CN107262934A - 打标方法及其装置 - Google Patents

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    • B23K26/361—Removing material for deburring or mechanical trimming

Abstract

本发明涉及一种打标方法及其装置。上述的打标装置用于去除产品上的阳极氧化铝，打标装置包括：激光器、固定座、扩束镜、振镜以及聚焦镜头，激光器用于产生激光束；固定座开设有通孔；扩束镜设于固定座上，扩束镜与激光器相对设置，扩束镜用于扩大激光束的直径；振镜设于固定座上，振镜邻近扩束镜，振镜用于偏转扩束镜输出的激光束，使激光束通过通孔；聚焦镜头设于固定座上，聚焦镜头位于固定座上背离振镜的一侧，且聚焦镜头与通孔相对应。上述的打标方法及其装置，激光器产生的激光束经过扩束镜和聚焦镜头的共同作用，使激光束作用于产品表面上的功率密度大幅提高，保证了打标后的产品不产生的应力变形，同时具有较好地导电性。

Description

打标方法及其装置
技术领域
本发明涉及激光加工的技术领域，特别是涉及一种打标方法及其装置。
背景技术
阳极氧化铝指的是在铝或铝合金的表面镀一层致密的氧化铝，以防铝或铝合金发生氧化。虽然阳极氧化铝的化学性质与自然氧化形成的氧化铝的化学性质相同，但是阳极氧化铝的耐蚀性、耐磨性和装饰性均优于自然氧化形成的氧化铝。
传统的电子产品采用阳极氧化铝的外壳，如手机、平板电脑和笔记本电脑等。为了减轻重量及体积，电子产品的外壳的厚度小于或等于0.7mm。由于电子产品的外壳的内表面具有导电要求，而阳极氧化铝不具有导电功能，传统的方式为通过激光方式对外壳的内表面的阳极氧化铝进行破坏去除，以使铝合金裸露出来。然而，在去除阳极氧化铝的过程中外壳产生了应力变形，导致外壳的平面度较低，甚至使电子产品的装配精度较低。
发明内容
基于此，有必要针对去除阳极氧化铝后的外壳产生了应力变形、平面度较低，甚至使电子产品的装配精度较低的问题，提供一种打标方法及其装置。
一种打标装置，用于去除产品上的阳极氧化铝，所述打标装置包括：
激光器，所述激光器用于产生激光束；
固定座，所述固定座开设有通孔；
扩束镜，所述扩束镜设于所述固定座上，所述扩束镜与所述激光器相对设置，所述扩束镜用于扩大所述激光束的直径；
振镜，所述振镜设于所述固定座上，所述振镜邻近所述扩束镜，所述振镜用于偏转所述扩束镜输出的激光束，使所述激光束通过所述通孔；以及
聚焦镜头，所述聚焦镜头设于所述固定座上，所述聚焦镜头位于所述固定座上背离所述振镜的一侧，且所述聚焦镜头与所述通孔相对应，所述聚焦镜头用于将所述激光束聚焦于所述产品上。
在其中一个实施例中，所述激光器的脉冲波长为1055nm～1075nm；
或，所述激光器的脉宽为20ns～40ns。
在其中一个实施例中，所述激光器的频率为40KHz～60KHz。
在其中一个实施例中，打标装置还包括输入控制设备，所述输入控制设备分别与所述激光器和所述振镜通信连接；所述输入控制设备用于设定所述激光器的功率和所述振镜的扫描路径；所述输入控制设备控制所述激光器的输出参数；所述输入控制设备控制所述振镜的偏转；操作者可以通过输入控制设备设定激光器输出参数和振镜的扫描路径，使打标装置在设定的打标位置内进行准确、可靠地打标。
在其中一个实施例中，所述振镜包括振镜座、第一电机、第二电机、第一镜片和第二镜片，所述振镜座固定于所述固定座上，所述第一电机和所述第二电机均设于所述振镜座上；所述振镜座上开设有腔体、入光孔和出光孔，所述腔体分别与所述入光孔和所述出光孔连通，所述第一镜片位于所述腔体内与所述第一电机的动力输出端连接，所述第二镜片位于所述腔体内与所述第二电机的动力输出端连接，第一电机驱动第一镜片沿第一方向偏转，第二电机驱动第二镜片沿第二方向偏转，使激光束能够去除平面区域内的阳极氧化铝。
在其中一个实施例中，所述扩束镜的扩束倍数为2～3，使打标后产品的平面度和导电性均较好。
在其中一个实施例中，打标装置还包括抽气组件，所述抽气组件用于抽取粉尘，防止产品在打标过程中产生的粉尘四处飘逸，甚至被人体吸入而危害健康。
一种打标方法，应用上述的打标装置进行打标，所述打标方法包括：
清洗所述产品；
设定所述激光器的参数；
调节所述光学聚焦镜头，使所述激光束经过所述光学聚焦镜头聚焦于所述产品上；以及
去除所述阳极氧化铝层。
在其中一个实施例中，在去除所述阳极氧化铝层的步骤之后还包括：使用水或酒精擦除所述产品上的粉尘，使打标后产品具有较好的导电性，同时也可以避免带有余热的粉尘烧伤产品。
在其中一个实施例中，在去除所述阳极氧化铝层的步骤之前还包括：开启抽气组件，以去除所述产品打标过程中产生的粉尘，防止产品在打标过程中产生的粉尘四处飘逸，甚至被人体吸入而危害健康。
上述的打标方法及其装置，扩束镜设于固定座上且与激光器相对设置，激光器产生的激光束首先经过扩束镜进行扩大，以使激光束的直径增大，使激光束聚焦后的光斑直径减小，提高了激光束的功率密度；扩束镜扩大后的激光束经过振镜进行偏转，使激光束通过固定座的通孔；通过通孔的激光束经过聚焦镜头进行聚焦，使激光束聚集于产品上，从而使激光束的能量集中于产品上，提高了去除阳极氧化铝的破坏力；激光器产生的激光束经过扩束镜和聚焦镜头的共同作用，使激光束作用于产品表面上的功率密度大幅提高，保证了打标后的产品不产生的应力变形，同时具有较好地导电性。
附图说明
图1为一实施例的打标装置的示意图；
图2为应用图1所示打标装置进行打标的打标方法的流程图；
图3为应用图1所示打标装置进行打标的打标方法的另一流程图；
图4为应用图1所示打标装置进行打标的打标方法的又一流程图；
图5为应用图1所示打标装置进行打标的打标方法的又一流程图；及
图6为应用图1所示打标装置进行打标的打标方法的再一流程图。
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打标方法及其装置进行更全面的描述。附图中给出了打标方法及其装置的首选实施例。但是，打标方法及其装置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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对打标方法及其装置的公开内容更加透彻全面。
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。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，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在打标方法及其装置的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，一实施例的打标装置10用于去除产品上的阳极氧化铝。打标装置10包括激光器100、固定座200、扩束镜300、振镜400以及聚焦镜头500。
激光器100用于产生激光束。例如，激光器100为红外光纤激光器100。在其中一个实施例中，激光器100的脉冲波长为1055nm～1075nm。在本实施例中，激光器100的脉冲波长为1060nm。在其中一个实施例中，激光器100的脉宽为20ns～40ns，使激光器100产生激光束能较好地去除产品上的阳极氧化铝。在本实施例中，激光器100的脉宽为30ns，传统的激光器100的脉宽为200ns，相对于传统的激光器100，本申请的激光器100的脉宽较小，激光束的持续时间较短，峰值功率越高，使激光束的破坏力较大。
在其中一个实施例中，激光器100的频率为40KHz～60KHz，使激光器100产生激光束能较好地去除产品上的阳极氧化铝。在本实施例中，激光器100的频率为50KHz。在其中一个实施例中，激光器100的填充密度小于或等于0.05mm。在本实施例中，激光器100的填充密度为0.03mm。
在其中一个实施例中，激光器100的功率为15W～20W。在本实施例中，激光器100的功率为18W。进一步地，激光器100产生激光束具有较高的光束质量。在其中一个实施例中，激光器100的输出激光束的光束质量小于或等于1.5。在本实施例中，激光器100的输出激光束的光束质量等于1.3，具有较高的光束质量。
固定座200开设有通孔(图未示)。在本实施例中，固定座200为方形状的板块，在其他实施例中，固定座200还可以为圆形状或梯形状或其他形状的板块。扩束镜300设于固定座200上，且与激光器100相对设置。扩束镜300用于扩大激光束的直径。振镜400设于固定座200上。振镜400邻近扩束镜300。振镜400用于偏转扩束镜300输出的激光束，使激光束通过通孔。在本实施例中，扩束镜300和振镜400设于固定座200的同一侧，激光束经过扩束镜300扩大后经过振镜400进行偏转。
聚焦镜头500设于固定座200上。聚焦镜头500位于固定座200上背离振镜400的一侧，且聚焦镜头500与通孔相对应。聚焦镜头500用于将激光束聚焦于产品上。在本实施例中，振镜400和聚焦镜头500分别固定于固定座200的两侧。激光束经过振镜400偏转，并通过通孔由聚焦镜头500聚焦于产品上。在其中一个实施例中，聚焦镜头500的直径为160mm。在其中一个实施例中，打标装置10的达标速度大于或等于3000mm/s。
在其中一个实施例中，打标装置10还包括输入控制设备600，输入控制设备600分别与激光器100和振镜400通信连接。输入控制设备600用于设定激光器100的功率和振镜400的扫描路径。输入控制设备600控制激光器100的输出参数。输入控制设备600控制振镜400的偏转。操作者可以通过输入控制设备600设定激光器100输出参数和振镜400的扫描路径，使打标装置10在设定的打标位置内进行准确、可靠地打标。
在本实施例中，输入控制设备600集成有输入设定的打标软件。操作者可以通过打标软件设定激光器100的输出参数，如脉冲波长、脉宽、频率、功率和填充密度等。操作者也可以通过打标软件设定振镜400的扫描路径。扫描路径可以是圆形或方形或其他形状。
在其中一个实施例中，振镜400包括振镜座410、第一电机420、第二电机430、第一镜片(图未示)和第二镜片(图未示)。振镜座410固定于固定座200上，第一电机420和第二电机430均设于振镜座410上。振镜座410上开设有腔体、入光孔和出光孔，腔体分别与入光孔和出光孔连通。第一镜片位于腔体内与第一电机420的动力输出端连接。第二镜片位于腔体内与第二电机430的动力输出端连接。第一电机420驱动第一镜片沿第一方向偏转，第二电机430驱动第二镜片沿第二方向偏转，使激光束能够去除平面区域内的阳极氧化铝。在本实施例中，第一电机420驱动第一镜片沿X轴方向偏转，第二电机430驱动第二镜片沿Y轴方向偏转。
在其中一个实施例中，扩束镜300的扩束倍数为2～3，使打标后产品的平面度和导电性均较好。在本实施例中，扩束镜300的扩束倍数为2。在其中一个实施例中，打标装置10还包括抽气组件。抽气组件用于抽取粉尘，防止产品在打标过程中产生的粉尘四处飘逸，甚至被人体吸入而危害健康。
如图2所示，本申请还提供一种应用上述的打标装置10进行打标的打标方法。打标方法包括：
S101，清洗产品，以去除待打标产品上的脏污。
S103，设定激光器100的参数，例如，设定激光器100的脉冲波长、脉宽和频率等。
S105，调节光学聚焦镜头500，使激光束经过光学聚焦镜头500聚焦于产品上。
S107，去除阳极氧化铝层。
如图3所示，在其中一个实施例中，在去除阳极氧化铝层的步骤S107之后还包括：S109，使用水或酒精擦除产品上的粉尘，使打标后产品具有较好的导电性，同时也可以避免带有余热的粉尘烧伤产品。
如图4所示，在其中一个实施例中，在设定激光器的参数的步骤S103之前还包括：S102，对产品进行装夹。
如图5所示，在其中一个实施例中，在使用水或酒精擦除产品上的粉尘的步骤S109之前还包括：S108，卸下产品。
如图6所示，在其中一个实施例中，在去除阳极氧化铝层的步骤S107之前还包括：S106，开启抽气组件，以去除产品打标过程中产生的粉尘，防止产品在打标过程中产生的粉尘四处飘逸，甚至被人体吸入而危害健康。
上述的打标方法及其装置，扩束镜300设于固定座200上且与激光器100相对设置，激光器100产生的激光束首先经过扩束镜300进行扩大，以使激光束的直径增大，使激光束聚焦后的光斑直径减小，提高了激光束的功率密度。扩束镜300扩大后的激光束经过振镜400进行偏转，使激光束通过固定座200的通孔。通过通孔的激光束经过聚焦镜头500进行聚焦，使激光束聚集于产品上，从而使激光束的能量集中于产品上，提高了去除阳极氧化铝的破坏力。激光器100产生的激光束经过扩束镜300和聚焦镜头500的共同作用，使激光束作用于产品表面上的功率密度大幅提高，保证了打标后的产品不产生的应力变形，同时具有较好地导电性。
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)

1.一种打标装置，用于去除产品上的阳极氧化铝，其特征在于，所述打标装置包括：
激光器，所述激光器用于产生激光束；
固定座，所述固定座开设有通孔；
扩束镜，所述扩束镜设于所述固定座上，所述扩束镜与所述激光器相对设置，所述扩束镜用于扩大所述激光束的直径；
振镜，所述振镜设于所述固定座上，所述振镜邻近所述扩束镜，所述振镜用于偏转所述扩束镜输出的激光束，使所述激光束通过所述通孔；以及
聚焦镜头，所述聚焦镜头设于所述固定座上，所述聚焦镜头位于所述固定座上背离所述振镜的一侧，且所述聚焦镜头与所述通孔相对应，所述聚焦镜头用于将所述激光束聚焦于所述产品上。
2.根据权利要求1所述的打标装置，其特征在于，所述激光器的脉冲波长为1055nm～1075nm；
或，所述激光器的脉宽为20ns～40ns。
3.根据权利要求1所述的打标装置，其特征在于，所述激光器的频率为40KHz～60KHz。
4.根据权利要求1所述的打标装置，其特征在于，还包括输入控制设备，所述输入控制设备分别与所述激光器和所述振镜通信连接；所述输入控制设备用于设定并控制所述激光器的输出参数；所述输入控制设备控制所述振镜的偏转角度。
5.根据权利要求1所述的打标装置，其特征在于，所述振镜包括振镜座、第一电机、第二电机、第一镜片和第二镜片，所述振镜座固定于所述固定座上，所述第一电机和所述第二电机均设于所述振镜座上；所述振镜座上开设有腔体、入光孔和出光孔，所述腔体分别与所述入光孔和所述出光孔连通，所述第一镜片位于所述腔体内与所述第一电机的动力输出端连接，所述第二镜片位于所述腔体内与所述第二电机的动力输出端连接。
6.根据权利要求1所述的打标装置，其特征在于，所述扩束镜的扩束倍数为2～3。
7.根据权利要求1至6任一项所述的打标装置，其特征在于，还包括抽气组件，所述抽气组件用于抽取粉尘。
8.一种打标方法，其特征在于，应用权利要求1至6任一项所述的打标装置进行打标，所述打标方法包括：
清洗所述产品；
设定所述激光器的参数；
调节所述光学聚焦镜头，使所述激光束经过所述光学聚焦镜头聚焦于所述产品上；以及
去除所述阳极氧化铝层。
9.根据权利要求8所述的打标方法，其特征在于，在去除所述阳极氧化铝层的步骤之后还包括：使用水或酒精擦除所述产品上的粉尘。
10.根据权利要求8所述的打标方法，其特征在于，在去除所述阳极氧化铝层的步骤之前还包括：开启抽气组件，以去除所述产品打标过程中产生的粉尘。
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