CN111922516B - 多维度镭雕设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多维度镭雕设备，包括安装基架和固定套件，所述安装基架的两侧对称开设有固定平口，固定平口的两端的安装基架上开设有安装槽口，安装槽口上卡合连接有固定套件，安装基架与安装槽口对应的内壁位置上对称连接有延伸支撑块，所述固定套件靠近两端的外壁上连接有镭射固定架。本多维度镭雕设备，设置有安装基架，通过安装基架连接固定套件，采用安装槽口与固定套件套接的方式固定固定套件，仅用一个螺栓即可对固定套件进行固定，使用简单，在固定套件上安装镭射固定架，镭射固定架设置在安装基架的一周，能够从加工件的一周对加工件进行镭雕，实现多维度镭雕，多个加工位可以同时加工。

Description

多维度镭雕设备

技术领域

本发明涉及镭雕技术领域，具体为多维度镭雕设备。

背景技术

镭雕机，就是利用镭射光束在物质表面或是透明物质内部雕刻出永久的印记。镭射光束对物质可以产生化生效应与物理效应两种，当物质瞬间吸收镭射光后产生物理或化学反应，从而刻痕迹或是显示出图案或是文字，所以又称为激光打标机、激光雕刻机。激光雕刻加工是利用数控技术为基础，激光为加工媒介，激光镌刻就是运用激光技术在物件上面刻写文字，这种技术刻出来的字没有刻痕，物体表面依然光滑，字迹亦不会磨损，与材料表面没有接触，不受机械运动影响，表面不会变形，一般无需固定，不受材料的弹性、柔韧影响，方便对软质材料，加工精度高，速度快，应用领域广泛。

通常一台镭雕机仅能对一个加工件的一个区域的加工位进行加工，当需要对一个加工件的多个加工位加工，需要多台镭雕机及多名工人配合，如此，耗时耗力，生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供多维度镭雕设备，具有使用简单，在固定套件上安装镭射固定架，镭射固定架设置在安装基架的一周，能够从加工件的一周对加工件进行镭雕，实现多维度镭雕，多个加工位可以同时加工，不需要多台镭雕机及多名工人配合，生产效率高的优点，解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：多维度镭雕设备，包括安装基架和固定套件，所述安装基架的两侧对称开设有固定平口，固定平口的两端的安装基架上开设有安装槽口，安装槽口上卡合连接有固定套件，安装基架与安装槽口对应的内壁位置上对称连接有延伸支撑块，所述固定套件靠近两端的外壁上连接有镭射固定架，固定套件的一端开设有紧固槽，所述镭射固定架一端固定连接有顶部夹持块，顶部夹持块的一端开设有通孔，通孔内安装有镭射机头，顶部夹持块的另一端开设有夹持调节口，夹持调节口靠近通孔的一端开设有夹持槽，夹持槽内设置有导向柱，顶部夹持块靠近夹持调节口的一端开设有第一锁紧孔。

优选的，所述安装槽口包括第一平面、第二平面和斜导面，第二平面的两侧对称连接有斜导面，斜导面远离第二平面的一端与第一平面连接。

优选的，所述延伸支撑块的数量为四个，延伸支撑块靠近安装基架圆心的位置的一端为弧面结构，延伸支撑块与安装基架的连接处设有弧面加强结构。

优选的，所述紧固槽包括第一槽体和第二槽体，第一槽体设置在固定套件靠近安装基架的一侧，第二槽体设置在固定套件靠近外壁的一侧，且第一槽体和第二槽体连通。

优选的，所述第一槽体和第二槽体的两端厚度均不相等，第一槽体靠近固定套件端部的一端厚度比另一端薄，第二槽体靠近固定套件端部的一端厚度比另一厚。

优选的，所述镭射机头靠近通孔的一端连接有连接插柱，连接插柱与通孔活动连接，镭射机头的一侧固定连接有导向块。

优选的，所述导向块远离镭射机头的一端开设有对称的第二锁紧孔，导向块上开设有与导向柱相匹配的活动孔，活动孔与导向柱活动连接。

优选的，所述固定套件包括斜面套、平面套和收边套，平面套的两侧对称连接有斜面套，斜面套的一侧与收边套固定连接，固定套件的两端均固定连接有限位套。

优选的，还包括控制系统，所述控制系统包括调频控制电路，所述调频控制电路包括控制芯片M、比较器P、电容C1、电阻R1、可调电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，控制芯片M可以采用TL494型号，所述电阻R1的一端与控制芯片M的引脚2和引脚15连接，所述电阻R1的另一端与控制芯片M的引脚14连接，所述控制芯片M的引脚13与比较器P的引脚b连接，所述控制芯片M的引脚11与电阻R4的一端连接，所述控制芯片M的引脚8与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与电阻R4的另一端都连接输出端V+，所述控制芯片M的引脚6与电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端与可调电阻R2的一端连接，所述可调电阻R2的另一端与控制芯片M的引脚4连接，所述控制芯片M的引脚5与电容C1的正极连接，所述电容C1的负极与控制芯片M的引脚4连接并接地；所述控制芯片M的引脚1、引脚9、引脚10和引脚16接地；所述比较器P的引脚a接地；所述输出端V+与镭射机头连接，所述调频控制电路通过可调电阻R2的变化，根据以下公式得到输出端给镭射机头的电源频率：

上式中，

表示频率；

表示激光脉冲周期；

表示电阻R5的阻值；

表示可调电阻R2的阻值；

表示电容C1的电压值；

通过改变可调电阻R2的阻值改变输出端的频率，给比较器P的引脚c 接入控制电压信号，通过控制每个脉冲周期的镭射机头开通时间改变占空比，实现镭射机头发射的激光功率的动态调节。

优选的，所述控制系统与电脑连接，所述电脑加载激光雕刻软件，所述激光雕刻软件对激光加工曲线路径控制过程如下：

首先，建立图形坐标系，引入以下三次方程描述曲线：

上式中：

表示曲线上任意一点的纵坐标，

、

、

和

表示常数，

表示曲线上任意一点的横坐标，x∈[0,1]；

其次，在曲线上确定n个控制点计为Y_i（i=1，2，3…n），取相邻四个控制点构造一段三次B样曲线，所述三次B样曲线的表达式为

上式中：

、

、

和

相邻四个控制点的纵坐标；

最后，利用三次B样曲线计算曲线上各点坐标值，用于对激光加工曲线路径进行控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本多维度镭雕设备，设置有安装基架，通过安装基架连接固定套件，采用安装槽口与固定套件套接的方式固定固定套件，仅用一个螺栓即可对固定套件进行固定，使用简单，在固定套件上安装镭射固定架，镭射固定架设置在安装基架的一周，能够从加工件的一周对加工件进行镭雕，实现多维度镭雕，多个加工位可以同时加工，不需要多台镭雕机及多名工人配合，生产效率高，且通过导向柱为镭射机头移动导向，方便镭射机头调整位置。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的A放大图；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明的主视图；

图6为本发明的后视图；

图7为本发明的多维度镭雕设备采用的调频控制电路示意图。

图中：1、安装基架；11、固定平口；12、安装槽口；121、第一平面；122、第二平面；123、斜导面；13、延伸支撑块；2、固定套件；21、紧固槽；211、第一槽体；212、第二槽体；22、限位套；3、镭射固定架；31、顶部夹持块；311、通孔；312、夹持调节口；313、夹持槽；314、第一锁紧孔；32、镭射机头；321、连接插柱；33、导向柱；34、导向块；341、第二锁紧孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2，多维度镭雕设备，包括安装基架1和固定套件2，安装基架1的两侧对称开设有固定平口11，固定平口11的两端的安装基架1上开设有安装槽口12，安装槽口12包括第一平面121、第二平面122和斜导面123，第二平面122的两侧对称连接有斜导面123，斜导面123远离第二平面122的一端与第一平面121连接，第二平面122和斜导面123构成梯形结构，第一平面121起到限位作用，安装槽口12上卡合连接有固定套件2，固定套件2包括斜面套、平面套和收边套，平面套的两侧对称连接有斜面套，斜面套的一侧与收边套固定连接，斜面套与斜导面123相匹配，平面套与第二平面122相匹配，收边套与第一平面121相抵，固定套件2与安装槽口12套接，将安装槽口12包裹，安装槽口12对固定套件2起到定位作用，安装基架1与安装槽口12对应的内壁位置上对称连接有延伸支撑块13，延伸支撑块13的数量为四个，延伸支撑块13的一端均指向安装基架1的圆心，延伸支撑块13靠近安装基架1圆心的位置的一端为弧面结构，延伸支撑块13与安装基架1的连接处设有弧面加强结构，延伸支撑块13用于支撑上方的镭射机头32。

请参阅图3-图4，固定套件2靠近两端的外壁上连接有镭射固定架3，固定套件2的一端开设有紧固槽21，固定套件2的两端均固定连接有限位套22，固定套件2远离紧固槽21的一端的限位套22与安装槽口12的一端扣合，紧固槽21包括第一槽体211和第二槽体212，第一槽体211设置在固定套件2靠近安装基架1的一侧，第二槽体212设置在固定套件2靠近外壁的一侧，且第一槽体211和第二槽体212连通，第一槽体211用于螺栓贯穿，第二槽体212用于固定螺帽，由于第一槽体211和第二槽体212的两端厚度均不相等，第一槽体211靠近固定套件2端部的一端厚度比另一端薄，第二槽体212靠近固定套件2端部的一端厚度比另一厚，在螺栓安装后，为了将螺帽隐藏在第二槽体212内，螺帽的下表面与第二槽体212齐平，螺栓倾斜插入至固定套件2内，配合限位套22与安装槽口12的一端扣合，螺栓从另一端固定固定套件2，从而保证固定套件2安装牢固。

请参阅图5-图6，镭射固定架3一端固定连接有顶部夹持块31，顶部夹持块31的一端开设有通孔311，通孔311内安装有镭射机头32，顶部夹持块31的另一端开设有夹持调节口312，夹持调节口312靠近通孔311的一端开设有夹持槽313，夹持槽313内设置有导向柱33，顶部夹持块31靠近夹持调节口312的一端开设有第一锁紧孔314，在第一锁紧孔314内安装锁紧螺栓，通过锁紧螺栓对夹持调节口312进行松紧调节，镭射机头32靠近通孔311的一端连接有连接插柱321，连接插柱321与通孔311活动连接，连接插柱321可以带动镭射机头32在通孔311内水平移动，镭射机头32的一侧固定连接有导向块34，导向块34远离镭射机头32的一端开设有对称的第二锁紧孔341，第二锁紧孔341内同样安装锁紧螺栓，通过锁紧螺栓调节活动孔的松紧，导向块34上开设有与导向柱33相匹配的活动孔，活动孔与导向柱33活动连接，导向柱33为导向块34导向，防止镭射机头32发生旋转。

工作过程：使用时，将固定套件2与安装槽口12扣合，斜面套与斜导面123相匹配，平面套与第二平面122相匹配，收边套与第一平面121相抵，拉紧固定套件2靠近紧固槽21的一端，固定套件2远离紧固槽21的一端的限位套22与安装槽口12的一端扣合，从紧固槽21内安装螺栓，螺栓贯穿第二槽体212和第一槽体211，螺帽的下表面与第二槽体212齐平，螺栓倾斜插入至固定套件2内，固定套件2安装牢固，通过固定平口11固定安装基架1的位置，然后调整镭射机头32的位置，通过锁紧螺栓将夹持调节口312拧紧，固定导向柱33的位置，调松活动孔，通过移动导向块34，移动镭射机头32的位置，控制镭射机头32距离加工件的距离，另外镭射机头32可以安装两个或者四个，能够从不同维度对加工件进行镭雕。

综上所述：本多维度镭雕设备，设置有安装基架1，通过安装基架1连接固定套件2，采用安装槽口12与固定套件2套接的方式固定固定套件2，仅用一个螺栓即可对固定套件2进行固定，使用简单，在固定套件2上安装镭射固定架3，镭射固定架3设置在安装基架1的一周，能够从加工件的一周对加工件进行镭雕，实现多维度镭雕，多个加工位可以同时加工，不需要多台镭雕机及多名工人配合，生产效率高，且通过导向柱33为镭射机头32移动导向，方便镭射机头32调整位置。

在一个实施例中，如图7所示，多维度镭雕设备还包括控制系统，所述控制系统包括调频控制电路，所述调频控制电路包括控制芯片M、比较器P、电容C1、电阻R1、可调电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，控制芯片M可以采用TL494型号，所述电阻R1的一端与控制芯片M的引脚2和引脚15连接，所述电阻R1的另一端与控制芯片M的引脚14连接，所述控制芯片M的引脚13与比较器P的引脚b连接，所述控制芯片M的引脚11与电阻R4的一端连接，所述控制芯片M的引脚8与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与电阻R4的另一端都连接输出端V+，所述控制芯片M的引脚6与电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端与可调电阻R2的一端连接，所述可调电阻R2的另一端与控制芯片M的引脚4连接，所述控制芯片M的引脚5与电容C1的正极连接，所述电容C1的负极与控制芯片M的引脚4连接并接地；所述控制芯片M的引脚1、引脚9、引脚10和引脚16接地；所述比较器P的引脚a接地；所述输出端V+与镭射机头连接，所述调频控制电路通过可调电阻R2的变化，根据以下公式得到输出端给镭射机头的电源频率：

上式中，

表示频率；

表示激光脉冲周期；

表示电阻R5的阻值；

表示可调电阻R2的阻值；

表示电容C1的电压值；

通过改变可调电阻R2的阻值改变输出端的频率，给比较器P的引脚c 接入控制电压信号，通过控制每个脉冲周期的镭射机头开通时间改变占空比，实现镭射机头发射的激光功率的动态调节。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过调频控制电路，以控制可调电阻R2的阻值的方式，对输出端给镭射机头的电源频率进行调节；再通过控制脉冲周期的占空比，最终实现镭射机头发射的激光功率的动态调节；使得激光功率符合激光雕刻的需要。

在一个实施例中，所述控制系统与电脑连接，所述电脑加载激光雕刻软件，所述激光雕刻软件对激光加工曲线路径控制过程如下：

首先，建立图形坐标系，引入以下三次方程描述曲线：

上式中：

表示曲线上任意一点的纵坐标，

、

、

和

表示常数，

表示曲线上任意一点的横坐标，x∈[0,1]；

其次，在曲线上确定n个控制点计为Y_i（i=1，2，3…n），取相邻四个控制点构造一段三次B样曲线，所述三次B样曲线的表达式为

上式中：

、

、

和

相邻四个控制点的纵坐标；

最后，利用三次B样曲线计算曲线上各点坐标值，用于对激光加工曲线路径进行控制。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案采用的B样曲线（B-splinecurve）是指在数学的子学科数值分析里的一种特殊的表示形式，是B-样条基曲线的线性组合，B样曲线具有几何不变性、凸包性、保凸性、变差减小性、局部支撑性等许多优良性质；通过上述方案对图形中曲线的激光雕刻进行控制，使得激光雕刻形成的曲线具体较好的柔顺性和光滑性，不会形成折角式锐点，可使激光雕刻出的图像更为自然、美观；该方案采用的方程式简单，计算量小，占用运行资源少，运行速度快，激光雕刻的效率高。

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，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.多维度镭雕设备，包括安装基架(1)和固定套件(2)，其特征在于：所述安装基架(1)的两侧对称开设有固定平口(11)，固定平口(11)的两端的安装基架(1)上开设有安装槽口(12)，安装槽口(12)上卡合连接有固定套件(2)，安装基架(1)与安装槽口(12)对应的内壁位置上对称连接有延伸支撑块(13)，所述固定套件(2)靠近两端的外壁上与延伸支撑块(13)对应位置连接有镭射固定架(3)，固定套件(2)的一端开设有紧固槽(21)，所述镭射固定架(3)一端固定连接有顶部夹持块(31)，顶部夹持块(31)的一端开设有通孔(311)，通孔(311)内安装有镭射机头(32)，顶部夹持块(31)的另一端开设有夹持调节口(312)，夹持调节口(312)靠近通孔(311)的一端开设有夹持槽(313)，夹持槽(313)内设置有导向柱(33)，顶部夹持块(31)靠近夹持调节口(312)的一端开设有第一锁紧孔(314)。

2.根据权利要求1所述的多维度镭雕设备，其特征在于：所述安装槽口(12)包括第一平面(121)、第二平面(122)和斜导面(123)，第二平面(122)的两侧对称连接有斜导面(123)，斜导面(123)远离第二平面(122)的一端与第一平面(121)连接。

3.根据权利要求1所述的多维度镭雕设备，其特征在于：所述延伸支撑块(13)的数量为四个，延伸支撑块(13)靠近安装基架(1)圆心的位置的一端为弧面结构，延伸支撑块(13)与安装基架(1)的连接处设有弧面加强结构。

4.根据权利要求1所述的多维度镭雕设备，其特征在于：所述紧固槽(21)包括第一槽体(211)和第二槽体(212)，第一槽体(211)设置在固定套件(2)靠近安装基架(1)的一侧，第二槽体(212)设置在固定套件(2)靠近外壁的一侧，且第一槽体(211)和第二槽体(212)连通。

5.根据权利要求4所述的多维度镭雕设备，其特征在于：所述第一槽体(211)和第二槽体(212)的两端厚度均不相等，第一槽体(211)靠近固定套件(2)端部的一端厚度比另一端薄，第二槽体(212)靠近固定套件(2)端部的一端厚度大于另一端。

6.根据权利要求1所述的多维度镭雕设备，其特征在于：所述镭射机头(32)靠近通孔(311)的一端连接有连接插柱(321)，连接插柱(321)与通孔(311)活动连接，镭射机头(32)的一侧固定连接有导向块(34)。

7.根据权利要求6所述的多维度镭雕设备，其特征在于：所述导向块(34)远离镭射机头(32)的一端开设有对称的第二锁紧孔(341)，导向块(34)上开设有与导向柱(33)相匹配的活动孔，活动孔与导向柱(33)活动连接。

8.根据权利要求1所述的多维度镭雕设备，其特征在于：所述固定套件(2)包括斜面套、平面套和收边套，平面套的两侧对称连接有斜面套，斜面套的一侧与收边套固定连接，固定套件(2)的两端均固定连接有限位套(22)。

9.根据权利要求1所述的多维度镭雕设备，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统包括调频控制电路，所述调频控制电路包括控制芯片M、比较器P、电容C1、电阻R1、可调电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，所述电阻R1的一端与控制芯片M的引脚2和引脚15连接，所述电阻R1的另一端与控制芯片M的引脚14连接，所述控制芯片M的引脚13与比较器P的引脚b连接，所述控制芯片M的引脚11与电阻R4的一端连接，所述控制芯片M的引脚8与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与电阻R4的另一端都连接输出端V+，所述控制芯片M的引脚6与电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端与可调电阻R2的一端连接，所述可调电阻R2的另一端与控制芯片M的引脚4连接，所述控制芯片M的引脚5与电容C1的正极连接，所述电容C1的负极与控制芯片M的引脚4连接并接地；所述控制芯片M的引脚1、引脚9、引脚10和引脚16接地；所述比较器P的引脚a接地；所述输出端V+与镭射机头连接，所述调频控制电路通过可调电阻R2的变化，根据以下公式得到输出端给镭射机头的电源频率：

上式中，H表示频率；T表示激光脉冲周期；R₅表示电阻R5的电阻值；R₂表示可调电阻R2的阻值；C₁表示电容C1的电容量；

通过改变可调电阻R2的阻值改变输出端的频率，给比较器P的引脚c接入控制电压信号，通过控制每个脉冲周期的镭射机头开通时间改变占空比，实现镭射机头发射的激光功率的动态调节。

10.根据权利要求9所述的多维度镭雕设备，其特征在于：所述控制系统与电脑连接，所述电脑加载激光雕刻软件，所述激光雕刻软件对激光加工曲线路径控制过程如下：

首先，建立图形坐标系，引入以下三次方程描述曲线：

Y＝a₃x³+a₂x²+a₁x+a₀

上式中：Y表示曲线上任意一点的纵坐标，a₃、a₂、a₁和a₀表示常数，x表示曲线上任意一点的横坐标，x∈[0，1]；

其次，在曲线上确定n个控制点计为Y_i(i＝1，2，3…n)，取相邻四个控制点构造一段三次B样曲线，所述三次B样曲线的表达式为

上式中：Y_i、Y_i+1、Y_i+2和Y_i+3相邻四个控制点的纵坐标；

最后，利用三次B样曲线计算曲线上各点坐标值，用于对激光加工曲线路径进行控制。

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