CN113843509B - 集成式手持激光打标机 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种集成式手持激光打标机，尤其涉及激光打标机的领域，其包括主机，所述主机包括壳体和设置在壳体内的光路系统、控制系统以及供电系统，所述光路系统包括散热块、光源、合束镜、聚焦透镜以及振镜机构；所述散热块上开设有固定腔，所述光源、合束镜以及聚焦透镜依次安装在所述固定腔中，且所述聚焦透镜设置于靠近固定腔腔口一侧；所述振镜机构对应聚焦透镜设置，用于将自所述聚焦透镜射出的激光投射到打标物表面；所述控制系统用于控制振镜机构投射出标记内容；所述供电系统向光路系统和控制系统供电。本申请具有便携实用，便于使用的效果。

Description

集成式手持激光打标机

技术领域

本申请涉及激光打标机的领域，尤其是涉及一种集成式手持激光打标机。

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或刻蚀永久标记的设备。打标原理是通过表层物质的蒸发露出深层物质，从而刻出精美的图案、商标和文字。

目前的激光打标机多为立式或者卧式的大型打标机，整个装置配包括独立的电源机箱、独立的光源模块、大型的散热设备、独立的光路系统、独立的操作平台以及组装这些组件的大型支架或者台面，还需要用大量的线束将这些组件连接起来才能使设备工作，在使用过程中存在着诸多不便。

发明内容

为了改善激光打标机不便于使用的缺陷，本申请提供一种集成式手持激光打标机。

本申请提供的一种集成式手持激光打标机采用如下的技术方案：

集成式手持激光打标机，包括主机，所述主机包括壳体和设置在壳体内的光路系统、控制系统以及供电系统，所述光路系统包括散热块、光源、合束镜、聚焦透镜以及振镜机构；所述散热块上开设有固定腔，所述光源、合束镜以及聚焦透镜依次安装在所述固定腔中，且所述聚焦透镜设置于靠近固定腔腔口一侧；所述振镜机构对应聚焦透镜设置，用于将自所述聚焦透镜射出的激光投射到打标物表面；所述控制系统用于控制振镜机构投射出标记内容；所述供电系统向光路系统和控制系统供电。

通过采用上述技术方案，在光源出光端附近设置合束镜，使得激光在射出光源出射点后立即由散射光调节为平行光，减少了由于漫反射损失的能量，使得激光光源的功率损失得以降低，使得采用较小功率的小体积激光光源即可输出较高能量等级的激光，有助于缩减手持式激光打标机的体积和重量；同时，聚焦透镜前置的安装方式相较与传统的将聚焦透镜安装在振镜机构之后的安装方式，在现有工艺条件下能够将透镜体积缩小80%，而且能够让激光光源的能量损失降低70%以上，即在不额外损失光能量的情况下将聚焦透镜体积尽可能的小型化，使得激光打标机核心的光路系统高度集成，另外，通过配套设置控制系统和供电系统，使得激光打标机各模块得以进一步集成在壳体中，完整集成，适于在各种产品上进行打标，方便使用。

可选的，所述振镜机构包括设置于所述壳体内的固定座和设置在所述固定座上的X振镜电机和Y振镜电机，所述Y振镜电机对应聚焦透镜设置，所述X振镜电机对应壳体激光出光口设置，所述X振镜电机和Y振镜电机均与所述控制系统电连接。

通过采用上述技术方案，采用X振镜电机和Y振镜电机配合来对光路进行调整，使得能够根据标记内容对光路进行精确调整，以在打标物的表面进行精确打印，而且由于振镜电机调节速度高，有助于提升打印作业效率。

可选的，所述聚焦透镜设置在旋扭式调焦镜头中，所述旋扭式调焦镜头包括外套筒、内套筒以及导向杆，所述内套筒滑动连接在所述外套筒中，所述聚焦透镜设置在所述内套筒内，所述外套筒包括固定段和与固定段转动连接的转动段，所述转动段内壁上开设有螺旋线槽，所述内套筒外壁上设置有凸块，所述凸块滑动设置于所述螺旋线槽中，所述导向杆沿外套筒轴线方向设置在外套筒中，所述导向杆一端固接在固定段上，另一端插入所述内套筒筒壁中。

通过采用上述技术方案，将聚焦透镜内置在旋扭式调焦镜头中，使得聚焦透镜与振镜机构之间的距离可以进行调节，实现对焦点的调节。实际使用过程中，手持激光打标机每使用一段时间后调节旋钮式调焦镜头进行调焦，以保证激光出光密度较高且出光集中，进而使得手持激光打标机保持较高打标质量。需要调焦时，扭动转动段，转动段转动过程中通过螺旋槽带动凸块沿导向杆长度方向移动，内套筒随凸块一同运动，带动聚焦透镜移动，进行调距，结构简单，方便调节。

可选的，所述壳体包括外壳体和内壳体，所述内壳体固设在外壳体内，所述光路系统设置于所述内壳体中，所述外壳体上设置有散热孔，所述内壳体内设置有隔板，所述隔板将内壳体内腔分隔为第一容置腔和第二容置腔，所述振镜机构设置于第二容置腔中，所述散热块设置于第一容置腔中，所述旋扭式调焦镜头出光端自固定腔伸出，并贯穿所述隔板伸入第二容置腔中，所述主机的激光出光口开设于所述第二容置腔侧壁上，所述第一容置腔侧壁上对应散热块设置有散热风扇，所述第一容置腔靠近主机激光出光口一侧开设有进气口。

通过采用上述技术方案，通过内壳体对光路系统进行分隔，有助于减少激光传输过程中的能量损耗，另外，隔板的设置有助于将作为主要产热源的光源与振镜机构进行分隔，减少热量振镜机构工作的影响。而散热风扇和进气口的设置，不仅能够快速对第一容置腔进行降温，而且对于一些在打标时会有烟雾产生的情况，能够将打标产生的烟雾抽走，以保证激光的打标强度，从而呈现更好的打标质量。

可选的，所述主机激光出光口上设置有阻隔透镜。

通过采用上述技术方案，采用阻隔透镜对主机的激光出光口进行遮挡，在保证激光能够顺利射出的情况下，使得第二容置腔封闭，即使得振镜机构处于封闭环境中，减少外部环境变化对振镜机构使用精度的影响。

可选的，所述散热块表面设置有散热槽。

通过采用上述技术方案，在增大散热块散热面积，进而提升散热效率的同时，减轻散热块重量，便于手持激光打标机使用。

可选的，还包括遮光罩，所述遮光罩设置于所述壳体的激光出光口一侧，所述遮光罩底部对应壳体的激光出光口设置有滑动门。

通过采用上述技术方案，遮光罩一方面对打印部位进行遮挡，以减少打印面反射激光照射到人眼睛的可能性，保护工作人员；另一方面还可以固定激光打标机的焦距，使得操作者将手持激光打标机贴紧在打标物的表面就可以获得稳定的打印质量，方便使用。

可选的，所述控制系统包括控制器和控制屏，所述控制器与控制屏电连接，所述控制器与振镜机构电连接。

通过采用上述技术方案，便于在控制屏上对需要标记的内容以及设备参数进行编辑操作，方便使用。

可选的，所述供电系统包括电源适配器和与电源适配器电连接的供电组件，所述电源适配器和供电组件均安装在壳体上，所述供电组件包括电池储箱、USB供电接头和DC供电接头中的至少一种。

通过采用上述技术方案，多种供电方式对手持激光打标机进行供电，方便实用。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

在光源出光端附近设置合束镜以及聚焦透镜前置的安装方式，不仅能够减少由于漫反射损失的能量，使得采用较小功率的小体积激光光源即可输出较高能量等级的激光，而且聚焦透镜前置的安装方式相较与传统的将聚焦透镜安装在振镜机构之后的安装方式，在现有工艺条件下能够将透镜体积缩小80%，而且能够让激光光源的能量损失降低70%以上，即在不额外损失光能量的情况下将聚焦透镜体积尽可能的小型化；

将聚焦透镜内置在旋扭式调焦镜头中，使得聚焦透镜与振镜机构之间的距离可以进行调节，实现对焦点的调节。实际使用过程中，手持激光打标机每使用一段时间后调节旋钮式调焦镜头进行调焦，以保证激光出光密度较高且出光集中，进而使得手持激光打标机保持较高打标质量，而且旋扭式调焦镜头结构简单，方便调节；

通过内壳体对光路系统进行分隔，有助于减少激光传输过程中的能量损耗，另外，隔板的设置有助于将作为主要产热源的光源与振镜机构进行分隔，减少热量振镜机构工作的影响。而散热风扇和进气口的设置，不仅能够快速对第一容置腔进行降温，而且对于一些在打标时会有烟雾产生的情况，能够将打标产生的烟雾抽走，以保证激光的打标强度，从而呈现更好的打标质量。

附图说明

图1是本申请实施例的集成式手持激光打标机的整体结构示意图。

图2是图1中集成式手持激光打标机的内部结构示意图。

图3是图2中光输出机构的剖面示意图。

图4是图1中遮光罩的结构示意图。

附图标记：1、壳体；11、内壳体；111、隔板；112、第一容置腔；1121、散热风扇；1122、进气口；113、第二容置腔；1131、激光出光口；1132、阻隔透镜；12、外壳体；121、散热孔；122、把手；123、控制按钮；2、光路系统；21、光输出机构；211、散热块；2111、散热槽；2112、固定腔；212、光源；213、合束镜；214、旋扭式调焦镜头；2141、外套筒；21411、固定段；21412、转动段；214121、螺旋线槽；2142、内套筒；21421、凸块；2143、导向杆；215、聚焦透镜；216、铜管；22、振镜机构；221、固定座；222、X振镜电机；223、Y振镜电机；3、控制系统；31、控制屏；4、供电系统；41、电源适配器；42、电池储箱；421、箱盖；43、USB供电接头；44、DC供电接头；5、遮光罩；51、打标口；52、滑动门；521、拨动轴；53、腰形通槽。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种集成式手持激光打标机。参照图1和图2，集成式手持激光打标机包括主机和卡接在主机下部的遮光罩5。主机包括壳体1、光路系统2、控制系统3以及供电系统4，壳体1包括外壳体12和内壳体11，内壳体11通过螺栓固定在外壳体12内，光路系统2安装于内壳体11中，外壳体12上设置有散热孔121，控制系统3和供电系统4都安装在外壳体12上。供电系统4向光路系统2和控制系统3供电，控制系统3控制光路系统2发出激光。

参照图1和图2，供电系统4设置在外壳体12顶部，包括电源适配器41和供电组件，电源适配器41粘接在外壳体12内壁上，供电组件包括电池储箱42、USB供电接头43和DC供电接头44，电池储箱42一体安装在外壳体12顶部一侧，电池储箱42上盖设有箱盖421，USB供电接头43和DC供电接头44并排粘设在靠近电池储箱42一侧的外壳体12侧壁上，电池储箱42、USB供电接头43和DC供电接头44三者的电源输出端均与电源适配器41电连接。外壳体12顶部还一体设置有把手122，把手122上卡接有控制按钮123。

参照图1，控制系统3包括与电源适配器41电连接的控制器和控制屏31，且控制器与控制屏31也电连接，外壳体12上开设有视窗，控制屏31粘设在视窗处，控制器粘设在控制屏31靠近内壳体11一侧，控制器图中未示出。

参照图2，为了对手持激光打标机工作产生的热量进行分隔以及快速散热，内壳体11内设置有隔板111，隔板111将内壳体11内腔分隔为第一容置腔112和第二容置腔113，光路系统2包括光输出机构21和振镜机构22，光输出机构21主要安装在第一容置腔112中，振镜机构22安装在第二容置腔113中。第二容置腔113底壁靠近隔板111一侧开设有激光出光口1131，激光出光口1131上卡接有阻隔透镜1132。第一容置腔112与隔板111正对的侧壁上卡接有散热风扇1121，第一容置腔112底壁靠近激光出光口1131一侧开设有进气口1122。

参照图2和图3，光输出机构21包括散热块211、光源212、合束镜213、旋扭式调焦镜头214以及聚焦透镜215，散热块211通过螺栓固定在第一容置腔112中，且散热块211位于隔板111和散热风扇1121之间，散热块211表面间隔开设有若干散热槽2111，散热块211中部沿外壳体12长度方向开设有固定腔2112，固定腔2112贯穿散热块211设置，光源212、合束镜213以及旋扭式调焦镜头214依次安装在固定腔2112中，固定腔2112腔壁上还涂抹有用于提升热传导效率的导热硅脂，光源212和合束镜213封装在铜管216中，利用铜材具有较佳的光反射性的特点，减少激光发射后的损耗，光源212与电源适配器41和控制器均电连接，且光源212还与控制按钮123电连接；铜管216末端插设在旋扭式调焦镜头214上，聚焦透镜215安装在旋扭式调焦镜头214中，旋扭式调焦镜头214出光端自固定腔2112伸出，并贯穿隔板111伸入第二容置腔113中。

参照图3，旋扭式调焦镜头214包括外套筒2141、内套筒2142以及导向杆2143，内套筒2142滑动连接在外套筒2141中，聚焦透镜215卡接在内套筒2142内，外套筒2141包括固定段21411和与固定段21411转动连接的转动段21412，转动段21412内壁上开设有螺旋线槽214121，内套筒2142外壁上焊接有凸块21421，凸块21421滑动设置于螺旋线槽214121中，导向杆2143沿外套筒2141轴线方向设置在外套筒2141中，导向杆2143一端焊接在固定段21411内壁上，另一端插入内套筒2142筒壁中，使得内套筒2142只能沿导向杆2143长度方向滑动。

参照图2，振镜机构22包括焊接在内壳体11中的固定座221以及卡接在固定座221上的X振镜电机222和Y振镜电机223，固定座221呈L型设置，X振镜电机222卡接在固定座221纵向侧壁上，Y振镜电机223卡接在固定座221横向侧壁上，X振镜电机222的反射镜对应聚焦透镜215设置，Y振镜电机223的反射镜对应激光出光口1131设置，X振镜电机222和Y振镜电机223均与控制系统3电连接。

参照图4，遮光罩5包括罩体和安装在罩体底部的滑动门52，罩体底部开设有打标口51，打标口51对应激光出光口1131设置，滑动门52安装于激光出光口1131和打标口51之间，且靠近打标口51设置，以便对打标口51进行封闭。本实施例中滑动门52设置为对开式滑动门52，对开式滑动门52的两门扇上均连接有一拨动轴521，罩体侧壁上对应两拨动轴521开设有两个沿罩体长度方向开设的腰形通槽53，两拨动轴521自腰形通槽53中伸出。遮光罩5上也开设有散热孔121。

本申请实施例一种集成式手持激光打标机的实施原理为：在控制屏31上输入需要标记的内容，移动手持激光打标机，使得遮光罩5底壁紧贴在打标物表面，并使打标口51与待标记位置正对，之后按压控制按钮123，光源212发出激光，激光依次经过合束镜213和聚焦透镜215照射到X振镜电机222的反射镜上，经X振镜电机222的反射镜反射到Y振镜电机223的反射镜上，再由Y振镜电机223的反射镜反射出激光出光口1131，最终射到打标物表面，之后控制器控制X振镜电机222和Y振镜电机223的反射镜转动，对激光照射位置进行调节，标刻出标记。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.集成式手持激光打标机，其特征在于：包括主机，所述主机包括壳体（1）和设置在壳体（1）内的光路系统（2）、控制系统（3）以及供电系统（4），所述光路系统（2）包括散热块（211）、光源（212）、合束镜（213）、聚焦透镜（215）以及振镜机构（22）；所述散热块（211）上开设有固定腔（2112），所述光源（212）、合束镜（213）以及聚焦透镜（215）依次安装在所述固定腔（2112）中，且所述聚焦透镜（215）设置于靠近固定腔（2112）腔口一侧；所述振镜机构（22）对应聚焦透镜（215）设置，用于将自所述聚焦透镜（215）射出的激光投射到打标物表面；所述控制系统（3）用于控制振镜机构（22）投射出标记内容；所述供电系统（4）向光路系统（2）和控制系统（3）供电；所述聚焦透镜（215）设置在旋扭式调焦镜头（214）中，所述旋扭式调焦镜头（214）包括外套筒（2141）、内套筒（2142）以及导向杆（2143），所述内套筒（2142）滑动连接在所述外套筒（2141）中，所述聚焦透镜（215）设置在所述内套筒（2142）内，所述外套筒（2141）包括固定段（21411）和与固定段（21411）转动连接的转动段（21412），所述转动段（21412）内壁上开设有螺旋线槽（214121），所述内套筒（2142）外壁上设置有凸块（21421），所述凸块（21421）滑动设置于所述螺旋线槽（214121）中，所述导向杆（2143）沿外套筒（2141）轴线方向设置在外套筒（2141）中，所述导向杆（2143）一端固接在固定段（21411）上，另一端插入所述内套筒（2142）筒壁中；

所述光路系统（2）还包括位于固定腔（2112）内的铜管（216），光源（212）和合束镜（213）封装于铜管（216）中，所述铜管末端插设于旋扭式调焦镜头（214）上；

在光源（212）出光端附近设置合束镜（213），使得激光在射出光源出射点后由散射光调节为平行光；

所述壳体（1）包括外壳体（12）和内壳体（11），所述内壳体（11）固设在外壳体（12）内，所述光路系统（2）设置于所述内壳体（11）中，所述外壳体（12）上设置有散热孔（121），所述内壳体（11）内设置有隔板（111），所述隔板（111）将内壳体（11）内腔分隔为第一容置腔（112）和第二容置腔（113），所述振镜机构（22）设置于第二容置腔（113）中，所述散热块（211）设置于第一容置腔（112）中，所述旋扭式调焦镜头（214）出光端自固定腔（2112）伸出，并贯穿所述隔板（111）伸入第二容置腔（113）中，所述主机的激光出光口（1131）开设于所述第二容置腔（113）侧壁上，所述第一容置腔（112）侧壁上对应散热块（211）设置有散热风扇（1121），所述第一容置腔（112）靠近主机激光出光口（1131）一侧开设有进气口（1122）；

所述散热块（211）表面设置有散热槽（2111）；

所述振镜机构（22）包括设置于所述壳体（1）内的固定座（221）和设置在所述固定座（221）上的X振镜电机（222）和Y振镜电机（223），所述Y振镜电机（223）对应聚焦透镜（215）设置，所述X振镜电机（222）对应壳体（1）激光出光口（1131）设置，所述X振镜电机（222）和Y振镜电机（223）均与所述控制系统（3）电连接；

所述主机激光出光口（1131）上设置有阻隔透镜（1132）；

还包括遮光罩（5），所述遮光罩（5）设置于所述壳体（1）的激光出光口（1131）一侧，所述遮光罩（5）底部对应壳体（1）的激光出光口（1131）设置有滑动门（52）。

2.根据权利要求1所述的集成式手持激光打标机，其特征在于：所述控制系统（3）包括控制器和控制屏（31），所述控制器与控制屏（31）电连接，所述控制器与振镜机构（22）电连接。

3.根据权利要求1所述的集成式手持激光打标机，其特征在于：所述供电系统（4）包括电源适配器（41）和与电源适配器（41）电连接的供电组件，所述电源适配器（41）和供电组件均安装在壳体（1）上，所述供电组件包括电池储箱（42）、USB供电接头（43）和DC供电接头（44）中的至少一种。