CN107052587A - 激光打标机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光打标机，包括激光发生器、视觉定位系统、支架、机架、第一合束镜和第二合束镜，所述视觉定位系统包括摄像头，所述摄像头安装于所述机架，所述激光发生器包括场镜，所述场镜安装于所述机架，所述场镜的主光轴与所述摄像头的主光轴交汇，所述支架与所述激光发生器或所述机架连接，所述第一合束镜能反射激光、且能透射可见光，所述第二合束镜能透射激光、且能反射可见光，所述第一合束镜和所述第二合束镜可移动地安装于所述支架。上述激光打标机既能够对放置在场镜主光轴方向上的工件进行打标，也能够对放置在摄像头主光轴方向上的工件进行打标，即能够实现在两个方向上进行打标操作，从而降低打标成本。

Description

激光打标机

技术领域

本发明涉及激光应用技术领域，特别是涉及一种激光打标机。

背景技术

激光打标机是一种用激光在工件表面烧蚀出标记的设备。传统的激光打标机中，激光的投射方向固定不变，要么只能向下投射，要么只能横向投射。前者称为立式激光打标机，后者称为卧式激光打标机。立式激光打标机适用于在工件的水平面上打标，卧式激光打标机适用于在工件的竖立面上打标。一种激光打标机只能在一个方向上打标。当需要在两个方向上对工件进行打标时，车间需要配备两种激光打标机，导致打标成本高。

发明内容

基于此，有必要针对打标成本高的问题，提供一种打标成本低的激光打标机。

一种激光打标机，包括激光发生器、视觉定位系统、支架、机架、第一合束镜和第二合束镜，所述视觉定位系统包括摄像头，所述摄像头安装于所述机架，所述激光发生器包括场镜，所述场镜安装于所述机架，所述场镜的主光轴与所述摄像头的主光轴交汇，所述支架与所述激光发生器或所述机架连接，所述第一合束镜能反射激光、且能透射可见光，所述第二合束镜能透射激光、且能反射可见光，所述第一合束镜和所述第二合束镜可移动地安装于所述支架；

所述第一合束镜能移动至所述场镜的主光轴与所述摄像头的主光轴的交汇处，且所述第一合束镜所反射的激光束的投射范围与所述摄像头经由所述第一合束镜的透射而摄取到的可见光的视野范围重叠；

所述第二合束镜能移动至所述场镜的主光轴与所述摄像头的主光轴的交汇处，且所述第二合束镜所透射的激光束的投射范围与所述摄像头经由所述第二合束镜的反射而摄取到的可见光的视野范围重叠。

上述激光打标机，摄像头用于摄取工件的图像。视觉定位系统用于对摄取的图像进行特征提取、特征定位和匹配，最终引导激光射向目标位置。当工件放置于摄像头的主光轴方向上时，第一合束镜能移动至场镜的主光轴与摄像头的主光轴的交汇处，从而场镜射出的激光经第一合束镜反射后能够到达工件上，并对工件进行打标。同时，照射到工件上的可见光也能够经第一合束镜透射后进入摄像头，从而摄像头能够摄取工件的图像，使得视觉定位系统能够对摄取的图像进行特征提取、特征定位和匹配，最终引导激光射向目标位置。同理，当工件放置于场镜的主光轴方向上时，第二合束镜能移动至场镜的主光轴与摄像头的主光轴的交汇处，从而场镜射出的激光经第二合束镜透射后能够到达工件上，并对工件进行打标。同时，照射到工件上的可见光经第二合束镜反射后能够进入摄像头，从而摄像头能够摄取工件的图像，使得视觉定位系统能够对摄取的图像进行特征提取、特征定位和匹配，并引导激光射向目标位置。综上，上述激光打标机既能够对放置在场镜主光轴方向上的工件进行打标，也能够对放置在摄像头主光轴方向上的工件进行打标，即能够实现在两个方向上进行打标操作，从而降低打标成本。

在其中一个实施例中，所述支架上连接有第一光源和第二光源，所述第一光源的照明光线沿所述摄像头的主光轴方向投射，所述第二光源的照明光线沿所述场镜的主光轴方向投射。当工件放置于摄像头的主光轴方向上，第一光源能够照亮工件，从而便于摄像头摄取工件的图像。当工件放置于场镜的主光轴方向上，第二光源能够照亮工件，从而便于摄像头摄取工件的图像。

在其中一个实施例中，上述激光打标机还包括活动件，所述第一合束镜和所述第二合束镜固定安装于所述活动件上；所述活动件设有第一导轨，所述支架设有与所述第一导轨相配合的导轨座；或者，所述活动件设有滑块，所述支架设有与所述滑块相配合的第二导轨。如此，活动件通过第一导轨或滑块实现滑动设置于支架上。第一合束镜和第二合束镜通过活动件滑动设置于支架上。

在其中一个实施例中，所述支架设有气缸，所述气缸的伸缩杆与所述活动件连接。如此，气缸驱动活动件在支架上滑动。

在其中一个实施例中，上述激光打标机还包括工件安装台，所述工件安装台与所述机架可转动连接，当所述工件安装台相对于所述机架转动至第一位置时，所述摄像头的主光轴与所述工件安装台交叉；当所述工件安装台相对于所述机架转动至第二位置时，所述场镜的主光轴与所述工件安装台交叉。工件安装台用于放置工件。当工件安装台转动至第一位置时，上述激光打标机能够对工件的一个加工面进行打标。当工件安装台转动至第二位置时，上述激光打标机能够对工件的另一个加工面进行打标。

在其中一个实施例中，所述机架设有第一限位块和第二限位块；当所述工件安装台转动至所述第一位置时，所述工件安装台抵触所述第一限位块；当所述工件安装台转动至所述第二位置时，所述工件安装台抵触所述第二限位块。如此，工件安装台转动至第一位置时，工件安装台抵触第一限位块，从而限制工件安装台朝同一方向继续转动，使得工件安装台能够精确地转动至第一位置。同理，第二限位块抵触工件安装台，使得工件安装台能够精确地转动至第二位置。

在其中一个实施例中，上述激光打标机还包括驱动装置，所述驱动装置安装于所述机架上，所述驱动装置与所述工件安装台连接，以驱动所述工件安装台转动至所述第一位置或所述第二位置。如此，驱动装置用于驱动工件安装台转动，从而工作人员能够省力地实现工件安装台的转动。

在其中一个实施例中，所述机架设有立柱和滑动设置于所述立柱上的升降台，所述支架与所述激光发生器连接，所述激光发生器安装于所述升降台上，所述摄像头安装于所述升降台上。如此，工作人员通过调节升降台的高度，从而调节激光发生器和支架的离地高度，以适应不同工件的高度，从而能够对不同高度的工件进行打标。

在其中一个实施例中，上述激光打标机还包括支撑脚，所述机架设有滚轮，所述支撑脚可升降地安装于所述机架上。上述激光打标机在进行打标作业时，支撑脚下降，以使滚轮离地，从而支撑脚支撑起上述激光打标机。当上述激光打标机需要移动时，支撑脚升起，使滚轮着地，从而上述激光打标机通过滚轮转动，实现移动，便于使用。

在其中一个实施例中，上述激光打标机还包括工控机和显示器，所述工控机和所述显示器安装于所述机架上，所述工控机分别与所述激光发生器、所述视觉定位系统和所述显示器电性连接，所述激光发生器还包括激光器腔体和振镜。工控机用于控制激光发生器和视觉定位系统。显示器用于监视打标操作。

附图说明

图1为本发明实施例中激光打标机的示意图；

图2为实施例中打标方向为摄像头主光轴方向时激光打标机的示意图；

图3为图2中第一合束镜的位置示意图；

图4为实施例中打标方向为场镜主光轴方向时激光打标机的示意图；

图5为图4中第二合束镜的位置示意图；

图6为本发明实施例中支架的示意图一；

图7为本发明实施例中支架的示意图二。

100、激光发生器，110、场镜，120、激光器腔体，130、振镜，200、工件安装台，201、通孔，300、支架，301、活动件，302、第一导轨，303、导轨座，304、气缸，305、第一光源，306、第二光源，400、机架，401、第一限位块，402、第二限位块，403、驱动装置，404、立柱，405、升降台，406、支撑脚，407、滚轮，500、第一合束镜，600、第二合束镜，700、摄像头，800、工控机，900、显示器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1、图6和图7所示，一种激光打标机，包括激光发生器100、视觉定位系统、支架300、机架400、第一合束镜500和第二合束镜600。视觉定位系统包括摄像头700。摄像头700安装于机架400。激光发生器100包括场镜110。场镜110安装于机架400。场镜110的主光轴与摄像头700的主光轴交汇。支架300与激光发生器100或机架400连接。第一合束镜500能反射激光、且能透射可见光。第二合束镜600能透射激光、且能反射可见光。第一合束镜500和第二合束镜600可移动地安装于支架300。

如图2和图3所示，第一合束镜500能移动至场镜110的主光轴与摄像头700的主光轴的交汇处，且第一合束镜500所反射的激光束的投射范围与摄像头700经由第一合束镜500的透射而摄取到的可见光的视野范围重叠。

如图4和图5所示，第二合束镜600能移动至场镜110的主光轴与摄像头700的主光轴的交汇处，且第二合束镜600所透射的激光束的投射范围与摄像头700经由第二合束镜600的反射而摄取到的可见光的视野范围重叠。

上述激光打标机，摄像头700用于摄取工件的图像。视觉定位系统用于对摄取的图像进行特征提取、特征定位和匹配，最终引导激光射向目标位置。当工件放置于摄像头700的主光轴方向上时，第一合束镜500能移动至场镜110的主光轴与摄像头700的主光轴的交汇处，从而场镜110射出的激光经第一合束镜500反射后能够到达工件上，并对工件进行打标。同时，照射到工件上的可见光也能够经第一合束镜500透射后进入摄像头700，从而摄像头700能够摄取工件的图像，使得视觉定位系统能够对摄取的图像进行特征提取、特征定位和匹配，最终引导激光射向目标位置。同理，当工件放置于场镜110的主光轴方向上时，第二合束镜600能移动至场镜110的主光轴与摄像头700的主光轴的交汇处，从而场镜110射出的激光经第二合束镜600透射后能够到达工件上，并对工件进行打标。同时，照射到工件上的可见光经第二合束镜600反射后能够进入摄像头700，从而摄像头700能够摄取工件的图像，使得视觉定位系统能够对摄取的图像进行特征提取、特征定位和匹配，并引导激光射向目标位置。综上，上述激光打标机既能够对放置在场镜110主光轴方向上的工件进行打标，也能够对放置在摄像头700主光轴方向上的工件进行打标，即能够实现在两个方向上进行打标操作，从而降低打标成本。

其中，第一合束镜500和第二合束镜600可移动地安装于支架300是指第一合束镜500能够直接或者间接地在支架300上平移或转动，以及第二合束镜600能够直接或者间接地在支架300上平移或转动。场镜110的主光轴与摄像头700的主光轴交汇是指场镜110的主光轴与摄像头700的主光轴位于同一平面内、且场镜110的主光轴与摄像头700的主光轴交汇于一点，或者，场镜110的主光轴与摄像头700的主光轴异面、且场镜110的主光轴与摄像头700的主光轴之间具有夹角。

具体地，场镜110的主光轴与摄像头700的主光轴交汇形成的夹角介于70°～110°之间。比如，场镜110的主光轴与摄像头700的主光轴交汇形成直角。如图2和图3所示，第一合束镜500能移动至直角的顶点处、且第一合束镜500与直角的角平分线平行。如图4和图5所示，第二合束镜600能移动至直角的顶点处、且第二合束镜600与直角的角平分线平行。如图2和图3所示，上述激光打标机中，第一合束镜500能移动至直角的顶点处、且第一合束镜500与直角的角平分线平行，则第一合束镜500与场镜110的主光轴的夹角为45°，第一合束镜500与摄像头700的主光轴的夹角为45°，从而场镜110射出的激光被第一合束镜500反射90°后沿摄像头700的主光轴方向射出。因此，当工件放置于摄像头700的主光轴方向上时，场镜110射出的激光经第一合束镜500反射后能够到达工件上，并对工件进行打标。同时，照射到工件上的可见光也能够沿着摄像头700的主光轴、并经第一合束镜500透射后进入摄像头700，从而摄像头700能够摄取工件的图像，使得视觉定位系统能够对摄取的图像进行特征提取、特征定位和匹配，最终引导激光射向目标位置。同理，如图4和图5所示，第二合束镜600能移动至直角的顶点处、且第二合束镜600与直角的角平分线平行，则第二合束镜600与场镜110的主光轴的夹角为45°，第二合束镜600与摄像头700的主光轴的夹角为45°，从而场镜110射出的激光经第二合束镜600透射后沿场镜110的主光轴方向射出。因此，当工件放置于场镜110的主光轴方向上时，场镜110射出的激光经第一合束镜500透射后能够到达工件上，并对工件进行打标。同时，照射到工件上的可见光经第二合束镜600反射90°后能够沿着摄像头700的主光轴进入摄像头700，从而摄像头700能够摄取工件的图像，使得视觉定位系统能够对摄取的图像进行特征提取、特征定位和匹配，并引导激光射向目标位置。

进一步地，如图1、图6和图7所示，支架300上连接有第一光源305和第二光源306。第一光源305的照明光线沿摄像头700的主光轴方向投射。第二光源306的照明光线沿场镜110的主光轴方向投射。当工件放置于摄像头700的主光轴方向上，第一光源305能够照亮工件，从而便于摄像头700摄取工件的图像。当工件放置于场镜110的主光轴方向上，第二光源306能够照亮工件，从而便于摄像头700摄取工件的图像。

具体地，如图1、图3和图5所示，第一合束镜500和第二合束镜600滑动设置于支架300上。第一合束镜500和第二合束镜600滑动设置，使得第一合束镜500和第二合束镜600的移动轨迹简单，便于工作人员操作。

比如，如图1、图3和图5所示，上述激光打标机还包括活动件301。第一合束镜500和第二合束镜600固定安装于活动件301上。

活动件301设有第一导轨302，支架300设有与第一导轨302相配合的导轨座303。或者，活动件301设有滑块，支架300设有与滑块相配合的第二导轨。如此，活动件301通过第一导轨302或滑块实现滑动设置于支架300上。第一合束镜500和第二合束镜600通过活动件301滑动设置于支架300上。

进一步地，如图3和图5所示，支架300设有气缸304。气缸304的伸缩杆与活动件301连接。如此，气缸304驱动活动件301在支架300上滑动。可以理解，活动件301除了采用气缸304驱动外，还可以采用电动或者手动驱动的方式进行滑动。比如，工作人员用手拨动活动件301，以使第一合束镜500和第二合束镜600轮流到达或离开场镜110主光轴与摄像头700主光轴的交叉位置。

进一步地，如图1、图2和图4所示，上述激光打标机还包括工件安装台200。工件安装台200与机架400可转动连接，当工件安装台200相对于机架400转动至第一位置时，摄像头700的主光轴与工件安装台200交叉。当工件安装台200相对于机架400转动至第二位置时，场镜110的主光轴与工件安装台200交叉。工件安装台200用于放置工件。当工件安装台200转动至第一位置时，上述激光打标机能够对工件的一个加工面进行打标。当工件安装台200转动至第二位置时，上述激光打标机能够对工件的另一个加工面进行打标。

进一步地，如图2和图4所示，机架400设有第一限位块401和第二限位块402。当工件安装台200转动至第一位置时，工件安装台200抵触第一限位块401。当工件安装台200转动至第二位置时，工件安装台200抵触第二限位块402。如此，工件安装台200转动至第一位置时，工件安装台200抵触第一限位块401，从而限制工件安装台200朝同一方向继续转动，使得工件安装台200能够精确地转动至第一位置。同理，第二限位块402抵触工件安装台200，使得工件安装台200能够精确地转动至第二位置。

进一步地，如图1至图3所示，上述激光打标机还包括驱动装置403。驱动装置403安装于机架400上。驱动装置403与工件安装台200连接，以驱动工件安装台200转动至第一位置或第二位置。如此，驱动装置403用于驱动工件安装台200转动，从而工作人员能够省力地实现工件安装台200的转动。可以理解，驱动装置403可以为推杆电机、步进电机或者驱动气缸。具体地，工件安装台200设有转轴。机架400设有轴套。工件安装台200通过转轴装入轴套中实现可转动地安装于机架400上。

具体地，如图1所示，场镜110位于支架300的上方。场镜110向下射出激光。摄像头700位于支架300的一侧。第一合束镜500能反射激光、且透射可见光。第二合束镜600能透射激光、且能反射可见光。如图2和图3所示，当工件安装台200翻转至第一位置时，工件安装台200位于支架300的另一侧，此时工件安装台200竖直设置。第一合束镜500滑动至场镜110的主光轴和摄像头700的主光轴的交叉处。第一合束镜500与场镜110的主光轴夹角为45°，因此，场镜110向下射出激光被第一合束镜500反射90°变成水平方向的激光，从而到达工件安装台200上，对工件的竖立面进行打标。第一光源305发射水平方向的照明光线，照射到工件安装台200上的工件。照射到工件的可见光透射过第一合束镜500到达摄像头700，从而摄像头700能够摄取工件的图像。此时，上述激光打标机相当于卧式打标机。同理，如图4和图5所示，当工件安装台200翻转至第二位置时，工件安装台200位于支架300的下方，此时工件安装台200水平设置。第二合束镜600滑动至场镜110的主光轴和摄像头700的主光轴的交叉处。第二合束镜600与场镜110的主光轴夹角为45°，因此，场镜110向下射出激光经第二合束镜600透射后到达工件安装台200上，对工件的水平面进行打标。第二光源306发射竖直向下的照明光线，照射到工件安装台200上的工件。照射到工件的可见光被第二合束镜600反射90°到达摄像头700，从而摄像头700能够摄取工件的图像。此时，上述激光打标机相当于立式打标机。

具体地，如图1所示，工件安装台200设有用于安装工件的通孔201或者螺纹孔。比如，夹具通过通孔201或者螺纹孔安装到工件安装台200上。夹具用于夹持固定工件。或者，紧固件穿过通孔201或者螺纹孔与工件连接，从而将工件固定在工件安装台200上。再或者，绳子穿过通孔201或者螺纹孔将工件系紧。

进一步地，如图1所示，机架400设有立柱404和滑动设置于立柱404上的升降台405，支架300与激光发生器100连接，激光发生器100安装于升降台405上，摄像头700安装于升降台405上。如此，工作人员通过调节升降台405的高度，从而调节激光发生器100和支架300的离地高度，以适应不同工件的高度，从而能够对不同高度的工件进行打标。具体地，升降台405通过丝杆螺母机构实现升降。

进一步地，如图1所示，上述激光打标机还包括支撑脚406。机架400设有滚轮407。支撑脚406可升降地安装于机架400上。上述激光打标机在进行打标作业时，支撑脚406下降，以使滚轮407离地，从而支撑脚406支撑起上述激光打标机。当上述激光打标机需要移动时，支撑脚406升起，使滚轮407着地，从而上述激光打标机通过滚轮407转动，实现移动，便于使用。

进一步地，如图1至图3所示，上述激光打标机还包括工控机800和显示器900。工控机800和显示器900安装于机架400上。工控机800分别与激光发生器100、视觉定位系统和显示器900电性连接。激光发生器100还包括激光器腔体120和振镜130。工控机800用于控制激光发生器100和视觉定位系统。显示器900用于监视打标操作。振镜130是用于控制激光束方向的反射镜。激光器腔体120用于产生激光，并依次经振镜130和场镜110射出。

视觉定位系统的具体结构可从现有的各类视觉定位系统中选用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光打标机，其特征在于，包括激光发生器、视觉定位系统、支架、机架、第一合束镜和第二合束镜，所述视觉定位系统包括摄像头，所述摄像头安装于所述机架，所述激光发生器包括场镜，所述场镜安装于所述机架，所述场镜的主光轴与所述摄像头的主光轴交汇，所述支架与所述激光发生器或所述机架连接，所述第一合束镜能反射激光、且能透射可见光，所述第二合束镜能透射激光、且能反射可见光，所述第一合束镜和所述第二合束镜可移动地安装于所述支架；

所述第一合束镜能移动至所述场镜的主光轴与所述摄像头的主光轴的交汇处，且所述第一合束镜所反射的激光束的投射范围与所述摄像头经由所述第一合束镜的透射而摄取到的可见光的视野范围重叠；

所述第二合束镜能移动至所述场镜的主光轴与所述摄像头的主光轴的交汇处，且所述第二合束镜所透射的激光束的投射范围与所述摄像头经由所述第二合束镜的反射而摄取到的可见光的视野范围重叠。

2.根据权利要求1所述的激光打标机，其特征在于，所述支架上连接有第一光源和第二光源，所述第一光源的照明光线沿所述摄像头的主光轴方向投射，所述第二光源的照明光线沿所述场镜的主光轴方向投射。

3.根据权利要求1所述的激光打标机，其特征在于，还包括活动件，所述第一合束镜和所述第二合束镜固定安装于所述活动件上；

所述活动件设有第一导轨，所述支架设有与所述第一导轨相配合的导轨座；或者，所述活动件设有滑块，所述支架设有与所述滑块相配合的第二导轨。

4.根据权利要求3所述的激光打标机，其特征在于，所述支架设有气缸，所述气缸的伸缩杆与所述活动件连接。

5.根据权利要求1所述的激光打标机，其特征在于，还包括工件安装台，所述工件安装台与所述机架可转动连接，当所述工件安装台相对于所述机架转动至第一位置时，所述摄像头的主光轴与所述工件安装台交叉；当所述工件安装台相对于所述机架转动至第二位置时，所述场镜的主光轴与所述工件安装台交叉。

6.根据权利要求5所述的激光打标机，其特征在于，所述机架设有第一限位块和第二限位块；当所述工件安装台转动至所述第一位置时，所述工件安装台抵触所述第一限位块；当所述工件安装台转动至所述第二位置时，所述工件安装台抵触所述第二限位块。

7.根据权利要求5所述的激光打标机，其特征在于，还包括驱动装置，所述驱动装置安装于所述机架上，所述驱动装置与所述工件安装台连接，以驱动所述工件安装台转动至所述第一位置或所述第二位置。

8.根据权利要求1所述的激光打标机，其特征在于，所述机架设有立柱和滑动设置于所述立柱上的升降台，所述支架与所述激光发生器连接，所述激光发生器安装于所述升降台上，所述摄像头安装于所述升降台上。

9.根据权利要求1所述的激光打标机，其特征在于，还包括支撑脚，所述机架设有滚轮，所述支撑脚可升降地安装于所述机架上。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的激光打标机，其特征在于，还包括工控机和显示器，所述工控机和所述显示器安装于所述机架上，所述工控机分别与所述激光发生器、所述视觉定位系统和所述显示器电性连接，所述激光发生器还包括激光器腔体和振镜。