CN220407489U - 一种用于激光打标机的同轴光路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于激光打标机的同轴光路结构，包括振镜箱，振镜箱中的数字振镜分别连接激光发射器和光学场镜，激光发射器产生的激光束经数字振镜向下竖直照射于光学场镜上，还包括视觉腔体，视觉腔体顶部的安装孔内设置光学场镜，视觉腔体的底部设有和安装孔相对应的防尘镜，视觉腔体内部还设有工业相机和视觉合束镜，工业相机的相机镜头水平朝向布置，视觉合束镜与水平方向安装的防尘镜之间角度为45度，经光学场镜的激光束依次透过视觉合束镜和防尘镜向下竖直照射，防尘镜下部的可见光经视觉合束镜反射并被相机镜头采集。本装置的激光束照射路径和相机镜头采集的可见光路径部分相同，使得工业相机视窗广且可实时采集工件上的图案。

Description

一种用于激光打标机的同轴光路结构

技术领域

本实用新型涉及激光打标机的局部结构改进设计，尤其涉及一种用于激光打标机的同轴光路结构。

背景技术

激光打标、切割等是激光的衍生使用领域，在进行激光应用工作中，同轴光路结构能够提高激光打标效率和打标精度，消除人工摆放导致的打标偏差，且整体安装简单，操作便捷。

目前市面上的光路结构相对较为复杂并且价格高昂，主要由激光高透镜片组成，工业相机安装在支架上方，但是工业相机与振镜有干涉，导致光路支架结构较长，不利于工业相机的安装和位置调节，成本过高，结构过于复杂，工业相机图像方向调整复杂，针对不同的场镜需要进行调整镜头焦距，同时市面上高透镜片的可调方案尽管有利于激光工艺的调整，但未考虑成像的效果，存在对可见光的反射具有较大程度影响的缺点。

现有技术中，公告号为CN214721518U的专利公开了一种简易视觉激光同轴光路结构，包括振镜箱，所述振镜箱外部边侧的中间位置开设有对接装配槽，所述振镜箱外部下端的边侧位置固定安装有定位装配块，所述对接装配槽的外部活动安装有承载连接件，所述承载连接件的外部一侧固定安装有振镜转接板，所述高透镜片的外部上端固定连接有镜片支架，所述镜片支架的上端活动安装有工业相机，所述工业相机的底部固定安装有装配连接件。该简易视觉激光同轴光路结构，通过采用内部同轴光路的承载连接件，降低了整体工作使用中的成本，成本的降低，可以有效解决镜头的安装问题，且通过将高透镜片在光路中安装角度固定为45度，使其整体具有低畸变性，能够解决可调镜片的图像反射导致的畸变性。

上述技术方案中，通过设置高透镜片，满足激光束的高透性和一定范围内可见光的反射性，使产品的可见光通过高透镜片和镜头反射到工业相机的传感器芯片上，激光透过高透镜片后再通过振镜箱内部振镜镭雕到产品上，由于振镜的视窗较小，工业相机所采集的图像范围较小。

本申请为了解决上述问题之一，提供了一种用于激光打标机的同轴光路结构。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种用于激光打标机的同轴光路结构，通过设置视觉合束镜以及相机镜头的位置，使得激光束照射路径和相机镜头采集的可见光路径部分相同，使得工业相机视窗广且可实时采集工件的图像信号。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种用于激光打标机的同轴光路结构，包括振镜箱，振镜箱中的数字振镜分别连接激光发射器和光学场镜，激光发射器产生的激光束经数字振镜向下竖直照射于光学场镜上，还包括视觉腔体，所述的视觉腔体固定在振镜箱下方，光学场镜的底部容置于视觉腔体顶部的安装孔内，保证振镜箱和视觉腔体之间的连接稳定且安装角度垂直设置，视觉腔体的底部设有和安装孔相对应的防尘镜，即防尘镜处于光学场镜的正下方，视觉腔体内部还设有工业相机和视觉合束镜，工业相机的相机镜头水平朝向布置，视觉合束镜安装位置处于防尘镜和光学场镜之间，视觉合束镜与水平方向安装的防尘镜之间角度为45度，经光学场镜的激光束依次透过视觉合束镜和防尘镜向下竖直照射，防尘镜下部视野的可见光经视觉合束镜反射并被相机镜头采集。

进一步的，如上所述视觉腔体上固定有转接板，转接板连接振镜箱，通过转接板的设置使得振镜箱和视觉腔体之间互相固定且处于竖直方向上。

进一步的，如上所述的转接板包括互相连接的第二转接板和第一转接板，第二转接板竖直固定在视觉腔体的顶部，振镜箱的侧部连接第一转接板，两个转接板之间通过螺丝和长条孔相连且相对位置可调节。

进一步的，如上所述的第二转接板为矩形框件，第一转接板为竖向板件，第一转接板安装在第二转接板的空腔中，即第二转接板的侧部加工有长条孔以调节连接位置。

进一步的，如上所述的视觉合束镜位于视觉腔体顶板上的安装孔和防尘镜之间，即视觉合束镜位于视觉腔体的顶板和底板之间。

进一步的，如上所述的视觉腔体内部安装有竖板，竖板上开设有和相机镜头尺寸相配合的视窗口，竖板位于顶板和底板之间。

进一步的，如上所述的视觉合束镜的两端分别固定在竖板和视觉腔体的底板上，且视觉合束镜和竖板之间的夹角为45度，具体的视觉合束镜向相机镜头方向倾斜45度夹角。

进一步的，如上所述的工业相机通过固定座支撑，固定座位于视觉腔体的底板上，相机镜头外部的竖板上还安装有环形灯带或灯条，用于照射防尘镜底部的工件，提供可见光照明，这样工件的图像信号即可被相机镜头清晰捕捉。

进一步的，如上所述的视觉腔体为由顶板、底板和四个侧板围成盒体，顶板上开设有安装孔，底板上安装有防尘镜。

进一步的，如上所述的视觉合束镜可以透射波长为1064±100nm的激光束，且可反射波长为390-780nm的可见光。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过设置视觉合束镜安装角度，结合振镜箱和相机镜头的安装位置，使得激光束照射路径和相机镜头采集的可见光路径部分相同，使得工业相机视窗广且可实时采集工件的图像信号。

附图说明

图1为本实用新型的立体图一；

图2为本实用新型的立体图二；

图3为本实用新型的爆炸示意图；

图4为本实用新型去除侧板后的光路示意图。

图中：1.数字振镜；2.光学场镜；3.第一转接板；4.第二转接板；5.工业相机；6.固定座；7.视觉合束镜；8.防尘镜；9.视觉腔体；10.相机镜头；11.侧板；12.振镜箱。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“连接”、“设置”等，应做广义理解，例如，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被认为“安装在”另一个元件上，它可以直接安装在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1-4所示，实施例一，本实用新型的一种用于激光打标机的同轴光路结构，包括振镜箱12，振镜箱12中的数字振镜1分别连接激光发射器和光学场镜2，激光发射器产生的激光束经数字振镜1向下竖直照射于光学场镜2上，关于数字振镜1，振镜镜片越小，所能反射的光束就越小；振镜镜片越大，所能反射的光束就越大。需要注意的是，振镜镜片越大，那么振镜镜片的重量就越大，重量越大的东西运动的时候，惯性就越大，惯性越大必然导致我们振镜的速度就快不起来，对于光学场镜2，说得简单点就是一个聚焦镜，说得复杂点就是在其焦距位置一个规定的平面。

同轴光路结构还包括视觉腔体9，所述的视觉腔体9固定在振镜箱12下方，光学场镜2的底部容置于视觉腔体9顶部的安装孔内，保证振镜箱12和视觉腔体9之间的连接稳定且安装角度垂直设置，视觉腔体9的底部设有和安装孔相对应的防尘镜8，即防尘镜8处于光学场镜2的正下方，视觉腔体9内部还设有工业相机5和视觉合束镜7，工业相机5的相机镜头10水平朝向布置，视觉合束镜7安装位置处于防尘镜8和光学场镜2之间，且视觉合束镜7与水平方向安装的防尘镜8之间角度为45度，具体的视觉合束镜7向相机镜头10方向倾斜45度夹角，经光学场镜2的激光束依次透过视觉合束镜7和防尘镜8向下竖直照射，防尘镜8下部视野的可见光经视觉合束镜7反射并被相机镜头10采集。

实施例二，在实施例一的技术方案的基础上，一种用于激光打标机的同轴光路结构，对于视觉腔体9和振镜箱12之间的连接结构而言，所述视觉腔体9上固定有转接板，转接板连接振镜箱12。进一步的，所述的转接板包括互相连接的第二转接板4和第一转接板3，第二转接板4竖直固定在视觉腔体9的顶板上，振镜箱12的侧部连接第一转接板3。更进一步的，所述的第二转接板4为矩形框件，第一转接板3为竖向板件，第一转接板3安装在第二转接板4的空腔中，两个转接板之间通过螺丝和长条孔相连且相对位置可调节。此外，振镜箱12的结构由上壳和下壳装配组成，其中，下壳的侧部开口并设有若干散热片，对于视觉腔体9的组成结构而言，所述的视觉腔体9为由顶板、底板和四个侧板11围成盒体，顶板上开设有安装孔，底板上安装有防尘镜8。

实施例三，在实施例一的技术方案的基础上，一种用于激光打标机的同轴光路结构，对于视觉腔体9的内部安装部件而言，所述的视觉合束镜7位于视觉腔体9顶板上的安装孔和防尘镜8之间。进一步的，所述的视觉腔体9内部安装有竖板，竖板上开设有和相机镜头10尺寸相配合的视窗口，具体的，所述的视觉合束镜7的两端分别固定在竖板和视觉腔体9的底板上，且视觉合束镜7和竖板之间的夹角为45度。

进一步的，所述的工业相机5通过固定座6支撑，固定座6位于视觉腔体9的底板上，相机镜头10外部的竖板上还安装有环形灯带或灯条，用于通过视觉合束镜7反射向下照射至工件表面提供光源照明，使工件表面的图像信号清晰可见。进一步的，所述的视觉合束镜7可以透射波长为1064±100nm的激光束，且可反射波长为390-780nm的可见光。

关于视觉合束镜7，顾名思义，就是将两束光合二为一的透镜。具有两种功能，第一个功能：用于预览激光。因为可见光的波长是400-700nm，而1064nmCO2激光和355nm紫外激光，众所周知，都不是人眼可以看到的光，无法直接观察激光的位置是否正确。只有破坏产品后，才意识到位置错误。即使人眼可见的绿光是532nm，大家都会用合束镜，因为如果直接预览用532nm的话，一定要先在软件里调低功率，否则直接预览时产品会做进程可以开启。这种情况下，其实是很不切实际的，因为在预览的时候要注意机器的参数在哪里不断的调整，所以预览最好用红光+合束镜。第二个功能：用于同轴视觉调整。同轴图像匹配的优点是，精度高，我们可以使用合束镜代替红灯指示器，在光束路径中的合束镜上方放置一个CCD摄像头，该摄像头可用于视觉调整。不过同轴视觉调节也有一个缺点，就是显示器的亮度不是很高，而且比较暗，此时，我们建议使用650nm的红色环形灯，使其更亮。

本实用新型的结构装配关系上，先通过转接板分别固定振镜箱12和视觉腔体9，确保激光束出口和视觉腔体9保持在90°的夹角关系，通过视觉腔体9内的板件固定视觉合束镜7使其与激光束成45°夹角，工作原理为，激光束透过视觉合束镜7，工业相机5通过视觉合束镜7反射与激光束重合，从而实现同轴工作。具体的，振镜箱12和配套的激光发射器稳定装配在工作台上的可调节机架上，且视觉腔体9悬设于用于输送工件的输送机构上，防尘镜8处在工件的输送路径上方，激光束通过激光发射器，依次进入数字振镜1和光学场镜2后，通过视觉合束镜7在视觉腔体9的45度安装角度，利用激光发射器所发射激光光路的高透性和一定范围内可见光的反射性，使工件的可见光通过防尘镜8和视觉合束镜7反射到工业相机5采集信号，激光束透过视觉合束镜7，再通过防尘镜8镭雕到工件上，提升相机的安装便捷性，实现激光束照射路径和相机镜头10采集的可见光路径部分相同，使得工业相机5视窗广且可实时采集工件的图像信号。

本实用新型装置中，涉及到的激光发射器、常规部件材质选用、装配配合关系等为现有技术或材料，所属的技术人员根据所需的产品型号和规格，可以直接从市面购买或者订做。

文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电或工业用电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制作用的常规已知设备。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于激光打标机的同轴光路结构，包括振镜箱(12)，振镜箱(12)中的数字振镜(1)分别连接激光发射器和光学场镜(2)，激光发射器产生的激光束经数字振镜(1)向下竖直照射于光学场镜(2)上，其特征在于，还包括视觉腔体(9)，所述的视觉腔体(9)固定在振镜箱(12)下方，光学场镜(2)的底部容置于视觉腔体(9)顶部的安装孔内，视觉腔体(9)的底部设有和安装孔相对应的防尘镜(8)，视觉腔体(9)内部还设有工业相机(5)和视觉合束镜(7)，工业相机(5)的相机镜头(10)水平朝向布置，视觉合束镜(7)与水平方向安装的防尘镜(8)之间角度为45度，经光学场镜(2)的激光束依次透过视觉合束镜(7)和防尘镜(8)向下竖直照射，防尘镜(8)下部视野的可见光经视觉合束镜(7)反射并被相机镜头(10)采集。

2.根据权利要求1所述的一种用于激光打标机的同轴光路结构，其特征在于，所述视觉腔体(9)上固定有转接板，转接板连接振镜箱(12)。

3.根据权利要求2所述的一种用于激光打标机的同轴光路结构，其特征在于，所述的转接板包括互相连接的第二转接板(4)和第一转接板(3)，第二转接板(4)竖直固定在视觉腔体(9)的顶部，振镜箱(12)的侧部连接第一转接板(3)。

4.根据权利要求3所述的一种用于激光打标机的同轴光路结构，其特征在于，所述的第二转接板(4)为矩形框件，第一转接板(3)为竖向板件，第一转接板(3)安装在第二转接板(4)的空腔中。

5.根据权利要求1所述的一种用于激光打标机的同轴光路结构，其特征在于，所述的视觉合束镜(7)位于视觉腔体(9)顶板上的安装孔和防尘镜(8)之间。

6.根据权利要求5所述的一种用于激光打标机的同轴光路结构，其特征在于，所述的视觉腔体(9)内部安装有竖板，竖板上开设有和相机镜头(10)尺寸相配合的视窗口。

7.根据权利要求6所述的一种用于激光打标机的同轴光路结构，其特征在于，所述的视觉合束镜(7)的两端分别固定在竖板和视觉腔体(9)的底板上，且视觉合束镜(7)和竖板之间的夹角为45度。

8.根据权利要求7所述的一种用于激光打标机的同轴光路结构，其特征在于，所述的工业相机(5)通过固定座(6)支撑，固定座(6)位于视觉腔体(9)的底板上，相机镜头(10)外部的竖板上还安装有环形灯带或灯条。

9.根据权利要求8所述的一种用于激光打标机的同轴光路结构，其特征在于，所述的视觉腔体(9)为由顶板、底板和四个侧板(11)围成盒体，顶板上开设有安装孔，底板上安装有防尘镜(8)。

10.根据权利要求9所述的一种用于激光打标机的同轴光路结构，其特征在于，所述的视觉合束镜(7)可以透射波长为1064±100nm的激光束，且可反射波长为390-780nm的可见光。