CN112091435A - 一种多头激光打码机构和自动激光打码机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多头激光打码机构和自动激光打码机，其包括多个阵列布置的激光加工头，每个激光加工头包括同轴光路，所述同轴光路的入光端连接有激光加工单元和视觉扫码单元，所述同轴光路的出光端连接有振镜加工单元，所述同轴光路能够将激光加工单元的入射光线和视觉扫码单元的入射光线汇集呈一束光线输出至所述振镜加工单元。本发明结构简单、加工效率高，其通过多个单独的激光加工头的阵列布局，对待加工件进行分割加工，有效地提高了加工效率。

Description

一种多头激光打码机构和自动激光打码机
技术领域
本发明属于激光打码设备技术领域，具体公开了一种多头激光打码机构和自动激光打码机。
背景技术
现有技术中工艺喷墨打码的方式由于需要与产品接触、成本高、标记不容易，对环境不友好等缺点逐渐被激光打码技术取代，激光打码技术具有的非接触式无损打标、对环境友好、加工精度高、标记具有持久性不会被轻易抹除、使用寿命长和加工效率快等优点逐步占领打码领域。但是，现有的打码机技术方案加工效率不高，每次打码只能单机的打码操作。
现有激光打码方案也无法与工厂管理系统通信连接，打码信息由条码读取器与电脑连接，读取待加工产品的所设的条码标牌中的条码，激光系统用来对产品进行加工。通常条码信息来源有二种，一种是由条码读取器获得，另一种是条码信息已预存在电脑中，读取的条码经电脑识别后，取出指定的信息。实际生产中，绝大部分操作都是人工手动操作条码读取器，对于不同批次、不同材料的工件，需要进行对设备的打码信息进行手动更新，操作繁杂，至使人为失误增加，需要专门人员进行管理，加工效率和加工成品率较低。
发明内容
本发明目的在于提供一种多头激光打码机构和自动激光打码机，其能够有效地解决上述背景技术中提出的现有激光打码设备加工效率和加工成品率较低。
本发明公开了一种多头激光打码机构，其包括多个阵列布置的激光加工头，每个激光加工头包括同轴光路，所述同轴光路的入光端连接有激光加工单元和视觉扫码单元，所述同轴光路的出光端连接有振镜加工单元，所述同轴光路能够将激光加工单元的入射光线和视觉扫码单元的入射光线汇集呈一束光线输出至所述振镜加工单元。
在本发明的一种优选实施方案中，所述同轴光路的两个入光端平行布置，所述同轴光路的一个出光端与一个入光端平行布置同轴布置。
在本发明的一种优选实施方案中，所述同轴光路内设置有用于调节视觉扫码单元的焦距的第一镜片、用于反射激光加工单元的入射光线的第二镜片和用于汇集激光加工单元的入射光线和视觉扫码单元的入射光线的第三镜片，所述第一镜片与所述视觉扫码单元的入射光线同轴，所述第二镜片与所述激光加工单元的入射光线之间的夹角为45°，所述第三镜片与与所述视觉扫码单元的入射光线的的夹角为45°，所述第二镜片和所述第三镜片平行布置。
在本发明的一种优选实施方案中，所述激光加工单元包括激光器和激光器光纤头。
在本发明的一种优选实施方案中，所述视觉扫码单元包括CCD相机和CCD视觉镜头。
在本发明的一种优选实施方案中，包括4个阵列布置的激光加工头，4个激光加工头呈田字形布置，每个激光加工头上设置有调节其安装高度的升降台。
本发明还公开了一种自动激光打码机，其包括壳体，所述壳体内设置有用于上下待加工件的轨道传输机构、用于定位待加工件的视觉定位系统、用于识别待加工件的信息管理系统和自动控制系统，所述壳体内设置还设置有多头激光打码机构。
在本发明的一种优选实施方案中，所述视觉定位系统设置于所述轨道传输机构的下端，所述多头激光打码机构设置于所述轨道传输机构的上端。
在本发明的一种优选实施方案中，所述轨道传输机构包括用于传输待加工件的传送带、用于沿输送方向限位待加工件的挡料气缸和用于定位待加工件的顶料气缸。
在本发明的一种优选实施方案中，所述顶料气缸设置有用于与待加工件配合的定位销。
本发明的有益效果是：本发明具有结构简单、加工效率高等优点，其通过多个单独的激光加工头的阵列布局，对待加工件进行分割加工，有效地提高了加工效率；同时本发明通过将每个激光加工头设计为含有激光加工单元和视觉扫码单元、并通过同轴光路、将上述单元的入射光整合成一束光线输出至振镜加工头，有效地提高了激光器加工的位置精度，加工出的产品成品率大大提高；进一步的，本发明的自动激光打码机具有自动化程度高、加工精度好、加工效率高的优点。
附图说明
为了更清楚地说明实施中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图是本发明的实施例，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为本发明为较优实施例的自动激光打码机左视结构示意图；
图2为本发明为较优实施例的自动激光打码机右视结构示意图；
图3为本发明为较优实施例的自动激光打码机前视结构示意图；
图4为本发明为较优实施例的自动激光打码机侧视结构示意图；
图5为本发明为较优实施例的自动激光打码机俯视结构示意图；
图6为本发明为较优实施例的自动激光打码机定位机构侧视示意图；
图7为本发明为较优实施例的自动激光打码机系统结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-轨道传输机构，1.1-传送带，1.2-挡料气缸，1.3-顶料气缸，1.4-待加工产品，1.5-进料位，1.6-出料位，1.7-挡料位，1.8-顶料机构，1.9-定位销，1.10-抽风口，2-四头激光打码机构，2.1-手摇升降台，2.2-激光器，2.3-激光器光纤头，2.4振镜加工单元，2.5同轴光路，3-CCD视觉定位系统，3.1-CCD视觉镜头，4-CCD视觉扫码机构，4.1-CCD视觉扫码相机，4.2-CCD视觉镜头，5-信息管理系统，6-自动控制系统，6.1-显示器，6.2-键盘托，7-MES数据库，8-光电传感器，9-电气控制箱。
具体实施方式
下面通过图1～图3以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
本发明公开了一种多头激光打码机构，其包括多个阵列布置的激光加工头，每个激光加工头包括同轴光路，所述同轴光路的入光端连接有激光加工单元和视觉扫码单元，所述同轴光路的出光端连接有振镜加工单元，所述同轴光路能够将激光加工单元的入射光线和视觉扫码单元的入射光线汇集呈一束光线输出至所述振镜加工单元。
在本发明的一种优选实施方案中，所述同轴光路的两个入光端平行布置，所述同轴光路的一个出光端与一个入光端平行布置同轴布置。
在本发明的一种优选实施方案中，所述同轴光路内设置有用于调节视觉扫码单元的焦距的第一镜片、用于反射激光加工单元的入射光线的第二镜片和用于汇集激光加工单元的入射光线和视觉扫码单元的入射光线的第三镜片，所述第一镜片与所述视觉扫码单元的入射光线同轴，所述第二镜片与所述激光加工单元的入射光线之间的夹角为45°，所述第三镜片与与所述视觉扫码单元的入射光线的的夹角为45°，所述第二镜片和所述第三镜片平行布置。
在本发明的一种优选实施方案中，所述激光加工单元包括激光器和激光器光纤头。
在本发明的一种优选实施方案中，所述视觉扫码单元包括CCD相机和CCD视觉镜头。
在本发明的一种优选实施方案中，包括4个阵列布置的激光加工头，4个激光加工头呈田字形布置，每个激光加工头上设置有调节其安装高度的升降台。
本发明还公开了一种自动激光打码机，其包括壳体，所述壳体内设置有用于上下待加工件的轨道传输机构、用于定位待加工件的视觉定位系统、用于识别待加工件的信息管理系统和自动控制系统，所述壳体内设置还设置有多头激光打码机构。
在本发明的一种优选实施方案中，所述视觉定位系统设置于所述轨道传输机构的下端，从视觉定位系统下向上进行拍照实时读取待加工产品的工单信息条码，所述多头激光打码机构设置于所述轨道传输机构的上端。
在本发明的一种优选实施方案中，所述轨道传输机构包括用于传输待加工件的传送带、用于沿输送方向限位待加工件的挡料气缸和用于定位待加工件的顶料气缸。
在本发明的一种优选实施方案中，所述顶料气缸设置有用于与待加工件配合的定位销。
在本发明的一种优选实施方案中，自动控制系统能自动识别条码类型，读出各种工单信息条码并且上传给所述信息管理系统，并且容错率很高，识别成功率很高。所述自动控制系统可以根据条码信息的结果进行自动判断，合格生成日志，不合格生成警报信号并保存图片方便查看。
在本发明的一种优选实施方案中，本发明的多头激光打码机构中的视觉扫描单元(即CCD视觉定位系统)，采用CCD视觉光路与激光光路同轴设计，利用视觉用来准确定位待加工产品的位置。通过采用张正友标定法，视觉系统可精确获取标定平面的对象参数，包括尺寸、坐标等。所述自动控制系统控制所述轨道传输机构把待加工产品运行至加工位，将其上表面与标定面重合后，通过识别上表面的形状也可准确获取上表面的修正值。所述自动控制系统根据修正值实时修正加工坐标，再控制所述四头激光打码机构进行加工
在本发明的一种优选实施方案中，所述轨道传输机构旁设置有光电传感器。待加工产品从左边流道流入，有料光电传感器感应，所述自动控制系统控制挡料气缸上升。当待加工产品流入挡料位后，光电传感器信号感后，所述自动控制系统控制加工定位机构的顶料气缸进行初定位，并控制挡料气缸上降。所述自动控制系统依次控制所述CCD视觉扫码机构、所述CCD视觉定位系统、所述四头激光打码机构、所述信息管理系统来进行自动激光加工。加工完成后，所述自动控制系统控制顶料气缸复位，待加工产品从流道的右边流出
在本发明的一种优选实施方案中，所述信息管理系统，由CCD视觉扫码机构读取出工单信息条码供所述信息管理系统使用，所述信息管理系统从工单信息数据库里面查询并取出相应的、未使用的激光打码信息，供所述自动控制系统控制所述四头激光打码机构进行自动激光打码，激光打码完成后，所述信息管理系统把工单信息条码与激光打码信息进行数据绑定并且更新工单信息数据库，再与工厂管理系统通信连接，方便查询与跟踪。
在本发明的一种优选实施方案中，自动控制系统，主要完成流道、PLC、所述CCD视觉扫码机构、所述CCD视觉定位系统、激光控制卡的控制以及所述信息管理系统进行整体流程控制。所述自动控制系统控制待加工产品从所述轨道传输机构流入，由PLC控制气缸初定位，再启动所述CCD视觉扫码机构、所述信息管理系统、所述CCD视觉定位系统。收到所述信息管理系统回传的信息，对打加工内容进行分割，控制激光控制卡更新加工信息，再控制所述四头激光打码机构加工，加工完成后控制待加工产品从所述轨道传输机构流出，并且通知所述信息管理系统进行数据更新。所述自动控制系统能详细记录每一步的工作日志，方便查询与跟踪各种状态和报警信息。
下面结合附图对本发明做出进一步解释：
参考图1-6，本实施例中提出了一种自动激光打码机，包括轨道传输机构1、四头激光打码机构2、CCD视觉定位系统3、CCD视觉扫码机构4、信息管理系统5、自动控制系统6、光电传感器8和电气控制箱9。
轨道传输机构1的流道是由东方马达电机控制的传送带1.1，流道设有挡料气缸1.2和顶料气缸1.3用于控制待加工产品1.4加工前初定位，流道进料位1.5、出料位1.6、挡料位1.7均设光电传感器用于检测加工产品的位置。当待加工产品1.4从进料位1.5进入时，进料位1.5光传感器触发挡料气缸1.2上升进行粗定位，防止流道引起过冲。待加工产品1.3传送至挡料位1.6时，挡料位1.6光电传感器触发顶料气缸1.2上升，由于顶料机构1.8设有定位销1.9可以进行初定位，保证待加工产品1.4在CCD视觉定位系统3和CCD视觉扫码机构4的相机视视觉内。500MS后挡料气缸1.1下降，方便出料。
自动控制系统6发送命令控制四个CCD视觉扫码机构4的CCD视觉扫码相机4.1抓拍图片进行视觉扫码，读取待加工产品1.3的PCB码。视觉扫码完成后，如果读码结果不正常回传NG信息，并保存失败的图片和日志信息，方便查询故障原因；如果读码结果正常回传读码信息。自动控制系统6收到NG产生报警日志，并控制顶料气缸1.3下降使待加工产品1.4流出，发送未打码的信息给下工位取出。如果自动控制系统6收到正常的信息，信息管理系统5访问EMS数据库7的工单数据库，查询CCD视觉扫码机构4读码信息是否被使用，如果使用产生报警日志，并控制顶料气缸1.3下降使待加工产品1.4流出，发送未打码的信息给下工位取出；如果未使用信息管理系统5从工单数据库取出未使用的打码信息，发送给自动控制系统6。自动控制系统6分割打码信息数据并且分别发送给四头激光打码机构2的四张金橙子打标卡，并且刷新显示加工内容。
自动控制系统6发送启动命令给CCD视觉定位系统3进行位置修正。CCD视觉定位系统3收到命令后启动四个CCD视觉定位相机3.1同时工作。CCD视觉定位相机3.1抓拍待加工产品1.4的上表面特征与标定面重合后，通过识别上表面的形状也可准确获取上表面的修正值。如果修正值偏差过大或者CCD视觉定位相机3.1故障回传NG信息给自动控制系统6，并保存图片方便查看跟踪；如果正常回传四个视觉定位信息。自动控制系统6将打标内容分成四份，并根据四个修正值对的四张打标卡加工坐标进行修正。再分别控制四头激光打码机构2有四个振镜加工头2.4进行田字型同步加工。
四头激光打码机构2打码加工完成后，自动控制系统6发送完成信号给信息管理系统5，并控制顶料气缸1.3下降使待加工产品1.4流出，发送打码完成的信息给下工位进行检码。信息管理系统5把读码信息与激光打码信息进行数据绑定，并且更新EMS数据库7的工单数据库。信息管理系统5与工厂管理系统通信更新数据，方便查询与跟踪。
本发明提高效率，自动化程度高，维护少，软件即编即用，标识内容灵活可变，操作简单，无污染。同时，本发明的控制系统通信连接于工厂管理系统(MES)，使得PCB电路板打码过程始终处于产品加工过程管控，并且能远程端监测高速激光打码设备的运行情况和产能。
本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多头激光打码机构，其特征在于：包括多个阵列布置的激光加工头，每个激光加工头包括同轴光路，所述同轴光路的入光端连接有激光加工单元和视觉扫码单元，所述同轴光路的出光端连接有振镜加工单元，所述同轴光路能够将激光加工单元的入射光线和视觉扫码单元的入射光线汇集呈一束光线输出至所述振镜加工单元。
2.根据权利要求1的多头激光打码机构，其特征在于：所述同轴光路的两个入光端平行布置，所述同轴光路的一个出光端与一个入光端平行布置同轴布置。
3.根据权利要求1的多头激光打码机构，其特征在于：所述同轴光路内设置有用于调节视觉扫码单元的焦距的第一镜片、用于反射激光加工单元的入射光线的第二镜片和用于汇集激光加工单元的入射光线和视觉扫码单元的入射光线的第三镜片，所述第一镜片与所述视觉扫码单元的入射光线同轴，所述第二镜片与所述激光加工单元的入射光线之间的夹角为45°，所述第三镜片与与所述视觉扫码单元的入射光线的的夹角为45°，所述第二镜片和所述第三镜片平行布置。
4.根据权利要求1的多头激光打码机构，其特征在于：所述激光加工单元包括激光器和激光器光纤头。
5.根据权利要求1的多头激光打码机构，其特征在于：所述视觉扫码单元包括CCD相机和CCD视觉镜头。
6.根据权利要求1的多头激光打码机构，其特征在于：包括4个阵列布置的激光加工头，4个激光加工头呈田字形布置，每个激光加工头上设置有调节其安装高度的升降台。
7.一种自动激光打码机，包括壳体，所述壳体内设置有用于上下待加工件的轨道传输机构、用于定位待加工件的视觉定位系统、用于识别待加工件的信息管理系统和自动控制系统，其特征在于：所述壳体内设置还设置有如权利要求1-6任意一项权利要求所述的多头激光打码机构。
8.根据权利要求7的自动激光打码机，其特征在于：所述视觉定位系统设置于所述轨道传输机构的下端，所述多头激光打码机构设置于所述轨道传输机构的上端。
9.根据权利要求7的自动激光打码机，其特征在于：所述轨道传输机构包括用于传输待加工件的传送带、用于沿输送方向限位待加工件的挡料气缸和用于定位待加工件的顶料气缸。
10.根据权利要求9的自动激光打码机，其特征在于：所述顶料气缸设置有用于与待加工件配合的定位销。
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