CN117359107A - 大幅面激光打标方法、装置及计算机可读存储器 - Google Patents

Abstract

本申请适用于激光加工技术领域，提供一种大幅面激光打标方法、装置及计算机可读存储器，该大幅面激光打标方法包括步骤：获取工件子图形和打标子图形；然后在工件子图形内确定打标区域和跳转区域；再控制出光单元和加工平台在打标区域内相对匀速运动，以将对应的打标子图形打标在工件子图形上；最后再控制出光单元在跳转区域内相对于加工平台以最大相对速度运动到下一打标区域。本申请实施例由于出光单元相对于加工平台不会停止移动，并且以相对较大的移动速度相对移动，可以提高出光单元在工件子图形内相对于加工平台的整体移动速度，以减少打标时间，从而提高打标效率。

Description

大幅面激光打标方法、装置及计算机可读存储器

技术领域

本申请涉及激光加工技术领域，特别涉及一种大幅面激光打标方法、装置及计算机可读存储器。

背景技术

激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。

现阶段，对大幅面工件进行打标时，激光束会通过振镜和场镜，以对加工平台上的工件进行打标。然而，在打标过程中，存在振镜和场镜相对于加工平台静止不动的情况，导致振镜和场镜相对于加工平台的运动速度规划欠佳，致使打标效率较低。

发明内容

本申请实施例提供一种大幅面激光打标方法、装置及计算机可读存储器，能提高对大幅面工件的打标效率。

第一方面，本申请实施例提供一种大幅面激光打标方法，所述大幅面激光打标方法通过激光打标装置执行，所述激光打标装置包括出光单元和加工平台，所述出光单元包括振镜和场镜；所述大幅面激光打标方法包括如下步骤：

获取工件子图形和打标子图形；

在所述工件子图形内确定打标区域和跳转区域；

控制所述出光单元和所述加工平台在所述打标区域内相对匀速运动，以将对应的所述打标子图形打标在所述工件子图形上；

控制所述出光单元在跳转区域内相对于所述加工平台以最大相对速度运动到下一所述打标区域。

在第一方面的一些可能的实施方式中，所述在所述工件子图形内确定打标区域和跳转区域的步骤包括：

根据所述工件子图形确定坐标点总数；

根据所述打标子图形确定打标点总数；

根据所述打标点总数和所述坐标点总数确定所述打标区域和跳转区域。

在第一方面的一些可能的实施方式中，所述控制所述出光单元和所述加工平台在所述打标区域内相对匀速运动的步骤包括：

根据所述工件子图形和所述打标子图形确定打标速度；

控制所述出光单元和所述加工平台在所述打标区域内以所述打标速度相对运动。

在第一方面的一些可能的实施方式中，所述根据所述工件子图形和所述打标子图形确定打标速度的步骤包括：

根据所述打标子图形确定打标时间；

根据所述工件子图形确定打标区域长度；

根据所述打标时间和所述打标区域长度确定所述打标速度。

在第一方面的一些可能的实施方式中，所述根据所述打标子图形确定打标时间的步骤包括：

获取激光束移动速度；

根据所述打标子图形确定打标长度；

根据所述激光束移动速度和所述打标长度确定所述打标时间。

在第一方面的一些可能的实施方式中，所述控制所述出光单元在跳转区域内相对于所述加工平台以最大相对速度运动到下一所述打标区域的步骤包括：

控制所述出光单元在跳转区域内相对于所述加工平台的速度从所述打标速度加速到最大速度；

控制所述出光单元在运动到一下所述打标区域时，所述出光单元相对于所述加工平台的速度从所述最大速度减速到下一打标区域内的所述打标速度。

在第一方面的一些可能的实施方式中，所述获取工件子图形和打标子图形的步骤包括：

获取工件图形和打标图形；

将所述工件图形分割为多个连续的所述工件子图形；

将所述打标图形分割为与所述工件子图形对应的所述打标子图形。

在第一方面的一些可能的实施方式中，所述在所述工件子图形内确定打标区域和跳转区域的步骤之前还包括：

规划所述出光单元经过所述工件子图形的顺序。

第二方面，本申请实施例提供一种大幅面激光打标装置，所述大幅面激光打标装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述任一项技术方案所述的大幅面激光打标方法的步骤。

第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，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如上述任一项技术方案所述的大幅面激光打标方法的步骤。

本申请实施例提供的大幅面激光打标方法通过获取工件子图形和打标子图形；然后在工件子图形内确定打标区域和跳转区域；再控制出光单元和加工平台在打标区域内相对匀速运动，以将对应的打标子图形打标在工件子图形上；最后再控制出光单元在跳转区域内相对于加工平台以最大相对速度运动到下一打标区域；由于出光单元相对于加工平台不会停止移动，并且以相对较大的移动速度相对移动，可以提高出光单元在工件子图形内相对于加工平台的整体移动速度，以减少打标时间，从而提高打标效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本申请大幅面激光打标方法一实施例的流程图；

图2为图1中步骤S10的细化流程图；

图3为图1中步骤S20的细化流程图；

图4为图1中步骤S30的细化流程图；

图5为图4中步骤S31的细化流程图；

图6为图1中步骤S40的细化流程图；

图7为本申请工件图形一实施例的分割示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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申请和简化描述，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申请的限制。

应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请实施例提供一种大幅面激光打标方法、装置及计算机可读存储器，用于解决对大幅面工件打标效率低的技术问题。

本申请实施例提供一种大幅面激光打标装置，该大幅面激光打标装置包括出光单元和加工平台。出光单元包括振镜和场镜。其中，振镜可以改变激光束的出射方向；场镜可以聚焦激光束，以减小激光束的直径；加工平台用于固定工件。出光单元用于接收激光束，从而根据实际需求改变激光束的出射方向，调整激光束的直径。

在本实施例中，出光单元和加工平台均可以在水平面内相互垂直的两个方向移动。

如图1所示，本申请实施例提供一种基于上述大幅面激光打标装置的大幅面激光打标方法，该大幅面激光打标方法包括如下步骤：

步骤S10，获取工件子图形和打标子图形；

步骤S20，在工件子图形内确定打标区域和跳转区域；

步骤S30，控制出光单元和加工平台在打标区域内相对匀速运动，以将对应的打标子图形打标在工件子图形上；

步骤S40，控制出光单元在跳转区域内相对于加工平台以最大相对速度运动到下一打标区域。

工件图形是基于工件的实际轮廓信息生成的图形。工件子图形是工件图形的局部的一部分，可以由用户输入存储器内，在需要时直接调用。

打标图形是用于打标在工件上的图形；打标图形与工件图形相对应。打标子图形是打标图形的局部的一部分，可以由用户输入存储器内，在需要时直接调用。

在一实施例中，如图2所示，步骤S10包括如下步骤：

步骤S11，获取工件图形和打标图形；

步骤S12，将工件图形分割为多个连续的工件子图形；

步骤S13，将打标图形分割为与工件子图形对应的打标子图形。

用户可以通过测量工件，得到工件图形，然后根据工件图形设计打标图形。在获取到工件图形和打标图形后，将工件图形和打标图形存储在存储器内，以便在需要使用工件图形和打标图形时调用。

在获取到工件图形后，将工件图形按照尺寸大小分割为多个连续的工件子图形。其中，工件子图形可以是正方形或长方形。

在分割工件图形时，可以将工件图形分割为多个形状和大小均相同的工件子图形，以便简化运算，降低算力消耗。例如，可以将工件图形分割为3×3的正方形阵列。

在将工件图形分割为工件子图形后，根据工件子图形的大小和形状，将打标图形分割为与工件子图形对应的打标子图形。也即在将打标子图形全部打标在对应的工件子图形上之后，打标子图形可以拼接成完整的打标图形。

当出光单元相对于加工平台静止不动时，从出光单元出射的激光束扫描打标的区域面积是有限的，可以将该区域命名为扫描区域。扫描区域的面积大于或等于工件子图形的面积，以使出光单元相对于加工平台在打标区域内运动时，可以将对应的打标子图形都打标在该工件子图形上。然后出光单元再经过跳转区域运动到下一打标区域内，以对下一打标区域进行打标。

在工件子图形内确定打标区域和跳转区域后，当出光单元相对于加工平台在打标区域运动时，出光单元可以出射激光束，以对该打标区域所在的工件子图形内打标，从而将对应的打标子图形打标在工件子图形内。由于在打标区域内已经将对应的打标子图形打标在了该打标区域所在的工件子图形内，因此在跳转区域内，出光单元可以停止出射激光束，以提高出光单元相对于加工平台的运动速度，从而提高对大幅面工件的打标效率。

如图3所示，步骤S20包括：

步骤S21，根据工件子图形确定坐标点总数；

步骤S22，根据打标子图形确定打标点总数；

步骤S23，根据打标点总数和坐标点总数确定打标区域和跳转区域。

先建立空间直角坐标系，并且以单位长度作为一个坐标长度。然后将工件子图形和打标子图形均坐标化，使得相邻两个坐标点之间的长度为一个单位长度。在工件子图形和打标子图形内全部覆盖坐标点之后，统计工件子图形内坐标点的总数量，并将工件子图形内坐标点的总数量作为坐标点总数。再统计打标子图形内的坐标点的总数量，并将打标子图形内的坐标点的总数量作为打标点总数。

在得到坐标点总数和打标点总数之后，将打标点总数与坐标点总数的比值作为打标区域的面积与工件子图形的面积的比值，也即可以将打标点总数与坐标点总数的比值作为在打标区域到跳转区域的方向上打标区域长度与工件子图形长度的比值，以确定打标区域。再将工件子图形内除去打标区域剩余的区域作为跳转区域，从而得到跳转区域。

可以理解地，在确定打标区域和跳转区域时，先沿出光单元相对于加工平台的运动方向确定打标区域与工件子图形的长度比值，以使该比值与打标点总数和坐标点总数的比值相等，从而确定打标区域，再将工件子图形内剩余区域作为跳转区域。因此在工件子图形连续且相邻，出光单元相对于加工平台运动时，出光单元会交替经过打标区域和跳转区域；也即出光单元经过的路径中，跳转区域位于相邻两个打标区域之间。

在确定打标区域和跳转区域后，控制出光单元和加工平台在打标区域内相对匀速运动，以将对应的打标子图形打标在工件子图形上，使得出光单元在出射激光束打标时，也可以相对于加工平台运动。从而提高对大幅面工件的打标效率。而出光单元相对于加工平台匀速运动，可以提高激光束对工件的打标质量。

如图4所示，步骤S30包括：

步骤S31，根据工件子图形和打标子图形确定打标速度；

步骤S32，控制出光单元和加工平台在打标区域内以打标速度相对运动。

由于每个工件子图形内，打标区域与跳转区域的比例可能不相同，因此需要根据工件子图形和打标子图形确定打标速度，以避免打标速度过快，而影响打标质量。或者打标速度过慢，而影响打标效率。

如图5所示，步骤S31包括：

S311，根据打标子图形确定打标时间；

S312，根据工件子图形确定打标区域长度；

S313，根据打标时间和打标区域长度确定打标速度。

打标子图形是出光单元出射的激光束需要照射工件，以在工件上打标的图形。每个打标子图形的复杂程度可能不相同，因此所需要的打标时间可能也不相同。因此需要根据打标子图形的复杂程度确定打标时间。

出光单元相对于加工平台会从打标区域运动到跳转区域，在从一个工件子图形的打标区域到跳转区域的方向上，确定打标区域的长度，并将该长度作为打标区域长度。由于工件子图形已经被坐标化，因此可以根据打标区域从打标区域到跳转区域的方向上的坐标点确定打标区域长度。如图7所示，若a为工件子图形，a1为打标区域，a2为跳转区域，则打标区域a1的打标区域长度为L。

在确定打标时间和打标区域长度后，将打标区域长度与打标时间的比值作为打标速度值，从而根据打标速度值确定打标速度。

在确定打标时间时，是将打标子图形完全打标在对应的工件子图形上的时间。而在确定打标区域长度时，是出光单元在打标区域内移动的长度。因此出光单元在打标区域内相对于加工平台以打标速度移动，就可以将打标子图形打标在工件子图形上。当出光单元在跳转区域内相对于加工平台移动时，出光单元就可以不用出射激光束进行打标。

在根据打标子图形确定打标时间时，先获取出光单元出射激光束以对工件进行打标时，激光束的移动速度，并将该速度作为激光束移动速度。激光束移动速度可以由用户进行设定，以便在使用时直接调用。然后再根据打标子图形确定打标长度，将打标长度与激光束移动速度的比值作为打标时间。

在打标子图形被坐标化后，将组成打标子图形的所有坐标点形成的轨迹长度作为打标长度。

如图6所示，步骤S40包括：

步骤S41，控制出光单元在跳转区域内相对于加工平台的速度从打标速度加速到最大速度；

步骤S42，控制出光单元在运动到一下打标区域时，出光单元相对于加工平台的速度从最大速度减速到下一打标区域内的打标速度。

出光单元在跳转区域内相对于加工平台移动时，不需要出射激光束以对工件进行打标。因此出光单元在跳转区域内相对于加工平台移动时，可以加速、减速或匀速。

为便于叙述，将出光单元相对于加工平台在当前工件子图形的打标区域内的打标速度记为v1；将出光单元相对于加工平台在下一工件子图形的打标区域内的打标速度记为v2；出光单元在跳转区域内相对于加工平台的速度从打标速度v1加速到最大速度，将该最大速度记为v3；出光单元相对于加工平台的最大移动速度记为v0。

可以理解地，出光单元相对于加工平台的最大移动速度的上限为v0，出光单元相对于加工平台的移动速度从v1开始加速，所能得到的最大速度即为v0。由于v3是加工平台在跳转区域内相对于加工平台的最大移动速度，因此在跳转区域内，存在从v1还没有加速到v0就需要减速，以便在出光单元刚好到达下一打标区域时，刚好可以减速到v2的可能，因此v3小于或等于v0。

在跳转区域内，出光单元相对于加工平台的移动速度存在以下几种可能：

从v1加速到v3，再从v3减速到v2；或

从v1加速到v0，再从v0减速到v2；或

从v1加速到v0，以v0匀速移动一段时间后，再从v0减速到v2；或

从v1直接加速到v2，减速时间为0；或

从v1直接减速到v2，加速时间为0。

控制出光单元在跳转区域内相对于加工平台的速度从打标速度v1加速到最大速度v3，可以减少出光单元在跳转区域内的移动时间，以便出光单元在最短时间内运动到下一工件子图形的打标区域内，从而提高打标效率。

由于打标速度v1和v2通过前述方法可以计算得到，而跳转区域沿打标区域到跳转区域的方向上的长度也可以通过计算得到。出光单元相对于加工平台的加速度由驱动出光单元和/或加工平台移动的驱动组件确定，该加速度可以由用户存储在存储器内，以便直接调用；或者在没有存储该加速度的情况下，也可以直接控制该驱动组件，以使出光单元相对于加工平台以最大加速度加速或减速度减速。

在打标速度v1和v2、跳转区域沿打标区域到跳转区域的方向上的长度以及加速度均已知的情况下，就可以规划出光单元在跳转区域内相对于加工平台的移动速度，以便减少出光单元在跳转区域内的移动时间，从而便于提高打标效率。

在工件子图形内确定打标区域和跳转区域之前，需要先规划出光单元相对于加工平台的移动方向，也即规划出光单元经过工件子图形的顺序。在规划出光单元经过工件子图形的顺序后，就可以在每个工件子图形内确定打标区域和跳转区域，以便出光单元依次经过交替分布的打标区域和跳转区域。其中，出光单元经过的工件子图形需要连续且相邻。

如图7所示，出光单元经过工件子图形的顺序可以是a、b、c、d、e、f、g、h和i。出光单元经过工件子图形的顺序也可以是a、b、c、d、g、h、i、f和e。

如图7所示，若出光单元经过工件子图形的顺序a、b和c，则a1和b1均是打标区域，a2和b2均是跳转区域，以使跳转区域a2位于两个打标区域a1和b1之间。

本申请实施例通过获取工件子图形和打标子图形；然后在工件子图形内确定打标区域和跳转区域；再控制出光单元和加工平台在打标区域内相对匀速运动，以将对应的打标子图形打标在工件子图形上；最后再控制出光单元在跳转区域内相对于加工平台以最大相对速度运动到下一打标区域；由于出光单元相对于加工平台不会停止移动，并且以相对较大的移动速度相对移动，可以提高出光单元在工件子图形内相对于加工平台的整体移动速度，以减少打标时间，从而提高打标效率。

此外，本申请实施例还提供一种大幅面激光打标装置，所述大幅面激光打标装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述任一项实施例所述的大幅面激光打标方法的步骤。

此外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，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如上述任一项实施例所述的大幅面激光打标方法的步骤。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的发明构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种大幅面激光打标方法，其特征在于，所述大幅面激光打标方法通过激光打标装置执行，所述激光打标装置包括出光单元和加工平台，所述出光单元包括振镜和场镜；所述大幅面激光打标方法包括如下步骤：

获取工件子图形和打标子图形；

在所述工件子图形内确定打标区域和跳转区域；

控制所述出光单元和所述加工平台在所述打标区域内相对匀速运动，以将对应的所述打标子图形打标在所述工件子图形上；

控制所述出光单元在跳转区域内相对于所述加工平台以最大相对速度运动到下一所述打标区域。

2.如权利要求1所述的大幅面激光打标方法，其特征在于，所述在所述工件子图形内确定打标区域和跳转区域的步骤包括：

根据所述工件子图形确定坐标点总数；

根据所述打标子图形确定打标点总数；

根据所述打标点总数和所述坐标点总数确定所述打标区域和跳转区域。

3.如权利要求1所述的大幅面激光打标方法，其特征在于，所述控制所述出光单元和所述加工平台在所述打标区域内相对匀速运动的步骤包括：

根据所述工件子图形和所述打标子图形确定打标速度；

控制所述出光单元和所述加工平台在所述打标区域内以所述打标速度相对运动。

4.如权利要求3所述的大幅面激光打标方法，其特征在于，所述根据所述工件子图形和所述打标子图形确定打标速度的步骤包括：

根据所述打标子图形确定打标时间；

根据所述工件子图形确定打标区域长度；

根据所述打标时间和所述打标区域长度确定所述打标速度。

5.如权利要求4所述的大幅面激光打标方法，其特征在于，所述根据所述打标子图形确定打标时间的步骤包括：

获取激光束移动速度；

根据所述打标子图形确定打标长度；

根据所述激光束移动速度和所述打标长度确定所述打标时间。

6.如权利要求3所述的大幅面激光打标方法，其特征在于，所述控制所述出光单元在跳转区域内相对于所述加工平台以最大相对速度运动到下一所述打标区域的步骤包括：

控制所述出光单元在跳转区域内相对于所述加工平台的速度从所述打标速度加速到最大速度；

控制所述出光单元在运动到一下所述打标区域时，所述出光单元相对于所述加工平台的速度从所述最大速度减速到下一打标区域内的所述打标速度。

7.如权利要求1所述的大幅面激光打标方法，其特征在于，所述获取工件子图形和打标子图形的步骤包括：

获取工件图形和打标图形；

将所述工件图形分割为多个连续的所述工件子图形；

将所述打标图形分割为与所述工件子图形对应的所述打标子图形。

8.如权利要求7所述的大幅面激光打标方法，其特征在于，所述在所述工件子图形内确定打标区域和跳转区域的步骤之前还包括：

规划所述出光单元经过所述工件子图形的顺序。

9.一种大幅面激光打标装置，其特征在于，所述大幅面激光打标装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的大幅面激光打标方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，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如权利要求1至8任一项所述的大幅面激光打标方法的步骤。