CN108406124A - 一种激光标刻方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光标刻方法及系统，涉及激光加工技术领域，其中系统包括激光标刻组件、标刻测试组件和控制模块，激光标刻组件用于发射标刻图像的激光，标刻测试组件用于检测激光标刻组件在实际物料上实时标刻的待检图像的灰度相对值。本发明在进行激光标刻时，通过对实际物料进行实际标刻，来获取实际物料的灰度相对值，根据实际物料的灰度相对值，来调取适合的激光标刻参数，使激光标刻组件根据参数修正激光标刻程序，发出合适的激光去标刻对应物料的产品，解决了实际物料差异导致的标刻效果不一致的问题。因此本发明能保证了标刻图像效果的一致性，提高生产效率，降低报废率。

Description

一种激光标刻方法及系统

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种通过实时识别材料差异来保证激光标刻效果一致性的方法及系统。

背景技术

激光标刻是利用高能量密度的激光光束对工件进行局部照射，使表层材料汽化或者发生颜色变化的化学反应，从而形成永久性标记。激光标刻是激光与材料两者相互作用，在材料表面产生变色的技术。不同的材料在受激光照射时的反应特性不同，导致不同的材料会有不同的效果产生。

现有的激光标刻，通常采用激光器作为激光发生装置，其产生的激光经过扩束与准直后到达振镜，然后激光束经过场镜聚焦后投射到产品的加工面上，去完成标刻。通常，同一种材料的激光标刻效果，激光的参数组合设置一组，就能保证激光标刻效果的一致性。但是实际所标刻的产品，其所使用的物料存在一定的差异性，若采用同一的激光参数去标刻，标刻效果一致性差。

针对上述技术问题，目前所采用的方式为，在发现标刻效果存在差异后，人工去调试标刻效果，人为去修正激光标刻参数，导致占用人工，并且发现差异后已产生不良品，浪费了物料；而且调试时所导致的停机，调试的时间、次数，均大大降低了设备稼动率。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种激光标刻方法及系统，通过实时识别材料，能够及时获取物料的差异，并根据差异及时的调取合适的激光标刻参数去标刻，从而保证了激光标刻效果的一致性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种激光标刻方法，包括以下步骤：

步骤S1、获取标刻测试组件测试的灰度相对值；

步骤S2、判断所述灰度相对值与预设定的灰度标准值是否匹配；

步骤S30、如果否，根据所述灰度相对值调取相对应的激光标刻参数,并控制所述激光标刻组件根据所述激光标刻参数修改激光标刻程序，修改后生成执行标刻的控制信号；

步骤S32、如果是，生成执行标刻的控制信号；

步骤S4、根据所述执行标刻的控制信号控制所述激光标刻组件标刻图像。

优选方式为，所述步骤S30包括：

S300、调取与所述灰度相对值相对应的第N激光标刻参数；

S301、控制所述激光标刻组件根据所述第N激光标刻参数修改激光标刻程序；

S302、控制计数器累加；重复执行所述步骤S1、所述步骤S2和所述步骤S300后，调取了第N+1激光标刻参数；

判断所述第N+1激光标刻参数是否与所述第N激光标刻参数相一致；如果是，则执行所述步骤S301，并生成执行标刻的控制信号，并执行所述步骤S4；如果否，

则判断计数器是否大于预设定的匹配次数值，如果不大于，则执行步骤302，如果大于，则执行步骤S301，并生成执行标刻的控制信号，并执行所述步骤S4。

优选方式为，所述标刻测试组件包括图像分析仪，所述图像分析仪用于拍摄所述待检图像的图像，并根据所述图像输出所述待检图像的所述灰度相对值。

优选方式为，所述标刻测试组件还包括反射镜片，所述反射镜片设在所述激光标刻组件和产品之间；所述反射镜片将所述激光全反射在产品上，并对所述图像分析仪的接收光全透射，所述图像分析仪的接收光与所述反射镜片反射的激光同轴。

优选方式为，所述激光标刻参数的获取，包括以下步骤：

控制所述激光标刻组件在实际物料样品上标刻实时图像；

控制所述标刻测试组件测试所述实时图像的灰度相对值；

判断所述灰度相对值是否与正常物料的灰度标准值相匹配；

如果否，根据所述灰度相对值，生成并存储对应的激光标刻参数。

优选方式为，所述待检图像为圆形、方形或三角形。

一种激光标刻系统，包括：激光标刻组件，用于输出标刻图像的激光；标刻测试组件，用于测试所述激光标刻组件在实际物料上标刻的待检图像的灰度相对值；控制模块，所述控制模块分别与所述激光标刻组件和所述标刻测试组件电连接；所述控制模块获取所述标刻测试组件测试的所述灰度相对值；判断所述灰度相对值与预设定的灰度标准值是否匹配；如果否，根据所述灰度相对值调取相对应的激光标刻参数,并控制所述激光标刻组件根据所述激光标刻参数修改激光标刻程序，修改后生成执行标刻的控制信号；如果是，生成执行标刻的控制信号；根据所述执行标刻的控制信号控制所述激光标刻组件标刻图像。

优选方式为，所述系统还包括与所述控制模块电连接的激光标刻参数生成模块，用于通过所述激光标刻组件和所述标刻测试组件获取实际物料样品的灰度相对值，并根据所述灰度相对值生成激光标刻参数。

优选方式为，所述控制模块包括开环控制模块或/和闭环控制模块；所述开环控制模块用于控制所述激光标刻组件进行一次匹配；所述闭环控制模块用于控制所述激光标刻组件进行预设定匹配次数值的匹配。

优选方式为，所述标刻测试组件为准同轴光路检测组件，所述准同轴光路检测组件包括反射镜片和图像分析仪，所述反射镜片与所述激光标刻组件的场镜出来的激光光路呈45°设置，所述反射镜片将所述激光全反射在产品上，并对所述图像分析仪的接收光全透射，所述图像分析仪的接收光与所述反射镜片反射的激光同轴，所述图像分析仪与所述控制模块电连接。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明的激光标刻方法及系统，其中系统包括激光标刻组件、标刻测试组件和控制模块，激光标刻组件用于发射标刻图像的激光，标刻测试组件用于检测激光标刻组件在实际物料上实时标刻的待检图像的灰度相对值。本发明在进行激光标刻时，控制模块获取标刻测试组件测试的待检图像的灰度相对值；然后判断灰度相对值与预设定的灰度标准值是否匹配；如果否，根据灰度相对值调取相对应的激光标刻参数,并控制激光标刻组件根据激光标刻参数修正激光标刻程序，修正后生成执行标刻的控制信号；如果是，生成执行标刻的控制信号；最后，控制模块根据执行标刻的控制信号，控制激光标刻组件标刻图像。其中激光标刻参数可对实际物料样品进行测试、分析以及归档而生成。采用本发明的方法和系统标刻图像时，通过对实际物料进行实际标刻，来获取实际物料的灰度相对值，根据实际物料的灰度相对值，来调取适合的激光标刻参数，使激光标刻组件修正激光标刻程序，发出合适的激光去标刻图像，解决了实际物料差异导致的标刻效果不一致的问题。可见，本发明可保证了标刻图像效果的一致性，提高了生产效率，降低了报废率，还降低了成本；提高系统设备的稼动率，柔性更高，能够处理更多的异常物料。

由于控制模块包括开环控制模块或/和闭环控制模块；开环控制模块用于控制激光标刻组件进行一次校准；闭环控制模块用于控制激光标刻组件进行预设定次数的校准；设置了闭环控制模块后，很好的适应物料的多变性，最大限度的保证效果一致。

由于标刻测试组件还包括反射镜片，反射镜片设在激光标刻组件和产品之间，且反射镜片将激光全反射在产品上，并对图像分析仪的接收光全透射，图像分析仪的接收光与反射镜片反射的激光同轴；反射镜片的设置，可使图像分析仪获得的标刻图像与激光标刻的实际图像误差小，能够更加准确的识别实际物料差异，进一步保证了标刻效果。

附图说明

图1是本发明激光标刻方法的流程示意图；

图2是实施例一的流程示意图；

图3是本发明激光标刻系统的结构示意图；

图4是本发明激光标刻系统的原理框图；

图中：1-激光器和振镜，2-场镜，3-图像分析仪，4-反射镜片，5-产品，60-激光，62-标刻激光，64-全透射光。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

如图1、图2和图3所示，一种激光标刻方法，应用于激光标刻系统，该系统包括激光标刻组件和标刻测试组件，标刻测试组件用于测试激光标刻组件在实际物料上标刻的待检图像的灰度相对值。

本发明所使用的激光标刻组件包括发射激光60的激光器和振镜1，其中振镜用于生成标刻图像，用于扩束的扩束镜以及用于聚焦激光的场镜2，激光标刻组件发出的激光60光路方向为水平方向。

如图3所示，本例中所使用的标刻测试组件为准同轴光路检测组件，准同轴光路检测组件包括反射镜片4和图像分析仪3，反射镜片4与激光标刻组件的场镜2出来的激光60光路呈45°设置，反射镜片4将激光60全反射在产品5上，并对图像分析仪3的接收光全透射，图像分析仪3的接收光与反射镜片4反射的激光同轴，使图像分析仪3能够获取准确的待检图像的灰度相对值；本例所使用的反射镜片4进行了光学处理，具体是在反射镜片4上贴膜，该膜根据波长进行选择，目的是使激光全反射，可见光全透射。

本发明的激光标刻方法，包括以下步骤：

步骤S1、获取标刻测试组件测试的灰度相对值；

步骤S2、判断灰度相对值与预设定的灰度标准值是否匹配；

步骤S30、如果否，根据灰度相对值调取相对应的激光标刻参数,并控制激光标刻组件根据激光标刻参数修改激光标刻程序，修改后生成执行标刻的控制信号；

步骤S32、如果是，生成执行标刻的控制信号；

步骤4、根据执行标刻的控制信号控制激光标刻组件标刻图像。

本实施例中，步骤S30具体包括以下步骤：

S300、调取与灰度相对值相对应的第N激光标刻参数；

S301、控制激光标刻组件根据第N激光标刻参数修改激光标刻程序；

S302、控制计数器累加；重复执行步骤S1、步骤S2和步骤S300后，调取了第N+1激光标刻参数；

判断第N+1激光标刻参数是否与第N激光标刻参数相一致；如果是，则执行步骤S301，并生成执行标刻的控制信号，并执行步骤S4；如果否，

则判断计数器是否大于预设定的匹配次数值，如果不大于，则执行步骤302，如果大于，则执行步骤S301，并生成执行标刻的控制信号，并执行所述步骤S4。

本实施例所采用的步骤S30，使激光标刻参数可进行多次匹配，匹配次数值可预设定，在一次匹配完成后，进行再标刻，确认第二次匹配的参数与第一次匹配的参数的差异性，如果无差异，就直接标刻图像，如果有差异就需要重新再次确认，直到达到预设定的匹配次数值，这样能更好的适应物料的多变性，最大限度的保证效果一致。

通过事先匹配好的灰度相对值与激光标刻参数，反馈激光标刻组件，并控制激光标刻组件根据激光标刻参数修正激光标刻程序，这样实时监测就可以避免因材料来料差异而产生的各种问题，保证标刻效果的一致性。

本发明的激光标刻方法中，所使用的激光标刻参数，其获取的方式，包括以下步骤：

控制激光标刻组件在实际物料样品上标刻实时图像；

控制标刻测试组件读取实时图像的灰度相对值；

判断灰度相对值是否与正常物料的灰度标准值相匹配；

如果否，根据灰度相对值，生成并存储对应的激光标刻参数。具体是：可根据灰度相对值，建立与其相对应的激光标刻参数的匹配关系，例如将灰度相对值作为调取第N组激光标刻参数的条件，当灰度相对值落在某一数值范围内时，满足条件可调取该第N组激光标刻参数；上述N均为自然数1,2,3……

采用上述的方式获取的激光标刻参数，更能够准确的获取实际物料的差异，能够更快速的调取合适的激光标刻参数，使激光标刻组件发射的激光，标刻处效果一致的图像；也提高了加工的效率，降低了产品5的报废率。

如图1至图3所示，本发明的激光标刻方法，因其可根据实际物料样品，获取预设定的激光标刻参数，使其在标刻图像，比如二维码图像时，可先在实际物料上实时标刻出待检圆像，该待检图像通常选在不影响实际物料性能或外观的位置，本例中选在二维码图像的周围附近，对二维码图像没有干扰的位置；由标刻测试组件快速的测试出待检圆像的灰度相对值，再根据灰度相对值，调取与实际物料相符的激光标刻参数，从而克服了物料差异对激光标刻效果一致性的影响；还可以通过多次匹配的方式，来获取最合适的激光标刻参数，保证了激光标刻效果的一致性，降低了废品率，提高了生产效率。

另外，待检图像可为圆形，圆形的尺寸可为Φ0.5mm，其尺寸以不影响产品5性能或外观为前提，当然不限圆形，可为方形、长形等。

上述激光标刻参数是影响标刻效果的参数，主要有：功率、速度、频率、填充。针对一种材料，功率会影响标刻的深浅程度、速度会影响标刻的效率、频率会影响标刻的颜色变化、填充会影响标刻线条的疏密程度。

实施例二：

如图1和图4所示，一种激光标刻系统，包括控制模块，以及分别与控制模块电连接的激光标刻组件和标刻测试组件。其中激光标刻组件用于输出标刻图像的激光；标刻测试组件，用于测试激光标刻组件在实际物料上标刻的待检图像的灰度相对值；控制模块，用于获取标刻测试组件测试的灰度相对值；判断灰度相对值与预设定的灰度标准值是否匹配；如果否，根据灰度相对值调取相对应的激光标刻参数,并控制激光标刻组件根据激光标刻参数修改激光标刻程序，修改后生成执行标刻的控制信号；如果是，生成执行标刻的控制信号；根据执行标刻的控制信号控制激光标刻组件标刻图像。

本实施例中，激光标刻系统还包括与控制模块电连接的激光标刻参数生成模块，其用于通过激光标刻组件和标刻测试组件获取实际物料样品的灰度相对值，并根据灰度相对值生成激光标刻参数。

具体操作是：当本系统中准同轴光路检测组件搭建完成后，开始对实际物料进行测试、分析、归类，并进行激光标刻参数测试与图像灰度测试，找出物料异常类别，正常物料的灰度标准值，测试出各类别图像灰度相对值，测试相对应的激光标刻参数，然后将激光标刻参数与预先存在控制模块内。而激光标刻参数可以以程序为载体，存在控制模块中，在使用时根据实际产品5的灰度相对值，来调取与之相匹配的激光标刻参数，去修正激光标刻程序。

如图2所示，本实施例的控制模块包括开环控制模块或/和闭环控制模块，其中开环控制模块用于控制激光标刻组件进行一次匹配；具体是对待检图像的灰度相对值，只与灰度标准值进行一次匹配，这对提前做好的物料与激光标刻参数匹配工作提出了更高、更细的要求。而闭环控制模块用于控制激光标刻组件进行预设定次数的匹配，具体是将待检图像的灰度相对值，与灰度标准值进行多次匹配，匹配次数值有限，可设定，在一次匹配完成后，将调取的激光标刻参数与前次调取的激光标刻参数进行匹配，如果无差异，就直接标刻图像，如果有差异就需要再次进行匹配确认，直到设定的匹配次数值上限；构成了闭环反馈的方式，能更好的适应物料的多变性，最大限度的保证效果一致。

如图3所示，标刻测试组件为准同轴光路检测组件，准同轴光路检测组件包括反射镜片4和图像分析仪3，反射镜片4与激光标刻组件的场镜2出来的激光62光路呈45°设置，反射镜片4将激光全反射在产品5上，形成标刻激光62，并对图像分析仪3的接收光全透射，为图3中的全透射光64，图像分析仪3的接收光与反射镜片4反射的激光同轴，图像分析仪3与控制模块电连接，使图像分析仪3获取更加准确的标刻图像的图像。

如图1至图4所示，本发明的激光标刻系统，通过增设的准同轴光路检测组件，使激光标刻组件可在标刻图像之前，比如标刻二维码之前，控制模块先控制激光标刻组件在产品5任一位置处，标刻一待检图像，同时图像分析仪3根据接收的产品5方向的全透射光64，拍摄到待检图像的图像，通过分析后得出待检图像的灰度相对值，并输出给控制模块。控制模块将接收的灰度相对值与预设定的正常物料对应的灰度标准值匹配，如果相符，表明产品5物料不属于异类，可直接控制激光标刻组件去标刻二维码；如果不相符时，控制模块根据灰度相对值，调取预存的激光标刻参数，该激光标刻参数对应的是各激光程序；另外该激光程序的调取地址，以测试过程中获取的灰度相对值作为调取条件，比如灰度相对值落入一定数值范围内，则满足调取条件。当控制模块调取的对应的激光标刻参数后，将其加载在激光标刻组件上，使激光标刻组件发出的激光，能够适应该产品5的实际物料，使其标刻出效果一致的二维码。可见，本发明保证了标刻图像效果的一致性，提高了生产效率，降低了报废率，还降低了成本。

综上所述，本发明的激光标刻系统，与现有技术相比，具有以下优点：

大大提高了标刻效果的一致性；

通过提前对实际物料样品进行识别有利于后期出现问题时能快速应对；

功能全面的标刻系统保证了大批量生产时产品5标刻的稳定性；

添加的检测分析动作对于提高生产效率的作用是巨大的；

提前识别风险项，保证了量产的顺利进行；

对于提高整个生产工序的良率作用巨大；

减少成品或半成品的报废率，节省成本；

减少人工调机时间，节省人力，提高产量；

降低生产成本。

本实施例所使用的图像分析仪，用以检测样品的灰度值，实际使用中样品的灰度值都是相对的，它的大小由仪器中的视频模数转换装置的精度决定，视频模数转换位数越多，精度越高，灰度级别纠纷的越细，测量图像的细微变化就越清楚。

以上所述本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种激光标刻方法及系统的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光标刻方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、获取标刻测试组件测试的灰度相对值；

步骤S2、判断所述灰度相对值与预设定的灰度标准值是否匹配；

步骤S30、如果否，根据所述灰度相对值调取相对应的激光标刻参数,并控制所述激光标刻组件根据所述激光标刻参数修改激光标刻程序，修改后生成执行标刻的控制信号；

步骤S32、如果是，生成执行标刻的控制信号；

步骤S4、根据所述执行标刻的控制信号控制所述激光标刻组件标刻图像。

2.根据权利要求1所述的激光标刻方法，其特征在于，所述步骤S30包括：

S300、调取与所述灰度相对值相对应的第N激光标刻参数；

S301、控制所述激光标刻组件根据所述第N激光标刻参数修改激光标刻程序；

S302、控制计数器累加；重复执行所述步骤S1、所述步骤S2和所述步骤S300后，调取了第N+1激光标刻参数；

判断所述第N+1激光标刻参数是否与所述第N激光标刻参数相一致；如果是，则执行所述步骤S301，并生成执行标刻的控制信号，并执行所述步骤S4；如果否，

则判断计数器是否大于预设定的匹配次数值，如果不大于，则执行步骤302，如果大于，则执行步骤S301，并生成执行标刻的控制信号，并执行所述步骤S4。

3.根据权利要求1所述的激光标刻方法，其特征在于，所述标刻测试组件包括图像分析仪，所述图像分析仪用于拍摄所述待检图像的图像，并根据所述图像输出所述待检图像的所述灰度相对值。

4.根据权利要求3所述的激光标刻方法，其特征在于，所述标刻测试组件还包括反射镜片，所述反射镜片设在所述激光标刻组件和产品之间；

所述反射镜片将所述激光全反射在产品上，并对所述图像分析仪的接收光全透射，所述图像分析仪的接收光与所述反射镜片反射的激光同轴。

5.根据权利要求1所述的激光标刻方法，其特征在于，所述激光标刻参数的获取，包括以下步骤：

控制所述激光标刻组件在实际物料样品上标刻实时图像；

控制所述标刻测试组件测试所述实时图像的灰度相对值；

判断所述灰度相对值是否与正常物料的灰度标准值相匹配；

如果否，根据所述灰度相对值，生成并存储对应的激光标刻参数。

6.根据权利要求1所述的激光标刻方法，其特征在于，所述待检图像为圆形、方形或三角形。

7.一种激光标刻系统，其特征在于，包括：

激光标刻组件，用于输出标刻图像的激光；

标刻测试组件，用于测试所述激光标刻组件在实际物料上标刻的待检图像的灰度相对值；

控制模块，所述控制模块分别与所述激光标刻组件和所述标刻测试组件电连接；所述控制模块获取所述标刻测试组件测试的所述灰度相对值；判断所述灰度相对值与预设定的灰度标准值是否匹配；如果否，根据所述灰度相对值调取相对应的激光标刻参数,并控制所述激光标刻组件根据所述激光标刻参数修改激光标刻程序，修改后生成执行标刻的控制信号；如果是，生成执行标刻的控制信号；根据所述执行标刻的控制信号控制所述激光标刻组件标刻图像。

8.根据权利要求7所述的激光标刻系统，其特征在于，所述系统还包括与所述控制模块电连接的激光标刻参数生成模块，用于通过所述激光标刻组件和所述标刻测试组件获取实际物料样品的灰度相对值，并根据所述灰度相对值生成激光标刻参数。

9.根据权利要求7所述的激光标刻系统，其特征在于，所述控制模块包括开环控制模块或/和闭环控制模块；

所述开环控制模块用于控制所述激光标刻组件进行一次匹配；

所述闭环控制模块用于控制所述激光标刻组件进行预设定匹配次数值的匹配。

10.根据权利要求7所述的激光标刻系统，其特征在于，所述标刻测试组件包括反射镜片和图像分析仪，所述反射镜片与所述激光标刻组件的场镜出来的激光光路呈45°设置，所述反射镜片将所述激光全反射在产品上，并对所述图像分析仪的接收光全透射，所述图像分析仪的接收光与所述反射镜片反射的激光同轴，所述图像分析仪与所述控制模块电连接。