本發(fā)明涉及3D激光打標(biāo)領(lǐng)域，特別是一種打標(biāo)物上具有深孔結(jié)構(gòu)的3D激光打標(biāo)方法。

背景技術(shù)：

3D激光打標(biāo)是激光表面凹陷加工方式，其利用高能量密度的激光對工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記。激光打標(biāo)可以標(biāo)記出各種文字、符號和圖案等，字符大小甚至可達(dá)到微米量級。用于激光打標(biāo)的激光束由激光器產(chǎn)生，經(jīng)過一系列光學(xué)傳導(dǎo)與處理，最終通過光學(xué)鏡片進(jìn)行光束聚焦，然后將聚焦后的高能量光束偏轉(zhuǎn)到待加工物體表面的指定位置，形成凹陷的永久痕跡。傳統(tǒng)2D激光打標(biāo)采用的是后聚焦方式，一般只能在指定范圍內(nèi)進(jìn)行平面打標(biāo)。

3D激光打標(biāo)機(jī)采用先進(jìn)的前聚集方式，多出了動(dòng)態(tài)聚焦座，這采取光原理學(xué)，類像蠟燭成像的工作原理，通過軟件控制和移動(dòng)動(dòng)態(tài)聚焦鏡，在激光被聚焦前進(jìn)行可變擴(kuò)束，以此改變激光束的焦距來實(shí)現(xiàn)對高低不同物體的準(zhǔn)確表面聚焦加工。

雖然3D激光打標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但是其仍然存在一定的缺陷，例如，對于打標(biāo)物體上具有深孔結(jié)構(gòu)在打標(biāo)過程中，圖案會直接打在深孔上，這樣會造成Z軸光標(biāo)瞬間跳變距離很大，從而導(dǎo)致控制Z軸調(diào)焦的Z軸調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器部分的驅(qū)動(dòng)裝置瞬間移動(dòng)幅度較大，長此以往，Z軸調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器部分很容易損壞，大大降低了其使用壽命，因此有待對這一技術(shù)問題進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種在具有深孔結(jié)構(gòu)的打標(biāo)物上進(jìn)行打標(biāo)時(shí)可以克服經(jīng)過深孔部位Z軸光標(biāo)進(jìn)行突變的情況，避免了Z軸調(diào)焦的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器部分的電機(jī)的大幅度移動(dòng)，使其不易損壞，延長了其使用壽命。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種打標(biāo)物上具有深孔結(jié)構(gòu)的3D激光打標(biāo)方法，包括激光器、調(diào)焦鏡組、振鏡和控制系統(tǒng)，所述激光器發(fā)出的激光通過所述調(diào)焦鏡組進(jìn)行調(diào)焦后再經(jīng)過所述振鏡射出最后射到打標(biāo)物上對打標(biāo)物進(jìn)行打標(biāo)；所述控制系統(tǒng)通過所述振鏡從而控制激光焦點(diǎn)在打標(biāo)物體X和Y方向上的位置；所述控制系統(tǒng)通過控制所述調(diào)焦鏡組從而控制激光焦點(diǎn)在打標(biāo)物體Z軸方向上的位置；本方法還包括以下步驟：

S1：導(dǎo)入打標(biāo)物的3D模型：所述控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)入打標(biāo)物的3D模型；

S2：創(chuàng)建虛擬打標(biāo)面：對于具有深孔結(jié)構(gòu)的打標(biāo)物，在打標(biāo)物的深孔部位上建立一個(gè)覆蓋深孔位置的虛擬打標(biāo)面；

S3：導(dǎo)入打標(biāo)圖案：將需要打標(biāo)的圖案導(dǎo)入到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中；

S4：貼覆圖案：將需要打標(biāo)的圖案沿3D模型的表面貼覆，所述圖案在貼覆至深孔位置時(shí)，將圖案沿深孔位置上的虛擬打標(biāo)面貼覆；

S5：放置打標(biāo)物：將與3D模型相應(yīng)的打標(biāo)物放置在打標(biāo)平臺上，并校準(zhǔn)打標(biāo)位置；

S6：讀取圖案與3D模型的位置關(guān)系：所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)貼覆有圖案的3D模型，讀取圖案與所述打標(biāo)物的位置關(guān)系；

S7：對打標(biāo)物進(jìn)行打標(biāo)：所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過控制所述振鏡和調(diào)焦鏡組在打標(biāo)物的對應(yīng)位置上打標(biāo)出對應(yīng)的圖案，通過深孔位置時(shí)，將所述圖案直接打標(biāo)在與3D模型虛擬打標(biāo)面所對應(yīng)的打標(biāo)物的虛擬位置上。

優(yōu)選地，所述虛擬打標(biāo)面為直線平面、弧形面或波形面。

優(yōu)選地，所述虛擬打標(biāo)面為深孔一側(cè)邊緣經(jīng)最短距離延伸到另一側(cè)邊緣且覆蓋整個(gè)深孔的直線平面。

優(yōu)選地，所述虛擬打標(biāo)面與深孔周側(cè)打標(biāo)物體的表面在連接處相切。

優(yōu)選地，所述虛擬打標(biāo)面在相切處的切線與水平方向的夾角為θ，并且θ≤45度。

優(yōu)選地，所述虛擬打標(biāo)面在相切處與深孔底部的距離為h，h≥4mm。

優(yōu)選地，所述虛擬打標(biāo)面至少與深孔周側(cè)打標(biāo)物體表面的某一側(cè)邊相切連接。

優(yōu)選地，所述調(diào)焦鏡組包括一組平行且相對設(shè)置的第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡固定不動(dòng)，第二透鏡安裝在Z軸調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上，在所述Z軸調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的帶動(dòng)下可左右移動(dòng)所述第二透鏡從而調(diào)節(jié)兩片鏡之間的距離最終達(dá)到調(diào)節(jié)所述激光焦點(diǎn)在打標(biāo)物體Z軸方向上的位置。

優(yōu)選地，所述Z軸調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器包括固定座和電機(jī)，所述電機(jī)固定安裝在所述固定座上，所述固定座上設(shè)置有條狀導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上安裝有滑塊，所述滑塊上安裝有鏡座，所述第二透鏡鑲嵌在所述鏡座上。

優(yōu)選地，所述電機(jī)與轉(zhuǎn)軸連接，所述轉(zhuǎn)軸上連接有驅(qū)動(dòng)裝置，所述第一裝置包括第一連桿和第二連桿，所述第一連桿一端與轉(zhuǎn)軸連接另一端連接所述第二連桿，所述第二連桿與所述滑塊連接，用于帶動(dòng)所述滑塊在所述導(dǎo)軌上來回滑動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在具有深孔結(jié)構(gòu)的打標(biāo)物的深孔部位創(chuàng)建一個(gè)覆蓋深孔的虛擬打標(biāo)面，當(dāng)打標(biāo)到深孔位置時(shí)將所述圖案直接打標(biāo)在與3D模型虛擬打標(biāo)面所對應(yīng)的打標(biāo)物的虛擬位置上，有效地避免了Z軸光標(biāo)瞬間大距離跳變的情況，從而避免了控制Z軸調(diào)焦的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器部分的驅(qū)動(dòng)裝置瞬間的大幅度移動(dòng)，大大降低了對調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的損壞，延長了其使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種打標(biāo)物上具有深孔結(jié)構(gòu)的3D激光打標(biāo)方法的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種打標(biāo)物上具有深孔結(jié)構(gòu)的3D激光打標(biāo)方法中Z軸調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明一種打標(biāo)物上具有深孔結(jié)構(gòu)的3D激光打標(biāo)方法的操作步驟示意圖。

圖4為本發(fā)明中一種深孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明中一種深孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明中一種深孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明中一種深孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明中一種深孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各部件對應(yīng)的標(biāo)號：激光器-1，調(diào)焦鏡組-2，第一透鏡-21，第二透鏡-22，振鏡-3，打標(biāo)物-4，Z軸調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器-5，固定座-51，電機(jī)-52，導(dǎo)軌-53，滑塊-54，鏡座-55，第一連桿-56，第二連桿-57，深孔-6，虛擬打標(biāo)面-7。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種打標(biāo)物上具有深孔結(jié)構(gòu)的3D激光打標(biāo)方法，包括激光器1、調(diào)焦鏡組2、振鏡3和控制系統(tǒng)，所述激光器1發(fā)出的激光通過所述調(diào)焦鏡組2進(jìn)行調(diào)焦后再經(jīng)過所述振鏡3射出最后射到打標(biāo)物4上對打標(biāo)物4進(jìn)行打標(biāo)；所述控制系統(tǒng)通過所述振鏡3從而控制激光焦點(diǎn)在打標(biāo)物體X和Y方向上的位置；所述控制系統(tǒng)通過控制所述調(diào)焦鏡組2從而控制激光焦點(diǎn)在打標(biāo)物體Z軸方向上的位置。

具體地，如圖2所示，所述調(diào)焦鏡組2包括一組平行且相對設(shè)置的第一透鏡21和第二透鏡22，所述第一透鏡21固定不動(dòng)，第二透鏡22安裝在Z軸調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器5上，在所述Z軸調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器5的帶動(dòng)下可左右移動(dòng)從而調(diào)節(jié)兩片鏡之間的距離最終達(dá)到調(diào)節(jié)所述激光焦點(diǎn)在打標(biāo)物體Z軸方向上的位置，所述第一透鏡21和第二透鏡22之間距離不同時(shí)最后激光聚焦后焦點(diǎn)在Z軸方向的位置也不相同。

所述Z軸調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器5包括固定座51和電機(jī)52，所述電機(jī)51固定安裝在所述固定座上52，所述固定座51上設(shè)置有條狀導(dǎo)軌53，導(dǎo)軌53上安裝有滑塊54，所述滑塊54上安裝有鏡座55，所述第二透鏡22鑲嵌在所述鏡座55上。所述電機(jī)52與轉(zhuǎn)軸連接，所述轉(zhuǎn)軸上連接有驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括第一連桿56和第二連桿57，所述第一連桿56一端與轉(zhuǎn)軸57連接另一端通過軸承連接所述第二連桿57，所述第二連桿57與所述滑塊54連接，用于帶動(dòng)所述滑塊54在所述導(dǎo)軌53上來回滑動(dòng)。

Z軸調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器5工作過程如下：首先控制系統(tǒng)根據(jù)具體打標(biāo)需求對Z軸調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器5發(fā)出指令從而啟動(dòng)電機(jī)52做相應(yīng)的運(yùn)作，當(dāng)電機(jī)52轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過所述轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)第一連桿57轉(zhuǎn)動(dòng)，第一連桿56轉(zhuǎn)動(dòng)又依次帶動(dòng)第二連桿57和滑塊54移動(dòng)，從而達(dá)到帶動(dòng)所述第二透鏡22移動(dòng)從而改變了第一透鏡21和第二透鏡22之間的距離，最終達(dá)到改變激光焦點(diǎn)在在Z軸方向上的位置。

如圖3所示：本方法包括以下步驟：

S1：導(dǎo)入打標(biāo)物的3D模型：所述控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)入打標(biāo)物的3D模型；

S2：創(chuàng)建虛擬打標(biāo)面：對于具有深孔結(jié)構(gòu)的打標(biāo)物，在打標(biāo)物的深孔部位上建立一個(gè)覆蓋深孔位置的虛擬打標(biāo)面；

S3：導(dǎo)入打標(biāo)圖案：將需要打標(biāo)的圖案導(dǎo)入到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中；

S4：貼覆圖案：將需要打標(biāo)的圖案沿3D模型的表面貼覆，所述圖案在貼覆至深孔位置時(shí)，將圖案沿深孔位置上的虛擬打標(biāo)面貼覆；

S5：放置打標(biāo)物：將與3D模型相應(yīng)的打標(biāo)物放置在打標(biāo)平臺上，并校準(zhǔn)打標(biāo)位置；

S6：讀取圖案與3D模型的位置關(guān)系：所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)貼覆有圖案的3D模型，讀取圖案與所述打標(biāo)物的位置關(guān)系；

S7：對打標(biāo)物進(jìn)行打標(biāo)：所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過控制所述振鏡和調(diào)焦鏡組在打標(biāo)物的對應(yīng)位置上打標(biāo)出對應(yīng)的圖案，通過深孔位置時(shí)，將所述圖案直接打標(biāo)在與3D模型虛擬打標(biāo)面所對應(yīng)的打標(biāo)物的虛擬位置上。

具體地，這是所說的深孔包括打標(biāo)物上的孔洞、穿孔或者縫隙，其中深孔可以為半閉合孔，深孔還可以為打標(biāo)物的邊緣。

所述虛擬打標(biāo)面為虛擬打標(biāo)面為直線平面、弧形面或波形面。當(dāng)所述虛擬打標(biāo)面為直線平面是，其表示深孔一側(cè)邊緣經(jīng)最短距離延伸到另一側(cè)邊緣且覆蓋整個(gè)深孔的直線平面，這種虛擬打標(biāo)面多建立在打標(biāo)面表面為直線平面的時(shí)候，采用最短距離的直線平面型虛擬打標(biāo)面，有效地提高了打標(biāo)的速度，改善了打標(biāo)效率；當(dāng)虛擬打標(biāo)平面為弧形面或者波形面時(shí)，所述虛擬打標(biāo)面與深孔周側(cè)打標(biāo)物體的表面在連接處相切，虛擬打標(biāo)平面與深孔周側(cè)打標(biāo)物體的表面相切時(shí)包括以下情況：所述虛擬打標(biāo)面在相切處的切線與水平方向的夾角為θ，并且θ≤45度；所述虛擬打標(biāo)面在相切處與深孔底部的距離為h，h≥4mm；所述虛擬打標(biāo)面至少與深孔周側(cè)打標(biāo)物體表面的某一側(cè)邊相切連接。

虛擬打標(biāo)平面與深孔周側(cè)打標(biāo)物體的表面相切時(shí)，所述虛擬打標(biāo)面契合深孔周側(cè)打標(biāo)物體表面的形狀，即虛擬打標(biāo)平面按照打標(biāo)物表面的圖形趨勢建立，這樣有效保證了打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)慣性，使打標(biāo)的連貫性更好。

具體深孔的情況見圖4-圖8所示，深孔的形狀結(jié)構(gòu)包括但不限于圖上所示，圖中標(biāo)號6為深孔，7為虛擬打標(biāo)面。

本發(fā)明在具有深孔結(jié)構(gòu)的打標(biāo)物的深孔部位創(chuàng)建一個(gè)覆蓋深孔的虛擬打標(biāo)面，當(dāng)打標(biāo)到深孔位置時(shí)就將圖案直接打標(biāo)到虛擬打標(biāo)面上，有效地避免了Z軸光標(biāo)瞬間大距離跳變的情況，從而避免了控制Z軸調(diào)焦的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器部分的驅(qū)動(dòng)裝置瞬間的大幅度移動(dòng)，大大降低了對調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的損壞，延長了其使用壽命。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。