CN113492600B - 一种激光打标设备和激光打标设备的自动调焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光打标设备和激光打标设备的自动调焦方法，可以实现高精度的自动调焦，方法部分包括：获取定位距离和与定位距离关联的高度距离，以及获取光学等效距离；根据高度距离和光学等效距离确定各定位点对应的打标平面的焦点高度，并获取各焦点高度与各定位距离之间的对应关系；根据各焦点高度与各定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；接收包含目标焦点高度的调焦指令，自焦点高度和调焦距离曲线中确定与目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将调焦镜片在导轨上与聚焦镜片之间的距离调节至与目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成。

Description

一种激光打标设备和激光打标设备的自动调焦方法

技术领域

本发明属于激光打标技术领域，具体地，涉及一种激光打标设备和激光打标设备的自动调焦方法。

背景技术

如图1所示，激光打标设备在打标平面上的打标位置A点和B点分别进行打标时，理想的激光聚焦有唯一最细的聚焦点，即焦点位置。在分别对A点与B点进行打标时，两个打标位置对应激光聚焦的焦距会发生改变，此时，若打标位置发生切换而焦点高度不随之改变；或者，当对打标平面上某一厚度打标物调节到焦点位置打标时，此后若更换其他厚度的打标物还保持原始的焦点高度不变时，均会导致激光束射在打标平面的点不是最理想的聚焦点，进而导致打标线条变粗或者打标效果变差等问题。

现有技术中，激光打标装置中的激光器1发射的激光束依次穿过调焦镜片21和聚焦镜片3之后，经由振镜4偏转照射至打标平面6上进行打标，此时，通过人工调节手轮7反复对包含调焦镜片21的动态调焦装置2在图1中所示的第一导轨5上的位置进行调节，进而调节激光束1最终照射到打标平面6上的焦点位置的高度。但是，该方案存在以下问题：首先，调焦镜片21在图1中所示第一导轨5的位置需要根据调焦镜片21与聚焦镜片3的焦距进行确定，鉴于保密等原因，通常调试员不清楚镜片焦距的准确参数，因此，控制调焦镜片21在第一导轨5的行程可能仅凭个人经验，需对手轮反复操作；同时，由于调焦镜片21与聚焦镜片3可能存在加工及装配误差，调焦镜片21与聚焦镜片3的焦距的实际值可能与设计值有差别，导致运算值不准确；并且，实际应用中针对不同种类产品，打标物的厚度经常变化，则需要反复打标调试，不仅工作量大，操作过程比较繁琐，则可能还会影响调焦效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中，激光打标设备需要主要人工调节实现调焦工艺，给激光打标领域的实际应用带来诸多不便，而且此调节方式对调焦的精度以及调焦后的打标效果影响较大，提供一种激光打标设备和激光打标设备的自动调焦方法，实现激光打标设备的自动调焦，该方法可以提高激光打标设备调焦的精确度和工作效率。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种激光打标设备，激光打标设备包括：所述激光打标设备包括控制装置、激光器、动态调焦装置、聚焦镜片、振镜和测距装置；其中，所述动态调焦装置包括调焦镜片以及与所述调焦镜片滑动连接的导轨；所述激光器发射的激光束依次穿过所述调焦镜片和聚焦镜片之后，经由所述振镜偏转照射至打标平面上的打标物进行打标；所述控制装置连接所述动态调焦装置和所述激光器，所述控制装置用于控制所述调焦镜片在所述导轨上移动和控制所述动态调焦装置整体移动，以改变所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离；所述测距装置用于检测测距装置与各定位点对应的所述打标平面上的打标物之间的距离。

可选地，所述测距装置设在所述振镜的旁侧，所述测距装置为CCD相机。

本发明另一方面提供一种激光打标设备的自动调焦方法，所述激光打标设备包括：控制装置、激光器、动态调焦装置、聚焦镜片、振镜和测距装置；其中，所述动态调焦装置包括调焦镜片以及与所述调焦镜片滑动连接的导轨；所述激光器发射的激光束依次穿过所述调焦镜片和所述聚焦镜片之后，经由所述振镜偏转照射至打标平面上的打标物进行打标；所述控制装置连接所述动态调焦装置和所述激光器，所述控制装置用于控制所述调焦镜片在所述导轨上移动和控制所述动态调焦装置整体移动，以改变所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离；所述测距装置用于检测测距装置与打标平面上的打标物之间的距离；

所述方法包括：

获取定位距离和与所述定位距离关联的高度距离，以及获取光学等效距离；其中，所述定位距离是指调焦镜片位于导轨上预设定位点时调焦镜片与聚焦镜片之间的距离，所述高度距离是指测距装置与各所述定位点对应的打标平面上的打标物之间的距离，所述光学等效距离是指所述测距装置与所述聚焦镜片之间的距离；

根据所述高度距离和所述光学等效距离确定各所述定位点对应的打标平面的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系；

根据各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；

接收包含目标焦点高度的调焦指令，自所述焦点高度和调焦距离曲线中确定与所述目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将所述调焦镜片在所述导轨上与所述聚焦镜片之间的距离调节至与所述目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成。

可选地，所述根据所述高度距离和所述光学等效距离确定与各所述定位点对应的打标平面的焦点高度，通过以下公式确定：

FA＝F4+F5；

其中，所述FA为所述焦点高度，F4为所述测距装置与聚焦镜片之间的光学等效距离，F5为所述测距装置与各所述定位点对应的打标平面上的打标物之间的高度距离。

可选地，所述定位距离包括零位距离和非零位距离，所述高度距离包括第一高度距离和第二高度距离；

所述获取定位距离和与所述定位距离关联的高度距离，包括：

令所述调焦镜片位于所述导轨上的定位零点之后，控制所述动态调焦装置整体移动，直至所述激光打标设备的焦点位置位于打标平面中心点时，获取所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离并将其记录为零位距离，并获取所述测距装置与打标平面上的打标物之间的距离并将其记录为第一高度距离；

令所述调焦镜片位于所述导轨上的除所述定位零点之外的各非零位定位点之后，控制所述动态调焦装置往各所述非零位定位点整体移动，获取所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离并将其记录为非零位距离，并获取所述测距装置与打标平面上的打标物之间的距离并将其记录为第二高度距离。

可选地，所述根据所述高度距离和所述光学等效距离确定与各所述定位点对应的打标平面的焦点高度，获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系，包括：

根据所述第一高度距离与所述光学等效距离获取所述零位距离对应的打标平面的焦点高度；

根据所述第二高度距离与所述光学等效距离获取所述非零位距离对应的打标平面的焦点高度；

获取所述零位距离对应的打标平面的焦点高度与所述零位距离之间的对应关系，以及获取所述非零位距离对应的打标平面的焦点高度与所述非零位距离之间的对应关系。

可选地，所述获取所述零位距离对应的打标平面的焦点高度与所述零位距离之间的对应关系，以及获取所述非零位距离对应的打标平面的焦点高度与所述非零位距离之间的对应关系，所述方法还包括：

获取所述激光打标设备的运动校准参数，所述运动校准参数是指所述定位零点和各所述非零位定位点的定位距离对应的振镜摆角的参数；

并根据所述运动校准参数校正所述零位距离对应的打标平面的焦点高度与所述零位距离之间的对应关系，以及根据所述运动校准参数校正所述非零位距离对应的打标平面的焦点高度与所述非零位距离之间的对应关系。

可选地，所述接收包含目标焦点高度的调焦指令之前，还包括：

确定焦点高度范围；

判断待调节焦点高度是否属于所述焦点高度范围；

若所述待调节焦点高度属于所述焦点高度范围时，将所述待调节焦点高度记录为目标焦点高度；

若所述待调节焦点高度超出所述焦点高度范围时，提示用户所述待调节焦点高度异常。

可选地，所述高度距离包括最小高度距离和最大高度距离，所述确定焦点高度范围，包括：

获取各定位点对应的所述最小高度距离和最大高度距离；

根据所述最小高度距离和所述光学等效距离获取最小焦点高度，并根据所述最大高度距离和所述光学等效距离获取最大焦点高度；

根据所述最小焦点高度和所述最大焦点高度获取所述焦点高度范围。

可选地，所述在所述待调节焦点高度超出所述焦点高度范围时，提示用户所述待调节焦点高度异常之后，所述方法还包括：

调节所述动态调焦装置与聚焦镜片之间的距离，并获取调节之后的新的焦点高度和调焦距离曲线以及新的焦点高度范围；

在所述待调节焦点高度属于所述新的焦点高度范围时，将所述待调节焦点高度记录为所述目标焦点高度。

本发明提供的激光打标设备的自动调焦方法，首先获取定位距离和与定位距离关联的高度距离，以及获取光学等效距离；此后可以根据高度距离和光学等效距离确定各定位点对应的打标平面的焦点高度，并获取各焦点高度与各定位距离之间的对应关系；根据各焦点高度与各定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；当接收包含目标焦点高度的调焦指令时，自焦点高度和调焦距离曲线中确定与目标焦点高度对应的目标调焦距离，只需将调焦镜片在导轨上与聚焦镜片之间的距离调节至与目标调焦距离相等之后，则可以确认本次调焦完成。如此，本发明的激光打标设备通过测距装置可以实现自动测量打标平面高度，当需要更换不同厚度打标物打标时，基于获取各焦点高度与各定位距离之间的对应关系，可以获取与测量高度对应的定位距离，则通过对定位距离进行调整则可以控制调焦完成，此过程中无需人工测量调节激光主梁与所打标物体的距离，可以实现无升降体的打标工艺，并杜绝了人为测量误差以及测量参考点误差所带来的不良影响，可以提升激光打标设备的工作效率。另外，通过实时测距实时改变焦距打标的功能，还可以实现激光打标设备高精度的调焦操作，从而可以大幅降低机械设计误差以及传感器安装误差导致的系统焦距误差，可以实现高精度的自动调焦，另外还通过对不同定位距离获取振镜摆角的校准参数，则可以实现更改不同焦距打标时，不需再次选择不同的运动校准参考参数，特别是在打标不同厚度产品时，可以实现自动快捷切换应用参数的功能，则操作者可以不用更改相关硬件或者软件的参数，该方法可以使激光打标设备的操作变得简便，大幅降低操作难度，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的激光打标设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的激光打标设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的激光打标设备的自动调焦方法的流程图。

说明书中的附图标记如下：1-激光器；2-动态调焦装置；21-调焦镜片；2-导轨；3-聚焦镜片；4-振镜；5-第一导轨；6-打标平面；7-手轮；8-测距装置。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明提供的一种激光打标设备，在一个实施例中，如图2所示，该激光打标设备包括控制装置(图中未示出)、激光器1、动态调焦装置2、聚焦镜片3、振镜4和测距装置8。其中，动态调焦装置2包括调焦镜片21以及与调焦镜片21滑动连接的导轨22，可理解地，上述的调焦镜片21和/或聚焦镜片3可以为单个镜片或者聚焦镜组，此处并不限定。当激光打标设备处于工作状态时，激光器1发射的激光束依次穿过调焦镜片21和聚焦镜片3之后，并经由振镜4偏转照射至打标平面6上实现对打标物进行打标。控制装置连接动态调焦装置2和激光器1，控制装置可以用于控制调焦镜片21在导轨22上移动以改变调焦镜片21与聚焦镜片3之间的距离，另外，控制装置还可以用于控制动态调焦装置2整体移动，以实现改变调焦镜片21与聚焦镜片3之间的距离；测距装置8用于检测测距装置8与各定位点对应的打标平面6上的打标物之间的距离。在一个实施例中，可以将测距装置8安装设在振镜4的旁侧，测距装置8可以为例如CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)相机，该测距装置8还可以设置LED灯等，其中，通过CCD相机的CCD传感器可以将光线转变成电荷，并通过模数转换器芯片转换成数字信号，则可以获取测距设备与打标平面6上的打标物之间距离，当然，此处的测距装置8还可以为例如距离测试仪等，此处并不限定。本实施例中，当打标物的面积较小时，通过将测距装置8设在振镜4的旁侧，如此，可以增加测距装置8对打标物测距的概率，则可使激光打标设备的适用范围更加广。

需要说明的是，本实施例中的动态调焦装置2的调节过程，例如控制调焦镜片21在导轨22上的移动，可以由控制装置控制螺旋测微器、千分尺、游标卡尺、步进电机、伺服电机等其中的一种或多种设备来进行调节，此处并不限定。

本发明提供的一种自动调焦激光打标方法，如图2和图3所示，具体地，包括以下步骤S10-S40：

S10：获取定位距离和与所述定位距离关联的高度距离，以及获取光学等效距离。

其中，定位距离是指调焦镜片21位于导轨22上预设定位点时调焦镜片21与聚焦镜片3之间的距离，高度距离是指测距装置8与各定位点对应的打标平面6上的打标物之间的距离，即测距装置8可以检测测距装置8自身与打标平面6上的打标物之间的高度距离。光学等效距离是指测距装置8与聚焦镜片3之间的距离，在一个实施例中，测距装置8与聚焦镜片3之间的距离可以通过机械设计进行定义量取，例如将测距装置8与聚焦镜片3进行同轴设计并定义这两者的距离，则当测距装置8安装固定之后，可以通过测量工具进行量取，此时测距装置8与聚焦镜片3之间的距离可以保持固定，也即光学等效距离随即保持不变。

其中，定位点可以包括根据需求设定的定位零点与非零位定位点，高度距离包括第一高度距离和第二高度距离。

在一个实施例中，获取激光打标设备的高度距离和光学等效距离，包括：令调焦镜片21位于导轨22上的定位零点之后，控制动态调焦装置2整体移动，直至激光打标设备的焦点位置位于打标平面6的中心点时，获取调焦镜片21与聚焦镜片3之间的距离并将其记录为零位距离，并获取测距装置8与打标平面6上的打标物之间的距离并将其记录为第一高度距离。可以理解，该实施例中，控制装置首先控制调焦镜片21位于导轨22上的定位零点，之后控制动态调焦装置2整体移动，即不断调整调焦镜片21与聚焦镜片3之间的距离，实际工作中可以找取打标平面6上激光线条最细和打标声音最响亮的点，当该点聚落在如图2所示的A点位置上时，可以视该位置为焦点位置，进而使得激光打标设备的焦点位置位于打标平面6中心点，此时通过测距装置8可以获取测距装置8与打标平面6上的打标物之间的第一高度距离。另外，还可以将动态调焦装置2的当前位置设定为机械零位，可以将其固定在该机械零位。在目标焦点高度并未超出与该机械零位对应的焦点高度范围时，则可以根据先前调试好的焦点高度直接使用，无需重新进行调整。

在一个实施例中，令调焦镜片21位于所述导轨22上的除所述定位零点之外的各非零位定位点之后，控制所述动态调焦装置2往各所述非零位定位点整体移动，获取调焦镜片21与所述聚焦镜片3之间的距离并将其记录为非零位距离，并获取所述测距装置8与打标平面6上的打标物之间的距离并将其记录为第二高度距离，其中，第二高度距离是指所述调焦镜片21位于所述非零位定位点时所述测距装置8与打标平面6上的打标物之间的距离。在本实施例中，可以理解，在动态调焦装置2被固定之后，通过控制装置控制调焦镜片21在导轨22上从定位零点移动至不同的非零位定位点，进而可以测量获取每一个非零位定位点对应的非零位距离和第二高度距离。

为理解上述内容，这里举例说明：设定相邻两个定位点(定位点包括定位零点与非零位定位点)之间的距离为n，基于上述当激光打标设备的焦点位置位于打标平面6中心点A时，获取调焦镜片21与聚焦镜片3之间的距离并将其记录为零位距离，则可以获取调焦镜片21处于定位零点时调焦镜片21与聚焦镜片3的零位距离L(0)，此时调焦镜片21在导轨22与定位零点之间的距离为0，并获取除零位距离L(0)以外的非零位定位点对应调焦镜片21与聚焦镜片3的非零位距离，具体地，可以预设距离间隔进行移动，例如设定每个间隔为0.5mm，则可以从定位零点开始以0.5mm为间隔控制调焦镜片21向导轨22的两边移动，当然还可以设置其他数值，此处仅用于举例，并不限定。可以理解，基于包括定位零点与非零位定位点可以分别获取每一个定位点对应的高度距离，即基于定位零点可以获取对应的第一高度距离，基于各非零位定位点可以获取对应的第二高度距离，则可以获取如下表1中的定位零点对应的零位距离和第一高度距离，以及每一个非零位定位点对应的非零位距离和第二高度距离，该实施例中，当放置不同厚度打标物进行打标时，需要调整调焦镜片21与聚焦镜片3之间的距离，以使激光束可以处于打标平面6上的焦点，此时基于不同厚度的打标物，通过测距装置8直接量测获取，即建立定点距离与高度距离的数据库。

S20：根据所述高度距离和所述光学等效距离确定各所述定位点对应的打标平面6的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系。

在一个实施例中，根据高度距离和光学等效距离确定各定位点对应的打标平面6的焦点高度，具体可以通过以下公式确定：

FA＝F4+F5；

其中，FA为焦点高度，F4为测距装置8与聚焦镜片3之间的光学等效距离，F5为测距装置8与各定位点对应的打标平面6上的打标物之间的高度距离。可以理解，当测距装置8安装固定之后，测距装置8与聚焦镜片3之间的光学等效距离可以保持不变，此时通过测距装置8可以直接获取测距装置8与打标平面6上的打标物的高度距离，随即获取各定位点对应的打标平面6的焦点高度。

在一个实施例中，确定各所述定位点对应的打标平面6的焦点高度，可以基于上述步骤S10，根据第一高度距离与光学等效距离获取零位距离对应的打标平面6的焦点高度，以及根据第二高度距离与光学等效距离获取非零位距离对应的打标平面6的焦点高度。该实施例中，通过公式FA＝F4+F5可以获取与零位距离和非零位距离对应的焦点高度，则可以获取各焦点高度与各定位距离之间的对应关系。

在一个实施例中，获取各焦点高度与各定位距离之间的对应关系，可以获取零位距离对应的打标平面6的焦点高度与零位距离之间的对应关系，以及获取非零位距离对应的打标平面6的焦点高度与非零位距离之间的对应关系。

示例性地，如表1中所示，当调焦镜片21在导轨22与定位零点之间的距离为n时，基于上述的定位零点可以获取调焦镜片21与聚焦镜片3的距离为L(+n)，并获取测距装置与打标平面上的打标物之间的距离F5(n4)，通过计算可得出对应的焦点高度FA(n4)，也即可以获取该焦点高度和对应定位距离的关联关系，可以理解，其他的非零位定位点或定位零点也可以对应获取，为避免累赘，此处便不展开描述。

如此，可得出下表1中的定位距离(零位距离和非零位距离)与焦点高度的一一对应关系，此后可以根据定位距离与焦点高度的关系，更换不同厚度的打标物时获取对应的焦点高度，并获取与对应焦点高度关联的定位距离，通过控制装置控制调焦镜片21与聚焦镜片3的距离即可完成调焦，如此无需升降主梁重新调节高度，不再需要手动测量被打标物体到激光打标机主梁距离值，从而降低人为测量误差以及测量参考点误差所带来的不良影响，还可以提高激光打标设备的调焦精度和工作效率。

在一个实施例中，获取各焦点高度与零位距离或非零位距离之间的对应关系，还包括：获取激光打标设备的运动校准参数，运动校准参数是指定位零点和各非零位定位点的定位距离对应的振镜4摆角的参数，并根据运动校准参数校正零位距离对应的打标平面6的焦点高度与零位距离之间的对应关系，以及根据运动校准参数校正非零位距离对应的打标平面6的焦点高度与非零位距离之间的对应关系。

如表1所示，当前设运动校准参数为BOX，当控制装置控制调焦镜片21与聚焦镜片3的定位距离进行移动时，可以获取每一个定位点对应的运动校准参数，该实施例中，不同定位距离对应不同的振镜4摆角参数，则可以根据获取的运动校准参数校正对应的焦点高度，示例性地，例如调焦镜片21在导轨22与定位零点之间的距离为n时，对应的运动校准参数BOX(n4)，可以根据该运动标准参数BOX(n4)校正非零位距离对应的打标平面6的焦点高度与非零位距离之间的对应关系。可见，该实施例可以实现在更改不同焦距打标时，无需选择不同的运动校准参数，特别是在打标不同厚度产品时，可以实现自动快捷切换应用参数的功能，则操作者可以不用更改相关硬件或者软件的参数，该方法可以使激光打标设备的操作变得简便，大幅降低操作难度，提高工作效率。

表1定位点的高度距离、定位距离、焦点高度和运动校准参数的对应表

S30：根据各焦点高度与各定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线。

该实施例中，可以根据上述步骤S20中得出各定位点的焦点高度与定位距离的关联关系，则可以根据各焦点高度与各定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线。则在该焦点高度和调焦距离曲线中，只要获知需要调节的目标焦点高度(也即后文中提及的目标焦点高度)，即可确认与该目标焦点高度对应的目标调焦距离，并在步骤S40中根据该目标调焦距离进行调焦。

S40：接收包含目标焦点高度的调焦指令，自焦点高度和调焦距离曲线中确定与目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将调焦镜片21在导轨22上与聚焦镜片3之间的距离调节至与目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成。

在一个实施例中，在激光打标设备中输入待调节焦点高度之后，首先需要确定焦点高度的范围，其中，高度距离包括最小高度距离和最大高度距离，确定焦点高度范围，包括：获取各定位点对应的最小高度距离和最大高度距离，根据最小高度距离和光学等效距离获取最小焦点高度，并根据最大高度距离和光学等效距离获取最大焦点高度，则可以根据最小焦点高度和最大焦点高度获取焦点高度范围，该实施例中，可以理解，通过步骤S20中的公式FA＝F4+F5；其中，FA为焦点高度，F4为测距装置8与聚焦镜片3之间的光学等效距离，F5为测距装置8与各定位点对应的打标平面6上的打标物之间的高度距离，可以根据测距装置8测出高度距离的最大值和最小值进行获取。

此后，需要确认该待调节焦点高度是否属于与上述焦点高度和调焦距离曲线对应的焦点高度范围中，若待调节焦点高度属于焦点高度范围时，将待调节焦点高度记录为目标焦点高度，则可进入到步骤S40中；若待调节焦点高度超出焦点高度范围时，提示用户待调节焦点高度异常，此时可以提示用户输入其他待调节焦点高度或者对激光打标设备当前的焦点高度和调焦距离曲线对应的焦点高度范围进行调节，以使得该待调节焦点高度属于调节之后的焦点高度范围中，进入步骤S40中。

在一个实施例中，在待调节焦点高度超出焦点高度范围时，提示用户待调节焦点高度异常之后，包括：

调节动态调焦装置2与聚焦镜片3之间的距离，并获取调节之后的新的焦点高度和调焦距离曲线以及新的焦点高度范围，在待调节焦点高度属于新的焦点高度范围时，将待调节焦点高度记录为目标焦点高度。

可以理解，本实施例中，在待调节焦点高度超出与该机械零位对应的焦点高度范围时，需要通过整体调节动态调焦装置2，以使得动态调焦装置2与聚焦镜片3之间的距离发生改变，即为使得机械零位发生改变，具体参照上述步骤S10-S40的过程，此时打标平面6中心点可以随之发生改变，重新生成激光打标设备新的焦点高度和调焦距离曲线以及与其对应的新的焦点高度范围，进而使得该待调节焦点高度属于调节之后的焦点高度范围。

本发明的激光打标设备的自动调焦方法，通过测距装置8实现自动测量打标平面6高度，当需要更换不同厚度打标物打标时，基于获取各焦点高度与各定位距离之间的对应关系，可以获取与测量高度对应的定位距离，则通过对定位距离进行调整则可以控制调焦完成，此过程中无需人工测量并调节激光主梁与所打标物体的距离，杜绝了人为测量误差以及测量参考点误差所带来的不良影响，同时可以实现无升降体的激光打标工艺，则可以实现降低机械成本的同时，还提升激光打标设备的工作效率。另外，通过实时测距实时改变焦距打标的功能，还可以实现激光打标设备高精度的调焦操作，从而可以大幅降低机械设计误差。此外，还通过获取不同定位点位置的振镜4摆角的运动校准参数并进行提前校正，则可以实现对不同厚度打标物打标时，无需选择不同的运动校准参数，可以实现自动快捷切换应用参数的功能，则操作者可以不用更改相关硬件或者软件的参数，该方法可以使激光打标设备的操作变得简便。还可以在降低操作人员操作水平误差的同时，提升了设备的加工精度以及稳定性，大幅提升设备的可靠性与适应性。

另外，本发明通过利用动态调焦系统的调焦镜片21在导轨22上移动的行程，当获取到不同焦点高度对应的定位距离时，且只需要在激光打标设备中录入不同的待调节焦点高度，即可控制装置自动完成对焦点位置的焦点高度的调节，无需手动找焦点位置，可以大幅降低对操作员的技能要求；同时，本发明中针对调焦镜片21在导轨22上的位置的调节过程以及动态调焦装置2的调节过程均可以通过控制装置的控制智能化运行，可以取消现有技术如图1中所示的手轮5以及第一导轨5结构，在降低机械成本的同时，还可以避免由于手轮存在装配及加工误差导致的锁紧后动态调焦系统定位不够精准、在设备震动或者人为误碰时很容易改变手轮的位置而造成的调焦不稳定的问题，进一步提高了设备的稳定性。同时，导轨22的两端成为焦点位置的高度调节的调节范围。另外，需要说明的是，本实施例中的定位零点可以根据实际情况进行改变，并不局限为一个固定的定位零点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光打标设备，其特征在于，所述激光打标设备包括控制装置、激光器、动态调焦装置、聚焦镜片、振镜和测距装置；其中，所述动态调焦装置包括调焦镜片以及与所述调焦镜片滑动连接的导轨；所述激光器发射的激光束依次穿过所述调焦镜片和聚焦镜片之后，经由所述振镜偏转照射至打标平面上的打标物进行打标；所述控制装置连接所述动态调焦装置和所述激光器，所述控制装置用于控制所述调焦镜片在所述导轨上移动和控制所述动态调焦装置整体移动，以改变所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离；所述测距装置用于检测测距装置与各定位点对应的所述打标平面上的打标物之间的距离；所述控制装置用于：

获取定位距离和与所述定位距离关联的高度距离，以及获取光学等效距离；其中，所述定位距离是指调焦镜片位于导轨上预设定位点时调焦镜片与聚焦镜片之间的距离，所述高度距离是指测距装置与各所述定位点对应的打标平面上的打标物之间的距离，所述光学等效距离是指所述测距装置与所述聚焦镜片之间的距离；

根据所述高度距离和所述光学等效距离确定各所述定位点对应的打标平面的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系；

根据各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；

接收包含目标焦点高度的调焦指令，自所述焦点高度和调焦距离曲线中确定与所述目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将所述调焦镜片在所述导轨上与所述聚焦镜片之间的距离调节至与所述目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成；

所述定位距离包括零位距离和非零位距离，所述高度距离包括第一高度距离和第二高度距离；

所述获取定位距离和与所述定位距离关联的高度距离，包括：

令所述调焦镜片位于所述导轨上的定位零点之后，控制所述动态调焦装置整体移动，直至所述激光打标设备的焦点位置位于打标平面中心点时，获取所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离并将其记录为零位距离，并获取所述测距装置与打标平面上的打标物之间的距离并将其记录为第一高度距离；

令所述调焦镜片位于所述导轨上的除所述定位零点之外的各非零位定位点之后，控制所述动态调焦装置往各所述非零位定位点整体移动，获取所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离并将其记录为非零位距离，并获取所述测距装置与打标平面上的打标物之间的距离并将其记录为第二高度距离。

2.如权利要求1所述的激光打标设备，其特征在于，所述测距装置设在所述振镜的旁侧，所述测距装置为CCD相机。

3.一种激光打标设备的自动调焦方法，其特征在于，所述激光打标设备为权利要求1或2任一项所述的激光打标设备，所述方法包括：

获取定位距离和与所述定位距离关联的高度距离，以及获取光学等效距离；其中，所述定位距离是指调焦镜片位于导轨上预设定位点时调焦镜片与聚焦镜片之间的距离，所述高度距离是指测距装置与各所述定位点对应的打标平面上的打标物之间的距离，所述光学等效距离是指所述测距装置与所述聚焦镜片之间的距离；

根据所述高度距离和所述光学等效距离确定各所述定位点对应的打标平面的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系；

根据各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；

接收包含目标焦点高度的调焦指令，自所述焦点高度和调焦距离曲线中确定与所述目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将所述调焦镜片在所述导轨上与所述聚焦镜片之间的距离调节至与所述目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成；

所述定位距离包括零位距离和非零位距离，所述高度距离包括第一高度距离和第二高度距离；

所述获取定位距离和与所述定位距离关联的高度距离，包括：

令所述调焦镜片位于所述导轨上的定位零点之后，控制所述动态调焦装置整体移动，直至所述激光打标设备的焦点位置位于打标平面中心点时，获取所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离并将其记录为零位距离，并获取所述测距装置与打标平面上的打标物之间的距离并将其记录为第一高度距离；

令所述调焦镜片位于所述导轨上的除所述定位零点之外的各非零位定位点之后，控制所述动态调焦装置往各所述非零位定位点整体移动，获取所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离并将其记录为非零位距离，并获取所述测距装置与打标平面上的打标物之间的距离并将其记录为第二高度距离。

4.如权利要求3所述的激光打标设备的自动调焦方法，其特征在于，所述根据所述高度距离和所述光学等效距离确定与各所述定位点对应的打标平面的焦点高度，通过以下公式确定：

FA＝F4+F5；

其中，所述FA为所述焦点高度，F4为所述测距装置与聚焦镜片之间的光学等效距离，F5为所述测距装置与各所述定位点对应的打标平面上的打标物之间的高度距离。

5.如权利要求3所述的激光打标设备的自动调焦方法，其特征在于，所述根据所述高度距离和所述光学等效距离确定与各所述定位点对应的打标平面的焦点高度，获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系，包括：

根据所述第一高度距离与所述光学等效距离获取所述零位距离对应的打标平面的焦点高度；

根据所述第二高度距离与所述光学等效距离获取所述非零位距离对应的打标平面的焦点高度；

获取所述零位距离对应的打标平面的焦点高度与所述零位距离之间的对应关系，以及获取所述非零位距离对应的打标平面的焦点高度与所述非零位距离之间的对应关系。

6.如权利要求3所述的激光打标设备的自动调焦方法，其特征在于，所述获取所述零位距离对应的打标平面的焦点高度与所述零位距离之间的对应关系，以及获取所述非零位距离对应的打标平面的焦点高度与所述非零位距离之间的对应关系，还包括：

获取所述激光打标设备的运动校准参数，所述运动校准参数是指所述定位零点和各所述非零位定位点的定位距离对应的振镜摆角的参数；

根据所述运动校准参数校正所述零位距离对应的打标平面的焦点高度与所述零位距离之间的对应关系，以及根据所述运动校准参数校正所述非零位距离对应的打标平面的焦点高度与所述非零位距离之间的对应关系。

7.如权利要求3-6任一项所述的激光打标设备的自动调焦方法，其特征在于，所述接收包含目标焦点高度的调焦指令之前，所述方法还包括：

确定焦点高度范围；

判断待调节焦点高度是否属于所述焦点高度范围；

若所述待调节焦点高度属于所述焦点高度范围时，将所述待调节焦点高度记录为目标焦点高度；

若所述待调节焦点高度超出所述焦点高度范围时，提示用户所述待调节焦点高度异常。

8.如权利要求7所述的激光打标设备的自动调焦方法，其特征在于，所述高度距离包括最小高度距离和最大高度距离，所述确定焦点高度范围，包括：

获取各定位点对应的所述最小高度距离和最大高度距离；

根据所述最小高度距离和所述光学等效距离获取最小焦点高度，并根据所述最大高度距离和所述光学等效距离获取最大焦点高度；

根据所述最小焦点高度和所述最大焦点高度获取所述焦点高度范围。

9.如权利要求7所述的激光打标设备的自动调焦方法，其特征在于，所述在所述待调节焦点高度超出所述焦点高度范围时，提示用户所述待调节焦点高度异常之后，所述方法还包括：

调节所述动态调焦装置与聚焦镜片之间的距离，并获取调节之后的新的焦点高度和调焦距离曲线以及新的焦点高度范围；

在所述待调节焦点高度属于所述新的焦点高度范围时，将所述待调节焦点高度记录为所述目标焦点高度。

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