CN106624372A - 三激光头三探头立式旋转千分尺雕刻机 - Google Patents

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王涛
朱惠芳
张翠亭
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Hebei University of Technology
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    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
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Abstract

三激光头三探头立式旋转千分尺雕刻机属于一种激光旋转打标工件夹具雕刻机，主要包括三个立式激光头、三个CCD探头、圆形工作台和步进电机。三个立式激光头呈不均匀状态，按照特殊角度间距布置在圆形工作台侧壁；三个CCD探头分别设置在三个激光头之间，与三个激光头逆时针相隔36度；步进电机端面法兰安装在圆形工作台台面中心，步进电机轴上安装电动三爪卡盘，电动三爪卡盘卡住千分尺部件。三个激光头同时雕刻3次，三个CCD探头检测修正2次，每次5条刻度线，这样45条刻度线雕刻完成，最后剩下的5条刻度线，由其中一个CCD探头作出最后修正反馈后，由相应的激光头进行雕刻。这样千分尺的50条刻度线就完成了高精度、高效率的雕刻。

Description

三激光头三探头立式旋转千分尺雕刻机
技术领域：
本发明属于激光打标技术领域，特别是属于一种激光旋转打标设备。
背景技术：
激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。随着激光产业的不断发展，激光打标技术在众多领域得到广泛的应用，为现在的加工生产提供更为便捷高效的加工方式。
激光旋转打标是在圆弧形工件上面进行雕刻加工，采用同步跟踪的方式旋转加工，广泛应用于体重较轻、直径不是很大的圆柱体工件圆弧面或圆盘工件平面上进行激光标记。激光旋转打标可以实现高精度、高效率的打标图案或者数字，然而对于超精密测量仪器刻度线的雕刻就有更高的要求。
为此本发明提出了一种三激光头三探头立式旋转千分尺雕刻机，利用激光打标进行千分尺刻度的雕刻，达到更高的雕刻精度和速度。
发明内容：
本发明涉及一种三激光头三探头立式旋转千分尺雕刻机，主要包括三个立式激光头、三个CCD探头，一个圆形工作台以及立式步进电机。三个立式激光头呈不均匀状态布置在圆形工作台侧壁，立式激光头I分别与立式激光头II、立式激光头III呈108度，立式激光头II与立式激光头III呈144度，三个激光头按照此角度布置在圆形工作台侧壁。三个CCD探头分别设置在三个激光头之间，与三个激光头逆时针相隔36度。CCD探头I设置在激光头I右侧，逆时针相隔36度，CCD探头II设置在激光头II右侧，逆时针相隔36度，CCD探头III设置在激光头III右侧，逆时针相隔36度。步进电机端面法兰安装在圆形工作台台面中心，步进电机轴上安装电动三爪卡盘，电动三爪卡盘卡住千分尺部件，三个激光头配合步进电机同时旋转雕刻，进行千分尺的刻线。电脑与控制器控制三个立式激光头、三个CCD探头以及步进电机的旋转。步进电机与激光器电源进行供电，分别使得步进电机旋转工作，CCD探头的检测以及立式激光器的雕刻工作。
方案一，设置三个不均匀分布的激光头
设置三个不均匀分布的激光头呈一定角度，对于分尺360度，50条刻度线进行雕刻，先设置对45条刻度线的雕刻，每个激光头分别雕刻15条刻度线，最后对剩下的5条刻度线进行反馈修正后，继而用其中一个激光头进行雕刻。
方案二，设置三个CCD探头
设置三个CCD探头，分别与三个激光头逆时针相隔36度。三个CCD探头分别对三个激光头雕刻的千分尺刻度线进行精度探测，从而进行反馈修正下一段一定角度的雕刻位置。三个CCD探头分别对三个激光头雕刻的5条刻度线的位置间距进行探测，然后对下一段5条刻度线的雕刻位置间距进行反馈修正。三个CCD探头分别进行两次探测修正，修正雕刻完45条刻度线后，由临近刻度线的CCD探头进行前面45条刻度线的探测、修正、反馈，然后对最后5条刻度线进行更加准确的位置及间距定位。
方案三，设置圆形工作台和步进电机
设置圆形工作台，使得与旋转打标配合的更好，并节省一定空间。将步进电机端面法兰设置在圆形工作台台面中心，利用圆的半径相等，使得三个激光头对千分尺的焦距可以同时调节，打标效果相同。步进电机轴上安装电动三爪卡盘，使得三爪卡盘可以对千分尺进行自动卡住，省去了人工旋拧的环节。
步进电机进行步步旋转，三个激光头进行每个刻度的雕刻，再加上三个CCD探头的探测、反馈修正，三者相互配合达到更高的刻线精度和效率。
本发明的核心内容：设置三个不均匀分布的立式激光头，三个不均匀分布的立式激光头对应三个角度区域，立式激光头I对应的角度区域为108度，立式激光头II对应的角度区域为108度，立式激光头III对应的角度区域为144度，三个激光头按照此角度布置在圆形工作台侧壁，构成三头同时逆时针雕刻的结构，设置三个CCD探头，与三个立式激光头逆时针相隔36度，分别对三个激光器雕刻的5条刻度线进行探测，从而进行反馈修正下一段5条刻度线的雕刻位置，设置圆形工作台，步进电机端面法兰安装在圆形工作台台面中心，步进电机轴上安装电动三爪卡盘，电动三爪卡盘卡住千分尺部件，三个立式激光头配合步进电机同时旋转雕刻，进行千分尺的刻线。
雕刻方法如下：由电脑与控制器控制三个立式激光头、三个CCD探头以及步进电机的旋转，同时进行逆时针雕刻，三个立式激光头同时逆时针旋转108度，共雕刻45条刻度线，然后立式激光头III逆时针旋转雕刻36度，即雕刻完最后5条刻度线，步进电机与激光器电源进行供电，分别使得步进电机旋转工作，CCD探头的检测以及立式激光器的雕刻工作。步进电机轴上安装的电动三爪卡盘对千分尺进行自动加紧，首先，对千分尺的45条刻度线进行雕刻，三个立式激光头同时雕刻对应角度区域15条刻度线。当每个立式激光头雕刻到5条刻度线时，CCD探头就会对已经雕刻的这5条刻度线进行探测，从而作出修正反馈，每个CCD探头反馈给逆时针相隔36度的立式激光头，激光头根据得到的反馈信息，对下一段5条刻度线的起始位置作出调整，以此类推。这样三个立式激光头同时雕刻3次，每次5条刻度线，这样45条刻度线雕刻完成。最后剩下的5条刻度线，由其中一个临近刻度线的CCD探头作出最后修正反馈后，由相对应的立式激光头进行雕刻。这样千分尺的50条刻度线就完成了高精度、高效率的雕刻。
附图说明：
附图是本发明的结构图，其中分别为：1、立式激光头I，2、CCD探头I，3、CCD探头II，4、立式激光头II，5、CCD探头III，6、立式激光头III，7、千分尺，8、电动三爪卡盘，9、步进电机轴，10、步进电机，11、步进电机端部法兰，12、圆形工作台，13、电脑与控制器，14、步进电机与激光器电源。
具体实施方式：
本发明的具体实施方式为，设置三个不均匀分布的立式激光头I 1、立式激光头II4、立式激光头III 6，成特定的角度，立式激光头I 1分别与立式激光头II 4、立式激光头III 6成108度，立式激光头II 4与立式激光头III 6呈144度，三个激光头按照此角度布置在圆形工作台11侧壁。对千分尺7进行360度、50条刻度线雕刻，先设置对45条刻度线的雕刻，每个激光头分别雕刻15条刻度线，对最后5条刻度线进行反馈修正后，继而用其中一个激光头进行雕刻。设置三个CCD探头，与三个激光头逆时针相隔36度。CCD探头I 2设置在立式激光头I 1右侧，逆时针相隔36度，CCD探头II 3设置在立式激光头II 4右侧，逆时针相隔36度，CCD探头III 5设置在立式激光头III 6右侧，逆时针相隔36度。三个CCD探头分别对三个立式激光头雕刻的千分尺7刻度线进行精度探测，从而进行反馈修正下一段一定角度的雕刻位置。三个CCD探头对每5条线进行探测，对下一段5条线的雕刻位置进行反馈修正。设置圆形工作台12，使得与旋转打标配合的更好，并节省一定空间。将步进电机端面法兰11设置在圆形工作台12台面中心，利用圆的半径相等，使得三个立式激光头对千分尺7的焦距可以同时调节，打标效果相同。步进电机轴9上安装电动三爪卡盘8，使得电动三爪卡盘8可以对千分尺7进行自动卡住，省去了人工旋拧的环节。整体设置电脑与控制器13控制三个立式激光头、三个CCD探头及步进电机10的旋转。步进电机与激光器电源14进行供电，分别使得步进电机10旋转工作，CCD探头的检测以及立式激光器的雕刻工作。
步进电机进行步步旋转，三个激光头进行每个刻度的雕刻，再加上三个CCD探头的探测、反馈修正，三者相互配合达到更高的刻线精度和效率。

Claims (2)

1.三激光头三探头立式旋转千分尺雕刻机，其特征为，设置三个不均匀分布的立式激光头，成特定的角度如下：立式激光头I与立式激光头II成108度，立式激光头II与立式激光头III成108度，立式激光头II与立式激光头III呈144度，三个激光头按照此角度布置在圆形工作台侧壁，形成108度+108度+108度+36度的三段独立精度与剩余角度补差的精度保持结构，称之为误差阻断不累加的精度保持结构，设置三个CCD探头，与三个激光头逆时针相隔36度，CCD探头I设置在立式激光头I右侧，逆时针相隔36度，CCD探头II设置在立式激光头II右侧，逆时针相隔36度，CCD探头III设置在立式激光头III右侧，逆时针相隔36度，设置圆形工作台，将步进电机端面法兰设置在圆形工作台台面中心，步进电机轴上安装电动三爪卡盘，使得电动三爪卡盘可以对千分尺进行自动卡住，整体设置电脑与控制器控制三个立式激光头、三个CCD探头及步进电机的旋转，步进电机与激光器电源进行供电，分别使得步进电机旋转工作，CCD探头的检测以及立式激光器的雕刻工作。
2.根据权利要求书1所述的三激光头三探头立式旋转千分尺雕刻机，其特征为，三个不均匀分布的立式激光头对千分尺进行360度、50条刻度线雕刻，先设置对45条刻度线的雕刻，每个激光头分别雕刻15条刻度线，对最后5条刻度线进行反馈修正后，继而用其中一个激光头进行雕刻，即对108度+108度+108度+36度的三段同时进行雕刻，三段各自独立调整保持精度，三段完成后，剩余36角度用来补偿全部精度误差，从而保证雕刻精度，三个CCD探头分别进行两次探测修正，对雕刻完成的45条刻度线进行修正后，由临近刻度线的CCD探头进行前面45条刻度线的探测、修正、反馈，然后对最后5条刻度线进行更加准确的位置及间距定位，这样就完成了50条刻度线的高精度、高效率的雕刻。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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