CN115815846A - 一种基于脉冲控制的激光标刻方法、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于脉冲控制的激光标刻方法，通过系统控制激光打标卡发送第一脉冲信号给旋转轴的驱动器端，驱动旋转轴旋转进入匀速运动状态；系统控制激光打标卡发送第二脉冲信号给激光打标控制卡的脉冲接收端，实时获取旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某；激光标刻：系统根据所述某一位置A控制激光打标控制卡通过激光器对某一位置A的填充线进行标刻。本发明通过系统同步输出两路脉冲信号，形成脉冲信号的闭环控制，实现旋转轴带动产品移动的同时，确保产品上图形的同步激光标刻，通过脉冲信号的实时激光标刻的位置反馈，保证了激光标刻的精度。

Description

一种基于脉冲控制的激光标刻方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及激光打标领域，具体为一种基于脉冲控制的激光标刻方法、系统及存储介质。
背景技术
在工业领域通过激光打标控制卡对旋转轴进行控制，通过发送脉冲驱动旋转轴运动，再通过编码器采集脉冲计算旋转轴的当前位置。
由于步进旋转轴自身是没有脉冲反馈的，如需要过去位置反馈，需要外接外置编码器。传统的旋转轴与获取旋转轴位置的方法需要采用编码器，而在驱动旋转轴时就需要接外置编码器，外置编码器安装在流水线或者旋转轴上会存在打滑情况，以致于丢失精度，达不到预期效果。
发明内容
为了达到背景技术中由于步进旋转轴自身是没有脉冲反馈的，如需要过去位置反馈，需要外接外置编码器。传统的旋转轴与获取旋转轴位置的方法需要采用编码器，而在驱动旋转轴时就需要接外置编码器，外置编码器安装在流水线或者旋转轴上会存在打滑情况，以致于丢失精度，达不到预期效果目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明的第一方面，提供一种基于脉冲控制的激光标刻方法，包括以下步骤：
配置加工参数：配置的加工参数包括图形分割份数N；
图形处理：导入产品的图形文件，获取图形的加工长度L加，根据所述图形分割份数N平均将图形分成N等份，然后将每等份拆分为单一的填充线，对每个填充线进行排序；
脉冲信号传输：系统控制激光打标卡发送第一脉冲信号给旋转轴的驱动器端，用于驱动旋转轴旋转进入匀速运动状态；系统控制激光打标卡发送第二脉冲信号给激光打标控制卡的脉冲接收端，用于实时获取旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某；
激光标刻：系统根据所述某一位置A控制激光打标控制卡通过激光器对某一位置A的填充线进行标刻；
其中，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号为同时发送；所述某一位置A的X轴坐标大于等于图形首端位置的X轴坐标、并且小于等于图形末端位置的X轴坐标。
本发明通过系统同步输出两路脉冲信号，一路控制旋转轴旋转带动产品表面按照产品图形从首端到末端进行移动，一路实时采集旋转轴旋转带动产品表面按照产品图形从首端到末端进行移动的过程中各个位置的脉冲数，形成脉冲信号的闭环控制，实现旋转轴带动产品移动的同时，确保产品上图形的同步激光标刻，通过脉冲信号的实时激光标刻的位置反馈，保证了激光标刻的精度。
在一些可能的实施方式中，配置的加工参数还包括旋转轴每转的脉冲数H电、旋转轴每转转动距离L转和产品直径D。
在一些可能的实施方式中，所述旋转轴带动产品移动到某一位置A的获取方法如下：
获取旋转轴每旋转一度带动产品表面移动的距离L距，所述L距＝产品直径D*π/360；
获取旋转轴带动产品表面从图形首端位置至末端位置移动所需的总脉冲数H总，所述旋转轴带动产品表面从图形首端位置至末端位置移动所需的总脉冲数H总＝旋转轴每转的脉冲数H电/360*图形的加工长度L加/旋转轴每旋转一度带动产品表面移动的距离L距；
获取旋转轴每旋转一毫米的脉冲数H毫＝旋转轴每转的脉冲数H电/旋转轴每转转动距离L转；
所述旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A＝旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某H某/旋转轴每旋转一毫米的脉冲数H毫。
在一些可能的实施方式中，所述获取图形的加工长度L加具体如下：
获取图形在X、Y轴的最大与最小坐标，根据图形在X轴的最大坐标，即图形末端位置的X轴坐标；图形在X轴的最小坐标，即图形首端位置的X轴坐标；
根据图形末端位置的X轴坐标和图形首端位置的X轴坐标，计算得到图形的加工长度L加。
在一些可能的实施方式中，所述对每个填充线进行排序具体如下：
根据每个填充线的X轴坐标从小到大进行排序，对在同一X轴坐标的填充线根据Y轴坐标大小再次排序。
本发明的第二方面，提供一种基于脉冲控制的激光标刻系统，所述系统包括：
参数配置模块：配置的加工参数包括图形分割份数N；
图形处理模块：导入产品的图形文件，获取图形的加工长度L加，根据所述图形分割份数N平均将图形分成N等份，然后将每等份拆分为单一的填充线，对每个填充线进行排序；
脉冲信号传输模块：系统控制激光打标卡发送第一脉冲信号给旋转轴的驱动器端，用于驱动旋转轴旋转进入匀速运动状态；系统控制激光打标卡发送第二脉冲信号给激光打标控制卡的脉冲接收端，用于实时获取旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某；
激光标刻模块：系统根据所述某一位置A控制激光打标控制卡通过激光器对某一位置A的填充线进行标刻；
其中，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号为同时发送；所述某一位置A的X轴坐标大于等于图形首端位置的X轴坐标、并且小于等于图形末端位置的X轴坐标。
在一些可能的实施方式中，所述加工参数包括旋转轴每转的脉冲数H电、旋转轴每转转动距离L转和产品直径D。
在一些可能的实施方式中，所述旋转轴带动产品移动到某一位置A的获取方法如下：
获取旋转轴每旋转一度带动产品表面移动的距离L距，所述L距＝产品直径D*π/360；
获取旋转轴带动产品表面从图形首端位置至末端位置移动所需的总脉冲数H总，所述旋转轴带动产品表面从图形首端位置至末端位置移动所需的总脉冲数H总＝旋转轴每转的脉冲数H电/360*图形的加工长度L加/旋转轴每旋转一度带动产品表面移动的距离L距；
获取旋转轴每旋转一毫米的脉冲数H毫＝旋转轴每转的脉冲数H电/旋转轴每转转动距离L转；
所述旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A＝旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某H某/旋转轴每旋转一毫米的脉冲数H毫。
在一些可能的实施方式中，所述获取图形的加工长度L加具体如下：
获取图形在X、Y轴的最大与最小坐标，根据图形在X轴的最大坐标，即图形末端位置的X轴坐标；图形在X轴的最小坐标，即图形首端位置的X轴坐标；
根据图形末端位置的X轴坐标和图形首端位置的X轴坐标，计算得到图形的加工长度L加。
在一些可能的实施方式中，所述对每个填充线进行排序具体如下：
根据每个填充线的X轴坐标从小到大进行排序，对在同一X轴坐标的填充线根据Y轴坐标大小再次排序。
本发明的第三方面，提供一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种基于脉冲控制的激光标刻方法的步骤。
附图说明
图1为本发明实施例中产品图形的示意图；
图2为本发明实施例中每等份图形拆分填充线后的示意图；
图3为本发明实施例中填充线排序后，激光光束路径示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
现有技术：将产品固定在旋转轴上，通过软件将标刻图形分割成N份，然后控制旋转轴转动动N某份的X轴位置，旋转轴停下来在进行N某份的图形标刻。
缺点：在激光标刻时旋转轴处于停止状态，标刻完N当前份后旋转再旋转至N当前+1份位置，而这种停顿会导致两等份图形之间会有拼接痕迹。
即：旋转轴先旋转到图形X轴最小坐标位置，然后再从X轴最大坐标位置反方向旋转到X轴的最大坐标位置，而在最小至最大的坐标旋转过程中进行激光标刻。
本实施例提供一种基于脉冲控制的激光标刻方法，包括以下步骤：
S1:配置加工参数：配置的加工参数包括图形分割份数N＝10、旋转轴每转的脉冲数H电＝10000、旋转轴每转转动距离L转＝360mm和产品直径D＝80mm；
S2:图形处理：导入产品的图形文件(ez3文件或dxf文件)，获取图形的加工长度L加具体如下：
获取图形在X、Y轴的最大与最小坐标，根据图形在X轴的最大坐标(50)，即图形末端位置的X轴坐标；图形在X轴的最小坐标(-50)，即图形首端位置的X轴坐标；
根据图形末端位置的X轴坐标和图形首端位置的X轴坐标，计算得到图形的加工长度L加＝100mm。
根据所述图形分割份数平均将图形分成10等份，然后将每等份拆分为单一的填充线，对每个填充线进行排序具体如下：根据每个填充线的X轴坐标从小到大进行排序，对在同一X轴坐标的填充线根据Y轴坐标大小再次排序。
填充线排序的作用是为了使激光光束路径呈弓形，参见附图3所示，避免光束出现不必要的跳转，提高加工效果。
图形作为一个整体进行拆分填充线，当图形很长且填充线很密时需要耗费大量的时间与CPU性能进行计算排序，并且需要等待排序计算完成后才能开始标刻工作；而根据标刻图形是从图形的左边往右边标刻的特点，可将图形按X轴坐标位置均分为预设的等份图形，再针对从左到右顺序拆分图形填充线，在完成最左边第一块图形拆解排序后就可进入标刻工作状态，而后同步往右进行拆解排序，这样做的目的是为了节省时间，避免时间浪费在等待排序计算的过程中，提高激光标刻的效率。
S3:脉冲信号传输：系统控制激光打标卡发送第一脉冲信号给旋转轴的驱动器端，用于驱动旋转轴旋转进入匀速运动状态；系统控制激光打标卡发送第二脉冲信号给激光打标控制卡的脉冲接收端，用于实时获取旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号为同时发送。
S4:激光标刻：系统根据所述某一位置A控制激光打标控制卡通过激光器对某一位置A的填充线进行标刻；某一位置A的获取方法如下：
获取旋转轴每旋转一度带动产品表面移动的距离L距，所述L距＝产品直径D*π/360；
获取旋转轴带动产品表面从图形首端位置至末端位置移动所需的总脉冲数H总，所述旋转轴带动产品表面从图形首端位置至末端位置移动所需的总脉冲数H总＝旋转轴每转的脉冲数H电/360*图形的加工长度L加/旋转轴每旋转一度带动产品表面移动的距离L距；
获取旋转轴每旋转一毫米的脉冲数H毫＝旋转轴每转的脉冲数H电/旋转轴每转转动距离L转；
所述旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A＝旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某/旋转轴每旋转一毫米的脉冲数H毫。
某一位置A的X轴坐标大于等于图形首端位置的X轴坐标、并且小于等于图形末端位置的X轴坐标。
通过计算可以得到H总，H某通过脉冲接收端可实时反馈，即已知，所以通过计算可以获知旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A。
本发明通过系统同步输出两路脉冲信号，一路控制旋转轴旋转带动产品表面按照产品图形从首端到末端进行移动，一路实时采集旋转轴旋转带动产品表面按照产品图形从首端到末端进行移动的过程中各个位置的脉冲数，形成脉冲信号的闭环控制，实现旋转轴带动产品移动的同时，确保产品上图形的同步激光标刻，通过脉冲信号的实时激光标刻的位置反馈，保证了激光标刻的精度。
本实施例还提供一种基于脉冲控制的激光标刻系统，所述系统包括：
参数配置模块：配置的加工参数包括图形分割份数N；
图形处理模块：导入产品的图形文件，获取图形的加工长度L加，根据所述图形分割份数N平均将图形分成N等份，然后将每等份拆分为单一的填充线，对每个填充线进行排序；
脉冲信号传输模块：系统控制激光打标卡发送第一脉冲信号给旋转轴的驱动器端，用于驱动旋转轴旋转进入匀速运动状态；系统控制激光打标卡发送第二脉冲信号给激光打标控制卡的脉冲接收端，用于实时获取旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某；
激光标刻模块：系统根据所述某一位置A控制激光打标控制卡通过激光器对某一位置A的填充线进行标刻；
其中，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号为同时发送；所述某一位置A的X轴坐标大于等于图形首端位置的X轴坐标、并且小于等于图形末端位置的X轴坐标。
在上述实施例的基础上，所述加工参数包括旋转轴每转的脉冲数H电、旋转轴每转转动距离L转和产品直径D。
在上述实施例的基础上，所述旋转轴带动产品移动到某一位置A的获取方法如下：
获取旋转轴每旋转一度带动产品表面移动的距离L距，所述L距＝产品直径D*π/360；
获取旋转轴带动产品表面从图形首端位置至末端位置移动所需的总脉冲数H总，所述旋转轴带动产品表面从图形首端位置至末端位置移动所需的总脉冲数H总＝旋转轴每转的脉冲数H电/360*图形的加工长度L加/旋转轴每旋转一度带动产品表面移动的距离L距；
获取旋转轴每旋转一毫米的脉冲数H毫＝旋转轴每转的脉冲数H电/旋转轴每转转动距离L转；
所述旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A＝旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某H某/旋转轴每旋转一毫米的脉冲数H毫。
在上述实施例的基础上，所述获取图形的加工长度L加具体如下：
获取图形在X、Y轴的最大与最小坐标，根据图形在X轴的最大坐标，即图形末端位置的X轴坐标；图形在X轴的最小坐标，即图形首端位置的X轴坐标；
根据图形末端位置的X轴坐标和图形首端位置的X轴坐标，计算得到图形的加工长度L加。
在上述实施例的基础上，所述对每个填充线进行排序具体如下：
根据每个填充线的X轴坐标从小到大进行排序，对在同一X轴坐标的填充线根据Y轴坐标大小再次排序。
本实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种基于脉冲控制的激光标刻方法的步骤。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于脉冲控制的激光标刻方法，其特征在于，包括以下步骤：
配置加工参数：配置的加工参数包括图形分割份数N；
图形处理：导入产品的图形文件，获取图形的加工长度L加，根据所述图形分割份数N平均将图形分成N等份，然后将每等份拆分为单一的填充线，对每个填充线进行排序；
脉冲信号传输：系统控制激光打标卡发送第一脉冲信号给旋转轴的驱动器端，用于驱动旋转轴旋转进入匀速运动状态；系统控制激光打标卡发送第二脉冲信号给激光打标控制卡的脉冲接收端，用于实时获取旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某；
激光标刻：系统根据所述某一位置A控制激光打标控制卡通过激光器对某一位置A的填充线进行标刻；
其中，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号为同时发送；所述某一位置A的X轴坐标大于等于图形首端位置的X轴坐标、并且小于等于图形末端位置的X轴坐标。
2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲控制的激光标刻方法，其特征在于：配置的加工参数还包括旋转轴每转的脉冲数H电、旋转轴每转转动距离L转和产品直径D。
3.根据权利要求2所述的一种基于脉冲控制的激光标刻方法，其特征在于：所述旋转轴带动产品移动到某一位置A的获取方法如下：
获取旋转轴每旋转一度带动产品表面移动的距离L距，所述L距＝产品直径D*π/360；
获取旋转轴带动产品表面从图形首端位置至末端位置移动所需的总脉冲数H总，所述旋转轴带动产品表面从图形首端位置至末端位置移动所需的总脉冲数H总＝旋转轴每转的脉冲数H电/360*图形的加工长度L加/旋转轴每旋转一度带动产品表面移动的距离L距；
获取旋转轴每旋转一毫米的脉冲数H毫＝旋转轴每转的脉冲数H电/旋转轴每转转动距离L转；
所述旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A＝旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某H某/旋转轴每旋转一毫米的脉冲数H毫。
4.根据权利要求1所述的一种基于脉冲控制的激光标刻方法，其特征在于：所述获取图形的加工长度L加具体如下：
获取图形在X、Y轴的最大与最小坐标，根据图形在X轴的最大坐标，即图形末端位置的X轴坐标；图形在X轴的最小坐标，即图形首端位置的X轴坐标；
根据图形末端位置的X轴坐标和图形首端位置的X轴坐标，计算得到图形的加工长度L加。
5.根据权利要求4所述的一种基于脉冲控制的激光标刻方法，其特征在于：所述对每个填充线进行排序具体如下：
根据每个填充线的X轴坐标从小到大进行排序，对在同一X轴坐标的填充线根据Y轴坐标大小再次排序。
6.一种基于脉冲控制的激光标刻系统，其特征在于，所述系统包括：
参数配置模块：配置的加工参数包括图形分割份数N；
图形处理模块：导入产品的图形文件，获取图形的加工长度L加，根据所述图形分割份数N平均将图形分成N等份，然后将每等份拆分为单一的填充线，对每个填充线进行排序；
脉冲信号传输模块：系统控制激光打标卡发送第一脉冲信号给旋转轴的驱动器端，用于驱动旋转轴旋转进入匀速运动状态；系统控制激光打标卡发送第二脉冲信号给激光打标控制卡的脉冲接收端，用于实时获取旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某；
激光标刻模块：系统根据所述某一位置A控制激光打标控制卡通过激光器对某一位置A的填充线进行标刻；
其中，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号为同时发送；所述某一位置A的X轴坐标大于等于图形首端位置的X轴坐标、并且小于等于图形末端位置的X轴坐标。
7.根据权利要求6所述的一种基于脉冲控制的激光标刻系统，其特征在于：所述加工参数包括旋转轴每转的脉冲数H电、旋转轴每转转动距离L转和产品直径D；所述旋转轴带动产品移动到某一位置A的获取方法如下：
获取旋转轴每旋转一度带动产品表面移动的距离L距，所述L距＝产品直径D*π/360；
获取旋转轴带动产品表面从图形首端位置至末端位置移动所需的总脉冲数H总，所述旋转轴带动产品表面从图形首端位置至末端位置移动所需的总脉冲数H总＝旋转轴每转的脉冲数H电/360*图形的加工长度L加/旋转轴每旋转一度带动产品表面移动的距离L距；
获取旋转轴每旋转一毫米的脉冲数H毫＝旋转轴每转的脉冲数H电/旋转轴每转转动距离L转；
所述旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A＝旋转轴带动产品表面移动到的某一位置A所需的脉冲数H某H某/旋转轴每旋转一毫米的脉冲数H毫。
8.根据权利要求6所述的一种基于脉冲控制的激光标刻系统，其特征在于：获取图形的加工长度L加具体如下：
获取图形在X、Y轴的最大与最小坐标，根据图形在X轴的最大坐标，即图形末端位置的X轴坐标；图形在X轴的最小坐标，即图形首端位置的X轴坐标；
根据图形末端位置的X轴坐标和图形首端位置的X轴坐标，计算得到图形的加工长度L加。
9.根据权利要求6所述的一种基于脉冲控制的激光标刻系统，其特征在于：所述对每个填充线进行排序具体如下：
根据每个填充线的X轴坐标从小到大进行排序，对在同一X轴坐标的填充线根据Y轴坐标大小再次排序。
10.一种计算机存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的一种基于脉冲控制的激光标刻方法的步骤。
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