CN108672944A - 一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机 - Google Patents

一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机，该打标机包括：机柜、主机、放料机构、收料机构、压紧机构、编码器、显示器、升降机构、激光器和CCD相机；其压紧机构采用台阶式凹槽设计，避免打标过程中钢带移动；其基点调整采用CCD相机定位系统，将CCD相机捕捉到的基准点位置传送到主机，计算基点偏移量，激光器自动调整打标位置，有效提高每次打标的精准度；同时压紧机构里的部件全部选用塑钢成型，避免钢带在输送过程中被刮伤。借此，本发明提供的打标机能够实现高精度、高质量打标。

Description

一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机
技术领域
本发明涉及激光打标领域，尤其涉及一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机。
背景技术
目前激光打标机的应用越来越广泛，同时随着产品加工的精细化，工厂对产品打标位置精度的要求也越来越高；在不锈钢钢带打标领域，现有的激光打标机往往由于压紧机构的设计不够合理或激光器对基点的定位不准而导致对钢带的打标精度不够高。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机，该打标机的压紧机构设有凹槽，且凹槽两侧设计有台阶，采用台阶式压紧，避免打标过程中钢带移动，从而提高打标精度；该打标机设有CCD相机及其定位系统，通过CCD相机捕捉基准，将捕捉到的基准点位置传送到打标软件，计算基点的偏移量，激光器自动调整打标基点位置，确保每次打标开始时位置的精准；在CCD相机与激光头的空间位置关系上，使CCD相机尽量靠近激光头，尽量减少CCD相机传递给主机并换算成激光头打标时的理论打标基点与实际打标基点之间的误差；同时压紧机构里的部件全部选用塑钢成型，避免钢带在输送过程中被刮伤。
为实现上述目的，本发明提供一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机，包括：机柜、放置于所述机柜内的主机、固定于所述机柜两端的放料机构和收料机构、固定于所述机柜上表面且位于所述放料机构与收料机构之间的压紧机构、固定于所述压紧机构上表面的编码器、固定于所述机柜上表面的显示器和升降机构和固定于所述升降机构的激光器和CCD相机。
其中，所述激光器和CCD相机随升降机构调整到压紧机构上方，对准钢带的打标区域；所述编码器将钢带的移动距离传递给主机，控制激光器打标；所述CCD相机将捕捉到的基点偏移量传递给激光器，激光器自动调整打标基点的位置后开始打标。
其中，所述压紧机构包括：多个压紧轮、过产品治具、第一压产品治具和第二压产品治具，其中过产品治具、第一压产品治具和第二压产品治具均采用塑钢成型；所述过产品治具的中间在放料机构与收料机构方向上设有宽度大于压紧轮外壁长度的贯穿凹槽，该凹槽的两侧均设有台阶，且该两侧的台阶的第一层面与凹槽底面之间的距离小于0.1毫米。
其中，所述第一压产品治具和第二压产品治具的长度一样，且底部均设有台阶，该台阶与凹槽两侧的台阶形状大小相互配合，使第一压产品治具和第二压产品治具恰好紧密放置于凹槽两侧，压住钢带两侧；所述多个压紧轮采用轮座固定于过产品治具的上表面，且该多个压紧轮的轮壁置于凹槽内，使打标区域的钢带紧贴凹槽底面。
其中，所述收料机构包括：与机柜的侧壁保持一定的距离而处于悬挂状态的收料盘、收料座、右导向板、多个右导向轮和马达；所述右导向板固定于机柜上表面，所述多个右导向轮分别固定于右导向板的多个竖直滑槽内，且该多个右导向轮的轴线不在同一水平面上，使钢带处于张紧状态；所述收料座的一端固定于右导向板，另一端固定于马达外壁；所述马达与收料盘之间采用轴承连接，使马达带动收料盘旋转。
其中，所述放料机构包括：与机柜的侧壁保持一定的距离而处于悬挂状态的放料盘、放料座、左导向板和多个左导向轮；所述左导向板固定于机柜上表面，所述多个左导向轮分别固定于左导向板的多个竖直滑槽内，且该多个左导向轮的轴线不在同一水平面上，使钢带处于张紧状态；所述放料座的一端固定于左导向板，另一端套接于轴承外壁；所述放料盘套接于轴承外壁，使放料盘被钢带带动而旋转。
其中，所述多个压紧轮、多个左导向轮、多个右导向轮、放料盘和收料盘的中心及凹槽的凹槽方向的中心线均在同一个竖直平面内，而使整个钢带在同一竖直平面内。
其中，所述升降机构包括：第一升降立板、连接架、第二升降立板、手摇轮、螺杆、升降螺母和设有滑槽孔的托盘；所述螺杆、第一升降立板和第二升降立板分别固定于机柜的上表面，所述连接架采用轴销固定于第一升降立板的竖直滑槽内，实现连接架的升降和固定；所述螺杆内置于第二升降立板的内部空间；所述手摇轮固定于螺杆的顶端，所述升降螺母螺纹连接于螺杆的外壁，所述托盘固定于升降螺母，且滑动连接于第二升降立板的竖直滑轨，使手摇轮控制托盘沿着竖直滑轨进行升降。
其中，所述激光器包括：激光机身和与激光机身固定连接的激光头；所述激光机身的两侧设有水平滑轨，使激光机身滑动连接于托盘上。所述CCD相机设有连接架，使CCD相机固定于激光机身。
其中，所述第一压产品治具和第二产品治具在对应激光器的位置均设有打标缺口，为打标区域预留空间；所述第一压产品治具在对应编码器位置设有编码缺口，为编码器预留空间。
其中，所述多个压紧轮避开打标缺口对应的区域位置，使钢带被压紧且打标区域不被遮挡；所述CCD相机和激光头的下方对应打标缺口区域，使CCD相机和激光头对准打标区域；且CCD相机将捕捉的基点传递给主机，主机的打标软件计算该基点的偏移量，根据该偏移量调节激光头里的振镜。
其中，所述编码器包括：固定于过产品治具上表面的编码机身和采用联轴器与编码机身连接的计步轮，该计步轮采集钢带的运动距离信息。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的不锈钢钢带激光打标机，其压紧机构的合理设计，很好地避免了打标过程中钢带的移动，提高打标精度；其凹槽深度的合理选用，不仅使钢带容易被拉动，而且保证打标时被很好地压紧；压紧机构选用的塑钢有效避免了钢带在输送过程中被刮伤；CCD相机定位系统的设计，使激光器在每次打标前能够自动调整偏移量，大大提高了打标位置的精度；同时将CCD相机靠近激光头的空间布置，有效减小了理论与实际打标基点的误差，提高了打标精度。
附图说明
图1为本发明的打标机整体机构图；
图2为本发明的压紧机构示意图；
图3为本发明的放料机构示意图；
图4为本发明的收料机构示意图；
图5为本发明的压紧轮、导向轮、收料盘、放料盘示意图；
图6为本发明的升降机构示意图；
图7为本发明的编码器示意图。
主要元件符号说明如下：
1、机柜 2、主机
3、压紧机构 4、放料机构
5、收料机构 6、升降机构
7、显示器 8、激光器
9、CCD相机 10、编码器
31、压紧轮 32、过产品治具
33、第一压产品治具 34、第二压产品治具
41、放料盘 42、放料座
43、左导向板 44、左导向轮
51、收料盘 52、收料座
53、右导向板 54、右导向轮
55、马达 61、第一升降立板
62、第二升降立板 63、手摇轮
64、螺杆 65、升降螺母
66、托盘 81、激光机身
82、激光头 91、连接架
101、编码机身 102、计步轮。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
请参阅图1，本发明的激光打标机包括：包括：机柜1、主机2、压紧机构3、放料机构4、收料机构5、升降机构6、显示器7、激光器8、CCD相机9和编码器10；主机2放置于机柜1内，升降机构6和显示器7固定于机柜1的上表面，且显示器7的正面面对钢带，方便操作人员能够同时监控钢带的打标和输送状态；激光器8和CCD相机机9固定于升降机构6上，使CCD相机9与激光器8能够同时升降，方便，坐标定位和转换；放料机构4和收料机构5分别固定于机柜1的两端，压紧机构3固定于放料机构4和收料机构5的中间，利于钢带的打标及收放。
收料机构5带动钢带运动，使放料机构4运转，并使钢带经过压紧机构3，进行钢带的收放；编码器10将钢带的移动距离传递给主机2，控制激光器8打标；激光器8和CCD相机9随升降机构6调整到压紧机构3上方，对准钢带的打标区域；CCD相机9将捕捉到的基点传递主机2的打标软件，计算打标基点的位置偏差，自动调整激光器8内部的振镜，使激光器8的激光打标基点更准，以此提高打标精度。
请参阅图2，本发明的压紧机构3包括：多个压紧轮31、过产品治具32、第一压产品治具33和第二压产品治具34；其中过产品治具32、第一压产品治具33和第二压产品治具34均采用塑钢成型，有效避免了钢带在输送过程中被刮伤；过产品治具32的中间在放料机构4与收料机构5方向上设有宽度大于压紧轮外壁长度的贯穿凹槽，该凹槽的宽度大于压紧轮31的轴向长度，该凹槽的两侧均设有台阶，且该两侧的台阶的第一层面与凹槽底面之间的距离小于0.1毫米；第一压产品治具33和第二压产品治具34的长度一样，且均设有台阶，该台阶与凹槽两侧的台阶形状大小相互配合，使第一压产品治具33和第二压产品治具34恰好紧密放置于凹槽两侧，压住钢带两侧；多个压紧轮31采用轮座固定于过产品治具32的上表面，且该多个压紧轮31的轮壁置于凹槽内，使打标区域的钢带紧贴凹槽底面。
请参阅图3，本发明的放料机构4包括：放料盘41、放料座42、左导向板43和多个左导向轮44；放料座42的一端采用轴承连接于放料盘41的中心，且放料盘42与机柜1的侧壁保持一定的距离而处于悬空状态，保证放料盘41能够正常旋转；放料座42的另一端固定于左导向板43，多个左导向轮44均采用轴销分别固定于左导向板43的多个竖直滑槽内，且该多个左导向轮44的轴线不在同一水平面上，使钢带处于稍张紧的状态，利于钢带的放料。
请参阅图4，本发明的收料机构5包括：收料盘51、收料座52、右导向板53、多个右导向轮54和马达55；收料盘51的中心采用轴承连接于马达55，且收料盘51与机柜1的侧壁保持一定的距离而处于悬空状态，保证收料盘51能够正常旋转；收料座52的一端固定于马达55的外壁，另一端固定于右导向板53，多个右导向轮54均采用轴销分别固定于右导向板53的多个竖直滑槽内，且该多个右导向轮54的轴线不在同一水平面上，使钢带处于稍张紧的状态，利于钢带的收料。
请参阅图5，本发明的多个压紧轮31、多个左导向轮44、多个右导向轮54、放料盘41和收料盘51的中心及凹槽的凹槽方向的中心线均在同一个竖直平面内，保证钢带的整个输送。
请参阅图6，本发明的升降机构6包括：第一升降立板61、第二升降立板62、手摇轮63、螺杆64、升降螺母65和托盘66；螺杆64、第一升降立板61和第二升降立板62分别通过底座连接固定于机柜1的上表面；螺杆64内置于第二升降立板62的内部空间，而使螺纹得到保护；手摇轮63固定于螺杆64的顶端，方便旋转螺杆64；升降螺母65螺纹连接于螺杆64的外壁；托盘66的一端固定连接于升降螺母65，且该端通过设有的竖直滑槽孔连接于第二升降立板62的竖直滑轨上，便于调整托盘66的高度，即通过手摇轮63控制托盘66的高度。
本发明的激光器8包括：激光机身81和与激光机身81固定连接的激光头82；激光机身81的两侧设有水平滑轨，通过该水平滑轨使激光机身81滑动连接于托盘66的托轨上；所述CCD相机9设有连接架91，使CCD相机9固定连接于激光机身81；CCD相机9适当靠近激光头82，但CCD相机9不干扰激光头82的正常工作，尽量减少CCD相机9传递给主机并换算成激光头82打标时的理论打标基点与实际打标基点之间的误差，提高打标的精度。
本发明的第一压产品治具33和第二产品治具34在对应激光器的位置均设有打标缺口，为打标区域预留空间；第一压产品治具33在对应编码器位置设有编码缺口，为编码器预留空间。
请参阅图7，本发明的编码器10包括：固定于过产品治具上表面的编码机身101和采用联轴器与编码机身101连接的计步轮102，该计步轮102采集钢带的运动距离信息。
当操作人员使用该打标机时，首先将不锈钢钢带放在放料盘41上，并将不锈钢钢带的起始段卷在收料盘51上，使不锈钢钢带处于稍张紧状态；然后将第一压产品治具33和第二压产品治具34放置于过产品治具32凹槽的两侧，使第一压产品治具33的编码缺口位置对应编码器10；接着转动手摇轮63来调整托盘66的高度并固定，并调整托盘66，使CCD相机9和激光头82的下方对应打标缺口位置的打标区域；接着启动主机2，不锈钢钢带前进带动计步轮102转动，同时编码器10发出移动步数信号，当编码器10采集的信号达到系统预设值时，主机2控制马达55停止转动，此时收料机构5、放料机构4和编码器10停止转动，接着通过CCD相机9拍照来捕捉基准点，并将基准点信号传递给主机2，经过计算并将得出的偏移量传递给激光器8，激光器8里的振镜自动调整基准点位置，开始第一次激光打标，此次打标完成后，收料机构5和放料机构4自动开始运转，一端收料，另一端放料，同时带动编码器10转动，同时编码器10发出移动步数信号，当钢带移动移动距离达到主机2预设值时，主机2控制马达55停止转动，进行第二次的基准捕捉、基准调整和激光打标，以此循环。
本发明的优势在于：
1.该打标机的压紧机构设计合理，很好地避免了打标过程中钢带的移动，提高打标精度；
2.该打标机的设有CCD相机定位系统，使激光器在每次打标前能够自动调整偏移量，大大提高了打标位置的精度；
3.该打标机能够实现整卷不锈钢钢带的连续打标；
4.该打标机能够有效避免钢带被划伤。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机，其特征在于，包括：机柜、放置于所述机柜内的主机、固定于所述机柜两端的放料机构和收料机构、固定于所述机柜上表面且位于所述放料机构与收料机构之间的压紧机构、固定于所述压紧机构上表面的编码器、固定于所述机柜上表面的显示器和升降机构和固定于所述升降机构的激光器和CCD相机；
所述激光器和CCD相机随升降机构调整到压紧机构上方，对准钢带的打标区域；所述编码器将钢带的移动距离传递给主机，控制激光器打标；所述CCD相机将捕捉到的基点位置传递给主机，计算基点的偏移量，激光器自动调整打标基点的偏移量后开始打标。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机，其特征在于，所述压紧机构包括：多个压紧轮、过产品治具、第一压产品治具和第二压产品治具，其中过产品治具、第一压产品治具和第二压产品治具均采用塑钢成型；所述过产品治具的中间在放料机构与收料机构方向上设有宽度大于压紧轮外壁长度的贯穿凹槽，该凹槽的两侧均设有台阶，且该两侧的台阶的第一层面与凹槽底面之间的距离小于0.1毫米；
所述第一压产品治具和第二压产品治具的长度一样，且底部均设有台阶，该台阶与凹槽两侧的台阶形状大小相互配合，使第一压产品治具和第二压产品治具恰好紧密放置于凹槽两侧，压住钢带两侧；所述多个压紧轮采用轮座固定于过产品治具的上表面，且该多个压紧轮的轮壁置于凹槽内，使打标区域的钢带紧贴凹槽底面。
3.根据权利要求2所述的一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机，其特征在于，所述收料机构包括：与机柜的侧壁保持一定的距离而处于悬挂状态的收料盘、收料座、右导向板、多个右导向轮和马达；所述右导向板固定于机柜上表面，所述多个右导向轮分别固定于右导向板的多个竖直滑槽内，且该多个右导向轮的轴线不在同一水平面上，使钢带处于张紧状态；所述收料座的一端固定于右导向板，另一端固定于马达外壁；所述马达与收料盘之间采用轴承连接，使马达带动收料盘旋转；
所述放料机构包括：与机柜的侧壁保持一定的距离而处于悬挂状态的放料盘、放料座、左导向板和多个左导向轮；所述左导向板固定于机柜上表面，所述多个左导向轮分别固定于左导向板的多个竖直滑槽内，且该多个左导向轮的轴线不在同一水平面上，使钢带处于张紧状态；所述放料座的一端固定于左导向板，另一端套接于轴承外壁；所述放料盘套接于轴承外壁，使放料盘被钢带带动而旋转。
4.根据权利要求3所述的一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机，其特征在于，所述多个压紧轮、多个左导向轮、多个右导向轮、放料盘和收料盘的中心及凹槽的凹槽方向的中心线均在同一个竖直平面内，而使整个钢带在同一竖直平面内。
5.根据权利要求2所述的一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机，其特征在于，所述编码器包括：固定于过产品治具上表面的编码机身和采用联轴器与编码机身连接的计步轮，该计步轮采集钢带的运动距离信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机，其特征在于，所述升降机构包括：第一升降立板、连接架、第二升降立板、手摇轮、螺杆、升降螺母和设有滑槽孔的托盘；所述螺杆、第一升降立板和第二升降立板分别固定于机柜的上表面，所述连接架采用轴销固定于第一升降立板的竖直滑槽内，实现连接架的升降和固定；所述螺杆内置于第二升降立板的内部空间；所述手摇轮固定于螺杆的顶端，所述升降螺母螺纹连接于螺杆的外壁，所述托盘固定于升降螺母，且滑动连接于第二升降立板的竖直滑轨，使手摇轮控制托盘沿着竖直滑轨进行升降。
7.根据权利要求6所述的一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机，其特征在于，所述激光器包括：激光机身和与激光机身固定连接的激光头；所述激光机身的两侧设有水平滑轨，使激光机身滑动连接于托盘上；所述CCD相机设有连接架，使CCD相机固定于激光机身。
8.根据权利要求7所述的一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机，其特征在于，所述第一压产品治具和第二产品治具在对应激光器的位置均设有打标缺口，为打标区域预留空间；所述第一压产品治具在对应编码器位置设有编码缺口，为编码器预留空间。
9.根据权利要求8所述的一种基于视觉识别定位的不锈钢钢带激光打标机，其特征在于，所述多个压紧轮避开打标缺口对应的区域位置，使钢带被压紧且打标区域不被遮挡；所述CCD相机和激光头的下方对应打标缺口区域，使CCD相机和激光头对准打标区域；且CCD相机将捕捉的基点传递给主机，主机的打标软件计算该基点的偏移量，根据该偏移量调节激光头里的振镜开始打标。
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