CN107414286B - 一种激光打标机调焦方法、装置及激光打标机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的一种激光打标机调焦方法、装置及激光打标机，所述方法包括：打标头向每个光信号接收器输出光信号；每个光信号接收器将接收到的光信号转换为相应的电信号值；每个电信号值与预存的最佳焦距电信号值进行比较，选取最小差值电信号值；获取最小差值电信号值所对应的光信号接收器的预存高度值；调节打标头移动预存高度值。本发明克服了激光的不可见性，将不可见的激光转换为可以量化的电信号值，并通过与最佳焦距电信号值进行比较从而得出此时焦点距离打标平面之间的高度差值，可以直接依据此高度差值调节打标头，调焦操作简单，调焦准确，一致性高，大幅提高激光打标机的打标效果。

Description

一种激光打标机调焦方法、装置及激光打标机

技术领域

本发明涉及激光打标技术领域，尤其涉及一种激光打标机自动调焦方法、装置及激光打标机。

背景技术

激光打标机是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。激光打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，从而刻出精美的图案、商标和文字。

在进行激光打标前，需要对激光打标机进行焦距调节，现有的调焦方法是使用金属名片或其他敏感材料进行试打，根据打标效果，一边试打，一边调节焦距，如此反复，直到打出最佳打标效果，则此时的焦距认为是最佳焦距，完成激光打标机调焦，进行工件打标。但这种方法只适用于具有丰富经验的打标工程师，可以根据打标效果判断焦距的增大或减小，而对于首次使用等缺乏经验的用户来说，则难以做出准确判断及调节，无法做到调焦准确，从而使最终打标效果较差。

发明内容

根据以上现有技术的不足，有必要提供一种可快速、准确自动调节焦距的激光打标机调焦方法、装置及激光打标机。

本发明提供一种激光打标机调焦方法，其中所述激光打标机包括打标头及设置于所述打标头下方的激光打标机调焦装置，所述激光打标机调焦装置包括对应不同预存高度值的多个光信号接收器；所述方法包括：

打标头向每个光信号接收器输出光信号；

每个光信号接收器将接收到的光信号转换为相应的电信号值；

每个电信号值与预存的最佳焦距电信号值进行比较，选取最小差值电信号值；

获取最小差值电信号值所对应的光信号接收器的预存高度值；

调节打标头移动预存高度值。

进一步的，所述方法还包括：

根据打标效果，调节打标头至最佳焦距位置；

获取焦点处的最佳焦距光信号；

将最佳焦距光信号转换为最佳焦距电信号值。

进一步的，所述方法还包括：预存所述最佳焦距电信号值至所述激光打标机调焦装置。

进一步的，所述方法还包括：以所述打标头的最低打标平面为零点，获取每个所述光信号接收器的高度值。

进一步的，所述方法还包括：预存每个所述光信号接收器的高度值至所述激光打标机调焦装置。

本发明还提供一种激光打标机调焦装置，包括多个高度不同的光信号接收器及与所述光信号接收器相连的距离测算单元：

所述光信号接收器用于接收来自激光打标机的光信号，将受到的光信号转化为相应的电信号值；

所述距离测算单元用于将每个电信号值与预存的最佳焦距电信号值进行比较，选取最小差值电信号值，获取用于调节激光打标机的最小差值电信号值所对应的光信号接收器的预存高度值。

进一步的，所述激光打标机调焦装置还包括存储单元，所述存储单元用于存储最佳焦距电信号值及每个所述光信号接收器的高度值。

进一步的，所述光信号接收器沿一倾斜安装平面设置所述安装平面与水平面之间的夹角大于0度且小于90度。

进一步的，所述光信号接收器的最大高度值大于焦点沿竖直方向的移动范围。

本发明还提供一种激光打标机，包括工作台，安装于所述工作台上的支架，安装于所述支架上的打标头，设置于所述工作台上、位于所述打标头下方的上述的激光打标机调焦装置。

进一步的，所述激光打标机还包括自动升降机构，所述打标头通过自动升降机构安装于所述支架上，所述激光打标机调焦装置连接所述自动升降机构，所述自动升降机构包括安装于所述支架内的螺杆，所述螺杆上套装有与所述打标头相连接的螺母，所述螺杆一端连接有与所述激光打标机连接的调节电机。

本发明的有益效果是：

本发明实施例提供的一种激光打标机调焦方法、装置及激光打标机，克服了激光的不可见性，将不可见的激光转换为可以量化的电信号值，并通过与最佳焦距电信号值进行比较从而得出此时焦点距离打标平面之间的高度差值，可以直接依据此高度差值调节打标头，从而准确完成激光打标机的调焦。本发明调焦操作简单，整个调焦过程可自动完成，并且调焦准确，一致性高，大幅提高激光打标机的打标效果。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种激光打标机调焦方法流程示意图；

图2是本发明实施例2提供的另一种激光打标机调焦方法流程示意图；

图3是本发明实施例3提供的一种激光打标机调焦装置结构示意图；

图4是本发明实施例4提供的另一种激光打标机调焦装置结构示意图；

图5是本发明实施例5提供的一种激光打标机结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书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。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/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。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1：

图1为本发明实施例提供的一种激光打标机调焦方法。其中，激光打标机包括打标头及设置于打标头下方的激光打标机调焦装置，激光打标机调焦装置包括对应不同预存高度值的多个光信号接收器；该方法包括：

步骤S101:将打标头调节至最高点，打标头向每个光信号接收器输出光信号；在实际应用中，光信号接收器按阶梯状逐层升高排布安装，即每个光信号接收器处于不同梯度高度位置，打标头输出激光，由最下方沿阶梯斜面向上对每个光信号接收器逐个进行打标。

步骤S102:每个光信号接收器将接收到的光信号转换为相应的电信号值；与焦点高度距离较大的光信号接收器所接收到的光信号较弱，转换的电信号相应较弱，而与焦点高度距离较小的光信号接收器所接收到的光信号则较强，转换的电信号相应较强，与焦点重合的光信号接收器所接收到的光信号最强，转换的电信号相应最强。

步骤S103:每个电信号值与预存的最佳焦距电信号值进行比较，选取最小差值电信号值；最佳焦距电信号值是激光打标机打标头处于最佳焦距位置时，焦点的光信号转换的电信号值，与最佳焦距电信号值差值最小的电信号值即为最优电信号值，则该最小差值电信号值所对应的光信号接收器所在的高度位置即为此时焦点所在位置。

步骤S104:获取最小差值电信号值所对应的光信号接收器的预存高度值；每个光信号接收器相对于激光打标机的打标平面的高度位置即为预存高度值，最小差值电信号值所对应的光信号接收器的预存高度值即此时焦点所在位置。

步骤S105:调节打标头移动预存高度值；将激光打标机的打标头下移最小差值电信号值所对应的光信号接收器的预存高度值，即可将焦点移动至激光打标机打标平面，完成调焦。

本实施例提供的一种激光打标机调焦方法克服了激光的不可见性，将不可见的激光转换为可以量化的电信号值，通过电信号值比较得出焦点距离打标平面之间的高度差值，直接依据此高度差值调节打标头，从而准确完成激光打标机的调焦，整个调焦过程操作简单，可自动完成，并且调焦准确，一致性高，从而大幅提高激光打标机的打标效果。

实施例2：

图2为本发明实施例提供的另一种激光打标机调焦方法。该方法包括：

步骤S201:将工件放于激光打标机的工作台上，对工件进行试打标，根据打标效果，调节打标头至最佳焦距位置；

步骤S202:获取焦点处的最佳焦距光信号；此时工件的打标平面高度即为焦点所在高度位置，焦点处的光信号强度即为最佳焦距光信号。

步骤S203:将最佳焦距光信号转换为最佳焦距电信号值；将此时焦点处的激光光信号强度转换为电信号值，此电信号值即为最佳焦距电信号值，电信号值可为电流和/或电压值。

步骤S204:预存所述最佳焦距电信号值至所述激光打标机调焦装置。

步骤S205:以所述打标头的最低打标平面为零点，获取每个所述光信号接收器的高度值；最低打标平面为激光打标机调焦过程中焦点所在平面，每个光信号接收器相对于最低打标平面在竖直方向上的高度差值即为高度值；最低位置的光信号接收器与最低打标平面处于同一平面或小于焦距误差范围内某个平面，每个光信号接收器处于不同梯度高度位置，每个光信号接收器之间的高度值差值小于焦距误差范围，以使最终获得的焦距小于允许误差；最高位置的光信号接收器与最低位置的光信号接收器之间的高度值差值大于焦点即打标头沿竖直方向的可调范围，以使焦点在调焦过程中可以落入某个光信号接收器。

步骤S206:预存每个所述光信号接收器的高度值至所述激光打标机调焦装置；在实际应用中，可以以最低打标平面为零点，建立坐标系，并对每个光信号接收器进行逐一编号，获取每个光信号接收器在坐标系内的高度值，并对应其编号将高度值存入激光打标机调焦装置。

步骤S207:将打标头调节至最高点，打标头向每个光信号接收器输出光信号；打标头输出激光，由最下方向上对每个光信号接收器逐个进行打标；

步骤S208:每个光信号接收器将接收到的光信号转换为相应的电信号值；

步骤S209:每个电信号值与预存的最佳焦距电信号值进行比较，选取最小差值电信号值；

步骤S210:获取最小差值电信号值所对应的光信号接收器的预存高度值；

步骤S211:调节打标头移动预存高度值，完成调焦；在实际应用中，激光打标机调焦装置可与控制打标头高度位置的自动升降机构相连，以实现打标头的自动调节，完成调焦；也可根据预存高度值手动调节打标头的升降装置，移动预存高度值，完成调焦。

本实施例提供的一种激光打标机调焦方法将不可见的激光转换为可以量化的电信号值，通过电信号值比较得出焦点距离打标平面之间的高度差值，直接依据此高度差值调节打标头，从而准确完成激光打标机的调焦，整个调焦过程操作简单，可自动完成，并且调焦准确，一致性高，从而大幅提高激光打标机的打标效果。最佳焦距高度值及每个光信号接收器的高度值预存至激光打标机调焦装置后，后续调焦过程中可不再重复存储，可用于相同或类型型号激光打标机的调焦过程，提高适用性，并进一步简化调焦过程。

实施例3：

图3为本发明实施例提供的一种激光打标机调焦装置。该激光打标机调焦装置300包括:基台304、多个光信号接收器301、距离测算单元302以及存储单元303。

基台304用于安装光信号接收器301。本实施例中，基台304为一中空三棱柱体，多个光信号接收器301可通过粘附、焊接或螺纹连接等方式安装至基台304上。

光信号接收器301用于接收来自激光打标机的光信号。在实际应用中光信号接收器301可为具有光电信号转换功能的光电传感器，例如光敏电阻、光敏三极管等。多个光信号接收器301沿一倾斜的安装平面P呈阶梯状排布安装于基台304上，安装平面P与水平面之间的夹角大于0度且小于90度，以使激光能够照射至每个光信号接收器301。最低位置的光信号接收器301与激光打标机最低打标平面处于同一平面或小于焦距误差范围内某个平面，每个光信号接收器301处于不同梯度高度位置，每个光信号接收器301之间的高度值差值小于焦距误差范围，在实际应用中，可根据焦距误差范围的精度需要，增多或减少光信号接收器301的数量。最高位置的光信号接收器301与最低位置的光信号接收301器之间的高度值差值大于焦点沿竖直方向的可调范围。

距离测算单元302用于将每个电信号值与预存的最佳焦距电信号值进行比较，选取最小差值电信号值，还获取用于调节激光打标机的最小差值电信号值所对应的光信号接收器301的预存高度值，在实际应用中，距离测算单元302与控制打标头高度位置的自动升降机构相连，以调节打标头的高度值。每个光信号接收器301均与距离测算单元302通过总线或其他方式连接，将接收到的光信号传输给距离测算单元302。

存储单元303用于存储最佳焦距电信号值及每个所述光信号接收器301的高度值。距离测算单元302与存储单元303通过总线或其他方式连接。

本实施例提供的一种激光打标机调焦装置，可用于相同或类型型号激光打标机的调焦过程，适用性高，克服了激光的不可见性，将不可见的激光转换为可以量化的电信号值，通过电信号值比较得出焦点距离打标平面之间的高度差值，直接依据此高度差值调节打标头，从而准确完成激光打标机的调焦，整个调焦过程操作简单，可自动完成，并且调焦准确，一致性高，从而大幅提高激光打标机的打标效果。

实施例4：

图4为本发明实施例提供的另一种激光打标机调焦装置。该激光打标机调焦装置400包括:基台404、多个光信号接收器401、距离测算单元402以及存储单元403。

基台404上安装光信号接收器401；光信号接收器401接收来自激光打标机的光信号；距离测算单元402用于将每个电信号值与预存的最佳焦距电信号值进行比较，选取最小差值电信号值，还获取用于调节激光打标机的最小差值电信号值所对应的光信号接收器401的预存高度值；存储单元403用于存储最佳焦距电信号值及每个所述光信号接收器401的高度值。每个光信号接收器401均与距离测算单元402通过总线或其他方式连接，将接收到的光信号传输给距离测算单元402，距离测算单元402与存储单元403通过总线或其他方式连接。

本实施例与实施例1的不同之处主要在于：多个光信号接收器401沿一倾斜的安装平面依次排布安装于基台404上，每个光信号接收器401的长度小于焦距误差范围，安装平面与水平面之间的夹角大于0度且小于90度。多个光信号接收器401紧密排布形成一连续的倾斜受光面，接收到的光信号更加连续，可减小最终焦距调节的误差，提高调焦准确性。

实施例5：

图5为本发明实施例提供的一种激光打标机50。该激光打标机50包括：工作台51，安装于工作台51上的支架52，通过自动升降机构54安装于支架52上的打标头53，设置于工作台51上、位于打标头53下方的如实施例3所述的激光打标机调焦装置300；激光打标机调焦装置300连接自动升降机构54，控制打标头53的高度。

工作台51承载待打标工件。

支架52上安装打标头53及自动升降机构54。

打标头53与激光发生器相连接，将激光照射至工件表面，对工件进行激光打标。

自动升降机构54受激光打标机调焦装置300控制以调节打标头53的高度。自动升降机构54包括安装于所述支架内52的螺杆542，所述螺杆542上套装有与所述打标头53相连接的螺母(图中未示出)，所述螺杆542一端连接有与所述激光打标机调焦装置300相连接的调节电机541。

激光打标机调焦装置300获取焦点高度值，并控制打标头53移动，使焦点移动至最低打标平面或工件表面。激光打标机调焦装置300包括基台304、多个光信号接收器301、距离测算单元302以及存储单元303，距离测算单元302连接并控制调节电机541。

可以理解的是，激光打标机调焦装置也可为如实施例4所述的激光打标机调焦装置400。

打标头53也可通过手动升降机构安装于支架52上，通过激光打标机调焦装置获得预存高度值后，手动调节升降机构使打标头53移动相应的预存高度值。手动升降机构可包括安装于所述支架内的螺杆，所述螺杆上套装有与所述打标头53相连接的螺母，所述螺杆一端连接有摇柄，通过摇动摇柄控制打标头53的高度。

本发明实施例提供的一种激光打标机，克服了激光的不可见性，将不可见的激光转换为可以量化的电信号值，并通过与最佳焦距电信号值进行比较从而得出此时焦点距离打标平面之间的高度差值，可以直接依据此高度差值调节打标头，从而准确完成激光打标机的调焦。调焦完成后将激光打标机调焦装置取下，将工件放置于打标平台上即可进行打标，在实际应用中，可根据工件的厚度再调节打标头的高度或者将调焦装置放于工件上进行调焦，使焦点处于工件表面。整个调焦及打标过程操作简单，调焦过程可自动完成，并且调焦准确，一致性高，大幅提高激光打标机的打标效果。

当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种激光打标机调焦方法，其特征在于，所述激光打标机包括打标头及设置于所述打标头下方的激光打标机调焦装置，所述激光打标机调焦装置包括对应不同预存高度值的多个光信号接收器,所述多个光信号接收器沿一倾斜安装平面设置；所述方法包括：

将打标头调节至最高点，打标头向每个光信号接收器输出光信号；

每个光信号接收器将接收到的光信号转换为相应的电信号值；

每个电信号值与预存的最佳焦距电信号值进行比较，选取最小差值电信号值；

获取最小差值电信号值所对应的光信号接收器的预存高度值；

调节打标头向下移动预存高度值。

2.根据权利要求1所述的激光打标机调焦方法，其特征在于，还包括：

根据打标效果，调节打标头至最佳焦距位置；

获取焦点处的最佳焦距光信号；

将最佳焦距光信号转换为最佳焦距电信号值。

3.根据权利要求2所述的激光打标机调焦方法，其特征在于，还包括：预存所述最佳焦距电信号值至所述激光打标机调焦装置。

4.根据权利要求2所述的激光打标机调焦方法，其特征在于，还包括：以所述打标头的最低打标平面为零点，获取每个所述光信号接收器的高度值。

5.根据权利要求4所述的激光打标机调焦方法，其特征在于，还包括：预存每个所述光信号接收器的高度值至所述激光打标机调焦装置。

6.一种激光打标机调焦装置，其特征在于，包括多个高度不同的光信号接收器及距离测算单元，多个光信号接收器沿一倾斜安装平面设置；

所述光信号接收器用于接收来自激光打标机的光信号，将收到的光信号转化为相应的电信号值；

所述距离测算单元用于将每个电信号值与预存的最佳焦距电信号值进行比较，选取最小差值电信号值，获取用于调节激光打标机的最小差值电信号值所对应的光信号接收器的预存高度值。

7.根据权利要求6所述的激光打标机调焦装置，其特征在于，还包括存储单元，所述存储单元用于存储最佳焦距电信号值及每个所述光信号接收器的高度值。

8.根据权利要求6所述的激光打标机调焦装置，其特征在于，所述光信号接收器的最大高度值大于焦点沿竖直方向的移动范围。

9.一种激光打标机，其特征在于，包括工作台，安装于所述工作台上的支架，安装于所述支架上的打标头，设置于所述工作台上、位于所述打标头下方的如权利要求6至8任一项所述的激光打标机调焦装置。

10.根据权利要求9所述的激光打标机，其特征在于，还包括自动升降机构，所述打标头通过自动升降机构安装于所述支架上，所述激光打标机调焦装置连接所述自动升降机构，所述的自动升降机构包括安装于所述支架内的螺杆，所述螺杆上套装有与所述打标头相连接的螺母，所述螺杆一端连接有与所述激光打标机调焦装置相连接的调节电机。