CN111001956A - 一种大幅面定位打标系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大幅面定位打标系统及其使用方法，该系统包括机架、打标装置、拍照装置、送料装置和控制装置；所述打标装置、拍照装置及送料装置均与控制装置连接，所述控制装置设置在机架的下方；所述送料装置设置在机架上方，所述打标装置、拍照装置均设置在送料装置的上方，且拍照装置设置在打标装置的一侧；该使用方法工序简洁，大大缩短了单个产品加工时间，有效提高了生产效率；本发明解决了现有技术中所存在的由于工件幅面大，镜头扫描的面积有限，无法实现高精度、大幅面打标，限制了激光加工应用范围的缺陷，本发明适用于大幅面的定位打标，实现高精密打标，同时，能够实现流水线式自动化连续精准打标。

Description

一种大幅面定位打标系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及激光打标技术领域，具体地说是一种大幅面定位打标系统及其使用方法。

背景技术

激光作为现代高端制造的基础性技术之一，将不断进行升级换代、拓展新的应用场景，驱动整个激光行业持续增长。

激光打标是近几年发展最快的一项应用技术，利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化，从而留下永久性标记的一种技术。激光打标具有许多独特的优点，能标记各种字符、图案、数字及条形码，标记清晰，质量好，标记线宽可小于0.01mm，可深可浅，对很小零件也可打标，这是其他标记力无法实现的；激光标记效率高，成本低，可对多种材料进行标记，因此，激光打标应用范围广泛，尤其在多种电子器件、集成电路模块、汽车零件、医疗器械、精密仪器仪表、橡胶制品、手机面板等。

目前，在对大幅面工件进行激光打标时，由于工件的幅面大，为避免光点变粗、失真加大等现象，镜头扫描的面积有限，无法实现高精度、大幅面打标，限制了激光加工的应用范围。

如中国专利CN107225882B公开了一种激光打标方法，包括：步骤1，对CCD相机与载物平台进行校正，使得CCD相机的像素坐标与载物平台的坐标系关联；步骤2，对 CCD相机与振镜进行校正，使得CCD相机的位置与振镜的位置相关联；步骤3，进行打标样品定位点与打标位置点的导航，生成打标样品的定位打标信息图。该专利将CCD相机的像素坐标与载物平台的坐标系关联、振镜的位置相关联，进行打标样品定位点与打标位置点的导航，尽管提高现有激光打标机台的使用范围，但仍然不适用于大幅面工件的激光打标。

中国专利申请CN108080794A公开了一种激光打标焦点快速定位的方法，该方法通过在激光打标机的激光镜头一侧固定设置测距传感器，实现利用测距传感器在待打标物体上对焦激光；建立不同材质所对应的激光打标焦点距离数据库；再粗调激光打标焦点距离、精调激光打标焦点距离。该专利尽管能够快速确定焦点位置，大大简化了操作过程，增加了打标的精度，但不适用于大幅面流水线上高精度加工。

因此，如何提供一种定位打标系统，以适用于大幅面的定位打标，同时，能够实现流水线式自动化连续精准打标，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种定位打标系统及其使用方法，以适用于大幅面的定位打标，实现高精密打标，同时，能够实现流水线式自动化连续精准打标。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。

一种大幅面定位打标系统，包括机架、打标装置、拍照装置、送料装置和控制装置；

所述打标装置、拍照装置及送料装置均与所述控制装置连接，所述控制装置设置在所述机架的下方；

所述送料装置设置在所述机架上方，所述打标装置、拍照装置均设置在所述送料装置的上方，且所述拍照装置设置在所述打标装置的一侧。

优选地，所述打标装置包括激光发生器、电动调焦机构、激光扫描头，所述激光发生器设置在所述电动调焦机构的一侧，所述激光扫描头设置在所述电动调焦机构的另一侧。

优选地，所述送料装置上方设置有移动平台，所述打标装置通过底座固定在所述移动平台上。

优选地，所述移动平台包括第一移动平台和第二移动平台，所述第一移动平台用于驱动所述打标装置的横向移动，所述第二移动平台用于驱动所述第一移动平台和打标装置的纵向移动。

优选地，所述拍照装置通过连接件固定在所述打标装置的一侧，所述拍照装置包括相机、镜头、光源，所述光源设置在所述镜头的下方。

优选地，所述送料装置包括支架、压料组件、传输组件、检测传感器及挡料组件；所述挡料组件包括挡料块、挡料驱动气缸、挡料伸缩杆。

优选地，所述传输组件包括第一电机、皮带、主动轮、从动轮及中间板，所述第一电机带动所述主动轮转动，所述主动轮和所述从动轮之间通过皮带传动连接，所述中间板设置在所述皮带中间。

优选地，所述压料组件包括压爪、压料驱动气缸、滑板，所述滑板设置在所述支架的外侧，所述压爪设置在所述支架的上方，所述压爪固定在所述滑板上方。

优选地，所述送料装置还包括调宽组件，所述调宽组件包括第二电机、丝杆、第一滑块及第一轨道，所述支架包括第一支架和第二支架；

所述丝杆一端通过轴承固定在所述第一支架上，另一端与所述第二电机传动连接，所述丝杆上设置有滑套，所述滑套通过螺母与所述丝杆传动连接，所述滑套与所述第二支架固定连接。

采用第二种技术方案：一种大幅面定位打标系统的使用方法，包括以下步骤：

101、根据待打标板的尺寸，先通过调宽组件调整第一支架和第二支架之间的距离；

102、待打标板经传输组件传送，挡料组件开启，当待打标板触碰挡料块，检测传感器发送信号至控制装置，控制装置控制压料组件开启，压爪下压，控制传输组件关闭，将待打标板夹紧固定；

103、拍照装置对待打标板从左上角至右下角依次拍照，获取所述待打标板多个区域的独立图像，并发送给控制装置；

104、控制装置对接收到的多个区域的独立图像进行拼接处理，获得整体图像，将拍照获取到待打标板上的点像素坐标转换成轴坐标，对待打标板位置进行补偿，对打标装置参数进行补偿；

105、打标装置依照接收到的补偿值、以及控制装置发送的实际打标图档位置、旋转角度，并依照实际位置、角度对待打标板进行打标；

106、步骤105，打标完成后，控制装置控制压料组件关闭，压爪上移，挡料组件关闭，传输组件开启，打标板继续传输进行下道工序，打标完成。

本发明所获得的有益技术效果：

1)本发明解决了现有技术中所存在的由于工件幅面大，镜头扫描的面积有限，无法实现高精度、大幅面打标，限制了激光加工应用范围的缺陷，本发明适用于大幅面的定位打标，实现高精密打标，能够实现流水线式自动化连续精准打标，工序简洁，大大缩短了单个产品加工时间，有效提高了生产效率；

2)本发明通过保持打标装置与相机相对不动，移动打标装置，将材料的大幅面分成了若干个部分，移动打标装置对各个部分分别进行打标，实现大幅面定位打标，同时，移动平台能够提高打标装置的稳固性，送料装置能够提高待打标板移动的准确性，使工件始终处于同一水平面，实现完美拼接；

3)本发明采用图像化的编辑界面，将打标内容直接对应到待打标板的位置上，有效解决了在流水线上高精度和大幅面加工不能共存的问题。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本公开一种实施例中大幅面定位打标系统的结构示意图；

图2是本公开一种实施例中大幅面定位打标系统的俯视图；

图3是本公开一种实施例中打标装置和拍照装置的结构示意图；

图4是本公开一种实施例中送料装置的结构示意图。

在以上附图中：1、机架；2、打标装置；201、激光发生器；202、电动调焦机构；203、激光扫描头；3、拍照装置；301、相机；302、镜头；303、光源；4、送料装置；401、支架；402、压料组件；421、压爪；422、滑板；403、传输组件；431、第一电机；432、皮带；433、主动轮；434、从动轮；435、中间板；404、检测传感器；405、挡料组件；406、调宽组件；461、第二电机；462、丝杆；463、第一滑块；464、第一轨道；5、控制装置； 6、第一移动平台；7、第二移动平台。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B的至少一种，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

实施例1

如附图1和2所示，一种大幅面定位打标系统，包括机架1、打标装置2、拍照装置3、送料装置4和控制装置5。

所述打标装置2、拍照装置3及送料装置4均与所述控制装置5连接，所述控制装置5设置在所述机架1的下方；所述控制装置5为工控机，用于控制拍照装置3、打标装置2、送料装置4。

所述送料装置4设置在所述机架1上方，所述打标装置2、拍照装置3均设置在所述送料装置4的上方，且所述拍照装置3设置在所述打标装置2的一侧。

如附图3所示，所述送料装置4包括支架401、压料组件402、传输组件403、检测传感器404及挡料组件405；所述压料组件402、传输组件403、检测传感器404及挡料组件 405均设置在所述支架401上；所述挡料组件405包括挡料块、挡料驱动气缸、挡料伸缩杆，所述挡料块与所述挡料伸缩杆固定连接。

所述传输组件403包括第一电机431、皮带432、主动轮433、从动轮434及中间板435，所述第一电机431带动所述主动轮433转动，所述主动轮433和所述从动轮434之间通过皮带432传动连接，所述中间板435设置在所述皮带432中间，且固定在所述支架 401上，用于支撑皮带432，防止皮带432垂坠。

所述压料组件402包括压爪421、压料驱动气缸、滑板422，所述滑板422设置在所述支架401的外侧，所述压爪421设置在所述支架401的上方，所述压爪421固定在所述滑板422上方，所述压料驱动气缸带动所述滑板422上下移动，进而带动压爪421的上下移动，通过与中间板435之间距离的调节，实现对待打标板的夹紧固定。

所述送料装置4还包括调宽组件406，所述调宽组件406包括第二电机461、丝杆462、第一滑块463及第一轨道464，所述支架401包括第一支架和第二支架。

所述丝杆462一端通过轴承固定在所述第一支架上，另一端与所述第二电机461传动连接，所述丝杆462上设置有滑套，所述滑套通过螺母与所述丝杆462传动连接，所述滑套与所述第二支架固定连接，以实现第二电机461带动丝杆462转动，丝杆462带动滑套移动，进而带动第二支架相对第一支架移动，调节第一支架与第二支架之间的距离，以适应不同尺寸的待打标板。

所述第一轨道464设置在所述第一支架和第二支架之间，所述第一滑块463通过连接板与所述第二支架固定连接。

所述送料装置4上方设置有移动平台，所述打标装置2通过底座固定在所述移动平台上。

所述移动平台包括第一移动平台6和第二移动平台7，所述第一移动平台6设置在所述第二移动平台7的上方。

所述第一移动平台6用于驱动所述打标装置2的横向移动，所述第一移动平台6包括第一移动驱动电机、第一移动丝杆、第一丝杆螺母、第一移动滑块、第一移动导轨及移动板。

所述第一移动丝杆和第一移动导轨均设置在所述移动板的上方，所述第一移动丝杆一端与所述第一移动驱动电机传动连接，另一端通过轴承固定在第一丝杆固定座上，所述第一丝杆固定座固定在所述移动板上。

所述第一丝杆螺母与所述第一移动丝杆相对应，所述第一丝杆螺母通过第一移动块与所述打标装置2固定连接，以实现第一移动驱动电机带动第一移动丝杆转动，带动第一丝杆螺母移动，进而实现打标装置2的移动。

所述第一移动滑块与所述第一移动导轨相对应，所述第一移动滑块与所述底座固定连接，以实现所述打标装置2沿第一移动导轨滑动。

所述第二移动平台7用于驱动所述第一移动平台6和打标装置2的纵向移动，所述第二移动平台7包括第二移动驱动电机、第二移动丝杆、第二丝杆螺母、一组第二移动滑块、一组第二移动导轨及支撑架。

所述第二移动导轨固定在支撑架上，所述第二移动滑块与所述第二移动导轨相对应，所述第二移动滑块与所述移动板固定连接，以实现所述移动板沿第二移动导轨滑动。

所述第二移动丝杆通过支撑板设置在所述机架1上方，所述第二移动丝杆一端与所述第二移动驱动电机传动连接，另一端通过轴承固定在第二丝杆固定座上，所述第二丝杆固定座固定在所述支撑板上。

所述第二丝杆螺母与所述第二移动丝杆相对应，所述第二丝杆螺母通过第二移动块与所述移动板固定连接，以实现第二移动驱动电机带动第二移动丝杆转动，带动第二丝杆螺母移动，进而实现移动板和打标装置2的移动。

如附图4所示，所述打标装置2包括激光发生器201、电动调焦机构202、激光扫描头203，所述激光发生器201设置在所述电动调焦机构202的一侧，所述激光扫描头203 设置在所述电动调焦机构202的另一侧。

优选地，所述激光扫描头203的一侧设置有抽尘装置。

所述拍照装置3通过连接件固定在所述打标装置2的一侧，所述拍照装置3与打标装置2同步移动。

所述拍照装置3包括相机301、镜头302、光源303，所述光源303设置在所述镜头302的下方，用于提高所述相机301拍照的清晰度。

优选地，所述光源303为同轴光源303，固定在所述相机301正下方，进一步提高所述相机301拍照的清晰度，便于准确识别。

需要说明的是，所述拍照装置3与所述打标装置2的安装位置可以变化，拍照装置3可以在打标装置2左侧、右侧或者同轴。

实施例2

基于上述实施例1，一种大幅面定位打标系统的使用方法，包括以下步骤：

101、根据待打标板的尺寸，先通过调宽组件406调整第一支架和第二支架之间的距离，以适应待打标板的加工尺寸。

102、待打标板经传输组件403传送，挡料组件405开启，当待打标板触碰挡料块，检测传感器404发送信号至控制装置5，控制装置5控制压料组件402开启，压爪421下压，控制传输组件403关闭，将待打标板夹紧固定。

103、拍照装置3对待打标板从左上角至右下角依次拍照，获取所述待打标板多个区域的独立图像，并发送给控制装置5。

104、控制装置5对接收到的多个区域的独立图像进行拼接处理，获得整体图像，将拍照获取到待打标板上的点像素坐标转换成轴坐标，对待打标板位置进行补偿，对打标装置2参数进行补偿，控制装置5发送偏移值、角度值及补偿值至打标装置2。

其中，在控制装置5接收多个独立图像之后，在将多个独立图像拼接成待打标板的整体图像之前，控制装置5根据校准镜头302误差，将接收到的多个区域的独立图像分别还原成真实图像，拍照装置3拍摄的图像的大小或者形状有些失真，尤其边缘位置，控制装置5对失真图像进行还原，确保多个独立图像的真实准确性，以确保定位待打标板位置的精准性。

105、打标装置2依照接收到的补偿值、以及控制装置5发送的实际打标图档位置、旋转角度，并依照实际位置、角度对待打标板进行打标。

106、步骤105，打标完成后，控制装置5控制压料组件402关闭，压爪421上移，挡料组件405关闭，传输组件403开启，打标板继续传输进行下道工序，打标完成。

本发明定位打标系统，在操作过程中，通过移动平台保证打标装置2的稳固性，通过送料装置4保证待打标板移动的精确性，使待打标板始终处于同一水平面，尤其是待打标板移动前后的平面度保持一致；在此基础上，该定位打标系统可适应大幅面打标，实际打标精度高，且准确，工序简洁，大大缩短了单个产品加工时间，有效提高了生产效率。

本发明适用于大幅面的定位打标，实现高精密打标，同时，能够实现流水线式自动化连续精准打标；通过保持打标装置2与相机301相对不动，移动打标装置2，将材料的大幅面分成了若干个部分，移动打标装置2对各个部分分别进行打标，实现大幅面定位打标；采用图像化的编辑界面，将打标内容直接对应到打标产品位置上，有效解决了在流水线上高精度和大幅面加工不能共存的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，其并非因此限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种大幅面定位打标系统，其特征在于，包括机架(1)、打标装置(2)、拍照装置(3)、送料装置(4)和控制装置(5)；

所述打标装置(2)、拍照装置(3)及送料装置(4)均与所述控制装置(5)连接，所述控制装置(5)设置在所述机架(1)的下方；

所述送料装置(4)设置在所述机架(1)上方，所述打标装置(2)、拍照装置(3)均设置在所述送料装置(4)的上方，且所述拍照装置(3)设置在所述打标装置(2)的一侧。

2.根据权利要求1所述的大幅面定位打标系统，其特征在于，所述打标装置(2)包括激光发生器(201)、电动调焦机构(202)、激光扫描头(203)，所述激光发生器(201)设置在所述电动调焦机构(202)的一侧，所述激光扫描头(203)设置在所述电动调焦机构(202)的另一侧。

3.根据权利要求2所述的大幅面定位打标系统，其特征在于，所述送料装置(4)上方设置有移动平台，所述打标装置(2)通过底座固定在所述移动平台上。

4.根据权利要求3所述的大幅面定位打标系统，其特征在于，所述移动平台包括第一移动平台(6)和第二移动平台(7)，所述第一移动平台(6)用于驱动所述打标装置(2)的横向移动，所述第二移动平台(7)用于驱动所述第一移动平台(6)和打标装置(2)的纵向移动。

5.根据权利要求1-4任一项所述的大幅面定位打标系统，其特征在于，所述拍照装置(3)通过连接件固定在所述打标装置(2)的一侧，所述拍照装置(3)包括相机(301)、镜头(302)、光源(303)，所述光源(303)设置在所述镜头(302)的下方。

6.根据权利要求1-4任一项所述的大幅面定位打标系统，其特征在于，所述送料装置(4)包括支架(401)、压料组件(402)、传输组件(403)、检测传感器(404)及挡料组件(405)；所述挡料组件(405)包括挡料块、挡料驱动气缸、挡料伸缩杆。

7.根据权利要求6所述的大幅面定位打标系统，其特征在于，所述传输组件(403)包括第一电机(431)、皮带(432)、主动轮(433)、从动轮(434)及中间板(435)，所述第一电机(431)带动所述主动轮(433)转动，所述主动轮(433)和所述从动轮(434)之间通过皮带(432)传动连接，所述中间板(435)设置在所述皮带(432)中间。

8.根据权利要求6所述的大幅面定位打标系统，其特征在于，所述压料组件(402)包括压爪(421)、压料驱动气缸、滑板(422)，所述滑板(422)设置在所述支架(401)的外侧，所述压爪(421)设置在所述支架(401)的上方，所述压爪(421)固定在所述滑板(422)上方。

9.根据权利要求6所述的大幅面定位打标系统，其特征在于，所述送料装置(4)还包括调宽组件(406)，所述调宽组件(406)包括第二电机(461)、丝杆(462)、第一滑块(463)及第一轨道(464)，所述支架(401)包括第一支架和第二支架；

所述丝杆(462)一端通过轴承固定在所述第一支架上，另一端与所述第二电机(461)传动连接，所述丝杆(462)上设置有滑套，所述滑套通过螺母与所述丝杆(462)传动连接，所述滑套与所述第二支架固定连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述大幅面定位打标系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

101、根据待打标板的尺寸，先通过调宽组件(406)调整第一支架和第二支架之间的距离；

102、待打标板经传输组件(403)传送，挡料组件(405)开启，当待打标板触碰挡料块，检测传感器(404)发送信号至控制装置(5)，控制装置(5)控制压料组件(402)开启，压爪(421)下压，控制传输组件(403)关闭，将待打标板夹紧固定；

103、拍照装置(3)对待打标板从左上角至右下角依次拍照，获取所述待打标板多个区域的独立图像，并发送给控制装置(5)；

104、控制装置(5)对接收到的多个区域的独立图像进行拼接处理，获得整体图像，将拍照获取到待打标板上的点像素坐标转换成轴坐标，对待打标板位置进行补偿，对打标装置(2)参数进行补偿；

105、打标装置(2)依照接收到的补偿值、以及控制装置(5)发送的实际打标图档位置、旋转角度，并依照实际位置、角度对待打标板进行打标；

106、步骤105，打标完成后，控制装置(5)控制压料组件(402)关闭，压爪(421)上移，挡料组件(405)关闭，传输组件(403)开启，打标板继续传输进行下道工序，打标完成。

Images