專利名稱：保證激光打標(biāo)位置精度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光打標(biāo)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種保證激光打標(biāo)位置精度的裝置。
背景技術(shù)：
激光打標(biāo)機(jī)是用激光束在各種不同的物質(zhì)表面打上永久的標(biāo)記。激光打標(biāo)技術(shù)與其它的標(biāo)記技術(shù)相比具有速度快，字跡清晰，防偽功能強(qiáng)，圖形和文字不易變更和污染小等優(yōu)點(diǎn)。由于激光打標(biāo)技術(shù)的以上優(yōu)點(diǎn)，激光打標(biāo)機(jī)被廣泛應(yīng)用于電子元器件、集成電路(IC)、電工電器、手機(jī)通訊、五金制品、工具配件、精密器械、眼鏡鐘表、首飾飾品、汽車配件、塑膠按鍵、建材、PVC管材等行業(yè)。激光打標(biāo)機(jī)包括激光器和與激光器相連接的打標(biāo)組件，打標(biāo)組件包括掃描振鏡和場(chǎng)鏡，掃描振鏡用來(lái)控制激光光束的路徑，場(chǎng)鏡對(duì)激光光束進(jìn)行聚焦來(lái)實(shí)現(xiàn)打標(biāo)功能。激光打標(biāo)時(shí)，對(duì)場(chǎng)鏡來(lái)說(shuō)，大多數(shù)激光束都有一定的入射角。如圖1所示，激光束8經(jīng)過(guò)振鏡I的X振鏡11和Y振鏡12的鏡片反射后，由場(chǎng)鏡2聚焦進(jìn)行打標(biāo)，激光束8與場(chǎng)鏡法線7之間形成的夾角Y稱為偏轉(zhuǎn)角。通常情況下，場(chǎng)鏡最大偏轉(zhuǎn)角不允許超過(guò)12.5°
(一般是不超過(guò)10° )。當(dāng)激光束8與工件平面6不垂直時(shí)，打標(biāo)的水平位置會(huì)隨著工件平面6高度的變化而發(fā)生偏移。工件平面6的高度變化越大，打標(biāo)的水平位置偏移量也越大。由此可見(jiàn)，工件平面6距離場(chǎng)鏡2的高度精度會(huì)影響打標(biāo)的位置精度。在很多打標(biāo)行業(yè)，對(duì)打標(biāo)位置精度的要求都很高，有的甚至精確到微米。由于激光打標(biāo)會(huì)出現(xiàn)偏移現(xiàn)象，從而降低了激光打標(biāo)的位置精度，導(dǎo)致激光打標(biāo)機(jī)不能滿足高位置精度的要求，進(jìn)而縮小了激光打標(biāo)機(jī)的應(yīng)用范圍。針對(duì)以上不足，有些激光打標(biāo)機(jī)通過(guò)調(diào)整激光器和打標(biāo)組件的位置來(lái)保證打標(biāo)精度，但這種方式會(huì)使得激光器和打標(biāo)組件產(chǎn)生震動(dòng)，震動(dòng)不僅會(huì)產(chǎn)生誤差，還會(huì)損傷激光器內(nèi)的精密部件，嚴(yán)重的降低了激光打標(biāo)機(jī)的使用壽命。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種保證激光打標(biāo)位置精度的裝置，此保證激光打標(biāo)位置精度的裝置可提高激光打標(biāo)機(jī)的位置精度，操作簡(jiǎn)便，不會(huì)產(chǎn)生誤差，且使用壽命長(zhǎng)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種保證激光打標(biāo)位置精度的裝置，包括安裝于激光打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)組件下方用于放置工件的工作臺(tái)，所述工作臺(tái)由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)可相對(duì)于所述打標(biāo)組件的場(chǎng)鏡做垂直直線運(yùn)動(dòng)；還包括:安裝于所述工作臺(tái)上方用于檢測(cè)所述工件上表面到所述場(chǎng)鏡下表面的距離的位移傳感器，定義所述工件上表面到所述場(chǎng)鏡下表面的距離為打標(biāo)距離；根據(jù)所述位移傳感器的檢測(cè)信號(hào)控制所述動(dòng)力裝置動(dòng)作使打標(biāo)距離在設(shè)定范圍內(nèi)的控制單元。其中，所述位移傳感器的探測(cè)頭下表面與所述場(chǎng)鏡下表面高度一致。[0009]其中，所述位移傳感器安裝于所述打標(biāo)組件上。其中，所述動(dòng)力裝置為電缸。其中，所述控制單元包括中央控制模塊，所述中央控制模塊連接有輸出執(zhí)行模塊、用于設(shè)定打標(biāo)位置精度值的參數(shù)設(shè)定模塊和用于連接所述位移傳感器的數(shù)據(jù)采樣模塊；所述輸出執(zhí)行模塊連接所述動(dòng)力裝置。本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型所述的保證激光打標(biāo)位置精度的裝置包括安裝于激光打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)組件下方用于放置工件的工作臺(tái)，工作臺(tái)由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)可相對(duì)于打標(biāo)組件的場(chǎng)鏡做垂直直線運(yùn)動(dòng)；還包括:安裝于工作臺(tái)上方用于檢測(cè)工件上表面到場(chǎng)鏡下表面的距離的位移傳感器，定義工件上表面到場(chǎng)鏡下表面的距離為打標(biāo)距離；根據(jù)位移傳感器的檢測(cè)信號(hào)控制動(dòng)力裝置動(dòng)作使打標(biāo)距離在設(shè)定范圍內(nèi)的控制單元。由于放置工件的工作臺(tái)可相對(duì)于場(chǎng)鏡做直線運(yùn)動(dòng)，在工作臺(tái)的上方安裝有可檢測(cè)工件上表面到場(chǎng)鏡下表面的距離的位移傳感器，如圖1所示，在打標(biāo)機(jī)工作時(shí)，首先在控制單元中輸入位置精度L，控制單元根據(jù)公式L=H*tanY (y為最大偏轉(zhuǎn)角)得出打標(biāo)距離偏移量H，進(jìn)而得到打標(biāo)距離的設(shè)定范圍f±H (f為場(chǎng)鏡的焦距)，也可以人工計(jì)算得到f±H直接輸入控制單元，然后，位移傳感器將檢測(cè)到的打標(biāo)距離傳輸給控制單元，控制單元經(jīng)過(guò)運(yùn)算可得出實(shí)際的打標(biāo)距離是否在設(shè)定的打標(biāo)距離范圍內(nèi):如果打標(biāo)距離過(guò)小，則控制工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)至合適的距離；如果打標(biāo)距離過(guò)大，則控制工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)至合適的距離，從而保證打標(biāo)距離在規(guī)定的范圍內(nèi)，進(jìn)而保證了激光打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)位置精度；且本實(shí)用新型是通過(guò)移動(dòng)工作臺(tái)來(lái)調(diào)整工件與場(chǎng)鏡之間的打標(biāo)距離，不需要移動(dòng)激光器和打標(biāo)組件，故不會(huì)對(duì)激光器和打標(biāo)組件造成震動(dòng)，也就不會(huì)產(chǎn)生誤差，也不會(huì)損傷精密部件，進(jìn)而延長(zhǎng)了打標(biāo)機(jī)的使用壽命；由上述的技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故成本低，且由控制單元自動(dòng)控制，不受人為因素影響，精度高，適合在激光打標(biāo)機(jī)上推廣應(yīng)用，從而擴(kuò)大激光打標(biāo)機(jī)的應(yīng)用范圍。綜上所述，本實(shí)用新型保證激光打標(biāo)位置精度的裝置解決了現(xiàn)有技術(shù)中激光打標(biāo)機(jī)打標(biāo)位置精度低的技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型保證激光打標(biāo)位置精度的裝置提高了激光打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)位置精度，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，使用壽命長(zhǎng)，適合于在激光打標(biāo)機(jī)行業(yè)推廣應(yīng)用。

圖1是激光打標(biāo)位置偏移現(xiàn)象原理圖；圖2是本實(shí)用新型保證激光打標(biāo)位置精度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型保證激光打標(biāo)位置精度的裝置的工作流程框圖；圖4是本實(shí)用新型保證激光打標(biāo)位置精度的裝置的控制單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖中:1、振鏡，11、X振鏡，12、Y振鏡，2、場(chǎng)鏡，3、工作臺(tái)，4、位移傳感器，5、動(dòng)力裝置，6、工件平面，7、場(chǎng)鏡法線，8、激光束。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖2所示，一種保證激光打標(biāo)位置精度的裝置，包括安裝于激光打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)組件下方用于放置工件的工作臺(tái)3，工作臺(tái)3位于打標(biāo)組件的下方，打標(biāo)組件包括振鏡I和場(chǎng)鏡2，工作臺(tái)3由動(dòng)力裝置5驅(qū)動(dòng)可相對(duì)場(chǎng)鏡2做垂直直線運(yùn)動(dòng)，在振鏡I上安裝有用于檢測(cè)工件上表面到場(chǎng)鏡2下表面的距離的位移傳感器4，定義工件上表面到場(chǎng)鏡2下表面的距離為打標(biāo)距離；保證激光打標(biāo)位置精度的裝置還包括控制單元，控制單元接收位移傳感器4傳輸?shù)墓ぜ媳砻娴綀?chǎng)鏡2下表面的距離信號(hào)。由于放置工件的工作臺(tái)3可相對(duì)于場(chǎng)鏡2做直線運(yùn)動(dòng)，且在振鏡I上安裝有可檢測(cè)工件上表面到場(chǎng)鏡2下表面的距離的位移傳感器4，如圖1所示，在打標(biāo)機(jī)工作時(shí)，首先在控制單元中輸入位置精度L，控制單元根據(jù)公式L=H*tan y (y為最大偏轉(zhuǎn)角)得出打標(biāo)距離偏移量H，進(jìn)而得到打標(biāo)距離的設(shè)定范圍f±H(f為場(chǎng)鏡的焦距)，也可以人工計(jì)算得到f±H直接輸入控制單元，然后，位移傳感器4將檢測(cè)到的打標(biāo)距離傳輸給控制單元，控制單元經(jīng)過(guò)運(yùn)算可得出實(shí)際的打標(biāo)距離是否在設(shè)定的打標(biāo)距離范圍內(nèi):如果打標(biāo)距離過(guò)小，則控制工作臺(tái)3向下運(yùn)動(dòng)至合適的距離；如果打標(biāo)距離過(guò)大，則控制工作臺(tái)3向上運(yùn)動(dòng)至合適的距離，從而保證打標(biāo)距離在規(guī)定的范圍內(nèi)，進(jìn)而保證了激光打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)位置精度；且本實(shí)用新型是通過(guò)移動(dòng)工作臺(tái)3來(lái)調(diào)整工件與場(chǎng)鏡2之間的打標(biāo)距離，不需要移動(dòng)激光器和打標(biāo)組件，故不會(huì)對(duì)激光器和打標(biāo)組件造成震動(dòng)，也就不會(huì)產(chǎn)生誤差，也不會(huì)損傷精密部件，進(jìn)而延長(zhǎng)了打標(biāo)機(jī)的使用壽命；由上述的技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故成本低，且由控制單元自動(dòng)控制，不受人為因素影響，精度高，適合在激光打標(biāo)機(jī)上推廣應(yīng)用，從而擴(kuò)大激光打標(biāo)機(jī)的應(yīng)用范圍。位移傳感器4的探測(cè)頭下表面與場(chǎng)鏡2的下表面高度一致，可保證位移傳感器4檢測(cè)到的打標(biāo)距離更為直接，簡(jiǎn)化了控制單元的內(nèi)部程序，保證了激光打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)位置精度。位移傳感器4也可以安裝在激光打標(biāo)機(jī)的機(jī)架或打標(biāo)組件的其它位置，可以是振鏡的上方或下方，則打標(biāo)距離為其測(cè)量值減去或者加上位移傳感器的探測(cè)頭下表面至振鏡下表面的距離。本實(shí)施例中動(dòng)力裝置5采用電缸，但也可以是其它本領(lǐng)域公知的升降裝置，采用電缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，電缸內(nèi)的動(dòng)力源可以是伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)。由于伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，響應(yīng)快，位置精度控制準(zhǔn)確，故為本實(shí)施例的優(yōu)選方案。如圖4所示，控制單元包括中央控制模塊，中央控制模塊連接有輸出執(zhí)行模塊、用于設(shè)定打標(biāo)位置精度值的參數(shù)設(shè)定模塊和用于接收位移傳感器4的檢測(cè)信號(hào)的數(shù)據(jù)采樣模塊，輸出執(zhí)行模塊連接動(dòng)力裝置5，數(shù)據(jù)采樣模塊連接位移傳感器4。控制單元可采用PC機(jī)(工控機(jī))或移動(dòng)電腦，還可以直接整合到激光打標(biāo)機(jī)的控制系統(tǒng)內(nèi)，由于控制單元不是本實(shí)用新型的發(fā)明要點(diǎn)，且上述的三種方式本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)，故在此不再詳述。上述保證激光打標(biāo)位置精度的裝置的工作原理:如圖1所示，若打標(biāo)平面即工件平面6從V向下移動(dòng)至V’，打標(biāo)距離偏移量為H，則打標(biāo)點(diǎn)由a移動(dòng)到a’，水平偏移量為L(zhǎng) (即打標(biāo)位置精度值)，則L=H*tan Y ,其中，Y為打標(biāo)機(jī)的偏轉(zhuǎn)角，若打標(biāo)機(jī)的最大偏轉(zhuǎn)角為10°，則L=H*tanlO° =0.176H也就是說(shuō)，在最大偏轉(zhuǎn)角為10°時(shí)，打標(biāo)的水平偏移量為打標(biāo)距離偏移量的0.176 倍。[0031]本實(shí)用新型就是通過(guò)限制打標(biāo)距離的偏移量來(lái)達(dá)到控制打標(biāo)機(jī)打標(biāo)位置精度的目的。本實(shí)用新型的位移傳感器4采用精度為10 μ m、量程為500mm的位移傳感器，則采用本實(shí)用新型后激光打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)位置精度能達(dá)到L=0.176*10 μ m=l.76 μ m,在產(chǎn)品的位置精度要求不小于1.76 μ m時(shí)，安裝有本實(shí)用新型保證激光打標(biāo)位置精度的裝置的激光打標(biāo)機(jī)都能達(dá)到。在實(shí)際應(yīng)用中，打標(biāo)位置精度值的設(shè)定要根據(jù)產(chǎn)品的要求來(lái)設(shè)定，例如，產(chǎn)品的位置精度要求為±0.06mm，則將±0.06做為打標(biāo)位置精度值的設(shè)定值，帶入公式L=H*tanlO°得到H= ± 0.34mm，設(shè)定場(chǎng)鏡的焦距為f，則合格的打標(biāo)距離范圍即為f±0.34mm，控制單元的數(shù)據(jù)采樣模塊將位移傳感器4傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成打標(biāo)距離的數(shù)字量傳給中央控制模塊，中央控制模塊進(jìn)行判斷位移傳感器4檢測(cè)到的打標(biāo)距離是否在f±0.34mm的范圍內(nèi)，如果在f±0.34mm的范圍內(nèi)則進(jìn)行打標(biāo)工作；如果不在f±0.34mm的范圍內(nèi)，則控制動(dòng)力裝置5驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)3上升或下降，使得打標(biāo)距離在f ±0.34mm的范圍內(nèi)，從而保證激光打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)位置精度。如圖3所示，本實(shí)用新型的工作流程如下:首先在控制單元上設(shè)定待打標(biāo)的產(chǎn)品的打標(biāo)位置精度值，然后將工件放到工作臺(tái)3上，按下打標(biāo)按鈕，此時(shí)位移傳感器4將檢測(cè)到的打標(biāo)距離傳輸給控制單元，控制單元通過(guò)運(yùn)算后確定打標(biāo)距離是否在要求的范圍內(nèi)，如果在要求的范圍內(nèi)，則發(fā)出合格信號(hào)，激光打標(biāo)機(jī)開始打標(biāo)工作；如果不在要求的范圍內(nèi)，則控制動(dòng)力裝置5驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)3上升可下降，直至打標(biāo)距離符合要求為止，激光打標(biāo)機(jī)進(jìn)行打標(biāo)工作。本實(shí)用新型不局限于上述具體的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，所作出的種種變換，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.保證激光打標(biāo)位置精度的裝置，包括安裝于激光打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)組件下方用于放置工件的工作臺(tái)，其特征在于，所述工作臺(tái)由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)可相對(duì)于所述打標(biāo)組件的場(chǎng)鏡做垂直直線運(yùn)動(dòng)；還包括: 安裝于所述工作臺(tái)上方用于檢測(cè)所述工件上表面到所述場(chǎng)鏡下表面的距離的位移傳感器，定義所述工件上表面到所述場(chǎng)鏡下表面的距離為打標(biāo)距離； 根據(jù)所述位移傳感器的檢測(cè)信號(hào)控制所述動(dòng)力裝置動(dòng)作使打標(biāo)距離在設(shè)定范圍內(nèi)的控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保證激光打標(biāo)位置精度的裝置，其特征在于，所述位移傳感器的探測(cè)頭下表面與所述場(chǎng)鏡下表面高度一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保證激光打標(biāo)位置精度的裝置，其特征在于，所述位移傳感器安裝于所述打標(biāo)組件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保證激光打標(biāo)位置精度的裝置，其特征在于，所述動(dòng)力裝置為電缸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保證激光打標(biāo)位置精度的裝置，其特征在于，所述控制單元包括中央控制模塊，所述中央控制模塊連接有輸出執(zhí)行模塊、用于設(shè)定打標(biāo)位置精度值的參數(shù)設(shè)定模塊和用于連接所述位移傳感器的數(shù)據(jù)采樣模塊；所述輸出執(zhí)行模塊連接所述動(dòng)力裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種保證激光打標(biāo)位置精度的裝置，涉及激光打標(biāo)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，包括安裝于激光打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)組件下方用于放置工件的工作臺(tái)，所述工作臺(tái)由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)可相對(duì)于所述打標(biāo)組件的場(chǎng)鏡做垂直直線運(yùn)動(dòng)；還包括安裝于所述工作臺(tái)上方用于檢測(cè)所述工件上表面到所述場(chǎng)鏡下表面的距離的位移傳感器，定義所述工件上表面到所述場(chǎng)鏡下表面的距離為打標(biāo)距離；根據(jù)所述位移傳感器的檢測(cè)信號(hào)控制所述動(dòng)力裝置動(dòng)作使打標(biāo)距離在設(shè)定范圍內(nèi)的控制單元。本實(shí)用新型保證激光打標(biāo)位置精度的裝置提高了激光打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)位置精度，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，使用壽命長(zhǎng)，適合于在激光打標(biāo)機(jī)行業(yè)推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)B41J2/435GK203046465SQ20132002157
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者張福永, 林敬剛, 鞠棟杰 申請(qǐng)人:濰坊路加精工有限公司