CN113199153A - 阻燃线缆激光打标装置及其打标方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阻燃线缆激光打标装置及其打标方法，包括工作台，工作台上安装有输送线缆包层中含有激光镭射粉的阻燃线缆的输送装置，阻燃线缆的顶部设有打标头，阻燃线缆的前后两侧设有与水平面倾斜45度的反射镜，反射镜安装在打标头的下部，打标头连接有前后调节装置，前后调节装置连接有上下调节装置，上下调节装置底部固定有光纤激光打标机机柜上。本发明的阻燃线缆打码不产生其他有害物质，只将将添加进阻燃线缆包层中的激光镭射粉快速打标变色，无烟尘，无异味，而且激光打标阻燃线缆打码具有不可磨灭的特性，在双面反射镜的反射下，在圆柱形的线缆两侧进行快速方便打标，避免了因线缆使用后因一面被遮挡无法查询具体编码信息。
Description
技术领域
本发明属于激光打标技术领域，具体涉及一种阻燃线缆激光打标装置及其打标方法。
背景技术
工业消费品领域的阻燃线缆标记方式多为油墨喷码或紫外激光器打标，使油墨喷码标记时，油墨作为主要耗材，使用量大，油墨因温度变化较为敏感，空气湿度不恒定时，油墨喷码机喷嘴容易出现堵、漏、滴、冒等现象，并产生污水排放，且油墨喷码附着力差，无法达到长期追溯的条件；在使用266nm-355nm紫外激光器打标时，由于该激光器波长较短，直接破坏材质的分子结构，改变材料表面的性质，打标颜色对比度强，但是由于破坏了材质的分子键结构，在打标时材料发生了颜色的变化，同时产生烟尘、异物、异味附着在表面，并且存在安全隐患，为了去除异味与恢复表面阻燃特性，需要经过特殊清晰与长时间的二次处理来消除异味、恢复表面阻燃特性，整个过程耗时长，严重制约生产效率，同时因激光的特性，无法实现对阻燃线缆表面双面同时赋码，所以阻燃线缆生产厂家和市场迫切需要一种能够代替原有技术的赋码技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻燃线缆激光打标装置，可以使赋码后的阻燃线缆表面保持原有阻燃性，并且无异味、无烟尘，解决了困扰阻燃线缆激光打标赋码的存在破坏阻燃线缆阻燃性与大量烟尘和油墨喷码不环保、污染大、附着力差的问题。
本发明涉及一种阻燃线缆激光打标装置，包括工作台，工作台上安装有输送线缆包层中含有激光镭射粉的阻燃线缆的输送装置，阻燃线缆的顶部设有打标头，阻燃线缆的前后两侧设有与水平面倾斜45度的反射镜，反射镜安装在打标头的下部，打标头连接有前后调节装置，前后调节装置连接有上下调节装置，上下调节装置底部固定有光纤激光打标机机柜上。
优选的，所述打标头的前端固定有两个安装架，安装架的底部向内翻折，安装架的底部翻折面与水平面成45度夹角，反射镜固定在翻折面内侧。方便安装反射镜，并且可以调节两个安装架之间的距离，来适应不同直径的阻燃线缆。
优选的，所述输送装置包括转动安装在工作台顶部两端的转轴，转轴的底部固定连接有正反转电机，正反转电机连接有控制器，转轴上安装有缠绕转盘。缠绕转盘可以方便的从转轴上取下更换。方便换电缆盘。
优选的，两个缠绕转盘之间的工作台上设有计米轮传感器和视觉扫码枪，视觉扫码枪与打标头之间设有编码检测器，计米轮传感器、视觉扫码枪和编码检测器均连接控制器，控制器连接有显示屏，控制器连接设置在光纤激光打标机机柜内的控制开关。可以检测打标的编码，并且进行扫描书库储存编码信息。
优选的，上下调节装置包括固定在光纤激光打标机机柜顶部的升降柱，升降柱左侧设有升降滑块，升降滑块左侧与前后调节装置连接，前后调节装置包括与升降滑块固定的前后调节柱，前后调节柱左侧设有前后调节滑块，升降滑块和前后调节滑块均连接有调节机构，调节机构包括分别固定连接升降滑块和前后调节滑块的调节螺母，调节螺母连接有调节丝杠，调节丝杠一端固定有调节手轮。方便的调节打标头额度上下和前后的位置。适应不同直径的电缆和调节打标位置。
优选的，光纤激光打标机机柜一侧固定有推手，光纤激光打标机机柜的底部固定安装有行走轮，可以方便移动整个光纤激光打标机，前后调节柱和升降柱的外表面设有刻度，方便确认调整距离，编码检测器固定有连接杆，连接杆通过锁紧螺栓固定在打标头上，可以方便的调节编码检测器的位置，检测时更加准确。
优选的，打标头的后端底部固定有连接座，连接座的中间转动安装有固定安装在前后调节滑块上的锁紧杆，锁紧杆的外端螺纹安装有压紧连接座的压紧手柄，锁紧杆外侧的连接座上设有与锁紧杆同轴的圆弧形的导向槽，导向槽内设有螺纹安装在前后调节滑块上的用于锁紧连接座的锁紧手柄。可以通过松开压紧手柄和锁紧手柄，然后旋转连接座的位置，使得打标头可以旋转180度，实现在多个角度位置进行打标，旋转后，通过拧紧压紧手柄和锁紧手柄把连接座固定在前后调节滑块上。
本发明还提供一种阻燃线缆激光打标方法，包括以下步骤，S1、在阻燃线缆成型时均匀加入激光镭射粉，S2、把阻燃线缆放在输送装置上，然后光纤激光打标装置的打标头发出激光，激光光束发射至双面反射镜上，反射镜反射的激光再对阻燃线缆两侧进行激光打标，阻燃线缆激光打标区域内的激光镭射粉迅速吸收激光，与原有材料出现色差，在阻燃线缆上实现激光打标，S3、打标后的阻燃线缆收卷后取下入库。
优选的，步骤S1中激光镭射粉占总阻燃线缆包层总重量的0.1％-0.2％，所述步骤S2中的光纤激光打标装置为上述所述的阻燃线缆激光打标装置，步骤S2的详细步骤为：把S1中生产的阻燃线缆盘放在一端的输送装置上，阻燃线缆的头端的缠绕在工作台另一端的输送装置上，输送装置正向转动，计米轮传感器检测阻燃线缆的长度，当达到设定值时，控制器控制打标头启动，完成打标动作，线缆打标处输送至编码检测器时，经过编码检测器后检测编码清晰度，若清晰度差，控制器读取计米轮传感器走过的长度数据，然后控制输送装置反转至打标初始位置重新打标，重新打标检验合格后，通过视觉扫码枪读取激光打标编码信息，然后把信息传给控制器把数据存入控制器中，然后打完标的阻燃线缆收卷在输送装置中。
优选的，打标机的打标头扫描振镜为高速振镜，打标头的通光直径为3mm-28mm，扫描振镜的镜片大小在5mm-30mm之间，打标头的聚焦镜为石英材料，打标头上的聚焦镜的打标幅面为50mm-380mm，焦距在210mm-220mm，所述步骤S2中在阻燃线缆在让入输送装置后，需要调节反射镜和打标头的位置，通过前后调节装置和上下调节装置调节反射镜和打标头的位置，使得阻燃线缆处于两个反射镜的中间，并且反射镜反射的激光可以打在阻燃线缆的前后侧面上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
阻燃线缆打码不产生其他有害物质，只将将添加进阻燃线缆包层中的激光镭射粉快速打标变色，无烟尘，无异味，而且激光打标阻燃线缆打码具有不可磨灭的特性，在双面反射镜的反射下，在圆柱形的线缆两侧进行快速方便打标，避免了因线缆使用后因一面被遮挡无法查询具体编码信息。
本发明在兼顾环保与阻燃线缆安全的前提下，节约近一半成本，打标效果相较于之前，色彩对比阈值加强55％，打标速度提升30％以上，同时还节约了生产企业对专门的打标设备配套环保设备的费用，打标合格率在99.98％以上，并实现无人值守，快速入库，阻燃线缆质量全生命周期可追溯。
附图说明
图1为本发明的打标装置的主视结构示意图；
图2为本发明的打标装置的立体视结构示意图；；
图3为本发明的打标装置的右视结构示意图；
图4为本发明的打标装置的左视结构示意图；
图5为本发明的打标装置的部分结构示意图；
图中：1、缠绕转盘，2、阻燃线缆，3、编码检测器，4、打标头，5、前后调节柱，6、前后调节滑块，7、调节手轮，8、调节丝杠，9、升降柱，10、升降滑块，11、推手，12、显示屏，13、光纤激光打标机机柜，14、工作台，15、计米轮传感器，16、反射镜，17、安装架，18、视觉扫码枪，19、转轴，20、行走轮，21、压紧手柄，22、连接座，23、导向槽，24、锁紧手柄。
具体实施方式
下面对照附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
实施例1，如图1至5所示，本发明为一种阻燃线缆激光打标装置，包括工作台14，工作台14上安装有输送线缆包层中含有激光镭射粉的阻燃线缆2的输送装置，阻燃线缆2的顶部设有打标头4，阻燃线缆2的前后两侧设有与水平面倾斜45度的反射镜16，反射镜16安装在打标头4的下部，打标头4连接有前后调节装置，前后调节装置连接有上下调节装置，上下调节装置底部固定有光纤激光打标机机柜13上。
打标头4的前端固定有两个安装架17，安装架17的底部向内翻折，安装架17的底部翻折面与水平面成45度夹角，反射镜16固定在翻折面内侧。
输送装置包括转动安装在工作台14顶部两端的转轴19，转轴19的底部固定连接有正反转电机，正反转电机连接有控制器，转轴19上安装有缠绕转盘1。
两个缠绕转盘1之间的工作台14上设有计米轮传感器15和视觉扫码枪18，视觉扫码枪18与打标头4之间设有编码检测器3，计米轮传感器15、视觉扫码枪18和编码检测器3均连接控制器，控制器连接有显示屏12，控制器连接设置在光纤激光打标机机柜13内的控制开关。
激光光束通过聚焦镜向2个45度反射镜同时发射激光，在阻燃线缆两侧同时赋码，打标头扫描振镜通光孔径为3-28mm；聚焦镜的打标幅面为50mm-380mm。
上下调节装置包括固定在光纤激光打标机机柜13顶部的升降柱9，升降柱9左侧设有升降滑块10，升降滑块10左侧与前后调节装置连接，前后调节装置包括与升降滑块10固定的前后调节柱5，前后调节柱5左侧设有前后调节滑块6，升降滑块10和前后调节滑块6均连接有调节机构，调节机构包括分别固定连接升降滑块10和前后调节滑块6的调节螺母，调节螺母连接有调节丝杠8，调节丝杠8一端固定有调节手轮7。
光纤激光打标机机柜13一侧固定有推手11，光纤激光打标机机柜13的底部固定安装有行走轮20，前后调节柱5和升降柱9的外表面设有刻度，编码检测器3固定有连接杆，连接杆通过锁紧螺栓固定在打标头4上。
打标头4的后端底部固定有连接座22，连接座22的中间转动安装有固定安装在前后调节滑块6上的锁紧杆，锁紧杆的外端螺纹安装有压紧连接座22的压紧手柄21，锁紧杆外侧的连接座22上设有与锁紧杆同轴的圆弧形的导向槽23，导向槽23内设有螺纹安装在前后调节滑块6上的用于锁紧连接座22的锁紧手柄24。光纤激光打标机为MOP结构光纤激光器，该激光器为风冷，风冷系统对激光器进行冷却降温，确保激光器稳定和延长使用寿命。
光纤激光打标机的功率范围设置在50W-100W，常规的应用就是100W脉冲激光器。选择固定波长为1064nm的光纤激光束，脉宽设置在25-28ns之间，常用值应设置为27，光斑直径设置为2mm-5mm之内，常用值设置为3mm，单脉冲能量设置在12毫焦以内，常用值设置在5毫焦-6毫焦之内。
通过以上的打标装置可实现阻燃线缆2的静态激光打标和动态飞行在线激光打标。
用于流水线上动态飞行激光打标，动态飞行激光打标的方式有许多种，还可以直接与阻燃线缆厂现有的包芯线设备组合，在线缆经过包芯线设备完成表层包覆后7-10秒后开始打标，完成对接包芯线设备的动态在线飞行打标。
本发明可实现的激光打标种类为阻燃线缆2打码，阻燃线缆2打码包括点阵模式，如点阵式字体，点阵式二维码，阻燃线缆2大类型包含条形码、淘宝识别码、微信二维码、DM等所有的数字编码与二维码。由于采用的是光纤激光器，在激光的热效应下，使加入的激光镭射粉迅速变色，并不破坏原有氟塑料的分子形式，故不产生烟尘与异味，由打标头向双面反射镜射出的激光，实现圆柱形线缆的双面打标，相比油墨喷码与紫外激光器更加安全环保，效率更高。
设置阻燃线缆2的大小，设置对应的动态飞行打标参数，在光纤激光打标机的显示屏上输入阻燃线缆2打码内容，设置激光参数，激光打标速度在8500mm/s-12000mm/s之间，常用参数应设置为10000mm/s，字符跳转12000mm/s-15000mm/s，常用参数应设置为，13000mm/s，激光打标错时参数为5us-180us，常用参数设置为5us，将阻燃线缆打码的大小设置为可在阻燃线缆上完全呈现的大小，调整动态飞行激光打标的参数。
阻燃线缆在绕线装置旋转时前进，在记米轮传感器的反馈下，触发光纤激光打标机发出激光，向双面反射镜发出激光，由双面反射镜反射激光至阻燃线缆上，出现阻燃线缆打码的效果。
通过光纤激光打标机激光打标过后，经过编码检测器检验，编码检测器包含高清视觉摄像机，对激光打标后的阻燃线缆打码进行拍照扫描，若检测到阻燃线缆打码对比度低于阈值，输送装置反转，将阻燃线缆打码重新进行激光打标，(实际测试500米线缆打标，因添加激光镭射粉的阻燃线缆包层吸光性好，打标次品率低于0.015％，已经远低于油墨喷码与其他型号激光打标方式)经过检验合格后的阻燃线缆打码区域进入后续视觉扫码枪，视觉扫码枪与控制器连接，将合格后的激光打标编码扫描入库。
实施例2为一种阻燃线缆激光打标方法，包括以下步骤，S1、在阻燃线缆2成型时均匀加入激光镭射粉，S2、把阻燃线缆2放在输送装置上，然后光纤激光打标装置的打标头4发出激光，激光光束发射至双面反射镜16上，反射镜16反射的激光再对阻燃线缆两侧进行激光打标，阻燃线缆激光打标区域内的激光镭射粉迅速吸收激光，与原有材料出现色差，在阻燃线缆上实现激光打标，S3、打标后的阻燃线缆收卷后取下入库。
步骤S1中激光镭射粉占总阻燃线缆包层总重量的0.1％-0.2％，所述步骤S2中的光纤激光打标装置为上述权利1至7任一项所述的阻燃线缆激光打标装置，步骤S2的详细步骤为：把S1中生产的阻燃线缆2盘放在一端的输送装置上，阻燃线缆2的头端的缠绕在工作台14另一端的输送装置上，输送装置正向转动，计米轮传感器15检测阻燃线缆2的长度，当达到设定值时，控制器控制打标头4启动，完成打标动作，线缆打标处输送至编码检测器3时，经过编码检测器3后检测编码清晰度，若清晰度差，控制器读取计米轮传感器15走过的长度数据，然后控制输送装置反转至打标初始位置重新打标，重新打标检验合格后，通过视觉扫码枪18读取激光打标编码信息，然后把信息传给控制器把数据存入控制器中，然后打完标的阻燃线缆2收卷在输送装置中。本实施示例以氟塑料支撑的阻燃线缆包层每米含0.2％的激光镭射粉，每米阻燃线缆包层重150克，含有0.3克的激光镭射粉，又例如，以氟塑料支撑的阻燃线缆包层每米含0.1％的激光镭射粉，每米阻燃线缆包层重150克，含有0.15克的激光镭射粉。在步骤S2开始前，执行以下操作：1)、按电源建开机，开机后约20秒，操作屏可进行操作，2)、开机后，自动进入打标编辑界面，在编辑界面上选择飞行或静态打标，3)、在飞行打标输入自动读取日期，在自动读取生产日期后，操作屏上会显示动态日期，再在后面或前面加入企业内部编码比如2021428104628+KSC0012，“+KSC0012”里的加号不用输入，选择二维码动态生成，输入完成点击确定，4)、利用升降柱，前后移动装置将打标头移动到线缆的上方，5)、在操作屏上的打标软件里，输入激光打标的参数，比如激光功率、脉宽、频率等，再调整编码大小(数字和二维码)，一般这个我们会设置一套默认参数，也可以选择一键导入默认参数，参数设置与编码大小就会自动生成，6)、以上内容设置完成后，选择操作屏上的开始打标，7)、整个工作开始。
打标机的打标头4扫描振镜为高速振镜，打标头4的通光直径为3mm-28mm，扫描振镜的镜片大小在5mm-30mm之间，打标头4的聚焦镜为石英材料，打标头4上的聚焦镜的打标幅面为50mm-380mm，焦距在210mm-220mm，所述步骤S2中在阻燃线缆2在放入输送装置后，需要调节反射镜16和打标头4的位置，通过前后调节装置和上下调节装置调节反射镜16和打标头4的位置，使得阻燃线缆2处于两个反射镜16的中间，并且反射镜16反射的激光可以打在阻燃线缆2的前后侧面上。
综上所述，本发明的阻燃线缆打码不产生其他有害物质，只将将添加进阻燃线缆包层中的激光镭射粉快速打标变色，无烟尘，无异味，而且激光打标阻燃线缆打码具有不可磨灭的特性，在双面反射镜的反射下，在圆柱形的线缆两侧进行快速方便打标，避免了因线缆使用后因一面被遮挡无法查询具体编码信息。
本发明在兼顾环保与阻燃线缆安全的前提下，节约近一半成本，打标效果相较于之前，色彩对比阈值加强55％，打标速度提升30％以上，同时还节约了生产企业对专门的打标设备配套环保设备的费用，打标合格率在99.98％以上，并实现无人值守，快速入库，阻燃线缆质量全生命周期可追溯。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种阻燃线缆激光打标装置，其特征在于：包括工作台(14)，工作台(14)上安装有输送线缆包层中含有激光镭射粉的阻燃线缆(2)的输送装置，阻燃线缆(2)的顶部设有打标头(4)，阻燃线缆(2)的前后两侧设有与水平面倾斜45度的反射镜(16)，反射镜(16)安装在打标头(4)的下部，打标头(4)连接有前后调节装置，前后调节装置连接有上下调节装置，上下调节装置底部固定有光纤激光打标机机柜(13)上。
2.根据权利要求1所述的阻燃线缆激光打标装置，其特征在于：所述打标头(4)的前端固定有两个安装架(17)，安装架(17)的底部向内翻折，安装架(17)的底部翻折面与水平面成45度夹角，反射镜(16)固定在翻折面内侧。
3.根据权利要求2所述的阻燃线缆激光打标装置，其特征在于：所述输送装置包括转动安装在工作台(14)顶部两端的转轴(19)，转轴(19)的底部固定连接有正反转电机，正反转电机连接有控制器，转轴(19)上安装有缠绕转盘(1)。
4.根据权利要求3所述的阻燃线缆激光打标装置，其特征在于：两个缠绕转盘(1)之间的工作台(14)上设有计米轮传感器(15)和视觉扫码枪(18)，视觉扫码枪(18)与打标头(4)之间设有编码检测器(3)，计米轮传感器(15)、视觉扫码枪(18)和编码检测器(3)均连接控制器，控制器连接有显示屏(12)，控制器连接设置在光纤激光打标机机柜(13)内的控制开关。
5.根据权利要求4所述的阻燃线缆激光打标装置，其特征在于：上下调节装置包括固定在光纤激光打标机机柜(13)顶部的升降柱(9)，升降柱(9)左侧设有升降滑块(10)，升降滑块(10)左侧与前后调节装置连接，前后调节装置包括与升降滑块(10)固定的前后调节柱(5)，前后调节柱(5)左侧设有前后调节滑块(6)，升降滑块(10)和前后调节滑块(6)均连接有调节机构，调节机构包括分别固定连接升降滑块(10)和前后调节滑块(6)的调节螺母，调节螺母连接有调节丝杠(8)，调节丝杠(8)一端固定有调节手轮(7)。
6.根据权利要求5所述的阻燃线缆激光打标装置，其特征在于：光纤激光打标机机柜(13)一侧固定有推手(11)，光纤激光打标机机柜(13)的底部固定安装有行走轮(20)，前后调节柱(5)和升降柱(9)的外表面设有刻度，编码检测器(3)固定有连接杆，连接杆通过锁紧螺栓固定在打标头(4)上。
7.根据权利要求6所述的阻燃线缆激光打标装置，其特征在于：打标头(4)的后端底部固定有连接座(22)，连接座(22)的中间转动安装有固定安装在前后调节滑块(6)上的锁紧杆，锁紧杆的外端螺纹安装有压紧连接座(22)的压紧手柄(21)，锁紧杆外侧的连接座(22)上设有与锁紧杆同轴的圆弧形的导向槽(23)，导向槽(23)内设有螺纹安装在前后调节滑块(6)上的用于锁紧连接座(22)的锁紧手柄(24)。
8.一种阻燃线缆激光打标方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、在阻燃线缆成型时均匀加入激光镭射粉，S2、把阻燃线缆放在输送装置上，然后光纤激光打标装置的打标头(4)发出激光，激光光束发射至双面反射镜(16)上，反射镜(16)反射的激光再对阻燃线缆两侧进行激光打标，阻燃线缆激光打标区域内的激光镭射粉迅速吸收激光，与原有材料出现色差，在阻燃线缆上实现激光打标，S3、打标后的阻燃线缆收卷后取下入库。
9.根据权利要求8所述的阻燃线缆激光打标方法，其特征在于：步骤S1中激光镭射粉占总阻燃线缆包层总重量的0.1％-0.2％，所述步骤S2中的光纤激光打标装置为上述权利1至7任一项所述的阻燃线缆激光打标装置，步骤S2的详细步骤为：把S1中生产的阻燃线缆(2)盘放在一端的输送装置上，阻燃线缆(2)的头端的缠绕在工作台(14)另一端的输送装置上，输送装置正向转动，计米轮传感器(15)检测阻燃线缆(2)的长度，当达到设定值时，控制器控制打标头(4)启动，完成打标动作，线缆打标处输送至编码检测器(3)时，经过编码检测器(3)后检测编码清晰度，若清晰度差，控制器读取计米轮传感器(15)走过的长度数据，然后控制输送装置反转至打标初始位置重新打标，重新打标检验合格后，通过视觉扫码枪(18)读取激光打标编码信息，然后把信息传给控制器把数据存入控制器中，然后打完标的阻燃线缆(2)收卷在输送装置中。
10.根据权利要求9所述的阻燃线缆激光打标方法，其特征在于：打标机的打标头(4)扫描振镜为高速振镜，打标头(4)的通光直径为3mm-28mm，扫描振镜的镜片大小在5mm-30mm之间，打标头(4)的聚焦镜为石英材料，打标头(4)上的聚焦镜的打标幅面为50mm-380mm，焦距在210mm-220mm，所述步骤S2中在阻燃线缆(2)在放入输送装置后，需要调节反射镜(16)和打标头(4)的位置，通过前后调节装置和上下调节装置调节反射镜(16)和打标头(4)的位置，使得阻燃线缆(2)处于两个反射镜(16)的中间，并且反射镜(16)反射的激光可以打在阻燃线缆(2)的前后侧面上。
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