CN209407681U - 一种激光标记产品内壁的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及激光打标领域，公开了一种激光标记产品内壁的装置。本实用新型实施例提供的方案包括激光发生器、振镜系统、聚焦镜头及激光反射装置；所述振镜系统设置于所述激光发生器的输出光路上，将激光发生器所发出的激光束偏转以形成打标轨迹；所述聚焦镜头设于所述振镜系统的出光侧，对偏转后的激光束进行聚焦；所述激光反射装置设于所述聚焦镜头的光路上，将聚焦的激光束反射于产品内壁上，通过激光反射装置改变激光束的照射方向，激光束在没有达到焦点前被激光反射装置反射，将激光束引导到产品的内壁上，最终完成对产品内壁的激光标记，从而可以解决产品的内壁难以用激光标记加工的问题，降低了加工难度，提升了加工效果。

Description

一种激光标记产品内壁的装置

技术领域

本实用新型涉及激光打标领域，更具体的说，特别涉及一种激光标记产品内壁的装置。

背景技术

激光标记是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料气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标记方法。激光标记加工适合各种材料，其是非接触加工，不容易损坏产品；其加工精细，影响范围小；其加工速度快，效率高；各种复杂图案文字均可加工，控制精度高。由于优势明显，其在金属材料或非金属材料的加工上都有非常广泛的应用。

然而，由于激光束在空间中只能沿直线传播，传统的激光标记加工都是在物体的外表面进行，对于一些结构特殊的产品，尤其是类似于罐子、杯子等容器类或者戒指、手镯等首饰类的产品，当这些产品待标记的区域在产品内部时，激光束难以照射到需要标记的区域进行标记，现有技术中，大多通过将产品倾斜一定角度放置，使激光束以一个倾斜的角度照射到产品内壁实现产品的标记加工，但是，由于待加工的产品需要倾斜放置，不同的产品需要倾斜的角度不同，需要多次调试以将产品摆放至合适的倾斜角度，标记加工时，产品的加工面与激光束不垂直，容易造成标记后的图案和文字失真，从而加工难度较大，加工效果较为不理想。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种激光标记产品内壁的装置，可以解决产品的内壁难以用激光标记加工的问题，降低了加工难度，提升了加工效果。

为了解决以上提出的问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种激光标记产品内壁的装置，包括激光发生器、振镜系统、聚焦镜头及激光反射装置；所述振镜系统设置于所述激光发生器的输出光路上，将激光发生器所发出的激光束偏转以形成打标轨迹；所述聚焦镜头设于所述振镜系统的出光侧，对偏转后的激光束进行聚焦；所述激光反射装置设于所述聚焦镜头的光路上，将聚焦的激光束反射于产品内壁上。

进一步的，所述激光反射装置为激光反射镜，所述激光反射镜的反射面朝向产品的内壁，并与激光束呈30-60度角。

进一步的，所述激光反射镜的反射面上镀有反射膜。

进一步的，所述反射膜由高折射率薄膜层和低折射率薄膜层依次交替叠加组成。

进一步的，所述反射膜上还设置有降低激光束对反射膜及激光反射镜的损伤的激光抵抗膜。

进一步的，所述振镜系统与激光反射镜之间设有保证激光反射镜与聚焦镜头相对位置不变的连接件，所述激光反射镜与连接件转动连接。

进一步的，所述聚焦镜头的焦距大于激光反射镜中心到聚焦镜头的距离。

进一步的，所述聚焦镜头为F-theta场镜。

进一步的，所述振镜系统包括由伺服电机驱动的X振镜及Y振镜。

进一步的，所述振镜系统固定于一三轴驱动装置上，并在三轴驱动装置的驱动下运动。

与现有技术相比，本实用新型实施例主要有以下效果：

本实用新型实施例提供的激光标记产品内壁的装置包括激光发生器、振镜系统、聚焦镜头及激光反射装置；所述振镜系统设置于所述激光发生器的输出光路上，将激光发生器所发出的激光束偏转以形成打标轨迹；所述聚焦镜头设于所述振镜系统的出光侧，对偏转后的激光束进行聚焦；所述激光反射装置设于所述聚焦镜头的光路上，将聚焦的激光束反射于产品内壁上，通过激光反射装置改变激光束的照射方向，从而引导激光束能量作用到产品内壁上，最终完成对产品内壁的激光标记，从而可以解决产品的内壁难以用激光标记加工的问题，降低了加工难度，提升了加工效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中激光标记产品内壁的装置的整体结构示意图。

附图标记说明：

1、激光束；2、振镜系统；3、聚焦镜头；4、激光反射镜；5、产品。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。本实用新型的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将参照相关附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参照图1所示，一种激光标记产品内壁的装置，包括激光发生器、振镜系统2、聚焦镜头3及激光反射装置。

激光发生器设置在振镜系统2的一侧，用于对振镜系统2发出激光束1，激光发生器可为二氧化碳激光器、半导体激光器或者脉冲式光纤激光器，激光束1可以为红外激光、绿光激光或者紫外激光，根据实际需要加工产品进行选择。

振镜系统2设置于激光发生器的输出光路上，将激光发生器所发出的激光束1偏转以形成打标轨迹，振镜系统2包括伺服控制中心、X振镜及Y振镜，X振镜及Y振镜由不同的伺服电机驱动，伺服电机选取为磁式偏转工作方式的高精度伺服电机，具有扫描角度大、工作速度快、稳定可靠等优点，激光发生器所发出的激光束1入射到振镜系统2上，伺服控制中心控制X振镜及Y振镜的角度，X振镜及Y振镜可分别沿X、Y轴扫描，从而达到对激光束1的偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点在打标材料上按所需的要求运动，从而在材料表面上留下永久的标记。

聚焦镜头3设置于振镜系统2的出光测，出光测为振镜系统2的底端，聚焦镜头3对经振镜系统2偏转后的激光束1进行聚焦，本实用新型实施例中，聚焦镜头3选取为F-theta场镜，F-theta场镜的平面聚焦均匀性较好，激光透过率较高，其对激光束1的透过率超过99％，功耗较低。

激光反射装置设于聚焦镜头3的光路上，将聚焦的激光束1反射于产品5内壁上。

在本实用新型实施例中，激光反射装置为激光反射镜4，激光反射镜4采用石英材料制成，具备较高的反射率，其他实施例中，激光反射镜4也可采用碳化硅材料制成。

激光反射镜4设置在聚焦镜头3的正下方，进行激光标记加工时，激光反射镜4可伸入产品5的内壁，激光反射镜4的反射面朝向产品5的内壁并在水平方向上倾斜设置，本实用新型实施例中激光反射镜4的反射面与激光束1呈45度角，在其他实施例中也可在30-60度中选取其他的角度。

本实用新型实施例提供的激光标记产品内壁的装置可加工各类产品5，产品5主要为圆柱形或类圆柱形产品，比如类似于罐子、杯子等容器类产品，或者戒指、手镯等首饰类的产品，既可以为金属材质，也可以为塑料材料。

聚焦镜头3的焦距大于激光反射镜4中心到聚焦镜头3的距离，聚焦镜头3可选取为变焦聚焦镜头，以保证经聚焦镜头3聚焦的激光束1在没有达到焦点位置时被激光反射镜4反射至产品5的内壁上，从而保证激光束1的焦点能够落到产品5的内壁上。

振镜系统2与激光反射镜4之间设置有保证激光反射镜4与聚焦镜头3相对位置不变的连接件，提升了激光加工过程的稳定性，本实用新型实施例中连接件设置为连接杆，在其他实施例中连接件还可设置为装夹激光反射镜4的夹具，连接杆的一端设置在振镜系统2上，连接杆可通过焊接、螺纹连接、粘接等方式与振镜系统2连接，连接杆的另一端与激光反射镜4连接。

激光反射镜4与连接件转动连接，通过一个角度可调节结构实现，本实用新型实施例中角度可调节结构设置为万向球，方便对激光反射镜4进行角度调节，使激光反射镜4的反射面与激光束1保证在45度角或其他预定角度，在其他实施例中也可设置为阻尼转轴，激光反射镜4与可调节结构之间通过螺纹或者卡扣可拆卸连接，便于对激光反射镜4进行更换、清理等操作，适应不同产品5的标记加工。

激光反射镜4的反射面上镀有反射膜，可以使激光反射镜4对激光束1的反射率达到99％以上，以使激光束1的能量损耗较小。

反射膜由高折射率薄膜层和低折射率薄膜层依次交替叠加组成，高折射率薄膜层可选取TiO2薄膜层、Nb2O5薄膜层和Ta2O5薄膜层中的一种，低折射率薄膜层选取为SiO2薄膜层，反射率的高低决定于两种材料折射率的差值和叠加的膜层数，高折射率薄膜层和低折射率薄膜层依次交替叠加能够有效提高激光反射镜4对激光束1的反射率。

本实用新型实施例中，反射膜上还设置有激光抵抗膜，激光抵抗膜由SiO2制成，在激光束1射到激光反射镜4上的时候，首先会经过激光抵抗膜，激光抵抗膜能降低激光束对反射膜及激光反射镜4的损伤。

振镜系统2固定于一三轴驱动装置上，并在三轴驱动装置的驱动下运动，三轴驱动装置采用市面上常见的三轴步进驱动器，三轴驱动装置受激光加工控制系统所控制，采用步进马达作为X轴、Y轴、Z轴三轴的运动驱动，三轴驱动装置可带动振镜系统2沿X轴、Y轴、Z轴移动，因激光反射镜4通过连接件与振镜系统2连接，保证了振镜系统2、聚焦镜头3与激光反射镜4的同步移动，从而能够实现在产品5内壁的不同位置的标记加工。

具体工作工程:激光发生器对振镜系统2发出激光束1，激光束1在振镜系统2的高速偏转下形成打标轨迹，聚焦镜头3对经振镜系统2偏转后的激光束1进行聚焦，经过聚焦的激光束1在没有达到焦点前被激光反射镜4反射，最终将激光束1引导到产品5的内壁上，从而达到对产品5内壁的标记，本实用新型实施例通过激光反射镜4改变激光束1的照射方向，从而引导激光束1能量作用到产品5内壁上，最终完成对产品5内壁的激光标记，从而可以解决产品5的内壁难以用激光标记加工的问题，降低了加工难度，提升了加工效果。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给了本实用新型的较佳实施例，但并不限制本实用新型的专利范围。本实用新型可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光标记产品内壁的装置，其特征在于：

包括激光发生器、振镜系统、聚焦镜头及激光反射装置；

所述振镜系统设置于所述激光发生器的输出光路上，将激光发生器所发出的激光束偏转以形成打标轨迹；

所述聚焦镜头设于所述振镜系统的出光侧，对偏转后的激光束进行聚焦；

所述激光反射装置设于所述聚焦镜头的光路上，将聚焦的激光束反射于产品内壁上。

2.根据权利要求1所述的激光标记产品内壁的装置，其特征在于：

所述激光反射装置为激光反射镜，所述激光反射镜的反射面朝向产品的内壁，并与激光束呈30-60度角。

3.根据权利要求2所述的激光标记产品内壁的装置，其特征在于：

所述激光反射镜的反射面上镀有反射膜。

4.根据权利要求3所述的激光标记产品内壁的装置，其特征在于：

所述反射膜由高折射率薄膜层和低折射率薄膜层依次交替叠加组成。

5.根据权利要求3所述的激光标记产品内壁的装置，其特征在于：

所述反射膜上还设置有降低激光束对反射膜及激光反射镜的损伤的激光抵抗膜。

6.根据权利要求2-5任意一项所述的激光标记产品内壁的装置，其特征在于：

所述振镜系统与激光反射镜之间设有保证激光反射镜与聚焦镜头相对位置不变的连接件，所述激光反射镜与连接件转动连接。

7.根据权利要求2-5任意一项所述的激光标记产品内壁的装置，其特征在于：

所述聚焦镜头的焦距大于激光反射镜中心到聚焦镜头的距离。

8.根据权利要求7所述的激光标记产品内壁的装置，其特征在于：

所述聚焦镜头为F-theta场镜。

9.根据权利要求1-5任意一项所述的激光标记产品内壁的装置，其特征在于：

所述振镜系统包括由伺服电机驱动的X振镜及Y振镜。

10.根据权利要求1-5任意一项所述的激光标记产品内壁的装置，其特征在于：

所述振镜系统固定于一三轴驱动装置上，并在三轴驱动装置的驱动下运动。