CN109465539A - 一种具有3d自建模的自动对焦激光打标机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有3D自建模的自动对焦激光打标机，其箱体至少一侧设置开门结构，箱体底部的打标平台上设置有打标组件，所述打标组件包括激光器、扫描头和引导腔，所述扫描头同侧的打标组件上设置有自动对焦件，靠近所述自动对焦件周围的打标组件上设置有3D扫描件，所述3D扫描件随所述打标组件的移动而移动，所述3D扫描件沿竖直方向移动时为调整状态，沿水平方向移动时为工作状态；以所述打标平台的中心为原点，经过原点的所述打标平台的横向直线为X轴，纵向直线为Y轴，沿竖直方向远离原点的直线为Z轴，以解决现有设备打标摆放的位置和导入图型的建模时位置不一样，而造成了曲面数据的失真不准备，从而导致焦距不准确，打标效果不理想的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及激光打标、切割设备技术领域，特别涉及一种具有3D自建模的自动对焦激光打标机。
背景技术
随着激光打标技术的发展，在立体物料上打标，已经成为逐渐成熟的技术，通过设备的结构改进，使得3D打标技术更加便捷和高效，但是由于实物打标的面可能不是在同一个高度平面上，对于3D曲面实物打标，现有技术还有很多缺陷，如中国专利CN 207464464U，公开了一种大幅面3D紫外激光打标机，包括下层机柜，设在下层机柜上表面的工作台板，设在工作台板一端部的升降机构，以及设在升降机构上的激光打标机构；激光打标机构包括同轴依次设置的紫外激光器、衰减器、动态扩束镜和激光扫描振镜，激光扫描振镜底部设有大幅面聚焦透镜，紫外激光器一侧设有用于控制动态扩束镜可变扩束的动态扩束镜控制卡，动态扩束镜控制卡通过A/D转换卡与外部控制器电连接，衰减器一侧设有红光输入。该激光打标机采用动态扩束镜，通过软件控制动态振镜和扩束镜，在激光被聚焦前进行可变扩束，以此改变激光束的焦距来实现对曲面异形物体的表面加工，加工深度达到±30mm以上，打标稳定灵活，精度高。
但是上述技术存在以下的问题：第一，打标时激光不能精准的标刻到实际物体的高度上(即物体不在焦距上)，会造成打标时深浅不一，达不到理想的效果；第二，普通用户一般不具备3D图型建模的能力，对于3D图型的导入和修改，在使用上存在很大的困难，用户往往需要交给专业人员进行3D建模后再导入软件，会增加用户的使用成本和时间成本；第三，如果使用普通的简单贴图操作方式，就需要选择各种曲面类型，而且要设置直径等各种参数，不能很好地和实际物体完全匹配。如果各种直径或曲面参数填写和实物不对，将导致焦距不准确，打标效果不理想；第四，导入的3D图型，和实物并不是同一个批次，存在高度，曲面，宽度等大小的差异。打标摆放的位置也会和导入图型的建模时位置不一样，而造成了曲面数据的失真不准备，从而导致焦距不准确，打标效果不理想。
发明内容
本发明是鉴于上述问题作出的，通过改变打标设备的内部结构，以提供一种可以在打标时，直接进行3D扫描图型，生成实际的3D图型，在原有位置实现直接贴图打标，保持标刻最佳效果。具体的，包括密闭的箱体，所述箱体至少一侧设置开门结构，所述箱体底部设置打标平台，所述打标平台上方设置有打标组件，所述打标组件包括激光器和扫描头，所述打标组件还包括引导腔，所述引导腔一侧同时连接激光器和扫描头，所述激光器输出端发出的激光经过引导腔后进入扫描头，并通过扫描头下方的场镜射出至打标平台；
所述打标组件以分别沿竖直方向和水平方向移动的方式设置在箱体中，与所述扫描头同侧的打标组件上设置有自动对焦件，所述自动对焦件的底部设置有对焦发射端和对焦接收端，所述对焦发射端发出的光线与扫描头发射的激光束平行，经折射后由对焦接收端接受，所述自动对焦件沿竖直方向移动时为工作状态，沿水平方向移动时为调整状态；
靠近所述自动对焦件周围的打标组件上设置有3D扫描件，所述3D扫描件随所述打标组件的移动而移动，所述3D扫描件沿竖直方向移动时为调整状态，沿水平方向移动时为工作状态；
以所述打标平台的中心为原点，经过原点的所述打标平台的横向直线为X轴，纵向直线为Y轴，沿竖直方向远离原点的直线为Z轴。
优选的，所述3D扫描件底部设置扫描发射端和扫描接收端，所述扫描发射端向所述打标平台发射线条状扫描光，所述扫描接收端用于接收经过反射的线条状扫描光，所述条状扫描光与所述Y轴平行；
所述3D扫描件与所述打标组件之间以调整线条状扫描光与原点的位置关系的方式设置调节件。
优选的，所述3D扫描件的上方设置调节件，所述调节件包括Y板，用以调整线条状扫描光与Y轴的位置关系，当线条状扫描光与Y轴平行时为3D扫描件工作状态；
所述Y板上方设置X板，用以调整线条状扫描光与X轴的位置关系，当线条状扫描光垂直于X轴，且被X轴平分时为3D扫描件工作状态；
所述Y板下方设置Z板，用以调整线条状扫描光与Z轴的位置关系，当线条状扫描光的两侧端点在竖直方向的长度一致时为3D扫描件工作状态。
优选的，所述Y板横置在所述3D扫描件的上方，且向远离3D扫描件的方向延伸连接X板；
所述Y板的中心设置有销钉，所述销钉向下方伸出连接Z板，所述销钉的两侧对称设置旋转孔，所述旋转孔为长条形，所述旋转孔中通过设置旋转螺杆使所述Z板与Y板转动连接，所述Z板以销钉为支点在Y板下方旋转。
优选的，所述X板横置在所述Y板的上方，所述X板上沿其长度方向对称设置有两个平移孔，所述平移孔为长条形且沿X板宽度方向延伸设置，所述平移孔中通过设置平移螺杆使所述Y板与X板连接，且所述平移螺杆带动Y板在平移孔中移动。
优选的，所述Z板设置在3D扫描件的侧端面，所述Z板上设置有三个连接杆，三个所述连接杆沿Z板长度方向呈等腰三角形设置，且靠近线条状扫描光的一侧为两个连接杆，旋转所述连接杆使Z板靠近或远离3D扫描件的侧端面。
优选的，旋转所述连接杆使所述Z板无限度的靠近3D扫描件的侧端面；
所述Z板与3D扫描件的侧端面之间的连接杆上设置有多个碟簧，用以控制Z板和3D扫描件的侧端面之间的距离。
优选的，所述连接杆周围的Z板上设置有定位杆，所述定位杆穿过所述Z板与3D扫面件的侧端面抵接，用以固定Z板与3D扫描件之间的距离。
优选的，所述箱体内设置有与所述箱体高度一致的纵向滑行板，所述纵向滑行板包括纵向螺杆柱，所述纵向螺杆柱两侧分别设置纵向滑轨，所述纵向滑轨滑动连接侧向底座，所述侧向底座远离纵向滑轨的一侧固定设置横向滑行板，所述横向滑行板包括横向螺杆柱，所述横向螺杆柱两侧分别设置横向滑轨，所述横向滑轨滑动连接打标底座，所述打标底座上固定设置打标组件。
优选的，所述扫描头的一侧端面上固定设置指向件，所述指向件向所述打标平台发射指示光，所述指示光的端点与扫描头发射至打标平台的激光束的端点重合。
本发明的有益效果：
本发明通过提供一种带有3D扫描件结构的打标设备，从而能够实现在打标时，直接3D扫描图型，生成实际的3D图型，在原来位置实现直接贴图打标，保持标刻最佳效果。
并且，通过调整件的设置，保证3D扫描件的精准性，保证扫描结构的正确性，配合打标组件的移动，3D扫描件会产生一条条扫描高度数据，将这些数据组合，形成一个与实际物体的俯视面匹配的3D曲面模型。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1是表示实施例的激光打标机的结构示意图。
图2是表示实施例的打标组件结构示意图。
图3是表示实施例的打标组件结构示意图。
图4是表示实施例的3D扫描件和自动对焦件结构示意图。
图5是表示实施例的3D扫描件结构示意图。
图6是表示实施例的3D扫描件俯视图。
在图1、图2、图3、图4、图5和图6中包括有：
1打标平台；
2激光器，21侧向底座，22打标底座；
3扫描头；
4引导腔；
5自动对焦件，51对焦发射端，52对焦接收端；
6 3D扫描件，61扫描发射端，62扫描接收端，63线条状扫描光；
7调节件，71 X板，72 Y板，73 Z板，74连接杆，75碟簧，76定位杆，711平移孔，712平移螺杆，721销钉，722旋转孔，723旋转螺杆；
8纵向滑行板，81纵向螺杆柱，82纵向滑轨；
9横向滑行板，91横向螺杆柱，92横向滑轨；
10指向件，101指示光。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述：
实施例1
本发明的实施方式之一，如图1至6所示，本实施例提供了一种具有3D自建模的自动对焦激光打标机，包括密闭的箱体，所述箱体至少一侧设置开门结构，所述箱体底部设置打标平台1，所述打标平台1上方设置有打标组件，所述打标组件包括激光器2和扫描头3，所述打标组件还包括引导腔4，所述引导腔4一侧同时连接激光器2和扫描头3，所述激光器2输出端发出的激光束经过引导腔4后进入扫描头3，并通过扫描头3下方的场镜射出至打标平台；
具体上，上述结构的打标组件激光器和扫描头同侧，这样通过引导腔内部的折光镜，使激光束正确的通过扫描头射出，既不会降低精度，也能减小打标组件的整体体积。
所述打标组件以分别沿竖直方向和水平方向移动的方式设置在箱体中，所述箱体内设置有与所述箱体高度一致的纵向滑行板8，所述纵向滑行板8包括纵向螺杆柱81，所述纵向螺杆柱81两侧分别设置纵向滑轨82，所述纵向滑轨82滑动连接侧向底座21，所述侧向底座21远离纵向滑轨82的一侧固定设置横向滑行板9，所述横向滑行板9包括横向螺杆柱91，所述横向螺杆柱91两侧分别设置横向滑轨92，所述横向滑轨92滑动连接打标底座22，所述打标底座22上固定设置打标组件。
具体的，打标组件通过在箱体中移动，实现对不同高度和宽度物体的打标要求，同时在移动时可以对物体进行扫描建模。
与所述扫描头3同侧的打标组件上设置有自动对焦件5，所述自动对焦件5的底部设置有对焦发射端51和对焦接收端52，所述对焦发射端51发出的光线与扫描头3发射的激光束平行，经折射后由对焦接收端52接受，所述自动对焦件5沿竖直方向移动时为工作状态，沿水平方向移动时为调整状态；
具体的，上述自动对焦件的设置能够使打标组件自动上升下降，以便于根据不同高度的物体调整打标组件的高度，实现了自动化调整打标焦距的效果。
靠近所述自动对焦件5周围的打标组件上设置有3D扫描件6，所述3D扫描件6随所述打标组件的移动而移动，所述3D扫描件6沿竖直方向移动时为调整状态，沿水平方向移动时为工作状态；
以所述打标平台1的中心为原点，经过原点的所述打标平台的横向直线为X轴，纵向直线为Y轴，沿竖直方向远离原点的直线为Z轴。
具体的，上述3D扫描件的设置，通过打标组件的移动，能够对打标平台的物体进行扫描，进一步根据扫描得到的反馈进行3D建模，实现打标扫描建模一体的效果。
实施例2
本发明的实施方式之一，如图所示，本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于：所述3D扫描件6底部设置扫描发射端61和扫描接收端62，所述扫描发射61端向所述打标平台1发射线条状扫描光63，所述扫描接收端62用于接收经过反射的线条状扫描光63，所述条状扫描光63与所述Y轴平行；
所述3D扫描件6与所述打标组件之间以调整线条状扫描光6与原点的位置关系的方式设置调节件7。
进一步的，所述3D扫描件6的上方设置调节件7，所述调节件7包括Y板72，用以调整线条状扫描光63与Y轴的位置关系，当线条状扫描光63与Y轴平行时为3D扫描件6工作状态；
所述Y板72上方设置X板71，用以调整线条状扫描光63与X轴的位置关系，当线条状扫描光63垂直于X轴，且被X轴平分时为3D扫描件6工作状态；
所述Y板72下方设置Z板73，用以调整线条状扫描光63与Z轴的位置关系，当线条状扫描光63的两侧端点在竖直方向的长度一致时为3D扫描件6工作状态。
进一步的，所述Y板72横置在所述3D扫描件6的上方，且向远离3D扫描件6的方向延伸连接X板71；
具体的，当经过调整的线条状扫描光与Y轴重叠时，能够得到精确的模型数据。
所述Y板72的中心设置有销钉721，所述销钉721向下方伸出连接Z板73，所述销钉721的两侧对称设置旋转孔722，所述旋转孔722为长条形，所述旋转孔722中通过设置旋转螺杆723使所述Z板73与Y板72转动连接，所述Z板73以销钉721为支点在Y板72下方旋转。以便于调整线条状扫描光与Y轴的夹角角度，当角度为0时，Y板位置固定。
进一步的，所述X板71横置在所述Y板72的上方，所述X板71上沿其长度方向对称设置有两个平移孔711，所述平移孔711为长条形且沿X板71宽度方向延伸设置，所述平移孔711中通过设置平移螺杆712使所述Y板72与X板71连接，且所述平移螺杆712带动Y板72在平移孔711中移动。以便于调整线条状扫描光与X轴的位置关系，当X轴在长度方向上平分线条状扫描光时，X板位置固定。
进一步的，所述Z板73设置在3D扫描件6的侧端面，所述Z板73上设置有三个连接杆74，三个所述连接杆74沿Z板73长度方向呈等腰三角形设置，且靠近线条状扫描光6的一侧为两个连接杆74，旋转所述连接杆74使Z板73靠近或远离3D扫描件6的侧端面。
进一步的，旋转所述连接杆74使所述Z板73无限度的靠近3D扫描件6的侧端面；
所述Z板73与3D扫描件6的侧端面之间的连接杆74上设置有多个碟簧75，用以控制Z板73和3D扫描件6的侧端面之间的距离。
进一步的，所述连接杆74周围的Z板73上设置有定位杆76，所述定位杆76穿过所述Z板73与3D扫面件6的侧端面抵接，用以固定Z板73与3D扫描件6之间的距离。
具体的，通过移动Z板的连接杆，使Z板在竖直方向也就是Z轴方向上产生偏移，移动Z板使线条状扫描光的两个长度方向的端点到3D扫描件的距离相等，也就是使线条状扫描光与3D扫描件的连线形成等腰三角形，同时，线条状扫描光与Y轴重叠时且平行时，Z板位置固定。连接杆与3D扫面件可持续旋转，没有锁紧状态，通过靠定位杆反向顶紧，从而锁死Z板。
实施例3
本发明的实施方式之一，如图所示，本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1或者实施例2的区别在于：所述扫描头3的一侧端面上固定设置指向件10，所述指向件10向所述打标平台1发射指示光101，所述指示光101的端点与扫描头3发射至打标平台的激光束的端点重合。
具体的，通过指向件发射的指示光，能够准确的找到激光束的预射位置，便于待打标物品的摆放，能快速的确定打标位置，提升打标效率。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种具有3D自建模的自动对焦激光打标机，包括密闭的箱体，所述箱体至少一侧设置开门结构，所述箱体底部设置打标平台，所述打标平台上方设置有打标组件，所述打标组件包括激光器和扫描头，其特征在于，
所述打标组件还包括引导腔，所述引导腔一侧同时连接激光器和扫描头，所述激光器输出端发出的激光经过引导腔后进入扫描头，并通过扫描头下方的场镜射出至打标平台；
所述打标组件以分别沿竖直方向和水平方向移动的方式设置在箱体中，与所述扫描头同侧的打标组件上设置有自动对焦件，所述自动对焦件的底部设置有对焦发射端和对焦接收端，所述对焦发射端发出的光线与扫描头发射的激光束平行，经折射后由对焦接收端接受，所述自动对焦件沿竖直方向移动时为工作状态，沿水平方向移动时为调整状态；
靠近所述自动对焦件周围的打标组件上设置有3D扫描件，所述3D扫描件随所述打标组件的移动而移动，所述3D扫描件沿竖直方向移动时为调整状态，沿水平方向移动时为工作状态；
以所述打标平台的中心为原点，经过原点的所述打标平台的横向直线为X轴，纵向直线为Y轴，沿竖直方向远离原点的直线为Z轴。
2.根据权利要求1所述的具有3D自建模的自动对焦激光打标机，其特征在于，
所述3D扫描件底部设置扫描发射端和扫描接收端，所述扫描发射端向所述打标平台发射线条状扫描光，所述扫描接收端用于接收经过反射的线条状扫描光，所述条状扫描光与所述Y轴平行；
所述3D扫描件与所述打标组件之间以调整线条状扫描光与原点的位置关系的方式设置调节件。
3.根据权利要求1或2所述的具有3D自建模的自动对焦激光打标机，其特征在于，
所述3D扫描件的上方设置调节件，所述调节件包括Y板，用以调整线条状扫描光与Y轴的位置关系，当线条状扫描光与Y轴平行时为3D扫描件工作状态；
所述Y板上方设置X板，用以调整线条状扫描光与X轴的位置关系，当线条状扫描光垂直于X轴，且被X轴平分时为3D扫描件工作状态；
所述Y板下方设置Z板，用以调整线条状扫描光与Z轴的位置关系，当线条状扫描光的两侧端点在竖直方向的长度一致时为3D扫描件工作状态。
4.根据权利要求3所述的具有3D自建模的自动对焦激光打标机，其特征在于，
所述Y板横置在所述3D扫描件的上方，且向远离3D扫描件的方向延伸连接X板；
所述Y板的中心设置有销钉，所述销钉向下方伸出连接Z板，所述销钉的两侧对称设置旋转孔，所述旋转孔为长条形，所述旋转孔中通过设置旋转螺杆使所述Z板与Y板转动连接，所述Z板以销钉为支点在Y板下方旋转。
5.根据权利要求3所述的具有3D自建模的自动对焦激光打标机，其特征在于，
所述X板横置在所述Y板的上方，所述X板上沿其长度方向对称设置有两个平移孔，所述平移孔为长条形且沿X板宽度方向延伸设置，所述平移孔中通过设置平移螺杆使所述Y板与X板连接，且所述平移螺杆带动Y板在平移孔中移动。
6.根据权利要求3所述的具有3D自建模的自动对焦激光打标机，其特征在于，
所述Z板设置在3D扫描件的侧端面，所述Z板上设置有三个连接杆，三个所述连接杆沿Z板长度方向呈等腰三角形设置，且靠近线条状扫描光的一侧为两个连接杆，旋转所述连接杆使Z板靠近或远离3D扫描件的侧端面。
7.根据权利要求6所述的具有3D自建模的自动对焦激光打标机，其特征在于，
旋转所述连接杆使所述Z板无限度的靠近3D扫描件的侧端面；
所述Z板与3D扫描件的侧端面之间的连接杆上设置有多个碟簧，用以控制Z板和3D扫描件的侧端面之间的距离。
8.根据权利要求7所述的具有3D自建模的自动对焦激光打标机，其特征在于，
所述连接杆周围的Z板上设置有定位杆，所述定位杆穿过所述Z板与3D扫面件的侧端面抵接，用以固定Z板与3D扫描件之间的距离。
9.根据权利要求1所述的具有3D自建模的自动对焦激光打标机，其特征在于，
所述箱体内设置有与所述箱体高度一致的纵向滑行板，所述纵向滑行板包括纵向螺杆柱，所述纵向螺杆柱两侧分别设置纵向滑轨，所述纵向滑轨滑动连接侧向底座，所述侧向底座远离纵向滑轨的一侧固定设置横向滑行板，所述横向滑行板包括横向螺杆柱，所述横向螺杆柱两侧分别设置横向滑轨，所述横向滑轨滑动连接打标底座，所述打标底座上固定设置打标组件。
10.根据权利要求1所述的具有3D自建模的自动对焦激光打标机，其特征在于，
所述扫描头的一侧端面上固定设置指向件，所述指向件向所述打标平台发射指示光，所述指示光的端点与扫描头发射至打标平台的激光束的端点重合。
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