CN210306265U - 一种激光打标设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光打标设备。该激光打标设备包括：激光器、振镜扫描系统、F‑θ透镜聚焦系统、工件台和控制系统；振镜扫描系统位于激光器的出光侧，F‑θ透镜聚焦系统位于振镜扫描系统的出光侧，工件台位于F‑θ透镜聚焦系统的出光侧；工件台用于承载待打标产品；激光器、振镜扫描系统、F‑θ透镜聚焦系统以及工件台均与所述控制系统连接。本实用新型实施例提供的激光打标设备，可以提高打标效率，减少打标过程中产生的污染。

Description

一种激光打标设备

技术领域

本实用新型实施例涉及产品打标技术领域，尤其涉及一种激光打标设备。

背景技术

根据国家相关规定或企业自身管理需要，在产品生产过程中，常常需要在产品上进行添加生产日期、有效期或产品编号等标识，这个过程通常被称为打标。针对不同的打标需求，可以在产品上打标的标记可以为文字或图片等。

现有技术中，常采用油墨或丝印等方式进行打标。这种打标方法需要耗材辅助，不仅成本高，作业效率慢，而且标记在产品上的油墨等物质还容易挥发，因而不可避免地会对环境造成污染，甚至影响负责打标的工作人员的身体健康。

实用新型内容

本实用新型提供一种激光打标设，以提高打标效率，降低打标过程中产生的污染。

本实用新型实施例提供了一种激光打标设备，包括：

激光器、振镜扫描系统、F-θ透镜聚焦系统、工件台和控制系统；

所述振镜扫描系统位于所述激光器的出光侧，所述F-θ透镜聚焦系统位于所述振镜扫描系统的出光侧，所述工件台位于所述F-θ透镜聚焦系统的出光侧；所述工件台用于承载待打标产品；

所述激光器、所述振镜扫描系统、所述F-θ透镜聚焦系统以及所述工件台均与所述控制系统连接。

进一步地，所述振镜扫描系统包括第一电机、第一电子扭力棒、第一反射镜和第一位置传感器；所述振镜扫描系统还包括第二电机、第二电子扭力棒、第二反射镜和第二位置传感器；

所述第一电机通过所述第一电子扭力棒与所述第一反射镜连接；所述第一电机用于带动所述第一反射镜沿第一方向运动，所述第一位置传感器用于探测所述第一反射镜的位置；

所述第二电机通过所述第二电子扭力棒与所述第二反射镜连接；所述第二电机用于带动所述第二反射镜沿第二方向运动，所述第二位置传感器用于探测所述第二反射镜的位置；

所述第一方向与所述第二方向垂直。

进一步地，所述第一电机包括伺服电机；所述第二电机包括伺服电机。

进一步地，所述F-θ透镜聚焦系统包括至少一个F-θ聚焦透镜；

所述F-θ聚焦透镜的焦距大于或等于80mm，且小于或等于200mm。

进一步地，所述F-θ聚焦透镜的聚焦范围大于或等于Φ50mm，且小于或等于Φ120mm。

进一步地，所述激光器为光纤激光器或氦氖激光器。

进一步地，所述工件台包括承载台、第一运动机构和第二运动机构；

所述承载台用于承载所述待打标产品；所述第一运动机构和第二运动机构均与所述控制系统连接；

所述第一运动机构用于控制所述承载台沿第三方向运动；

所述第二运动机构用于控制所述承载台沿第四方向运动。

本实用新型实施例提供的激光打标设备包括激光器、振镜扫描系统、F-θ透镜聚焦系统、工件台和控制系统；控制系统可以控制激光器产生激光光束，振镜扫描系统可以控制激光光束的传输路径，F-θ透镜聚焦系统可以使激光光束聚焦后到达工件台上的待打标样品上，从而实现了利用激光光束对待打标产品进行打标；并且，相比采用油墨或丝印等打标方式，激光打标不仅提高打标效率，还可以减少打标过程中产生的污染。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的激光打标设备的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的激光打标设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的激光打标设备的结构框图。具体地，请参考图1，该激光打标设备包括：激光器11、振镜扫描系统12、F-θ透镜聚焦系统13、工件台14和控制系统15；振镜扫描系统12位于激光器11的出光侧， F-θ透镜聚焦系统13位于振镜扫描系统12的出光侧，工件台14位于F-θ透镜聚焦系统13的出光侧；工件台14用于承载待打标产品20；激光器11、振镜扫描系统12、F-θ透镜聚焦系统13以及工件台14均与控制系统15连接。

具体地，激光器11可以产生激光光束，并将激光光束出射至振镜扫描系统 12，振镜扫描系统12可以对激光光束的传输方向进行调整，以使激光光束最终到达预定的位置。待打标样品20通常放置于工件台14上，激光光束经振镜扫描系统12调整传输方向后，可以出射至工件台14上的待打标样品20上，进而实现对待打标样品20的激光打标。并且，在振镜扫描系统12的出光侧设置F- θ透镜聚焦系统13，F-θ透镜聚焦系统13可以对平行传输的激光光束进行聚焦处理，会聚后的激光光束的能量更加集中，打标效率更高，在使用相同功率的激光器11的情况下，F-θ透镜聚焦系统13增强激光打标设备的打标能力。在打标过程中，控制系统15通过控制激光器11的开关来控制激光光束的产生，并通过控制振镜扫面系统12来控制激光光束的传输方向，使激光光束到达工件台14上的待打标样品20上。此外，控制系统15还可以控制工件台14进行位置调整，以保证工件台14上的待打标样品20可以处于能够接收激光光束的位置。需要说明的是，图1中带箭头的虚线表示激光光束，无箭头的实线表示激光打标设备的各个组成部件之间的连接关系。

激光打标的原理可以概括为，当高能量密度的激光光束照射至待打标产品 20上时，激光光束可以使待打标样品20表层材料发生汽化或发生颜色变化的等理化反应，从而在待打标商品20留下永久性的标记。该方法具有适用范围广，能适用于市场上的大部分产品，成本低和灵活性高等优点。此外，控制系统15 还可以实现对打标过程进行精准控制。当待打标产品20放置于工件台14上以后，从激光器11产生激光光束，至完成打标，所需要的时间较短，打标效率较高。

相比现有采用油墨以及丝印等打标方式，本实施例提供的激光打标设备，在对待打标产品进行打标时，无需油墨以及丝印等消耗耗材和辅助，可以显著降低耗材成本高，提高打标作业的作业效率。并且，还可以避免在打标时产生油墨等易挥发性物质，降低了打标对环境的污染，以及对操作人员的危害。

图2是本实用新型实施例提供的激光打标设备的结构示意图。具体地，请参考图1和图2，振镜扫描系统12包括第一电机121、第一电子扭力棒122、第一反射镜123和第一位置传感器124；振镜扫描系统12还包括第二电机125、第二电子扭力棒126、第二反射镜127和第二位置传感器128；第一电机121通过第一电子扭力棒122与第一反射镜123连接；第一电机121用于带动第一反射镜123沿第一方向X运动，第一位置传感器124用于探测第一反射镜123的位置；第二电机125通过第二电子扭力棒126与第二反射镜127连接；第二电机125用于带动第二反射镜127沿第二方向Y运动，第二位置传感器128用于探测第二反射镜127的位置；第一方向X与第二方向Y垂直。

具体地，而第一电子扭力棒122的两端分别与第一电机121以及第一反射镜123连接，第一电机121工作时可以带动第一电子扭力棒122沿第一方向X 运动，进而带动第一反射镜123沿第一方向X运动。通过调整第一反射镜123 的位置，可以实现对激光光束的传输路径的控制和调节。并且，为了检测第一反射镜123的位置，本实施例还设置了第一位置传感器124，利用第一位置传感器可以准确检测第一方反射镜123的位置。需要说明的是，相比现有的弹性材料扭力棒，电子扭力棒的工作寿命更长，可靠性更高。第一电子扭力棒122 与第一电机121之间可以通过精密轴承消隙机构连接，以实现超底轴向和径向跳动误差。

可以理解的是，对于第二电机125、第二电子扭力棒126、第二反射镜127 和第二位置传感器128，也具有与类似的功能，不再赘述。由于第一反射镜123 与第二反射镜127可以从不同的维度对激光光束进行调节，因此，可以保证激光器11发出的激光光束可以出射至工件台14上的待打标产品20上。

第一位置传感器124用于检测第一反射镜123的位置，在满足此功能的基础上，本实施例对第一位置传感器124的设置位置不进行限制。示例性地，振镜扫描系统12通常还可以包括外壳等结构，第一位置传感器124可以设置在振镜扫描系统12的外壳上，且第一反射镜123在移动过程中，第一反射镜123与第一位置传感器124之间的距离始终小于或等第一位置传感器124的有效监测距离。同理，也可以根据上述原理，将第二位置传感器128设置在振镜扫描系统12的外壳上，不再赘述。

可选地，第一电机121、第一位置传感器124、第二电机125和第二位置传感器128均与控制系统15连接。

具体地，控制系统15可以准确控制第一电机121以及第二电机125的位置移动量，从而实现对第一反射镜123和第二反射镜127的移动量的控制。并且，第一位置传感器124可以将采集到的第一反射镜123的位置信息发送至控制系统15，第二位置传感器128可以将采集到的第二反射镜127的位置信息发送至控制系统15，根据第一位置传感器124和第二位置传感器128提供的位置信息，控制系统15可以更准确地控制第一反射镜123和第二反射镜127。

第一位置传感器124和第二测距传感128均可以采用先进的高稳定性精密位置检测传感技术，使本实施例提供的振镜扫描系统12具有高线性度、高分辨率、高重复性和低漂移的性能。

可选地，第一电机121包括伺服电机；第二电机125包括伺服电机。

具体地，伺服电机可以实现了位置、速度和力矩的闭环控制，能够克服步进电机失步的问题；伺服电机的高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000 转；伺服电机的抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速启动的场合特别适用；伺服电机低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。基于上述优点，伺服电机可以显著提高振镜扫描系统12的性能，使振镜扫描系统12具有扫描角度大、峰值力矩大、负载惯量大、机电时间常数小、工作速度快以及稳定可靠等优点。此外，本实施例提供的振镜扫描系统12还采用了任意位置零功率保持工作原理，既降低了使用功耗，又减少了器件的发热效应，省却了恒温装置。

可选地，F-θ透镜聚焦系统13包括至少一个F-θ聚焦透镜；F-θ聚焦透镜的焦距大于或等于80mm，且小于或等于200mm。

具体地，由于待打标样品20的形状和尺寸等因素，对于不同的待打标样品 20，其需要打标的位置与F-θ透镜聚焦系统13之间的距离往往不同，通过控制F-θ聚焦透镜的焦距，可以确保待打标产品20位于F-θ透镜聚焦系统13的焦面上，可以保证到达待打标样品20上的激光光束具有较高的聚焦效果，从而使激光光束的能量相对比较集中，提高打标效率。另外，在实际应用中，可以根据需要设置F-θ聚焦透镜的数量，本实施例对此不作具体限制。

可选地，F-θ聚焦透镜的聚焦范围大于或等于Φ50mm，且小于或等于Φ 120mm。

具体地，当第一反射镜123和第二反射镜127相对F-θ聚焦透镜的位置移动以后，从第二反射镜127出射的激光光束的出射方向和出射位置均会发生一定的变化。通过设置具有一定聚焦范围的F-θ聚焦透镜，可以保证在第一反射镜123和第二反射镜127的位置移动前后，从第二反射镜127出射的激光光束均可以通过F-θ聚焦透镜会聚后出射。

还需要说明的是，可以采用一个F-θ聚焦透镜来实现特定规格的聚焦焦距和聚焦范围，也可以通过多个F-θ聚焦透镜配合使用，以实现对聚焦焦距和聚焦范围的调节。

可选地，激光器11为光纤激光器或氦氖激光器。

具体地，光纤激光器可以包括电源、冷却系统、谐振腔、泵浦源和Q开关等。其中，电源可以提供AC220V的交流电，为光纤激光器提供动力。冷却系统可以包括冷却循环泵，冷却循环泵用于对谐振腔和泵浦源等进行冷却降温。谐振腔可以包括半反镜、YAG聚光腔和全反镜等。Q开关可以与电源连接，经Q开关调制后，可以形成频率和峰值功率很高的脉冲激光。可选地，激光器11可以是脉冲式光纤激光器，脉冲式光纤激光器输出激光模式好，使用寿命长，容易被设计安装于打标机机壳或打标机控制盒内。

此外，激光器11还可以是氦氖激光器或其他类型的激光器。应该理解的是，激光器11的作用是产生激光光束，在满足此条件的基础上，本实施例提供的激光打标设备不对激光器的类型进行限制。

可选地，工件台14包括承载台143、第一运动机构141和第二运动机构142；承载台143用于承载待打标产品20；第一运动机构141和第二运动机构142均与控制系统15连接；第一运动机构141用于控制承载台143沿第三方向运动；第二运动机构142用于控制承载台143沿第四方向运动。

具体地，在实际应用，第三方向可以为水平方向，第四方向可以为竖直方向。为适应不同厚度、样式和尺寸的待打标产品20，通过控制工作台14沿竖直方向运动，可以调整待打标产品20与F-θ透镜聚焦系统13之间的竖直距离，通过控制工件台14沿水平方向运动，可以调整待打标产品20与F-θ透镜聚焦系统13之间的水平相对位置，使待打标产品20运动至F-θ透镜聚焦系统13 的出光侧的光路上，利用第一运动机构141和第二运动机构142共同调节，可以使待打标产品20需要打标的部位处于激光光束的焦平面上。

控制系统15可以为计算机、单片机或微处理单元。

示例性地，当控制系统15为计算机时，控制系统15主要包括机箱、主板、 CPU、硬盘、内存条、D/A卡、软驱、显示器、键盘和鼠标等。通过振镜扫描系统12和工件台14，可以使待打标产品20调整至F-θ透镜聚焦系统13的焦平面上。此后，可以在计算机上的专用打标控制软件里输入需要标刻的文字及图样，并设定文字及图样的大小，需要打标的面积，激光光束的行走速度和需要重复的次数，振镜扫描系统12可以在计算机的控制下运动，从而控制激光光束在待打标产品20上标刻出设定的文字和图样。通常，控制打标的计算机软件还具有自动图像失真矫正功能，能够实现精密图像的标刻。可以理解的是，控制系统15也可以是单片机或微处理单元，利用单片机或微处理单元，也可以实现对打标操作的控制。应该理解，控制系统15还可以采用其他类型的控制器，本实施例不再一一列举。

还需要说明的是，尽管图1和图2中的激光打标设备中均包括待打标产品 20，但是，这仅仅是为了辅助读者理解本方案。作为独立的产品，本实施例提供的激光打标设备的结构和功能等并不依赖于待打标产品20。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种激光打标设备，其特征在于，包括：

激光器、振镜扫描系统、F-θ透镜聚焦系统、工件台和控制系统；

所述振镜扫描系统位于所述激光器的出光侧，所述F-θ透镜聚焦系统位于所述振镜扫描系统的出光侧，所述工件台位于所述F-θ透镜聚焦系统的出光侧；所述工件台用于承载待打标产品；

所述激光器、所述振镜扫描系统、所述F-θ透镜聚焦系统以及所述工件台均与所述控制系统连接；

所述振镜扫描系统包括第一电机、第一电子扭力棒、第一反射镜和第一位置传感器；所述振镜扫描系统还包括第二电机、第二电子扭力棒、第二反射镜和第二位置传感器；

所述第一电机通过所述第一电子扭力棒与所述第一反射镜连接；所述第一电机用于带动所述第一反射镜沿第一方向运动，所述第一位置传感器用于探测所述第一反射镜的位置；

所述第二电机通过所述第二电子扭力棒与所述第二反射镜连接；所述第二电机用于带动所述第二反射镜沿第二方向运动，所述第二位置传感器用于探测所述第二反射镜的位置；

所述第一方向与所述第二方向垂直。

2.根据权利要求1所述的激光打标设备，其特征在于，所述第一电机包括伺服电机；所述第二电机包括伺服电机。

3.根据权利要求1所述的激光打标设备，其特征在于，所述F-θ透镜聚焦系统包括至少一个F-θ聚焦透镜；

所述F-θ聚焦透镜的焦距大于或等于80mm，且小于或等于200mm。

4.根据权利要求3所述的激光打标设备，其特征在于，所述F-θ聚焦透镜的聚焦范围大于或等于Φ50mm，且小于或等于Φ120mm。

5.根据权利要求1所述的激光打标设备，其特征在于，所述激光器为光纤激光器或氦氖激光器。

6.根据权利要求1所述的激光打标设备，其特征在于，所述工件台包括承载台、第一运动机构和第二运动机构；

所述承载台用于承载所述待打标产品；所述第一运动机构和第二运动机构均与所述控制系统连接；

所述第一运动机构用于控制所述承载台沿第三方向运动；

所述第二运动机构用于控制所述承载台沿第四方向运动。

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