CN107931848A - 连续打标的方法及打标装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续打标的方法及打标装置。上述的连续打标的方法包括：获取各个打标对象的空间坐标数据；根据各个打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径；根据最优打标路径分别对各打标对象进行打标，同时调整激光打标头所在的位置，使激光打标头的高度与最优打标路径所在的瞬时位置相适应。上述的连续打标的方法及打标装置，使激光打标头的高度与最优打标路径所在的瞬时位置相适应，如调节激光打标头与当前打标对象之间的距离，使激光打标头发出的激光束的焦点的位置与当前打标对象相适应，从而使激光束较好地作用于打标对象上，提高了打标对象的打标精度。

Description

连续打标的方法及打标装置

技术领域

本发明涉及激光打标的技术领域，特别是涉及一种连续打标的方法及打标装置。

背景技术

激光打标的基本原理：由激光发生器生成高能量的连续激光光束，聚焦后的激光作用于承印材料，使工件表层瞬间熔融甚至汽化，通过控制激光在工件表层的路径，从而形成需要的图文标记。激光打标的特点是非接触加工，可在任何异型表面进行标刻，且激光打标过程中不会对工件产品变形和内应力。激光打标适于金属、塑料、玻璃、陶瓷、木材和皮革等材料的工件的标记。

传统的激光打标装置对批量产品进行打标所耗的时间较长，使激光打标装置的打标效率较低。

发明内容

基于此，有必要针对激光打标装置的打标效率较低的问题，提供一种连续打标的方法及打标装置。

一种连续打标的方法，包括：

获取各个打标对象的空间坐标数据；

根据各个所述打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径；

根据所述最优打标路径分别对各所述打标对象进行打标，同时调整激光打标头所在的位置，使所述激光打标头的高度与所述最优打标路径所在的瞬时位置相适应。

在其中一个实施例中，每个所述打标对象的空间坐标数据的数目为多个，这样由每个打标对象得到的最优打标路径与打标对象的实际打标路径之间的误差较小，使激光打标头对打标对象进行精确打标。

在其中一个实施例中，多个所述空间坐标数据均匀分布于所述打标对象上，由每个打标对象得到的最优打标路径与打标对象的实际打标路径之间的误差更小。

在其中一个实施例中，在根据各个所述打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径之前，以及在获取各个打标对象的空间坐标数据之后，还包括步骤：

对每个所述打标对象的多个所述空间坐标数据进行前处理；

对每个所述打标对象的多个所述空间坐标数据进行拟合，形成每个所述打标对象的打标路径单元。

在其中一个实施例中，对每个所述打标对象的多个所述空间坐标数据进行前处理的步骤具体为：

对每个所述打标对象的多个所述空间坐标数据进行去噪。

在其中一个实施例中，根据各个所述打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径的步骤包括：

根据各个所述打标对象的打标路径单元进行拟合，得到多个打标路径；

计算每个所述打标路径所需时间；

对多个所述打标路径所需时间进行比较，得到所述最优打标路径。

在其中一个实施例中，根据所述最优打标路径分别对各所述打标对象进行打标，同时调整激光打标头所在的位置的步骤具体为：

沿所述最优打标路径依次对各所述打标对象进行打标，同时控制所述激光打标头相对于各所述打标对象运动。

一种打标装置，应用上述任一实施例所述的连续打标的方法对产品进行打标。

上述的连续打标的方法及打标装置，首先获取多个打标对象的空间坐标数据；然后根据各个打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径，使打标装置对多个打标对象进行打标的路径最短，打标所需的时间最短；最后根据最优打标路径分别对各打标对象进行打标，同时调整激光打标头所在的位置，使激光打标头的高度与最优打标路径所在的瞬时位置相适应，如调节激光打标头与当前打标对象之间的距离，使激光打标头发出的激光束的焦点的位置与当前打标对象相适应，从而使激光束较好地作用于打标对象上，提高了打标对象的打标精度。

附图说明

图1为一实施例的连续打标的方法的流程图；

图2为图1所示连续打标的方法的另一流程图；

图3为图1所示连续打标的方法的步骤S103的流程图。

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连续打标的方法及打标装置进行更全面的描述。附图中给出了连续打标的方法及打标装置的首选实施例。但是，连续打标的方法及打标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连续打标的方法及打标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。本文中在连续打标的方法及打标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。

例如，一种连续打标的方法包括：例如，获取各个打标对象的空间坐标数据；例如，根据各个所述打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径；例如，根据所述最优打标路径分别对各所述打标对象进行打标，同时调整激光打标头所在的位置，使所述激光打标头的高度与所述最优打标路径所在的瞬时位置相适应。例如，一种连续打标的方法包括：获取各个打标对象的空间坐标数据；根据各个所述打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径；根据所述最优打标路径分别对各所述打标对象进行打标，同时调整激光打标头所在的位置，使所述激光打标头的高度与所述最优打标路径所在的瞬时位置相适应。

如图1所示，一实施例的连续打标的方法，包括：

S100，获取各个打标对象的空间坐标数据；

S103，根据各个所述打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径，使打标装置对多个打标对象进行打标的路径最短，打标所需的时间最短；

S105，根据所述最优打标路径分别对各所述打标对象进行打标，同时调整激光打标头所在的位置，使所述激光打标头的高度与所述最优打标路径所在的瞬时位置相适应；例如，调节激光打标头与当前打标对象之间的距离，使激光打标头发出的激光束的焦点的位置与当前打标对象相适应，从而使激光束较好地作用于打标对象上，提高了打标对象的打标精度。

在其中一个实施例中，每个所述打标对象的空间坐标数据的数目为多个，这样由每个打标对象得到的最优打标路径与打标对象的实际打标路径之间的误差较小，使激光打标头对打标对象进行精确打标。

在其中一个实施例中，多个所述空间坐标数据均匀分布于所述打标对象上，由每个打标对象得到的最优打标路径与打标对象的实际打标路径之间的误差更小。

如图2所示，在其中一个实施例中，在根据各个所述打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径之前，以及在获取各个打标对象的空间坐标数据之后，还包括步骤：

S101，对每个所述打标对象的多个所述空间坐标数据进行前处理；

S102，对每个所述打标对象的多个所述空间坐标数据进行拟合，形成每个所述打标对象的打标路径单元。

在其中一个实施例中，对每个所述打标对象的多个所述空间坐标数据进行前处理的步骤S101具体为：

对每个所述打标对象的多个所述空间坐标数据进行去噪。

如图3所示，在其中一个实施例中，根据各个所述打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径的步骤S103包括：

S103A，根据各个所述打标对象的打标路径单元进行拟合，得到多个打标路径；

S103B，计算每个所述打标路径所需时间；

S103C，对多个所述打标路径所需时间进行比较，得到所述最优打标路径，根据最优打标路径依次对各打标对象进行打标，大大缩短每个打标对象所需的打标时间。

在其中一个实施例中，根据所述最优打标路径分别对各所述打标对象进行打标，同时调整激光打标头所在的位置的步骤S105具体为：

沿所述最优打标路径依次对各所述打标对象进行打标，同时控制所述激光打标头相对于各所述打标对象运动。例如，连续打标的方法包括：获取各个打标对象的空间坐标数据；根据各个所述打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径，使打标装置对多个打标对象进行打标的路径最短，打标所需的时间最短；沿所述最优打标路径依次对各所述打标对象进行打标，同时控制所述激光打标头相对于各所述打标对象运动。

在其中一个实施例中，控制所述激光打标头相对于各所述打标对象运动的方向包括与所述最优打标路径的切线方向平行的第一方向以及与所述第一方向垂直的第二方向，且所述第二方向垂直于所述打标对象。

本发明还提供一种打标装置，应用上述任一实施例所述的连续打标的方法对产品进行打标。

例如，打标装置包括机架、传送装置以及激光装置；所述传送装置包括驱动机构、转盘和多个承载盘，所述驱动机构设于所述机架上，所述转盘转动连接于所述机架上，所述驱动机构驱动所述转盘相对于所述机架转动，所述转盘上开设有容纳孔和多个定位槽，所述容纳孔位于所述转盘的中心，多个所述定位槽沿所述转盘的周向间隔分布，多个所述承载盘一一对应设于多个所述定位槽内；所述激光装置包括固定架、激光发生组件、振镜组件和激光头，所述固定架设于所述机架上，所述固定架穿设于所述容纳孔内，所述激光发生组件设于所述固定架上，所述激光发生组件用于产生所述激光束，所述振镜组件与所述激光发生组件相对设置，所述激光头包括壳体和多个所述激光头单元，所述壳体转动连接于所述固定架上并与所述振镜组件的背离所述激光发生组件的端部相对设置，多个所述激光头单元沿所述壳体的周向分布，所述振镜组件用于将所述激光束偏振至其中一个所述激光头单元内。

打标时，将待打标的多个产品分别放置于多个承载盘上，即将每个产品放置于每个承载盘上；驱动机构驱动转盘相对于机架转动，多个定位槽和容纳孔军开设于转盘上，多个承载盘一一对应设于多个定位槽内，即每个承载盘对应设于每个定位槽内，使多个承载盘均连接于转盘上，且均随转盘相对于机架转动；由于多个定位槽沿转盘的周向间隔分布，使相邻两个承载盘转动至预定位置所需的时间较为规律；固定架设于机架上且穿设于容纳孔内，激光发生组件设于固定架上并用于产生激光束，振镜组件与激光发生组件相对设置，激光头的壳体转动连接于固定架上并与振镜组件的背离激光发生组件的端部相对设置，使激光发生组件产生的激光束通过振镜组件传导至激光头上，由于多个激光头单元沿壳体的周向分布，且振镜组件将激光束偏振至其中一个激光头单元内，使传导至激光头的激光束由其中一个激光头单元射出，这样打标装置在对其中一个产品进行打标时，激光束仅通过激光头的其中一个激光头单元作用于相应的产品上，而其他的激光头单元此时并未通过激光束，使其他的激光头单元得到一定时间的冷却，避免了激光头容易过热的问题，使每个激光头单元使用寿命较长，从而延长了激光头的使用寿命，确保打标装置对产品进行打标的可靠性。

在其中一个实施例中，所述驱动机构包括电机、第一齿轮和第二齿轮，所述电机设于所述机架上，所述第一齿轮设于所述电机的输出端上，所述第二齿轮套设于所述转盘上，且所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合传动，使得所述驱动机构驱动所述转盘相对于所述机架转动。在本实施例中，电机通过齿轮传动驱动转盘相对于机架转动。可以理解，在其他实施例中，电机不仅限于通过齿轮传动驱动转盘相对于机架转动，例如，电机还可以通过带传动或链传动驱动转盘相对于机架转动。

在其中一个实施例中，所述激光发生组件包括激光发生器和聚焦元件，所述激光发生器固定于所述固定架上，所述激光发生器用于产生激光束，所述聚焦元件固定于所述固定架上，所述聚焦元件的两端分别与所述激光发生器和所述振镜组件相对设置，使得所述振镜组件与所述激光发生组件相对设置，所述聚焦元件用于对所述激光束进行聚焦，使聚焦元件将激光束聚焦至振镜组件上，从而将激光束中的能量进行集中并由振镜组件偏转至激光头内，最终由激光头射出并作用于产品上，由于激光束依次经过聚焦再偏转至产品的预定位置处，使激光束较好地作用于产品上。

在其中一个实施例中，每个所述承载盘上开设有凹槽，所述凹槽用于定位产品，避免产品相对于承载盘移动，以确保产品的打标精度

在其中一个实施例中，每个所述承载盘的外壁上设有凸台，所述凸台卡入相应的所述定位槽内，使得所述转盘与所述承载盘连接，避免承载盘相对于转盘移动。可以理解，在其他实施例中，凸台可以省略。在其中一个实施例中，每个所述定位槽的内壁上设有磁吸层，所述磁吸层吸附相应的所述承载盘，使得所述转盘与所述承载盘连接，避免承载盘相对于转盘移动。当然，承载盘也可以通过焊接或胶接于定位槽的内壁上。

在其中一个实施例中，所述激光装置还包括紧固件，所述固定架上开设有第一螺纹孔，所述机架上开设有第二螺纹孔，所述紧固件分别穿设于所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔内，使固定架与机架牢固连接。可以理解，在其他实施例中，紧固件可以省略。在其中一个实施例中，所述固定架焊接或胶接于所述机架上，使固定架牢固连接于机架上，且使激光装置的整体结构较为紧凑。在本实施例中，所述固定架焊接于所述机架上。

在其中一个实施例中，所述传送装置还包括轴承，所述机架上开设有安装孔，所述轴承位于所述安装孔内并与所述机架抵接，所述轴承套设于所述转盘上，使转盘与机架之间更好地转动，从而使得所述转盘转动连接于所述机架上。在其中一个实施例中，所述容纳孔呈圆形状。

例如，激光头包括激光头本体和散热套，散热套套接于激光头本体上，以对激光头本体进行散热，避免激光头本体过热。又如，所述散热套包括套筒、导热层、储液箱、入水管、出水管、泵体、温度传感器、控制器以及多个散热鳍片，所述套筒内形成有液体腔，所述液体腔用于容纳冷却水，所述套筒用于套接于所述激光头本体上；导热层设置于所述套筒的内壁上；所述储液箱用于储存所述冷却水；多个所述散热鳍片均设于所述套筒的外壁上，每个所述散热鳍片所在的平面与所述套筒的轴线存在预定夹角；所述入水管的两端分别与所述储液箱和所述液体腔连通；所述出水管的两端分别与所述储液箱和所述液体腔连通；泵体设于所述入水管上，所述泵体用于将冷却水泵入所述液体腔内，温度传感器设于所述液压腔内，所述温度感应器用于感应所述冷却水的温度；所述温度感应器用于在所述冷却水的温度高于预定值时发出感应信号；控制器分别与所述温度传感器和所述泵体通信连接，所述控制器用于控制所述泵体动作。

套筒套接于激光头本体上，由于套筒内形成有容纳冷却水的液体腔，且导热层设置于套筒的内壁上，又由于套筒的外壁与激光头本体抵接，使激光头本体上的热量依次通过套筒外壁、套筒内壁和导热层传递至冷却水中，实现激光头本体的散热；冷却水储存于储液箱内，且储液箱通过入水管与液体腔连通，储液箱通过出水管与液体腔连通，本体设于入水管上并用于将冷却水泵入液体腔内，使冷却水于储液箱和套筒之间循环流动，从而使激光头本体的散热效果更好；温度传感器设于液压腔内并感应冷却水的温度，当冷却水的温度高于预定值时，温度感应器发出感应信号，由于控制器分别与温度传感器和泵体通信连接，使控制器根据感应信号控制泵体动作，即控制泵体将储液箱内的冷却水泵入液体腔内，避免液体腔内的冷却水的温度过高，解决了激光头容易过热甚至损坏的问题；此外，套筒的外壁上设有多个散热鳍片，且每个散热鳍片所在的平面与套筒的轴线存在预定夹角，使套筒上的部分热量还通过散热鳍片传导至空气中，大大加快了套筒的热量的散发，从而使散热套的散热效率较高。

在其中一个实施例中，多个所述散热鳍片沿所述套筒的周向间隔分布，使套筒的每个位置处的热量均能较快散发。

在其中一个实施例中，每个所述散热鳍片上开设有通风槽，使散热鳍片与空气接触的面积较大。

在其中一个实施例中，所述预定夹角为25°～75°，使散热鳍片与空气接触的面积较大，从而使散热套具有较好的散热效果。在本实施例中，所述预定夹角为45°，使散热鳍片与空气接触的面积较佳。所述散热鳍片上间隔开设有若干并排设置的V形槽，所述V形槽具有V型或三角形横截面，且各所述V形槽的延伸方向与所述散热套的延伸方向成65～70度角，例如66或68度角，这种情况下，在微观环境形成了若干比表面积较大的近乎垂直但不是垂直的大量细微风道，使得空气对于各所述散热鳍片来说不仅具有较大的交换比表面积，并且能够收到斜拉向助力以提升空气对流散热的效果，比所述V形槽的延伸方向与所述散热套的延伸方向相垂直的散热效果大约能够提升10％～13％。

在其中一个实施例中，所述套筒上还开设有出水孔和入水孔，所述液体腔分别与所述出水孔和所述入水孔连通，所述入水管部分位于所述入水孔内并与所述套筒连接，所述出水管部分位于所述出水孔内并与所述套筒连接，使得入水管和出水管均与液体腔连通，且入水管和出水管均与套筒可拆卸连接。当然，入水管和出水管均与套筒也可为不可拆卸地连接。例如，所述出水管和所述入水管均焊接于所述套筒上，使出水管和入水管均与套筒牢固连接，使避免出水管和入水管漏水的问题。

在其中一个实施例中，所述导热层的厚度为1mm～3mm，使导热层具有较好的导热效果。在本实施例中，所述导热层的厚度为2mm，使导热层的导热效果较好且厚度较为适中。

在其中一个实施例中，激光切割头的散热套还包括泄水塞，所述散热套上开设有与所述液体腔连通的泄水孔，所述泄水塞封堵于所述泄水孔内；当需排泄液体腔内的冷却水时，拔掉泄水塞，方便清洗套筒，避免套筒内杂质堵塞出水管的问题，使散热套的冷却水可靠地循环流动。

上述的连续打标的方法及打标装置，首先获取多个打标对象的空间坐标数据；然后根据各个打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径，使打标装置对多个打标对象进行打标的路径最短，打标所需的时间最短；最后根据最优打标路径分别对各打标对象进行打标，同时调整激光打标头所在的位置，使激光打标头的高度与最优打标路径所在的瞬时位置相适应，如调节激光打标头与当前打标对象之间的距离，使激光打标头发出的激光束的焦点的位置与当前打标对象相适应，从而使激光束较好地作用于打标对象上，提高了打标对象的打标精度。

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 (8)

1.一种连续打标的方法，其特征在于，包括：

获取各个打标对象的空间坐标数据；

根据各个所述打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径；

根据所述最优打标路径分别对各所述打标对象进行打标，同时调整激光打标头所在的位置，使所述激光打标头的高度与所述最优打标路径所在的瞬时位置相适应。

2.根据权利要求1所述的连续打标的方法，其特征在于，每个所述打标对象的空间坐标数据的数目为多个。

3.根据权利要求2所述的连续打标的方法，其特征在于，多个所述空间坐标数据均匀分布于所述打标对象上。

4.根据权利要求2所述的连续打标的方法，其特征在于，在根据各个所述打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径之前，以及在获取各个打标对象的空间坐标数据之后，还包括步骤：

对每个所述打标对象的多个所述空间坐标数据进行前处理；

对每个所述打标对象的多个所述空间坐标数据进行拟合，形成每个所述打标对象的打标路径单元。

5.根据权利要求4所述的连续打标的方法，其特征在于，对每个所述打标对象的多个所述空间坐标数据进行前处理的步骤具体为：

对每个所述打标对象的多个所述空间坐标数据进行去噪。

6.根据权利要求4所述的连续打标的方法，其特征在于，根据各个所述打标对象的空间坐标数据得到最优打标路径的步骤包括：

根据各个所述打标对象的打标路径单元进行拟合，得到多个打标路径；

计算每个所述打标路径所需时间；

对多个所述打标路径所需时间进行比较，得到所述最优打标路径。

7.根据权利要求6所述的连续打标的方法，其特征在于，根据所述最优打标路径分别对各所述打标对象进行打标，同时调整激光打标头所在的位置的步骤具体为：

沿所述最优打标路径依次对各所述打标对象进行打标，同时控制所述激光打标头相对于各所述打标对象运动。

8.一种打标装置，其特征在于，应用权利要求1至7中任一项所述的连续打标的方法对产品进行打标。