CN203973056U - 激光器单变量彩色打标系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光器单变量彩色打标系统，包括底座和竖直安装在底座上的架体，设置于架体上的激光器和调整激光器位置的调节机构；分别与计算机控制系统连接的聚焦系统、X方向和Y方向扫描系统，X方向扫描系统和X方向振镜连接；Y方向扫描系统和Y方向振镜连接；本实用新型通过改变打标速度就能在设定同样的打标参数情况下获取不同的颜色，通过预设的待打印色彩组合图案来确定待打印图案的各部位所需的颜色，从而确定打印速度；使得打标速度更快、色彩重复性好、多色图案一次成型；达到多色彩组合打标的目的。实现了组合色彩图案的打标效果，获得丰富多彩的图案，给予了彩色打标更多的灵活性和创造性。

Description

激光器单变量彩色打标系统

技术领域

本实用新型涉及激光加工领域，尤其是涉及一种激光器单变量彩色打标系统。 

背景技术

金属打标所显出的色彩是由于在激光打标过程中控制激光的热输入使金属表面生成不同厚度的氧化膜，氧化膜的光学干涉现象使表面呈色，金属氧化膜在金属的表面会形成光的干涉现象，二薄膜的厚度决定着颜色的变化。通常认为能够看到颜色变化的薄膜厚度应该在几十纳米到2微米之间。激光打标方法区别于其他方法的是一般环境下就能够在金属的表面上指定区域内加工出颜色，而且可以通过适当的工艺和设计，获得丰富多彩的图案，这给予了彩色打标更多的灵活性和创造性。 

目前激光器彩色打标的方案通常都是利用各个参数(如离焦量、功率等)配合来实现的，这对于单一颜色图案的打标比较易于实现，而对多色彩组合图案的打标有着一定的限制。离焦量：通过更改激光器的离焦量可实现彩色打标，也就是一个离焦量配合其他参数实现一个对应的颜色；当我们需要多种色彩组合在一起的时候，就需要多个离焦位置才能实现。这对于机械件的精度有着很高的要求，不仅极难实现且严重影响了打标的速度。功率：通过更改激光器的输出功率可实现彩色达标，不同的功率对打标样品表面的热影响不同可实现不同的色彩。当我们需要多种色彩组合时，就需要多个功率参数，这对激光器的性能有一定的要求，就是需要可以通过软件来控制激光器 的输出功率，这对于一部分不能外控的激光器有了限制。 

现有的激光器彩色打标系统，因此有必要予以改进。 

实用新型内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种激光器彩色打标系统，它具有组合色彩图案的打标效果和便于操作的激光器彩色打标系统的特点。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的： 

本实用新型提供的激光器单变量彩色打标系统，包括支架、激光器、振镜扫描系统、聚焦系统、计算机控制系统和激光电源； 

所述支架包括底座和竖直安装在底座上的架体，所述底座和架体连接； 

所述激光器设置于架体上，所述架体上设置有调整激光器位置的调节机构； 

所述振镜扫描系统包括振镜和扫描系统，所述振镜包括X方向振镜和Y方向振镜，所述扫描系统包括分别与计算机控制系统连接的X方向扫描系统和Y方向扫描系统，所述X方向扫描系统和X方向振镜连接；所述Y方向扫描系统和Y方向振镜连接； 

所述聚焦系统与计算机控制系统连接，所述聚焦系统用于聚焦激光器发出的激光束； 

所述激光电源与激光器连接。 

进一步，所述计算机控制系统包括打标参数设定模块、打标区域选取模块、打标速度预设模块、氧化膜形成模块和打标区域结束模块； 

所述打标参数设定模块、打标区域选取模块、打标速度预设模块和打标区域结束模块分别与氧化膜形成模块连接； 

所述打标参数设定模块用于设定输出激光的打标参数； 

所述打标区域选取模块用于在打标样品表面显示即将打标图案的大小形状及位置并对其进行调整； 

所述打标速度预设模块用于设定不同区域的打标速度； 

所述氧化膜形成模块用于启动激光器出光并配合预设参数控制激光在样品表面打标； 

所述打标区域结束模块用于控制关闭激光器的出光完成打标过程。 

进一步，所述打标参数包括激光器所需的打标功率、聚焦位置和离焦位置。 

进一步，所述打标速度按以下方式确定：首先按不同打标速度打印出不同打标速度下的色彩图案；确定待打印色彩组合图案，按待打印色彩组合图案确定待打标范围的大小和形状；然后确定不同待打标范围的色彩从而确定相应的打标速度；最后按待打印色彩组合图案设定不同区域的打标速度组合。 

采用上述结构后，本实用新型和现有技术相比所具有的优点是： 

本实用新型采用只通过改变打标速度就能在设定同样的打标参数(功率、离焦位置、填充方式等)情况下获取不同的颜色，通过预设的待打印色彩组合图案来确定待打印图案的各部位所需的颜色，从而确定打印速度；使得打标速度更快(无需更改其他打标参数)、色彩重复性好、多色图案一次成型；达到多色彩组合打标的目的。实现了组合色彩图案的打标效果，获得丰富多彩的图案，给予了彩色打标更多的灵活性和创造性。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明： 

图1为本实用新型实施例提供的激光器单变量彩色打标系统主视图； 

图2为本实用新型实施例提供的激光器单变量彩色打标系统俯视图； 

图3为本实用新型实施例提供的激光器单变量彩色打标系统侧视图； 

图4为本实用新型实施例提供的激光器单变量彩色打标方法流程图； 

图5为在150、140、130……10mm/s打标速度下所对应的色板； 

图6为组合色彩图案的打标效果。 

图中：激光器1；振镜扫描系统2；聚焦系统3；计算机控制系统4；激光电源5；底座6；架体7。 

具体实施方式

以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。 

实施例，见图1-4所示，其中，图1为本实用新型实施例提供的激光器单变量彩色打标系统主视图；图2为本实用新型实施例提供的激光器单变量彩色打标系统俯视图；图3为本实用新型实施例提供的激光器单变量彩色打标系统侧视图；图4为本实用新型实施例提供的激光器单变量彩色打标方法流程图：本实施例提供的激光器单变量彩色打标系统，包括支架、激光器1、振镜扫描系统2、聚焦系统3、计算机控制系统4和激光电源5； 

所述支架包括底座6和竖直安装在底座上的架体7，所述底座和架体连接； 

所述激光器1设置于架体7上，所述架体7上设置有调整激光器1位置的调节机构； 

所述振镜扫描系统2包括振镜和扫描系统，所述振镜包括X方向振镜和Y方向振镜，所述扫描系统包括分别与计算机控制系统连接的X方向扫描系统和Y方向扫描系统，所述X方向扫描系统和X方向振镜连接；所述Y方向扫描系统和Y方向振镜连接； 

所述聚焦系统3与计算机控制系统4连接，所述聚焦系统3用于聚焦激光器1发出的激光束； 

所述激光电源5与激光器1连接。 

所述计算机控制系统4包括打标参数设定模块、打标区域选取模块、打标速度预设模块、氧化膜形成模块和打标区域结束模块； 

所述打标参数设定模块、打标区域选取模块、打标速度预设模块和打标区域结束模块分别与氧化膜形成模块连接； 

所述打标参数设定模块用于设定输出激光的打标参数； 

所述打标区域选取模块用于在打标样品表面显示即将打标图案的大小形状及位置并对其进行调整； 

所述打标速度预设模块用于设定不同区域的打标速度； 

所述氧化膜形成模块用于启动激光器出光并配合预设参数控制激光在样品表面打标； 

所述打标区域结束模块用于控制关闭激光器的出光完成打标过程。 

所述打标参数包括激光器所需的打标功率、聚焦位置和离焦位置。 

所述打标速度按以下方式确定：首先按不同打标速度打印出不同打标速度下的色彩图案；确定待打印色彩组合图案，按待打印色彩组合图案确定待打标范围的大小和形状；然后确定不同待打标范围的色彩从而确定相应的打标速度；最后按待打印色彩组合图案设定不同区域的打标速度组合。 

本实施例还提供了一种激光器单变量彩色打标方法，包括以下步骤： 

S1：调节激光器的打标位置； 

S2：设定激光器的打标参数； 

S3：选取打标图案的打标区域； 

S4：预设打标区域的打标速度； 

S5：启动激光器按预设打标速度在待打标区域形成氧化膜； 

S6：重复打标直至所有打标区域完成。 

所述步骤S1中的打标参数包括激光器所需的打标功率、聚焦位置和离焦位置。 

所述打标速度按以下方式确定： 

S31：按不同打标速度打印出不同打标速度下的色彩图案； 

S32：确定待打印色彩组合图案， 

S33：按待打印色彩组合图案确定待打标范围的大小和形状； 

S34：确定不同待打标范围的色彩从而确定相应的打标速度； 

S35：按待打印色彩组合图案设定不同区域的打标速度组合。 

本实施例提供的激光器单变量彩色打标系统，其中激光器采用1064nm端泵激光器，光束质量优；所述X方向扫描系统和Y方向扫描系统采用与计算机控制系统连接的电机，每个电机的轴上固定着1064nm激光反射镜片，且每个电机分别由计算机发出数字信号控制其扫描轨迹；本实施例的聚焦系统为场镜，是将平行的激光束聚焦于一点，标准配置的透镜焦距f＝160mm，有效扫描范围Φ110mm，用户可根据需要选配型号的透镜；计算机控制系统是整个激光打标机控制和指挥的中心，通过对各个系统进行协调控制完成对工件打标处理；激光电源是为端泵激光器提供动力的装置。 

所述激光器的打标参数设定模块的打标参数包括用于设定输出激光的各项参数如打标功率、激光频率、脉冲宽度等。 

本实用新型的工作原理及具体过程如下： 

激光打标方法所显出的色彩是由于在激光打标过程中控制激光的热输入 使金属表面生成不同厚度的氧化膜，氧化膜的光学干涉现象使表面呈色。通常认为能够看到颜色变化的薄膜厚度应该在几十纳米到2微米之间。 

彩色打标方法：打开激光器后，先设定所需的打标功率(4-5W)不变，将激光器调整到聚焦的位置，再通过垂直摇臂使其离焦，选定适宜的离焦位置；接着对于打标图案上的不同区域设定不同的打标速度。由于光束离焦后能量密度下降，打标过程中在不锈钢板上产生的热量较小，通过更改打标的速度就能很轻易地使得打标过程中的产生的氧化膜厚发生变化，从而获取各种色彩。 

如图5、6所示，图5中，不同的方形区域代表不同颜色，图5为在150、140、130……10mm/s打标速度下所对应的色板；图6为组合色彩图案的打标效果，图中，每一部分区域的颜色可以根据需要进行设置，不同区域的颜色可以黑色、红色、黄色或绿色等，将需要打标的图案在不同打标速度下(150、140、130……10mm/s)进行打标，各个区域的颜色会呈现出不同的颜色。 

设定同样的打标参数(功率、离焦位置、填充方式、打标形状大小等)，只通过改变打标速度就能获取不同的颜色，图5所示就是在150、140、130……10mm/s打标速度下所对应的色板。 

由于打标范围的大小、形状等都对氧化反应产生一定的影响，所以在固定的打标速度下，不同形状大小的打标图案就会有一定的色差。当图案由不同形状大小部分组成时，为了便于选取不同部位的颜色，将组合图案的各个部分都设定相同的打标参数(包括打标速度、功率、离焦位置、填充方式等)，得到了打标速度分为别150、140、130……10mm/s各个部分所呈现的颜色。从中挑选了各个部分所需颜色所对应的打标速度，进行组合打标。 

优点：打标速度更快(无需更改其他打标参数)、色彩重复性好、多色图 案一次成型。 

激光器彩色打标方法目前已广泛使用，其它结构和原理与现有技术相同，这里不再赘述。 

Claims (4)

1.激光器单变量彩色打标系统，其特征在于：包括支架、激光器、振镜扫描系统、聚焦系统、计算机控制系统和激光电源；

所述支架包括底座和竖直安装在底座上的架体，所述底座和架体连接；

所述激光器设置于架体上，所述架体上设置有调整激光器位置的调节机构；

所述振镜扫描系统包括振镜和扫描系统，所述振镜包括X方向振镜和Y方向振镜，所述扫描系统包括分别与计算机控制系统连接的X方向扫描系统和Y方向扫描系统，所述X方向扫描系统和X方向振镜连接；所述Y方向扫描系统和Y方向振镜连接；

所述聚焦系统与计算机控制系统连接，所述聚焦系统用于聚焦激光器发出的激光束；

所述激光电源与激光器连接。

2.根据权利要求1所述的激光器单变量彩色打标系统，其特征在于：所述计算机控制系统包括打标参数设定模块、打标区域选取模块、打标速度预设模块、氧化膜形成模块和打标区域结束模块；

所述打标参数设定模块、打标区域选取模块、打标速度预设模块和打标区域结束模块分别与氧化膜形成模块连接；

所述打标参数设定模块用于设定输出激光的打标参数；

所述打标区域选取模块用于在打标样品表面显示即将打标图案的大小形状及位置并对其进行调整；

所述打标速度预设模块用于设定不同区域的打标速度；

所述氧化膜形成模块用于启动激光器出光并配合预设参数控制激光在样品表面打标；

所述打标区域结束模块用于控制关闭激光器的出光完成打标过程。

3.根据权利要求2所述的激光器单变量彩色打标系统，其特征在于：所述打标参数包括激光器所需的打标功率、聚焦位置和离焦位置。

4.根据权利要求3所述的激光器单变量彩色打标系统，其特征在于：所述打标速度按以下方式确定：首先按不同打标速度打印出不同打标速度下的色彩图案；确定待打印色彩组合图案，按待打印色彩组合图案确定待打标范围的大小和形状；然后确定不同待打标范围的色彩从而确定相应的打标速度；最后按待打印色彩组合图案设定不同区域的打标速度组合。