一种多款式小批量物品用高效型激光打标方法及激光打标装置

摘要

本发明公开了一种多款式小批量物品用高效型激光打标方法及激光打标装置，激光打标方法包括，制备图纸并在电脑上排版，并将图纸中的标识设定厚度，根据图纸在工作平台上打出轮廓，按照轮廓放上被打标物品，根据厚度设定对焦高度，再进行激光打标；激光打标装置包括机架，机架上连接有前后分布的工作平台和三轴联动机构；三轴联动机构上连接有位于工作平台上方的激光打标头，三轴联动机构上电性连接有控制箱，激光打标头也与控制箱电性连接。本发明不仅能够适用于多款式小批量物品的激光打标操作，还具有加工效率较高、操作方便、安全性较高、污染物清理较方便、加工精度较高好、控制较稳定和除尘环保性较好的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及激光打标领域,特别是一种多款式小批量物品用高效型激光打标方法及激光打标装置。

背景技术

激光打标机是用激光束将精美的图案、商标和文字等标记打在各种不同的物质表面的设备。现有激光打标机在实际使用时都需要进行定位和对焦操作，常见的定位操作为定位边(点)定位和视觉识别定位，常见的对焦操作为十字激光准心对焦。

定位边(点)定位，是指工作人员先在工作平台上设定一个打标位置，再根据打标位置和被打标物品的外形，在工作平台上寻找一个靠位边(点)，后续打标过程中只需将被打标物品紧靠在靠位边(点)位置处，即可完成定位操作；但此类操作中，对应每种款式的被打标物品需要重新选定靠位边(点)，操作较麻烦且效率较低，无法适用于多款式小批量物品的打标操作。

视觉识别定位，一般是通过对工作平台上被打标物品进行拍照，通过识别被打标物品的轮廓再经过程序计算后得出被打标物品的放置位置和放置方向，从而能对工作平台上随机排布的被打标物进行定位识别；但此类操作中，更换被打标物品的款式后，需要重新单独设计一套识别程序，且每套程序的价格都比较高，无法适用于多款式小批量物品的打标操作。

十字激光准心对焦，一般是在激光打标头位置处设置两个激光线发生器，两条激光线之间的交点就为激光打标头的焦点，通过人工手动调节激光打标头的高度，使两条激光线之间的交点位于物体表面时，即完成对焦操作，对焦操作较麻烦；且在更换被打标物品的款式后，需要人工重新进行对焦操作，效率较低。因此，解决多款式小批量物品的激光打标操作是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种多款式小批量物品用高效型激光打标方法及激光打标装置。本发明不仅能够适用于多款式小批量物品的激光打标操作，还具有加工效率较高的优点。

本发明的技术方案：一种多款式小批量物品用高效型激光打标方法，包括以下步骤，

a、对应每一种需要被打标物品的款式，分别绘制平面图纸；再需要根据客户需求将标识设置在对应款式平面图纸上的特定位置，得到不同被打标物品款式的成品图纸；

b、将所有的成品图纸导入电脑，并将成品图纸在电脑桌面内对应工作平台的区域进行排版；

c、工作人员手动测量每一种款式被打标物品的厚度数据，并将厚度数据输入电脑，并使每一种款式被打标物品的厚度数据与对应款式的成品图纸中的标识匹配；

d、工作人员选定成品图纸的轮廓，成品图纸的轮廓默认厚度为0，随后启动控制箱，控制箱根据轮廓的位置控制三轴联动机构带动固定焦距的激光打标头移动，激光打标头在工作平台上打出选定成品图纸的轮廓；

e、工作人员将被打标物品按照对应的轮廓对准放置在工作平台上；

f、工作人员选定成品图纸内的标识，并启动控制箱，控制箱根据标识的位置和标识对应的厚度数据，控制三轴联动机构带动激光打标头移动进行自动对焦并对被打标物品进行打标操作；

g、工作人员将工作平台上打标完成的被打标物品取下，并重新按照轮廓放上未打标的被打标物品，等待激光打标头进行下一批次打标。

前述的一种多款式小批量物品用高效型激光打标方法中，所述激光打标头的移动通过相对于工作平台前后分布的三轴联动机构进行驱动，根据选定成品图纸的轮廓或成品图纸内的标识驱动激光打标头悬空在工作平台上方移动进行打标。

依据前述的一种多款式小批量物品用高效型激光打标方法所构建的激光打标装置中,包括机架，机架上连接有前后分布的工作平台和三轴联动机构；三轴联动机构上连接有位于工作平台上方的激光打标头，三轴联动机构上电性连接有控制箱，激光打标头也与控制箱电性连接。

前述的激光打标装置中，所述三轴联动机构包括水平固定在机架上的X轴移动装置，X轴移动装置上固定有Y轴移动装置，Y轴移动装置上固定有Z轴移动装置；所述激光打标头连接在Z轴移动装置上。

前述的激光打标装置中，所述X轴移动装置包括呈X轴向设置在机架上的第一丝杆，第一丝杆的一端固定有第一伺服电机；第一丝杆的两侧均设置有第一导轨，两条第一导轨上滑动连接有第一滑动块，第一滑动块与第一丝杆螺纹连接；所述Y轴移动装置包括呈Y轴向设置在第一滑动块上的第二丝杆，第二丝杆的一端固定有第二伺服电机；第二丝杆的两侧均设置有第二导轨，两条第二导轨上滑动连接有第二滑动块，第二滑动块与第二丝杆螺纹连接。

前述的激光打标装置中，所述第一导轨和第二导轨外均设置有油槽。

前述的激光打标装置中，所述Z轴移动装置包括呈Z轴向固定在第二滑动块上的连接架，连接架的一侧面上设置有Z轴向设置的第三丝杆，第三丝杆的一端固定有第三伺服电机；第三丝杆的两侧均设置有第三导轨，两条第三导轨上滑动连接有用于固定激光打标头的第三滑动块，第三滑动块与第三丝杆螺纹连接。

前述的激光打标装置中，所述连接架上对应设置有第三滑动块的另一侧面上设置有配重箱，连接架的顶部转动连接有链轮；链轮外啮合有链条，链条的两端分别与配重箱和第三滑动块固定连接。

前述的激光打标装置中，所述机架上对应激光打标头的位置处设置有呈Y轴向设置的外罩，外罩的外侧固定有呈“十”字型的风琴罩。

前述的激光打标装置中，所述机架上对应激光打标头一侧的位置处连接有抽气管，抽气管上连接有除尘器；所述抽气管的端部连接有转动阀门。

与现有技术相比，本发明通过先制备不同款式被打标物品的平面图纸，将标识设置在平面图纸的特定位置，得到成品图纸；再将成品图纸导入电脑内，并进行排版，同时根据实际被打标物品的厚度设定标识的厚度(方便后续打标时的对焦)；选定成品图纸轮廓，默认打标厚度为0，激光打标头能在工作平台表面上打出轮廓；以此轮廓作为定位，能同时对多种款式的物品的进行定位操作，操作较方便且效率较高；对应轮廓放置被打标物品后，选定标识，根据设定的标识厚度，激光打标头在打标时能进行自动对焦操作；三轴联动机构在针对不同款式被打标物品时，能自动调整对焦高度，对焦效率较高；三轴联动机构驱动激光打标头在激光打标过程中，工作人员能将工作平台上完成打标的被打标物品取下，并放上同一款式未打标的被打标物品，在激光打标头过程中能进行定位操作，大大提高了打标效率。此外，三轴联动机构运行过程中不会干扰到工作平台，进一步保证激光打标过程中，被打标物品取放时工作人员的安全性；激光打标装置中工作平台和三轴联动机构在机架上呈前后分布，使得三轴联动机构位于工作平台的后侧，工作平台的其余三面均呈开放式，从而能对大于工作平台的物件进行加工；工作人员也能从工作平台的三面进行物品取放，操作较方便；同时，三轴联动机构移动时不会与工作平台上工作的工作人员接触，大大提高了安全性；三轴联动机构中的润滑油和工作平台上的粉尘不易相互接触，润滑油和粉尘各自清理均较方便；三轴联动机构通过X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构来控制激光打标头进行三轴联动；其中X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构均是通过伺服电机带动滚珠丝杆结构进行轴向移动，移动控制较准确，保证加工精度；Z轴移动装置上通过设置链轮、链条和配重箱，对激光打标头进行配重均衡，使得激光打标头上下移动控制较稳定(由于不同型号的激光打标头其自身的重量不同，采用向配重箱内放置合适重量的配重块即可适用于全部型号的激光打标头，适用范围较广)；激光打标头被X轴向移动时，两侧的风琴罩被拉伸或压缩；激光打标头被Y轴向移动时，激光打标头能在Y轴向设置的外罩处进行伸动；激光打标头被Z轴向移动时，激光打标头上下两侧的风琴罩被拉伸或压缩；激光打标头在被三轴移动时，风琴罩始终处于三轴联动机构和工作平台之间的位置处，将三轴联动机构和工作平台分割，粉尘不易与润滑油接触，方便清理，且进一步保证工作人员不易被三轴联动机构碰伤，安全性较高；抽气管设置在激光打标头一侧，且抽气管能随着激光打标头同步移动，从而使抽气管能更好地将打标时产生的碎粒和粉尘吸除；后续碎粒和粉尘经过除尘器处理后能集中处理，较环保；抽气管管口的位置处设置有可以人工手动控制的转动阀门，从而能较方便地调节抽气大小。因此，本发明不仅能够适用于多款式小批量物品的激光打标操作，还具有加工效率较高、操作方便、安全性较高、污染物清理较方便、加工精度较高好、控制较稳定和除尘环保性较好的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明去除抽气管和除尘器后的侧视图；

图3是抽气管上转动阀门不同形态时的结构示意图；

图4是本发明去除抽气管、除尘器和风琴罩后的结构示意图；

图5是三轴联动机构的结构示意图；

图6是连接架上链轮、链条、配重箱和第三滑动块的连接结构示意图。

附图中的标记为：1-机架，2-工作平台，3-激光打标头，4-控制箱，5-X轴移动装置，6-Y轴移动装置，7-Z轴移动装置，8-第一丝杆，9-第一伺服电机，10-第一导轨，11-第一滑动块，12-第二丝杆，13-第二伺服电机，14-第二导轨，15-第二滑动快，16-油槽，17-连接架，18-第三丝杆，19-第三伺服电机，20-第三导轨，21-第三滑动块，22-配重箱，23-链轮，24-链条，25-外罩，26-风琴罩，27-抽气管，28-除尘器，29-转动阀门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种多款式小批量物品用高效型激光打标方法，包括以下步骤，

a、对应每一种需要被打标物品的款式，分别绘制平面图纸；再需要根据客户需求将标识设置在对应款式平面图纸上的特定位置，得到不同被打标物品款式的成品图纸；

b、将所有的成品图纸导入电脑，并将成品图纸在电脑桌面内对应工作平台的区域进行排版；

c、工作人员手动测量每一种款式被打标物品的厚度数据，并将厚度数据输入电脑，并使每一种款式被打标物品的厚度数据与对应款式的成品图纸中的标识匹配；

d、工作人员选定成品图纸的轮廓，成品图纸的轮廓默认厚度为0，随后启动控制箱，控制箱根据轮廓的位置控制三轴联动机构带动固定焦距的激光打标头移动，激光打标头在工作平台上打出选定成品图纸的轮廓；

e、工作人员将被打标物品按照对应的轮廓对准放置在工作平台上；

f、工作人员选定成品图纸内的标识，并启动控制箱，控制箱根据标识的位置和标识对应的厚度数据，控制三轴联动机构带动激光打标头移动进行自动对焦并对被打标物品进行打标操作；

g、工作人员将工作平台上打标完成的被打标物品取下，并重新按照轮廓放上未打标的被打标物品，等待激光打标头进行下一批次打标。

所述激光打标头的移动通过相对于工作平台前后分布的三轴联动机构进行驱动，根据选定成品图纸的轮廓或成品图纸内的标识驱动激光打标头悬空在工作平台上方移动进行打标。

依据前述的一种多款式小批量物品用高效型激光打标方法所构建的激光打标装置,构成如图1至6所示，包括包括机架1，机架1上连接有前后分布的工作平台2和三轴联动机构；三轴联动机构上连接有位于工作平台2上方的激光打标头3，三轴联动机构上电性连接有控制箱4，激光打标头3也与控制箱4电性连接。

所述三轴联动机构包括水平固定在机架1上的X轴移动装置5，X轴移动装置5上固定有Y轴移动装置6，Y轴移动装置6上固定有Z轴移动装置7；所述激光打标头3连接在Z轴移动装置7上；所述X轴移动装置5包括呈X轴向设置在机架1上的第一丝杆8，第一丝杆8的一端固定有第一伺服电机9；第一丝杆8的两侧均设置有第一导轨10，两条第一导轨10上滑动连接有第一滑动块11，第一滑动块11与第一丝杆8螺纹连接；所述Y轴移动装置6包括呈Y轴向设置在第一滑动块11上的第二丝杆12，第二丝杆12的一端固定有第二伺服电机13；第二丝杆12的两侧均设置有第二导轨14，两条第二导轨14上滑动连接有第二滑动块15，第二滑动块15与第二丝杆12螺纹连接；所述第一导轨10和第二导轨14外均设置有油槽16；所述Z轴移动装置7包括呈Z轴向固定在第二滑动块15上的连接架17，连接架17的一侧面上设置有Z轴向设置的第三丝杆18，第三丝杆18的一端固定有第三伺服电机19；第三丝杆18的两侧均设置有第三导轨20，两条第三导轨20上滑动连接有用于固定激光打标头3的第三滑动块21，第三滑动块21与第三丝杆18螺纹连接；所述连接架17上对应设置有第三滑动块21的另一侧面上设置有配重箱22，连接架17的顶部转动连接有链轮23；链轮23外啮合有链条24，链条24的两端分别与配重箱22和第三滑动块21固定连接；所述机架1上对应激光打标头3的位置处设置有呈Y轴向设置的外罩25，外罩25的外侧固定有呈“十”字型的风琴罩26；所述机架1上对应激光打标头3一侧的位置处连接有抽气管27，抽气管27上连接有除尘器28；所述抽气管27的端部连接有转动阀门29。

工作原理：可以先在工作平台2上铺设纸板，接着绘制需要被打标物品的图纸并导入控制箱4上连接的电脑内，人工将图纸预先排布在电脑内对应工作平台2的桌面上(相同规格的被打标物，只需导入一张图纸后进行复制粘贴，并根据操作者的控制分布在桌面上对应工作平台2的区域；不同款式的被打标物品，需要导入各自对应的图纸，并根据操作者的控制分布在桌面上对应工作平台2的区域)；随后，控制箱4以被打标物品厚度为零来控制激光打标头3将焦点设置在纸板上；即控制Z轴移动装置7中的第三伺服电机19带动第三丝杆18转动，从而使得第三丝杆18上的第三滑动块21沿着第三导轨20移动，同时，第三滑动块21带动激光打标头3同步移动，使得激光打标头3的焦点位于工作平台2的纸板上；连接架17顶部转动连接有链轮23，链轮23上啮合设置有链条24，链条24将配重箱22和第三滑动块21连接，通过在配重箱22内增加配重块，使得链条24两端的重量相等，第三滑动块21在Z轴向移动时更稳定；最后，控制箱4控制X轴移动装置5和Y轴移动装置6控制激光打标头3将多个被打标物品的轮廓依次打在工作平台2上的纸板上；即第一伺服电机9带动第一丝杆8转动，从而使得第一丝杆8上的第一滑动块11沿着第一导轨10进行X轴向移动，第一滑动块11上的Y轴移动装置6也被同步带动；第二伺服电机13带动第二丝杆12转动，会使得第二丝杆12上的第二滑动块15沿着第二导轨14进行Y轴移动，从而带动连接架17同步移动，从而控制激光打标头3进行移动。两条第一导轨10和两条第二导轨14外均设置有油槽16，油槽16内能填充润滑油，从而省去了润滑油路等结构就能保证设备的润滑效果。

工作人员将被打标物品按照纸板上的轮廓对正放置在工作平台2的纸板上，控制箱4根据图纸或手动测量得知被打标物品的高度，随后精确控制Z轴移动装置7控制激光打标头3在Z轴方向移动，使得激光打标头3的焦点位于被打标物品的表面；随后，控制箱4控制X轴移动装置5和Y轴移动装置6控制激光打标头3将工作平台2上的被打标物品依次进行打标操作。由于，工作平台2和三轴联动机构处于机架1前后两侧，工作平台2较开放，一个被打标物品打标完成后即可取下放上另一个被打标物品，从而能进行连续打标操作，被打标物品的取放较方便。

机架1上对应三轴联动机构和工作平台2之间设置有风琴罩26，十字状分布的风琴罩26能随着激光打标头3进行X向或Z向移动时移动，激光打标头3进行Y轴移动时能在外罩25处进行伸动，使得三轴联动机构移动时不会与工作平台2上工作的工作人员接触，大大提高了安全性；三轴联动机构中的润滑油和工作平台2上的粉尘被隔开不易相互接触，润滑油和粉尘各自清理均较方便；抽气管27能随激光打标头3同步移动，从而将打标时产生的大部分粉尘吸除，粉尘经过除尘器28处理后能集中处理，较环保；抽气管27管口的位置处设置有可以人工手动控制的转动阀门29，从而能较方便地调节抽气大小，除尘效果较好。