CN108393578A - 一种激光刻印机自动调焦机构 - Google Patents

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邹小伟
伏杨
练子朝
张相亭
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
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Abstract

本发明公开了一种激光刻印机自动调焦机构，包括托盘、PLC控制器、与所述PLC控制器输入端连接的激光位移传感器和与所述PLC控制器输出端连接的激光刻印机，所述激光刻印机自动调焦机构，对于不同的工件，无需人工手动调整打标焦距，激光位移传感器可自动检测其与工件打标面之间的距离并将检测结果传输至PLC控制器，PLC控制器根据其上编程的算法自动计算出激光刻印机实际所需的焦距，并发送相应的控制指令至激光刻印机，所述激光刻印机按照所述PLC控制器的控制指令调整其打标焦距，并按照调整后的焦距在工件打标面上标刻激光标记。该激光刻印机自动调焦机构，实现了焦距的自动、实时、精确调整，提高了激光刻印机的打标效率和效果。

Description

一种激光刻印机自动调焦机构
技术领域
本发明涉及激光刻印技术领域，具体涉及一种激光刻印机自动调焦机构。
背景技术
目前，激光刻印标识技术是激光加工最大的应用领域之一。激光刻印是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。激光刻印技术为工件上打上永久的防磨损的标记提供了一个简便的方法。激光标记能够抵防溶剂和润滑油等化学物品侵蚀，可以抵抗甚至是最恶劣的环境，而且，激光刻印能保护易碎的部件，使它们在激光刻印过程中不会受到热能压力的影响。
传统激光打标采用定焦打标，在实际应用中，由于工件外形的差异、刻印位置的变化、刻印范围过大等，会使激光刻印机处在偏焦状态，即激光刻印机实际所需的焦距发生变化，偏离其设定焦距，最终导致工件打标不合格。针对该问题，目前的解决办法是通过人工手动调节激光刻印机的焦距，使其与实际所需的焦距一致，但是，手动调节精确度低，效率低下。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种激光刻印机自动调焦机构，能够实现激光刻印机焦距调节的自动化和高效化。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种激光刻印机自动调焦机构，包括用于放置和固定工件的托盘，还包括PLC控制器、与所述PLC控制器输入端连接的激光位移传感器和与所述PLC控制器输出端连接的激光刻印机；其中，
激光位移传感器：用于自动检测其焦点与工件打标面之间的距离，并将检测结果传输至所述PLC控制器；
PLC控制器：用于根据所述激光位移传感器反馈的位移传感器焦点与工件打标面之间的所述距离、按照编程在其上的算法计算出所述激光刻印机所需的焦距、并发送相应的控制指令至所述激光刻印机；
激光刻印机：用于按照所述PLC控制器的控制指令调整其打标焦距，并按照调整后的焦距在工件打标面上标刻激光标记。
作为对上述方案的改进，所述位移传感器为CMOS激光位移传感器。
作为对上述方案的改进，所述激光位移传感器焦点与所述激光刻印机焦点的连线与工件打标面平行。
作为对上述方案的改进，所述激光位移传感器发射出的激光束相对于竖直方向倾斜，倾斜角度设置为30～40°。
作为对上述方案的改进，所述激光刻印机为光纤激光刻印机。
作为对上述方案的改进，所述激光刻印机发射出的激光束相对于水平方向倾斜，倾斜角度设置为80～90°。
作为对上述方案的改进，所述激光刻印机包括一纵向设置的导轨，所述光纤激光刻印机可沿所述导轨前后移动。
作为对上述方案的改进，所述激光刻印机还包括用于驱动所述导轨、且与所述PLC控制器输出端连接的伺服电机。
本发明所提供的激光刻印机自动调焦机构，无需人工手动调整激光刻印机的焦距，其中的激光位移传感器自动检测其与工件打标面之间的距离并将检测结果传输至PLC控制器，所述PLC控制器根据其上编程的算法自动计算出激光刻印机实际所需的焦距，并发送相应的控制指令至所述激光刻印机，所述激光刻印机按照所述PLC控制器的控制指令调整其打标焦距，并按照调整后的焦距在工件打标面上标刻激光标记。该激光刻印机自动调焦机构，实现了激光刻印机焦距的自动、实时、精确调整，提高了激光刻印机的打标效率和效果。
附图说明
图1是本发明实施例中激光位移传感器和激光刻印机的俯视结构示意图。
附图中各部件的标记如下：10-托盘；100-工件；101-打标面；20-激光位移传感器；21-激光位移传感器焦点；201-激光位移传感器激光束；α-激光束201倾斜角；30-激光刻印机；31-激光刻印机焦点；301-激光刻印机激光束；a-焦点21与打标面101之间的距离；β-激光束301倾斜角；b-激光刻印机所需焦距；c-焦点21与31之间的连线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
所述的在本发明的描述中，需要理解的是，术语“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种激光刻印机自动调焦机构，使激光刻印机可根据工件的不同而实时、自动、精确地调节焦距，以提高激光刻印机的打标效率和效果。
请参阅图1和图1，图1示出了本实施例中所述位移传感器和激光刻印机的立体结构，图1示出了本实施例中所述激光位移传感器20和激光刻印机30的俯视结构，所述激光刻印机自动调焦机构包括用于放置和固定工件100的托盘10、PLC控制器(图中未示出)、与所述PLC控制器输入端连接的激光位移传感器20和与所述PLC控制器输出端连接的激光刻印机30。
其中，所述激光位移传感器20用于自动检测其焦点21与工件100打标面101之间的距离a，并将检测结果传输至所述PLC控制器；所述PLC控制器用于根据所述激光位移传感器20反馈的位移传感器焦点21与工件100打标面101之间的所述距离a、按照编程在其上的算法计算出所述激光刻印机30实际所需的焦距b并发送相应的控制指令至所述激光刻印机30；所述激光刻印机30用于按照所述PLC控制器的控制指令调整其打标焦距，并按照调整后的焦距b在工件100打标面101上标刻激光标记。
本实施例中，所述激光位移传感器20为CMOS激光位移传感器，所述CMOS激光位移传感器可采用基恩士(KEYENCE)公司的型号为LK-H155的高精度CMOS激光位移传感器，其测量精度可达0.001mm；所述PLC控制器可采用欧姆龙(OMRON)公司的型号为NJ501-1500的PLC控制器；所述激光刻印机30为光纤激光刻印机，可采用基恩士(KEYENCE)公司的信号为MD-F3100的光纤激光刻印机。
本实施例中，所述激光位移传感器20的焦点21与所述激光刻印机30的焦点31之间的连线c与所述工件100的打标面101平行；所述激光位移传感器20发射出的激光束201相对于竖直方向倾斜，倾斜角度α固定，进一步的，所述倾斜角度α设置为30～40°，优选设置为38°，该处所述的竖直方向指图1中所示出的Y方向；所述激光刻印机30发射出的激光束301相对于水平方向倾斜，倾斜角度β固定，进一步的，倾斜角度β设置为80～90°，优选设置为85°，该处所述的水平方向指图1中所示出的X方向。
本实施例所提供的激光刻印机自动调焦机构的工作原理为：所述激光位移传感器20测试出其焦点21与置于所述托盘10上的工件100打标面101之间的距离a，并将检测结果传输至所述PLC控制器；所述PLC控制器根据所述激光位移传感器20反馈的距离a以及所述激光束201的所述倾斜角α、所述激光束301的所述倾斜角β按照编程在其上的算法计算出所述激光刻印机30实际所需的焦距b并发送相应的控制指令至所述激光刻印机30；所述激光刻印机30按照所述PLC控制器的控制指令调整其打标焦距，并按照调整后的焦距b在工件100打标面101上标刻激光标记。
本实施例中，所述PLC控制器编程算法计算所述激光刻印机30实际所需的焦距b所依据的公式为：b＝(cosα*a)/sinβ。
本实施例中，所述激光刻印机30包括一纵向设置的导轨(图中未示出)，所述激光刻印机30可沿所述导轨前后移动使其焦距调整为实际所需的焦距b。进一步的，所述激光刻印机30还包括用于驱动所述导轨、且与所述PLC控制器输出端连接的伺服电机(图中未示出)。具体的，当所述激光刻印机30需要调节焦距时，所述PLC控制器发送相应的控制指令至所述伺服电机，所述伺服电机驱动所述导轨的前后移动带动所述激光刻印机30的焦距调整为实际所需的焦距b，其中，所述的纵向及前后方向指图1中所示出的Y方向。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种激光刻印机自动调焦机构，包括用于放置和固定工件的托盘，其特征在于，还包括PLC控制器、与所述PLC控制器输入端连接的激光位移传感器和与所述PLC控制器输出端连接的激光刻印机；其中，
激光位移传感器：用于自动检测其焦点与工件打标面之间的距离，并将检测结果传输至所述PLC控制器；
PLC控制器：用于根据所述激光位移传感器反馈的位移传感器焦点与工件打标面之间的所述距离、按照编程在其上的算法计算出所述激光刻印机所需的焦距、并发送相应的控制指令至所述激光刻印机；
激光刻印机：用于按照所述PLC控制器的控制指令调整其打标焦距，并按照调整后的焦距在工件打标面上标刻激光标记。
2.根据权利要求1所述的激光刻印机自动调焦机构，其特征在于，所述激光位移传感器为CMOS激光位移传感器。
3.根据权利要求1所述的激光刻印机自动调焦机构，其特征在于，所述激光位移传感器焦点与所述激光刻印机焦点的连线与工件打标面平行。
4.根据权利要求1所述的激光刻印机自动调焦机构，其特征在于，所述激光位移传感器发射出的激光束相对于竖直方向倾斜，倾斜角度设置为30～40°。
5.根据权利要求1所述的激光刻印机自动调焦机构，其特征在于，所述激光刻印机为光纤激光刻印机。
6.根据权利要求1所述的激光刻印机自动调焦机构，其特征在于，所述激光刻印机发射出的激光束相对于水平方向倾斜，倾斜角度设置为80～90°。
7.根据权利要求1所述的激光刻印机自动调焦机构，其特征在于，所述激光刻印机包括一纵向设置的导轨，所述光纤激光刻印机可沿所述导轨前后移动。
8.根据权利要求7所述的激光刻印机自动调焦机构，其特征在于，所述激光刻印机还包括用于驱动所述导轨、且与所述PLC控制器输出端连接的伺服电机。
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