型的位置关系：计算机系统根据贴覆有图案的3D模型，读取图案与打标物的位置关系；

S7：对打标物进行打标：计算机系统通过控制振镜和变焦器在打标物的对应位置上打标出对应的图案，通过深孔位置时，将图案直接打标在与3D模型虚拟打标面所对应的打标物的虚拟位置上。

2.根据权利要求1所述的一种可变焦激光打标光学系统，其特征在于：所述振镜包括X振镜和Y振镜。

3.根据权利要求2所述的一种可变焦激光打标光学系统，其特征在于：所述控制系统包括打标软件，通过所述打标软件输入三维坐标函数，并控制所述电机和X振镜、Y振镜运动。

4.一种可变焦激光打标光学系统，包括沿激光传输方向依次设置的激光器、变焦器、振镜、场镜和控制系统，其特征在于：所述变焦器设置于所述激光器和所述振镜之间，所述变焦器包括固定座，所述固定座的上表面设有滑轨，所述滑轨上设有滑块，所述固定座的一侧面设有通过轴承连接的摆臂和连杆，所述连杆与所述滑块连接，所述固定座的另一侧面设有电机，所述电机与所述摆臂的一端连接，驱动所述摆臂摆动，从而带动所述滑块滑动，在所述滑块上设有透镜安装座，所述透镜安装座上安装有第一凹透镜，所述第一凹透镜随所述滑块滑动，所述固定座与所述振镜之间设有凸透镜固定板，凸透镜固定板与所述固定座具有一定距离，在所述凸透镜固定板安装有第三凸透镜；

控制系统通过控制变焦器控制激光焦点在打标物体Z轴方向上的位置；具体包括以下步骤：

S1：导入打标物的3D模型：控制系统包括计算机系统，在计算机系统内导入打标物的3D模型；

S2：创建虚拟打标面：对于具有深孔结构的打标物，在打标物的深孔部位上建立一个覆盖深孔位置的虚拟打标面；

S3：导入打标图案：将需要打标的图案导入到计算机系统中；

S4：贴覆图案：将需要打标的图案沿3D模型的表面贴覆，图案在贴覆至深孔位置时，将图案沿深孔位置上的虚拟打标面贴覆；

S5：放置打标物：将与3D模型相应的打标物放置在打标平台上，并校准打标物的打标位置；

S6：读取图案与3D模型的位置关系：计算机系统根据贴覆有图案的3D模型，读取图案与打标物的位置关系；

S7：对打标物进行打标：计算机系统通过控制振镜和变焦器在打标物的对应位置上打标出对应的图案，通过深孔位置时，将图案直接打标在与3D模型虚拟打标面所对应的打标物的虚拟位置上。

5.一种可变焦激光打标光学系统，包括沿激光传输方向依次设置的激光器、变焦器、振镜、场镜和控制系统，其特征在于：所述变焦器设置于所述激光器和所述振镜之间，所述变焦器包括固定座，所述固定座的上表面设有滑轨，所述滑轨上设有滑块，所述固定座的一侧面设有通过轴承连接的摆臂和连杆，所述连杆与所述滑块连接，所述固定座的另一侧面设有电机，所述电机与所述摆臂的一端连接，驱动所述摆臂摆动，从而带动所述滑块滑动，在所述滑块上设有透镜安装座，所述透镜安装座上安装有第二凹透镜，所述第二凹透镜随所述滑块滑动，所述固定座与所述振镜之间设有两个凸透镜固定板，两个凸透镜固定板与所述固定座具有一定距离，且两个凸透镜固定板之间也具有一定距离，在所述两个凸透镜固定板分别安装有第四凸透镜和第五凸透镜；

控制系统通过控制变焦器控制激光焦点在打标物体Z轴方向上的位置；具体包括以下步骤：

S1：导入打标物的3D模型：控制系统包括计算机系统，在计算机系统内导入打标物的3D模型；

S2：创建虚拟打标面：对于具有深孔结构的打标物，在打标物的深孔部位上建立一个覆盖深孔位置的虚拟打标面；

S3：导入打标图案：将需要打标的图案导入到计算机系统中；

S4：贴覆图案：将需要打标的图案沿3D模型的表面贴覆，图案在贴覆至深孔位置时，将图案沿深孔位置上的虚拟打标面贴覆；

S5：放置打标物：将与3D模型相应的打标物放置在打标平台上，并校准打标物的打标位置；

S6：读取图案与3D模型的位置关系：计算机系统根据贴覆有图案的3D模型，读取图案与打标物的位置关系；

S7：对打标物进行打标：计算机系统通过控制振镜和变焦器在打标物的对应位置上打标出对应的图案，通过深孔位置时，将图案直接打标在与3D模型虚拟打标面所对应的打标物的虚拟位置上。