CN111151884B - 一种利用激光去除塑胶溢边的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例属于激光加工领域，涉及一种利用激光去除塑胶溢边的方法，所述方法包括如下步骤：将产品固定在工作平台上；调试激光系统和CCD系统，使两者处于同一坐标体系；利用CCD系统定位产品的溢边轮廓和溢边连接处；并在溢边连接处和溢边轮廓用CCD系统分别做不同的标记；控制激光系统根据所述标记发出激光去除溢边。本申请还涉及一种利用激光去除塑胶溢边的设备。本申请提供的技术方案能够替代人工去除塑胶溢边，提高工作效率，能够满足批量生产的要求，且产品品质高。

Description

一种利用激光去除塑胶溢边的方法及设备

技术领域

本申请涉及激光加工技术领域，更具体地，涉及一种利用激光去除塑胶溢边的方法及设备。

背景技术

在现有技术中，手机主底板是由金属和塑胶一起倒模压印而成型的。因为塑胶成型时受热的影响，成型冷却后，会有溢边出现在金属和塑胶的连接处。然而，塑胶溢边的存在会严重影响产品的整体性能，和后续手机主底板上其他部件的安装，所以现在很多工厂都采用人工利用刀片去除手机主底板上的塑胶溢边。

但是，目前人工去除塑胶溢边还存在许多的问题。首先，在当今社会，人力成本是比较高的；其次，人工去除溢边的效率很低，手工刮一个产品溢边的时长大概在2到3分钟左右，因产品大小而异，有的时间甚至更长，其产能低，不能够进行批量生产，满足市场需求；最后，采用刀片刮的方式很容易在金属表面留下划痕，且划痕深浅不一，溢边的边缘在刮后也会参差不齐，影响美观。

发明内容

本申请实施例所要解决的技术问题是替代人工去除溢边的操作，提高去除溢边的工作效率，提高产品质量且能够满足批量生产的需求。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种利用激光去除塑胶溢边的方法，采用了如下所述的技术方案：

一种利用激光去除塑胶溢边的方法，所述方法包括如下步骤：

将产品固定在工作平台上；调试激光系统和CCD系统，使两者处于同一坐标体系；利用CCD系统定位产品的溢边轮廓和溢边连接处；并在溢边连接处和溢边轮廓用CCD系统分别做不同的标记；控制激光系统根据所述标记发出激光去除溢边。

进一步的，所述将产品固定在工作平台上之后，所述控制激光系统根据所述标记发出激光去除溢边之前，还包括：

调整激光系统中的激光焦距。

进一步的，所述并在溢边连接处和溢边轮廓用CCD系统分别做不同的标记，具体包括:

利用CCD系统在所述溢边连接处进行双直线标记，在所述溢边轮廓进行单直线的轮廓线标记。

进一步的，所述并在溢边连接处和溢边轮廓用CCD系统分别做不同的标记之后，所述控制激光系统根据所述标记发出激光去除溢边之前，还包括：

移动所述工作平台，带动产品保持在有效的激光作用范围。

进一步的，所述控制激光系统根据所述标记发出激光去除溢边，还包括：

在激光作用于溢边的同时冷却产品，并吹走溢边残渣。

进一步的，在所述控制激光系统根据所述标记发出激光去除溢边之后，还包括：

对残余溢边和激光处理后的溢边残渣进行磨板处理。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种利用激光去除塑胶溢边的设备，采用了如下所述的技术方案：

一种与上述方法相对应的利用激光去除塑胶溢边的设备，包括：工作平台、CCD系统和激光系统；

所述工作平台上固定有产品；

所述CCD系统用于定位产品和进行溢边连接处和溢边轮廓的标记；

所述激光系统用于发出激光去除产品溢边。

进一步的，运动二维平台，所述工作平台安装在运动二维平台上，所述工作平台上设置有两个工位，所述运动二维平台带动所述工作平台运动。

进一步的，所述设备还包括吹气装置，用于冷却产品和吹走溢边残渣。

进一步的，所述激光系统包括：电气控制部以及依光路方向依次布置的激光器、扩束镜、振镜组件和聚焦镜，所述电气控制部电性连接所述激光器、扩束镜、振镜组件和聚焦镜；

所述电气控制部用于提供电源和控制激光光束的输出方式；

所述激光器用于提供激光光源；

所述扩束镜用于将激光系统发出的激光光束扩大；

所述振镜组件用于将扩大的激光光束调整到所述标记进行定位；

所述聚焦镜用于使调整后的激光光束聚焦到产品的溢边轮廓或溢边连接处进行加工。

与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：通过将产品固定之后，调整激光系统和CCD系统的参数，使两者处在同一坐标体系，定位产品的溢边轮廓和溢边连接处，并做上不同的标记，最后控制激光系统根据标记发出激光去除溢边的方式，替代了人工去除塑胶溢边的操作，不仅提高了去除溢边的效率，而且避免了在金属表面留下深浅不一的痕迹和人工切割后边缘参差不齐的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，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。

图1为一个实施例中一种利用激光去除塑胶溢边的方法的流程图；

图2为一个实施例中一种利用激光去除塑胶溢边的设备的结构框图；

图3为一个实施例中激光在手机主底板上去除塑胶溢边的效果图。

附图标记：02-工作平台、021-第一工位、022-第二工位、04-CCD系统、06-激光系统、061-电气控制部、062-激光器、063-扩束镜、064-振镜组件、0641-X振镜、0642-Y振镜、065-聚焦镜、08-运动二维平台、10-吹气装置。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请一种利用激光去除塑胶溢边的方法的实施例

请参阅图1，为本申请一种利用激光去除塑胶溢边的方法的流程图，包括下述步骤：

步骤S102，将产品固定在工作平台上。

在本实施例中，所述工作平台处在一个能够移动的状态，工作平台上设置有夹具，可用来固定产品。

具体地，在本实施例中，可在所述工作平台上设置产品夹具，便于安装和卸下产品，产品夹具的夹紧部位可采用柔性材质包裹住，防止产品在安装和卸下的过程中被产品夹具刮伤。

步骤S104，调试激光系统和CCD系统，使两者处在同一坐标体系。

在本实施例中，将激光系统和CCD系统调试到同一坐标系，使得CCD系统的坐标与所述激光系统的坐标全都一致，便于激光系统进行去除溢边的操作。

具体地，所述激光系统和CCD系统可根据九点定位法标定同一坐标系，利用激光系统在一物件上标刻方格和圆心，圆心刚好位于方格内中间，再利用CCD系统捕捉这九个圆心，分别输入CCD系统及激光系统中对应圆心的坐标值，抓取校正图像并计算校正，完成九点校正工作，此时激光器系统和CCD系统处于统一坐标系中。

步骤S106，利用CCD系统定位产品的溢边轮廓和溢边连接处。

在本实施例中，通过CCD系统的镜头抓取产品的位置，同时获取溢边轮廓和溢边连接处的坐标。

具体地，因为产品的边缘各处的溢边情况都不相同，所以所述CCD系统包括有CCD相机，能够对产品上的溢边轮廓和溢边连接处进行精准定位，选定区域，防止激光系统在工作时切割到产品的其他部位，或者溢边去除不完全的情形。

步骤S108，在溢边连接处和溢边轮廓用CCD系统分别做不同的标记。

在本实施例中，因为塑胶具有热融性，在激光采用单直线进行切割时，塑胶反而不能够快速切断，而是会将被切割的两端粘连起来，因此，在对溢边连接处进行标记时，可以采用双直线标记的方式，激光同时作用于两条直线，能够快速将产品和溢边分离开来。

在产品和溢边分离开来以后，溢边也并未与产品完全脱离，只是连接处与产品分开，但是溢边还是粘连产品的主体上，因此可对溢边的轮廓线进行单直线的标记，激光系统发出激光进行反复的作用，将溢边气化或者与产品分开，彻底将溢边和产品分开。

步骤S110，控制激光系统根据所述标记发出激光去除溢边。

在本实施例中，因为激光系统与所述CCD系统处在同一坐标体系，且CCD系统对溢边连接处和溢边轮廓做有不同的标记，在CCD系统记录下溢边连接处和溢边轮廓的位置并做好标记后，可将溢边连接处和溢边轮廓的位置和标记传送到激光系统，所以，激光系统能够在接收到CCD系统传输的关于溢边连接处和溢边轮廓的位置和标记时，迅速确定溢边连接处和溢边轮廓的位置，然后启动激光系统，发出高强度的激光，作用于产品表面，达到消除溢边的效果。

本实施例通过将产品固定在工作平台上，调试好激光系统和CCD系统，使得两者处在同一坐标系统，然后利用CCD系统定位产品的溢边轮廓和溢边连接处，并分别做上不同的标记，最后控制激光系统根据所述标记发出激光去除溢边的方法，借用CCD系统的精准定位，然后采用激光去除溢边的方式，能够替代人工使用刀片刮去溢边的操作，极大的提高了工作效率，且避免了人工操作会造成金属表面产生深浅不一的划痕和溢边边缘处参差不齐的问题，能够达到批量生产的要求。

进一步的，在所述步骤S102之后，所述步骤S110之前，还包括：调整激光系统中的激光焦距。

具体地，所述激光系统中包含有能够发出高强度激光的激光器，所述激光器发出的激光有一定的作用范围，而激光的焦距决定了激光的作用范围，所以在控制激光系统发出激光之前，要确保激光光束能够作用于产品的表面，达到去除溢边的效果，所以激光系统要根据固定在工作平台上的产品的位置信息，确定产品的距离，将激光器的焦距调试到适用的范围内，使得激光器发出的激光能够作用于产品的表面，消除产品的溢边。

进一步的，所述步骤S108具体包括：在所述溢边连接处进行双直线标记，在所述溢边轮廓处进行单直线的轮廓线标记。

具体地，因为轮廓线标记的宽度为一条激光走笔的宽度，比如激光在本材料上刻一条线的线宽是0.035MM，即轮廓线标记的宽度为0.035MM，双直线标记的线宽为0.07MM左右，那么溢边连接处就更加容易通过激光进行切割，而不会进行粘连。在溢边连接处与手机主底板分离开之后，溢边并未脱落，其主体仍然粘连在手机主底板上，于是溢边的轮廓线标记就继续被激光作用，高能量的激光快速对溢边受热，塑胶材料的热融效应产生，溢边消除。

进一步的，在步骤S108之后，步骤S110之前，还包括：移动工作平台，带动产品保持在有效的激光作用范围。

可以理解地，激光系统发出的激光束能够作用的只有有限的范围，而在清除溢边的过程中，部分溢边有可能处在激光作用的盲区，因此，本实施例中的工作平台能够在一个平面内进行上下左右的移动，确保产品中的溢边都能够处在激光的作用范围，能够将溢边彻底清除。

进一步的，所述步骤S110还包括：在激光作用于溢边的同时冷却产品，并吹走溢边残渣。

具体地，因为激光作用于产品的表面，也可能对产品上的金属材质的部位产生损害，所以在激光作用于溢边的同时，可以对产品进行风冷，降低产品的热度，避免产品受到损害；同时在激光作用于塑胶溢边之后，溢边有可能会留下经激光灼烧后的碳水化合物的残渣，这些残渣也可以在产品进行风冷时，一并被吹走，确保溢边去除得彻底。

进一步的，在步骤S110之后，对残余溢边和激光处理后的溢边残渣进行磨板处理。

具体地，在激光作用于塑胶溢边之后，检查产品上的塑胶溢边和残渣是否都去除完毕，如果没有，可以进行磨板处理，去除剩余塑胶溢边和经激光灼烧后附在产品表面的溢边产生的残渣，使得溢边能够被彻底清除。

本申请一种利用激光去除塑胶溢边的设备的实施例

请参阅图2，为本申请中一个实施例中的一种利用激光去除塑胶溢边的设备的结构框图，包括：工作平台02、CCD系统04和激光系统06；所述工作平台02上固定有产品；所述CCD系统04用于定位产品和进行溢边连接处和溢边轮廓的标记；所述激光系统06用于发出激光去除产品溢边。同时参阅图3，为一个实施例中激光在手机主底板上去除塑胶溢边的效果图，灰色部分为内部去除溢边的连接线，其余为轮廓线。

具体地，本申请实施例通过将手机主底板固定在所述工作平台02上之后，调试好CCD系统04的参数，定位产品的溢边轮廓和溢边连接处，并在溢边轮廓和溢边连接处分别做上不同的标记，最后启动激光系统06中的激光器，发出高强度激光，消除溢边的方式，替代了人工采用刀片切割手机主底板上的溢边的操作，提高了去除溢边的效率，避免了现有技术中溢边切割后边缘参差不齐和刮伤产品的情形。

进一步的，所述工作平台02上设置有第一工位021和第二工位022，第一工位021可用于装夹CCD系统04拍照的手机主底板，第二工位022可用于装夹CCD系统04拍照定位并标记之后的手机主底板，对该手机主底板进行激光照射，去除溢边，双工位的设置可以提高效率。

进一步的，所述CCD系统04由一电气控制装置进行控制，在进行激光去除之前将溢边的连接处和溢边轮廓记录下来，然后传送到电气控制装置，由电气控制装置传输到激光系统06，使得激光系统06能够根据CCD系统04所记录的溢边连接处和溢边轮廓的标记进行去除工作。

具体地，所述CCD系统04可为CCD相机和相机光源组成，可根据具体成像情况微调CCD相机和相机光源的位置，保证相机宽边对应手机主底板的宽边，同时保证整个手机主底板在CCD相机视野正中，相机光源的曝光效果需要根据实际情况进行微调，保证图样中产品区域比例最大，背景光度尽可能均匀，在光源亮度范围内，将光源调至最大亮度，CCD相机竖直设置在手机主底板的正上方，可以竖直观察下方手机主底板。

在本实施例中，所述CCD相机和镜头像素为500～2000万；所述相机光源为60°～90°的环形光源。在具体实施时，从经济角度考量，可以选用500万像素的CCD相机和镜头，此时CCD相机的视野范围为10*10mm左右，分辨率为0.05mm左右，当激光点直径为0.015～0.02mm时，一个点有3～4个像素，这样CCD相机的拍摄效果才足够清晰。所述相机光源可以为60°、70°、80°等，本实施例中，最佳为70°的环形光源。

进一步的，在本实施例中，需要保证手机主底板在CCD系统04的视野正中，光源的曝光效果需要根据实际情况进行微调，保证图像中手机主底板区域对比度最大，背景亮度尽可能均匀，在光源亮度范围内，将光源亮度调节至最大亮度。

进一步的，所述激光系统06包括：电气控制部061以及依光路方向依次布置的激光器062、扩束镜063、振镜组件064和聚焦镜065，所述电气控制部061电性连接激光器062、扩束镜063、振镜组件064和聚焦镜065；所述电气控制部061用于提供电源和控制激光光束的输出方式；所述激光器062用于提供激光光源；所述扩束镜063用于将激光系统发出的激光光束扩大；所述振镜组件064将扩大的激光光束调整到所述标记进行定位；所述聚焦镜065用于使调整后的激光光束聚焦到产品的溢边轮廓或溢边连接处进行加工。

在本实施例中，激光系统中的激光器062水平射出激光束，该激光束从所述激光器062传输到所述扩束镜063，光束扩大后，进入所述振镜组件064，激光根据所述标记在振镜组件064中反射，之后入射到所述聚焦镜065，调整激光束的光斑特性，最后作用于处在工作平台02上的手机主底板表面，去除塑胶溢边。

进一步的，所述电气控制部061能够对激光器062提供能量来源，并控制激光光束的输出方式。

具体的，本实施例中所述的激光器062为红外光纤激光器，脉宽为4-200ns,不同的激光器，其脉冲宽度可以在很大范围内变化，而脉冲宽度是保证本发明去除塑胶溢边的其中一个重要因素，脉冲宽度越小，激光瞬间能量越高，峰值功率越高，能有效缩短激光在手机主底板表面作用时间，瞬间的单脉冲激光作用在手机主底板表面，才能达到不损伤手机主底板的情况下去除塑胶溢边。

此外，所述激光器062的脉冲波长为1055nm-1075nm，平均功率为50W。激光器的功率处在50W时，既不会导致损伤到手机主底板，同时能够达到孙坚对塑胶溢边的作用，使塑胶溢边产生热熔反应。

进一步的，所述激光器062和所述扩束镜063之间还可设置一光闸，电气控制部061与所述激光器062进行电性连接，控制激光器062发生激光的参数和开关激光的时间，并控制光闸，在需要激光通过的时候将光闸打开，在不需要激光通过的时候，光闸关闭，即光闸控制了激光光束是否可以进入到后面的光路系统。在加工过程中，激光器062根据电气控制部061的指令发出激光光束，通过光闸后进入到扩束镜063进行扩束，然后进入到振镜组件064，振镜组件064通过电气控制部061的指令对预先设定的路径进行标记，实现激光光束的路径，然后光束通过聚焦镜065，实现光束的聚焦，得到需要的光斑大小，使得激光切割的精度更加准确，实现溢边的去除。

在本实施例中，上述预先设定的路径为CCD系统04在进行激光去除溢边的操作之前，得出的溢边的轮廓线和溢边连接处的路线，所以激光光束能够根据预先设定的路径进行去除溢边的操作。

进一步的，在本实施例中，所述扩束镜063为6～16倍扩束镜，当振镜组件064的反射镜片规格为10mm时，由于激光器062发出的光斑为1mm左右，当振镜组件064的反射镜片规格为10mm时，为了确保振镜组件064中的反射镜片在翻转时仍能够完整的接住整个光斑，这个光斑需在7～8mm，否则会出现光斑缺失的问题，因此选择6～8倍扩束镜。同理，当振镜组件064的反射镜片为10～20mm时,如15mm时，可以采用10-12倍扩束镜，接近15mm，可以保证振镜组件064中的反射镜片在偏转运动时仍能够完整的接住整个光斑。

进一步的，所述振镜组件064包括：X振镜0641和Y振镜0642，所述X振镜0641和Y振镜0642都由扫描电机和光学反射镜组成。

激光通过激光器062发射出来，经过扩束镜063，然后入射到振镜组件064，首先进入振镜组件064中的X振镜0641中的光学反射镜，根据CCD系统04的标记，调整激光的角度，然后进入到振镜组件064中的Y振镜0642中的光学反射镜，使得激光光束能够按照CCD系统04标记的位置偏转，使得激光聚焦点在标记的位置运动，达到切割溢边的效果。

在本实施例中，所述聚焦镜065选择焦距在160MM的镜头，因为手机主底板的大小不一，有的在170MM左右，所以镜头的范围要足够大，使得手机主底板的每个位置都处在激光的作用范围内。

具体地，电气控制部061在控制激光器062发出激光的同时，控制振镜组件064通过所述CCD系统04预先记录的溢边连接处和溢边轮廓的标记进行运动，并利用激光器062发出的激光进行去除溢边的工作。

进一步的，所述设备还包括运动二维平台08，所述工作平台02安装在所述运动二维平台08上，所述运动二维平台08能够带动所述工作平台02移动，使得工作平台的两个工位能够互换.

具体地，在工作时，先将手机主底板固定在第一工位021上，然后利用CCD系统04对处在第一工位021上的手机主底板进行标记，标记完之后，通过运动二维平台08将第一工位021旋转到第二工位022的位置，进行激光去除手机主底板的溢边，在进行激光作用前可在第二工位022上装设手机主底板，使得激光去除溢边和CCD系统04标记能够同时进行，提高工作效率；同时所述运动二维平台08可以带动工作平台14前后左右移动，确保手机主底板一直保持在有效的激光作用范围，及处在CCD系统04的正下方，便于CCD系统04进行标记。

进一步的，所述设备还包括吹气装置10，用于在激光作用在手机主底板上时冷却工件，避免工件在激光引起的高温下受到损害，同时可以吹走塑胶溢边的残渣。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用激光去除塑胶溢边的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将产品固定在工作平台上；

调试激光系统和CCD系统，使两者处于同一坐标体系；

利用CCD系统定位产品的溢边轮廓和溢边连接处；

在溢边连接处和溢边轮廓用CCD系统分别做不同的标记；

控制激光系统根据所述标记发出激光去除溢边；

所述在溢边连接处和溢边轮廓用CCD系统分别做不同的标记，具体包括：利用CCD系统在所述溢边连接处进行双直线标记，在所述溢边轮廓进行单直线的轮廓线标记。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将产品固定在工作平台上之后，所述控制激光系统根据所述标记发出激光去除溢边之前，还包括：

调整激光系统中的激光焦距。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在溢边连接处和溢边轮廓用CCD系统分别做不同的标记之后，所述控制激光系统根据所述标记发出激光去除溢边之前，还包括：

移动所述工作平台，带动产品保持在有效的激光作用范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制激光系统根据所述标记发出激光去除溢边，还包括：

在激光作用于溢边的同时冷却产品，并吹走溢边残渣。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控制激光系统发出激光去除溢边之后，还包括：

对残余溢边和激光处理后的溢边残渣进行磨板处理。

6.一种利用激光去除塑胶溢边的设备，其特征在于，实施如权利要求1－5任一项所述利用激光去除塑胶溢边的方法，所述设备包括：工作平台、CCD系统和激光系统；

所述工作平台上固定有产品；

所述CCD系统用于定位产品和进行溢边连接处和溢边轮廓的标记；

所述激光系统用于发出激光去除产品溢边。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括运动二维平台，所述工作平台安装在运动二维平台上，所述工作平台上设置有两个工位，所述运动二维平台带动所述工作平台运动。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括吹气装置，用于冷却产品和吹走溢边残渣。

9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述激光系统包括：电气控制部以及依光路方向依次布置的激光器、扩束镜、振镜组件和聚焦镜，所述电气控制部电性连接所述激光器、扩束镜、振镜组件和聚焦镜；

所述电气控制部用于提供电源和控制激光光束的输出方式；

所述激光器用于提供激光光源；

所述扩束镜用于将激光系统发出的激光光束扩大；

所述振镜组件用于将扩大的激光光束调整到所述标记进行定位；

所述聚焦镜用于使调整后的激光光束聚焦到产品的溢边轮廓或溢边连接处进行加工。

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