CN112536533A - 一种测距式自动对焦打标方法 - Google Patents

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CN112536533A CN202011153864.9A CN202011153864A CN112536533A CN 112536533 A CN112536533 A CN 112536533A CN 202011153864 A CN202011153864 A CN 202011153864A CN 112536533 A CN112536533 A CN 112536533A
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孙杰
张玲玲
李国旗
陈媛
尤伟任
单小龙
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Abstract

本发明涉及一种测距式自动对焦打标方法，属于激光打标技术领域。包括以下步骤：步骤1、将打标物放置于打标机台上，位于振镜打标头的正下方；步骤2、按下对焦按键；步骤3、传感器向打标物表面发射指示激光，测得距离信息；步骤4、根据距离信息，通过对焦程序控制步进电机正转或反转，驱动振镜打标头沿着立柱上下移动，直至激光打标机的打标焦距略等于振镜打标头与打标物表面之间的距离；步骤5、反向补偿，根据传感器步进电机正转或反转，得到精确的打标焦距；步骤6、打标机系统进入锁定状态，停止自动寻找焦平面；步骤7、完成打标。这种自动对焦打标方法精度可控，并且操作安全。能够满足生产中对二维码等标识的高质量需求。

Description

一种测距式自动对焦打标方法
技术领域
本发明涉及一种测距式自动对焦打标方法，属于激光打标技术领域。
背景技术
激光打标机是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。由聚焦后的激光作用于承印材料，使表面材料瞬间熔融，甚至气化，通过控制激光在材料表面的路径，从而刻出精美的图案、商标和文字。激光打标机主要由激光电源、光纤激光器、振镜扫描系统、聚焦系统、计算机控制系统组成。而打标方法就是如何利用激光打标机在物质表面打上永久的标记。
打标方法可以分为两种：自动对焦打标方法和人工手动对焦打标方法。人工手动对焦方法调节的误差较大，工作效率低。相对而言，自动对焦打标方法的误差小，工作效率高。现有的自动打标机如图3所示，在立柱5上安装打标部3，由步进电机6驱动打标部的上下移动，打标部3包含振镜打标头32，振镜打标头32的一侧安装传感器4，按下对焦按钮7进行自动对焦，自动对焦过程需要通过传感器4测量打标物表面至打标头的实际距离，来判断打标头的升降位移。
但是现有的自动对焦打标方法在进行振镜打标头的升降位移时，存在以下问题：第一，对焦精度不可控。由于传感器的反应速度比较慢，在高精度状态(测量数值精度很高)时，对焦存在一定的延迟现象，导致打标物表面至打标头的实际距离大于或小于焦距，影响打标质量。第二，其对焦过程存在安全隐患。在实际对焦过程中，每次更换不同物件时，必须暂停对焦程序的工作，防止误操作。因为在更换零件的过程中，操作人员的手或者其他工具如果不小心放置在测距组件下方，很容易产生漫反射，对焦程序无法鉴别，容易产生安全隐患。
综上，本领域迫切需要一种精度可控、操作安全的精确打标方法，实现对各种物件高质量的标识。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种测距式自动对焦打标方法，能够实现精准对焦和安全操作。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
一种测距式自动对焦打标方法，包括以下步骤：
步骤1、将打标物放置于打标机台上，位于振镜打标头的正下方；
步骤2、按下对焦按键；
步骤3、传感器向打标物表面发射指示激光，经物体表面散射的激光通过传感器内部接收器件接收，测得距离信息；
步骤4、根据距离信息，通过对焦程序控制步进电机正转或反转，驱动振镜打标头沿着立柱上下移动，直至激光打标机的打标焦距略等于振镜打标头与打标物表面之间的距离；
步骤5、根据振镜打标头对焦精度和移动速度，对打标距离进行反向补偿，步进电机正转或反转，得到精确的打标焦距；
步骤6、打标机系统进入锁定状态，停止自动寻找焦平面；
步骤7、完成打标。
进一步，所述步骤4中的对焦程序包括以下步骤：
首先根据拨动开关的方向设定步进电机运动方向，
然后按下对焦按钮，根据传感器的信号判断传感器端口是否为低电平，低电平表示振镜与打标物的表面距离小于焦距，高电平表示振镜与打标物的表面距离大于焦距，如果传感器端口是低电平，则驱动电机正向转动，丝杆带动振镜往上升，直到传感器端口显示为高电平，停止转动，此时，振镜与打标物的表面距离理论上等于焦距。
进一步，步骤5中的反向补偿量根据传感器延迟时间、对焦精度和移动速度确定。
本发明的工作原理是，根据传感器输出的信号判断当前打标面与镜头之间的距离。如果传感器输出的是”ON“信号，则说明系统处于正离焦，于是系统向打标表面方向移动，在移动过程中检测传感器信号是否发生反转，一旦发生反转则说明系统进入负离焦区，停止镜头移动。同样如果传感器初始的输出状态是“OFF“，则说明系统处于负离焦，镜头则向远离打标表面的方向移动，直至传感器输出信号发生反转。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
通过增加反向补偿过程，使得对焦精度可控，从而解决了现有技术中因自动对焦方法缺陷造成的对焦精度差的问题，使激光标识(例如二维码，编码等)的打标质量更加稳定，能满足在实际生产过程中对各种零件表面进行统一的质量的激光标识的需求。同时也解决了现有技术自动对焦过程中，没有锁定状态的问题，使得打标过程更加安全。
附图说明
图1为本发明测距式自动对焦打标方法的流程示意图。
图2为本发明所涉及的对焦程序框图。
图3为本发明所涉及的激光打标机的结构示意图。
图中：1、第一打标物；2、第二打标物；3、打标部；32、振镜打标头；4、传感器；5、立柱；6、步进电机；7、对焦按钮。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，一种测距式自动对焦打标方法，通过图3所示的激光打标机实现，包括以下步骤：
步骤1、将打标物放置于打标机台上，位于振镜打标头的正下方；
步骤2、按下对焦按键；
步骤3、传感器向打标物表面发射指示激光，经物体表面散射的激光通过传感器内部接收器件接收，测得距离信息；
步骤4、根据距离信息，通过对焦程序控制步进电机正转或反转，驱动振镜打标头沿着立柱上下移动，直至激光打标机的打标焦距略等于振镜打标头与打标物表面之间的距离；在此过程中需要结合如图2所示的对焦程序实现，所述对焦程序包括以下步骤：
首先根据拨动开关(图中未示)的方向设定步进电机6运动方向，
然后按下对焦按钮7，根据传感器4的信号判断传感器端口是否为低电平，低电平表示振镜打标头32与打标物的表面距离小于焦距，高电平表示振镜打标头32与打标物的表面距离大于焦距，如果传感器端口是低电平，则驱动电机6正向转动，丝杆带动振镜打标头32往上升，直到传感器端口显示为高电平，停止转动，此时，振镜打标头32与打标物的表面距离理论上等于焦距。
步骤5、根据振镜打标头对焦精度和移动速度，对打标距离进行反向补偿，根据传感器步进电机正转或反转，得到精确的打标焦距。反向补偿量可以根据具体的传感器延迟时间、对焦精度和移动速度确定。
例如：由于传感器4的反应速度比较慢。达到高精度测量数值的反应时间长，假设为10毫秒。而传感器在高速移动状态下的反应时间为1.5毫秒。步进电机6的运动速度假定为2K/秒，每圈400步，丝杠螺距为3毫米，则调焦速度为：(2000/400)*3＝15毫米/秒。在高速移动的情况下，1.5毫秒内振镜打标头的移动距离为0.0225毫米，无法满足对焦精度。要满足高精度，10毫秒内振镜打标头的移动距离为0.15毫米。因此，根据对焦精度和移动速度，需要增加一个反向补偿0.15毫米方能满足对焦要求。
步骤6、打标机系统进入锁定状态，停止自动寻找焦平面。
步骤7、完成打标。
若要重新对焦，再次按下对焦键，系统则继续开始自动对焦。
本发明通过增加反向补偿过程，使得对焦精度可控，从而解决了现有技术中因自动对焦方法缺陷造成的对焦精度差的问题，使激光标识(例如二维码，编码等)的打标质量更加稳定，能满足在实际生产过程中对各种零件表面进行统一的质量的激光标识的需求。同时也解决了现有技术自动对焦过程中，没有锁定状态的问题，使得打标过程更加安全。
以上所述，仅是本发明优选实施例的描述说明，并非对本发明保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，这些均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种测距式自动对焦打标方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将打标物放置于打标机台上，位于振镜打标头的正下方；
步骤2、按下对焦按键；
步骤3、传感器向打标物表面发射指示激光，经物体表面散射的激光通过传感器内部接收器件接收，测得距离信息；
步骤4、根据距离信息，通过对焦程序控制步进电机正转或反转，驱动振镜打标头沿着立柱上下移动，直至激光打标机的打标焦距略等于振镜打标头与打标物表面之间的距离；
步骤5、根据振镜打标头对焦精度和移动速度，对打标距离进行反向补偿，步进电机正转或反转，得到精确的打标焦距；
步骤6、打标机系统进入锁定状态，停止自动寻找焦平面；
步骤7、完成打标。
2.根据权利要求1所述的测距式自动对焦打标方法，其特征在于：
所述步骤4中的对焦程序包括以下步骤：
首先根据拨动开关的方向设定步进电机运动方向，
然后按下对焦按钮，根据传感器的信号判断传感器端口是否为低电平，低电平表示振镜与打标物的表面距离小于焦距，高电平表示振镜与打标物的表面距离大于焦距，如果传感器端口是低电平，则驱动电机正向转动，丝杆带动振镜往上升，直到传感器端口显示为高电平，停止转动，此时，振镜与打标物的表面距离理论上等于焦距。
3.根据权利要求1所述的测距式自动对焦打标方法，其特征在于：
步骤5中的反向补偿量根据传感器延迟时间、对焦精度和移动速度确定。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114347663A (zh) * 2021-12-03 2022-04-15 上海通友同创光电科技有限公司 一种移动式自动化打标机

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Applicant before: Shanghai Institute of Laser Technology

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