CN108723602B - 自动激光雕刻机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动激光雕刻机，包括加工平台、取料机构及雕刻机构，所述取料机构和所述雕刻机构均设于所述加工平台上，所述取料机构用于在上料位和加工位之间转移工件，所述雕刻机构包括驱动组件、激光器、厚度检测模块及控制模块，所述驱动组件用于带动所述激光器移动，所述厚度检测模块用于检测所述工件的氧化层厚度并将厚度信息传递至所述控制模块，所述控制模块根据厚度信息调整所述激光器的参数。上述自动激光雕刻机，在对工件开始加工前，通过厚度检测模块检测工件待加工表面的氧化层厚度，并将该厚度信号传递至控制模块，控制模块相应调整激光器的加工参数，有利于提高加工精度，同时保证雕刻效果。

Description

自动激光雕刻机

技术领域

本发明涉及激光自动化设备领域，特别是涉及一种自动激光雕刻机。

背景技术

现有激光设备多应用于工厂生产环节，无法满足个人用户的使用需求。为满足手机后壳表面标识图案的个性化定制，目前开发出的一种激光标识设备工作流程如下：用移动存储设备将客户选好的照片或图案上传到与激光标识设备连接的电脑；人工调试照片；手动装夹待加工的手机；激光雕刻出图案。手机使用一段时间后，手机后盖的氧化层会有一定程度的磨损，此外，不同型号的手机后盖的氧化层厚度也不同，然而现有激光标识设备采用固定的激光器参数进行加工，导致加工效果不稳定，乃至损坏手机内部零件。

发明内容

基于此，有必要针对现有激光标识设备加工效果不稳定的问题，提供一种自动激光雕刻机。

一种自动激光雕刻机，包括加工平台、取料机构及雕刻机构，所述取料机构和所述雕刻机构均设于所述加工平台上，所述取料机构用于在上料位和加工位之间转移工件，所述雕刻机构包括驱动组件、激光器、厚度检测模块及控制模块，所述驱动组件用于带动所述激光器移动，所述厚度检测模块用于检测所述工件的氧化层厚度并将厚度信息传递至所述控制模块，所述控制模块根据厚度信息调整所述激光器的参数。

上述自动激光雕刻机，在对工件开始加工前，通过厚度检测模块检测工件待加工表面的氧化层厚度，并将该厚度信号传递至控制模块，控制模块相应调整激光器的加工参数，有利于提高加工精度，同时保证雕刻效果。

在其中一个实施例中，所述雕刻机构还包括视觉检测模块，用于检测所述工件的背面是否朝向所述激光器以及所述工件的放置方向是否正确。

在其中一个实施例中，所述自动激光雕刻机还包括机柜，所述加工平台容纳于所述机柜，所述机柜开设有进料口，所述自动激光雕刻机还包括防护门和驱动机构，所述防护门用于遮挡所述进料口，所述驱动机构用于驱动所述防护门打开或闭合。

在其中一个实施例中，所述加工平台设有固定架，所述防护门转动连接于所述固定架，所述驱动机构包括电机和转盘，所述转盘连接于所述防护门的转轴，所述电机能够驱动所述转盘转动并带动所述防护门打开或闭合。

在其中一个实施例中，所述自动激光雕刻机还包括设于所述加工平台的吐卡机构，所述机柜开设有供所述吐卡机构推出卡片的出卡口。

在其中一个实施例中，所述自动激光雕刻机还包括设于所述加工平台的激光能量探头，用于检测所述激光器的功率。

在其中一个实施例中，所述取料机构包括传输组件和连接于所述传输组件的治具，所述治具用于夹持所述工件，所述传输组件用于驱动所述治具在所述上料位和所述加工位之间移动。

在其中一个实施例中，所述治具包括底板、盖板、第一动力组件、第二动力组件及连接板，所述盖板盖设于所述底板，所述连接板露出于所述盖板，所述第一动力组件推动其中两个相对设置的连接板沿第一方向相向运动，所述第二动力组件推动另外两个相对设置的连接板沿第二方向相向运动，以夹紧所述工件，所述治具还包括检测开关，所述检测开关设于所述盖板朝向所述底板的一侧，所述盖板上开设有检测孔，所述检测开关用于检测所述夹持位是否放置有工件。

在其中一个实施例中，所述治具还包括连接于所述连接板的缓冲组件，所述缓冲组件包括固定座、导向杆、推块、弹性件及检测元件，所述固定座设于所述连接板，所述导向杆一端连接于所述推块，另一端活动连接于所述固定座，所述弹性件两端分别连接于所述固定座和所述推块，所述检测元件用于检测所述推块是否达到设定行程。

在其中一个实施例中，所述自动激光雕刻机还包括控制系统和通讯模块，所述通讯模块能够与移动终端通信连接。

附图说明

图1为一实施例中自动激光雕刻机的结构示意图；

图2为图1所示自动激光雕刻机去除机柜的结构示意图；

图3为图2所示自动激光雕刻机中雕刻机构的结构示意图；

图4为图2所示自动激光雕刻机中取料机构的结构示意图；

图5为图4所示取料机构中治具的结构示意图；

图6为图5所示治具去除盖板的结构示意图；

图7为图4所示治具中缓冲组件的结构示意图；

图8为图2所示自动激光雕刻机中防护门和取料机构的结构示意图。

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本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明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方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

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“内”、“外”、“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。

请参阅图2和图3，一种自动激光雕刻机100，包括加工平台10、取料机构20及雕刻机构30，取料机构20和雕刻机构30均设于加工平台10上，取料机构20在上料位和加工位之间转移工件，雕刻机构30包括驱动组件31、激光器32及厚度检测模块33及控制模块，驱动组件31用于带动激光器32移动，厚度检测模块33用于检测工件的氧化层的厚度并将厚度信息传递至控制模块，控制模块根据厚度信息调整激光器32的参数。

具体的，上料位是指加工平台10上用于放置待加工的工件的区域，加工位是指激光器32能够覆盖的加工区域。

上述自动激光雕刻机100的工作流程如下：用户将工件放置于上料位，取料机构20带动工件由上料位转移至加工位；厚度检测模块33检测工件待加工表面的氧化层厚度，并将该厚度信号传递至控制模块；控制模块相应调整激光器32的加工参数；驱动组件31带动激光器32运动，在工件上雕刻出预设图案。

请参阅图4，取料机构20包括传输组件21和连接于传输组件21的治具22，治具22用于夹持工件，传输组件21用于驱动治具22在上料位和加工位之间移动。

传输组件21包括电机211、皮带212、和导轨213，治具22滑设于导轨213，电机211通过皮带212带动治具22沿导轨213运动，从而治具22在上料位和加工位之间做往返运动。

请参阅图5和图6，治具22包括底板221、盖板222、第一动力组件223、第二动力组件224及连接板225，盖板222盖设于底板221，盖板222上开设有避让槽222b，连接板225由避让槽222b露出于盖板222，第一动力组件223推动其中两个相对设置的连接板225沿第一方向相向运动，第二动力组件224推动另外两个相对设置的连接板225沿第二方向相向运动，以夹紧工件，治具22还包括检测开关，检测开关设于盖板222朝向底板221的一侧，盖板222上开设有检测孔，检测开关用于检测夹持位是否放置有工件。

具体的，第一动力组件223和第二动力组件224均包括电机和双螺纹丝杆，其中，电机与双螺纹丝杆同轴设置或通过传送带连接，双螺纹丝杆包括第一螺纹段和第二螺纹段，第一螺纹段和第二螺纹段形成有反向螺纹，每一双螺纹丝杆螺纹连接有二连接板225，当电机带动双螺纹丝杆转动时，连接于该双螺纹丝杆的两个连接板225相向运动或相离运动。

上述治具22能够自动夹紧工件并对工件进行定位，方便进行加工。相对设置的四个连接板225和盖板222共同围设形成夹持位。检测开关可为光电传感器，光电传感器发出的光线由检测孔射出，若夹持位上放置有工件，则反射回的光线被光电传感器检测到，即可将该信号传递至控制系统，以进行下一步操作，避免夹持位上未放置工件时开始加工，损伤治具22。

请参阅图7，治具22还包括连接于连接板225的缓冲组件226，缓冲组件226包括固定座226a、导向杆226b、推块226c、弹性件226d及检测元件226e，固定座226a设于连接板225，导向杆226b一端连接于推块226c，另一端活动连接于固定座226a，弹性件226d两端分别连接于固定座226a和推块226c，检测元件226e用于检测推块226c是否达到设定行程。

治具22夹持工件时，缓冲组件226与工件直接接触，由于缓冲组件226的推块226c与工件接触的过程中，弹性件226d发生弹性变形，能够在一定程度上吸收冲击力，防止工件在夹持过程中发生损伤。工件与推块226c接触时，推块226c被推动向靠近固定座226a的方向的运动，当推块226c达到设定行程时，检测元件226e接收到信号并将该信号传递至控制系统，控制系统控制驱动元件停止运动，完成对工件的夹紧及定位。检测元件226e的设置一方面用于判断工件是否被夹紧，另一方面确保位于工件相对边的两个推块226c运动的距离相等，防止工件发生偏移。

具体的，检测元件226e可以是接触式开关，也可以是非接触式开关。

请参阅图5，治具22还包括设于连接板225的防护板227，以对避让槽形成遮挡，防止异物通过避让槽进入治具22内部，影响治具22的正常运行。盖板222开设有让位口222c，防护板227滑设于让位口222c，盖板222开设的让位口222c使得防护板227沿宽度方向伸入盖板222，从而防护板227与盖板222沿宽度方向无间隙，防止异物掉落进入治具22内部。此外，防护板227可在让位口222c内滑动，因而防护板227能够跟随连接板225一起运动。

请参阅图3，雕刻机构30的驱动组件31包括X轴电动平台311和滑动连接于X轴电动平台311的Z轴电动平台312，X轴电动平台311固定安装于加工平台10，激光器32设于Z轴电动平台312上，X轴电动平台311带动激光器32沿水平方向移动，Z轴电动平台312带动激光器32沿竖直方向移动。

X轴电动平台311包括支架3111、滑轨3112、驱动电机3113及丝杆3114，支架3111固定安装于加工平台10上，滑轨3112的个数为两个，平行设于支架3111，Z轴电动平台312滑设于滑轨3112上，丝杆3114一端连接于驱动电机3113，另一端连接于Z轴电动平台312。丝杆3114将驱动电机3113的旋转运动转化为直线运动，进而带动Z轴电动平台312沿Z轴电动平台312沿滑轨3112沿水平方向做直线运动。

Z轴电动平台312的具体结构可参考X轴电动平台311，在此不再赘述。

雕刻机构30还包括视觉检测模块34，用于检测工件的背面是否朝向激光器32以及工件的的放置方向是否正确。当待加工的工件为手机时，如果用户误将手机显示屏一侧朝上放置，激光会损坏显示屏，通过设置视觉检测模块34，在开始加工前确认手机后壳朝上放置，避免手机误放而造成损失。此外，开始加工前还需要通过视觉检测模块34检测工件的放置方向是否正确，以避免雕刻的图案颠倒，造成不可挽回的损失。

具体的，视觉检测模块34朝向手机沿长度方向安装有摄像头的一端，由于视觉检测模块34的视野范围仅能覆盖手机长度的1/2，若在该范围内检测到摄像头，则手机的放置方向正确，可以进行下一步操作；若在该范围内未检测到摄像头，则手机的放置方向错误或者手机的背面朝下放置，需要进行相应调整。

雕刻机构30还包括测距模块35，测距模块35用于测试工件的厚度，并将信息反馈至Z轴电动平台312，Z轴电动平台312相应调节激光器32的高度，使得激光器32发射的激光能够聚焦于工件待加工表面。

请参阅图1和图8，自动激光雕刻机100还包括机柜40，加工平台10容纳于机柜40，机柜40开设有进料口41，自动激光雕刻机100还包括防护门42和驱动机构43，防护门42用于遮挡进料口41，驱动机构43用于驱动防护门42打开或闭合。

加工平台10及设于加工平台10的雕刻机构30均位于机柜40内部，防止激光直接裸露在外部而对操作人员造成危害。机柜40上开设有进料口41，方便用户将工件放置于取料机构20。机柜40上还设有防护门42，取放工件时，防护门42打开；取放完毕，防护门42关闭，防止用户在雕刻机构30工作时，将手伸入进料口41。

在一实施例中，请参阅图8，防护门42为弧面，加工平台10设有固定架11，防护门42转动连接于固定架11，驱动机构43包括电机431和转盘432，转盘432连接于防护门42的转轴421，电机431驱动转盘432转动并带动防护门43打开或闭合。当电机431朝第一方向转动一定角度(如90°)时，防护门42关闭；当电机431朝第二方向转动一定角度(如90°)时，防护门42打开。

在其他实施例中，防护门42为平板状，驱动机构43为设置在机柜40内壁的升降组件，带动防护门42上升或下降，具体的，防护门42与机柜40滑动连接，升降组件为气缸。

进料口41的侧壁设有安全开关44，用于检测操作人员的手臂是否位于进料口41内。具体的，安全开关44为对射式安全光栅，对射式安全光栅包括发射器和接收器，其中，发射器和接收器分别安装于进料口41的相对的两个侧壁，当用户手臂伸入进料口41时，接收器无法接收发射器发出的光信号，由此可以判断出用户手臂位于进料口41，此时，雕刻机构30不会开始工作。

请参阅图1，自动激光雕刻机100还包括显示模组50和设于机柜40内部的摄像模组，显示模组50设于机柜40，摄像模组用于拍摄工件的加工状态并将图像信号传递至显示模组50。显示模组50可采用大尺寸屏幕，其中屏幕的下半部分可以用于投放商业广告。

请参阅图1和图2，自动激光雕刻机100还包括设于加工平台10的吐卡机构60，机柜40开设有供吐卡机构60推出卡片的出卡口45。吐卡机构60内存储有纪念卡，当用户需要在纪念卡雕刻特定图案时，吐卡机构60将纪念卡输送到出卡口45，用户由出卡口45取走纪念卡，并将纪念卡放置于取料机构20上进行激光雕刻。

请参阅图2，自动激光雕刻机100还包括设于加工平台10的激光能量探头70，用于检测激光器32的功率。当自动激光雕刻机100运行一段时间后，通过激光能量探头70检测激光器32发射的激光功率，判断激光功率有无衰减以便对设备进行调试。具体的，加工平台10还设置有反射镜，激光器32发射的激光经由反射镜反射后进入激光能量探头70。

自动激光雕刻机100还包括控制系统和通讯模块，通讯模块与移动终端(可为手机、平板电脑等)通信连接，由于通讯模块能够跟移动终端建立通讯，从而可以通过移动终端向自动激光雕刻机100的控制系统发出控制指令，使得自动激光雕刻机100完成相应的操作。

具体的，用户在移动终端选择雕刻图案并完成付款后，通讯模块接收到对应的指令并将该指令传输至控制系统，控制系统控制驱动机构43打开防护门42，用户将工件放到治具22上，治具22上的检测开关检测到夹持位上放置有工件时，将该信号传递至控制系统，控制系统控制传输组件21将治具22转移至加工位，驱动组件31在控制系统的控制下按照特定轨迹运动，从而带动激光器32在工件上加工出用户选取的雕刻图案。

本发明自动激光雕刻机100可放置于地铁站、商场等人流量大的公共区域，用户下载相应的应用程序、关注公众号或者通过微信小程序，注册相关信息，即可自助使用该自动激光雕刻机，满足用户的个性化需求。

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 (10)

1.一种自动激光雕刻机，其特征在于，包括加工平台、取料机构及雕刻机构，所述取料机构和所述雕刻机构均设于所述加工平台上，所述取料机构用于在上料位和加工位之间转移工件，所述雕刻机构包括驱动组件、激光器、厚度检测模块及控制模块，所述驱动组件用于带动所述激光器移动，所述厚度检测模块用于检测所述工件的氧化层的厚度并将厚度信息传递至所述控制模块，所述控制模块根据厚度信息调整所述激光器的参数，

所述工件为手机，所述雕刻机构还包括视觉检测模块，用于检测所述手机的背面是否朝向所述激光器以及所述手机的放置方向是否正确，所述视觉检测模块朝向所述手机安装有摄像头的一端，且所述视觉检测模块的视野范围覆盖所述手机长度的1/2。

2.根据权利要求1所述的自动激光雕刻机，其特征在于，所述雕刻机构还包括测距模块，所述测距模块用于测试工件的厚度，并将工件的厚度信息反馈至所述驱动组件。

3.根据权利要求1所述的自动激光雕刻机，其特征在于，所述自动激光雕刻机还包括机柜，所述加工平台容纳于所述机柜，所述机柜开设有进料口，所述自动激光雕刻机还包括防护门和驱动机构，所述防护门用于遮挡所述进料口，所述驱动机构用于驱动所述防护门打开或闭合。

4.根据权利要求3所述的自动激光雕刻机，其特征在于，所述加工平台设有固定架，所述防护门转动连接于所述固定架，所述驱动机构包括电机和转盘，所述转盘连接于所述防护门的转轴，所述电机能够驱动所述转盘转动并带动所述防护门打开或闭合。

5.根据权利要求3所述的自动激光雕刻机，其特征在于，所述自动激光雕刻机还包括设于所述加工平台的吐卡机构，所述机柜开设有供所述吐卡机构推出卡片的出卡口。

6.根据权利要求1-5任一项所述的自动激光雕刻机，其特征在于，所述自动激光雕刻机还包括设于所述加工平台的激光能量探头，用于检测所述激光器的功率。

7.根据权利要求1-5任一项所述的自动激光雕刻机，其特征在于，所述取料机构包括传输组件和连接于所述传输组件的治具，所述治具用于夹持所述工件，所述传输组件用于驱动所述治具在所述上料位和所述加工位之间移动。

8.根据权利要求7所述的自动激光雕刻机，其特征在于，所述治具包括底板、盖板、第一动力组件、第二动力组件及连接板，所述盖板盖设于所述底板，所述连接板露出于所述盖板，所述第一动力组件推动其中两个相对设置的连接板沿第一方向相向运动，所述第二动力组件推动另外两个相对设置的连接板沿第二方向相向运动，以夹紧所述工件，相对设置的四个所述连接板和所述盖板共同围设形成夹持位，所述治具还包括检测开关，所述检测开关设于所述盖板朝向所述底板的一侧，所述盖板上开设有检测孔，所述检测开关用于检测所述夹持位是否放置有工件。

9.根据权利要求8所述的自动激光雕刻机，其特征在于，所述治具还包括连接于所述连接板的缓冲组件，所述缓冲组件包括固定座、导向杆、推块、弹性件及检测元件，所述固定座设于所述连接板，所述导向杆一端连接于所述推块，另一端活动连接于所述固定座，所述弹性件两端分别连接于所述固定座和所述推块，所述检测元件用于检测所述推块是否达到设定行程。

10.根据权利要求1-5任一项所述的自动激光雕刻机，其特征在于，所述自动激光雕刻机还包括控制系统和通讯模块，所述通讯模块能够与移动终端通信连接。

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