一种视觉投影辅助定位的激光打标机的制作方法

1.本实用新型属于激光加工设备领域，具体涉及一种视觉投影辅助定位的激光打标机。


背景技术：

2.激光加工是将需要加工的工件放置在高能量密度的聚焦光束下，利用光的光热效应使得被加工工件的表面发生气化或氧化的现象，从而改变工件表面色泽及形状的一种加工方法。现有的激光打标机一般包括激光头、振镜腔以及打标平台；因为激光加工具有加工速度快、被加工工件表面变形量小、可应用于加工各种材料等优点，所以激光加工技术在现代化生产进程中显得愈发重要。随着激光加工、打标技术的发展，在实际生产进程中，人们对激光加工、打标技术的加工效率及精度等方面提出了更高的要求。
3.例如中国专利公开号cn206828803u公开了一种基于投影仪控制的牛仔布镭射加工前定位系统，包括机体及位于机体内部的工作腔，工作腔下方设置输送带，输送带贯穿机体设置；所述的机体上前方设置投影装置，投影装置与电脑连接，电脑将影像传送到投影装置内，并由其将影像投影到输送带上，待加工牛仔布放置在影像的轮廓内，待加工牛仔布经由输送带传送到机体内进行镭射加工；该加工前定位系统虽然提出了一种利用投影装置辅助加工的设备，但是该设备机体生硬地封闭成密闭工作腔，工作腔底下单一地配置输送带，激光打标实际生产过程中难以对打标工件进行二次调整定位，加工精度难以保证；且该装置应用于牛仔布镭射加工领域，应用范围小，市场竞争力较差。


技术实现要素：

4.针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种视觉投影辅助定位的激光打标机，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：一种视觉投影辅助定位的激光打标机，包括机架，以及设置在机架上的打标光路机构、打标平台、用于辅助定位的投影仪和打标电脑，
6.所述机架的上部设有承托架，所述承托架与机架滑动连接，所述机架的中部设有支撑板，所述承托架与支撑板之间设有电动推杆，所述承托架在电动推杆的驱动作用下，沿所述机架的上下方向滑动；所述承托架上设置所述打标光路机构；
7.所述打标光路机构包括激光器、光路组件和扫描头；激光器发出激光，经光路组件后射入扫描头，扫描头再将激光以扫描的方式射向打标平台；
8.所述机架的下部设有支撑架，所述支撑架上设有所述打标平台，所述打标平台上包括多个打标工位，所述打标平台远离机架的一侧设有护板，所述护板内侧设有一用于辅助定位的投影仪；
9.所述机架中部的一侧还设有打标电脑，所述投影仪与打标电脑相连，将待打标的图案投影在所述打标平台对应的打标工位上，形成投影区域。
10.在本实用新型中，设置投影仪，利用投影仪视觉投影辅助定位，将待打标的图案投影在打标平台对应的打标工位上，取代传统的划线定位，提高定位效率；设置开放式多工位打标平台，借助视觉投影辅助定位装置，对工件进行二次微调定位，提高激光打标精度。
11.优选的，所述用于辅助定位的投影仪与护板之间设有一安装板，
12.所述安装板的左右两侧设有若干腰型孔，所述护板上对应设有若干安装孔，
13.所述安装板的中部设有若干圆孔，
14.所述安装板通过中部设置的螺丝与投影仪连接固定，通过两侧的腰型孔与所述护板上的安装孔对应连接固定；安装板设置若干组腰型孔，方便用于辅助定位的投影仪在实际安装过程中竖直方向的调整定位，提高投影仪投影区域的清晰度，增强视觉投影辅助定位效果，提高效率。
15.优选的，所述投影区域呈矩形，
16.所述投影区域矩形长边长度范围为1400mm～1800mm，
17.所述投影区域矩形宽边长度范围为1000mm～1400mm；
18.所述投影仪的镜头距离打标平台的竖直高度范围为800mm～1200mm。
19.进一步优选的，所述投影仪的镜头距离打标平台的竖直高度为1000mm。
20.优选的，所述打标电脑与机架之间设有摇臂部，所述摇臂部的首端与机架通过销连接，摇臂部的末端固定安装有打标电脑；设置打标电脑，通过线缆连接投影仪，通过打标电脑预览打标图案投影效果，提高激光打标精度；安装有打标电脑的摇臂部可绕销轴沿水平面旋转，方便打标操作者打标过程中进行工件视觉投影辅助定位操作，提高激光打标精度。
21.优选的，所述打标平台为静态打标平台，打标工位个数为3～6个。
22.进一步优选的，所述打标工位个数为4个，所述打标工位依次排序，包括第一打标工位、第二打标工位、第三打标工位、第四打标工位；设置多个打标工位同步进行打标操作，打标作业节奏紧凑、效率高。
23.优选的，所述光路组件包括1个固定的凸透镜和1个安装在滑轨上的凹透镜，所述凹透镜沿滑轨活动，凹透镜在滑轨的位置对应打标激光的焦距，通过凹透镜在滑轨上的移动而改变打标激光的焦距；所述打标激光自激光器光束出口射出后，经凹、凸透镜折射入扫描头内。
24.进一步优选的，所述扫描头包括x反射镜、y反射镜，所述x反射镜的镜面平面与y反射镜的镜面平面相互异面垂直。
25.本实用新型的有益效果：
26.(1)设置投影仪，利用投影仪视觉投影辅助定位，将待打标的图案投影在打标平台对应的打标工位上，取代传统的划线定位，提高定位效率；
27.(2)设置打标电脑，通过线缆连接投影仪，通过打标电脑预览打标图案投影效果，提高激光打标精度；
28.(3)设置开放式多工位打标平台，借助视觉投影辅助定位装置，对工件进行二次微调定位，提高激光打标精度。
附图说明
29.图1为本实用新型的结构示意图；
30.图2为本实用新型的机架与承托台的安装示意图；
31.图3为本实用新型的承托台的结构示意图；
32.图4为本实用新型的导轨与滑块的结构示意图；
33.图5为本实用新型的手柄式焦距调节结构的结构示意图；
34.图6为本实用新型的打标光路机构的工作原理图；
35.图7为本实用新型的打标光路机构的原理框图；
36.图8为本实用新型的打标平台的结构示意图；
37.图9为本实用新型的投影仪的工作原理图；
38.图10为本实用新型的电控组件的结构示意图；
39.图11为本实用新型的安全光栅帘幕的工作原理图；
40.附图标记：
41.100、机架；
42.200、承托台；201、承托架；2011、顶板；2012、加强筋板；2013、侧板；202、电动推杆；203、推杆；204、支撑板；205、滑块；206、导轨；206a、上限位块；206b、下限位块；
43.300、打标平台；300a、监测区域；3011、第一发射端；3012、第一接收端；3021、第二发射端；3022、第二接收端；3031、投影仪；3031a、投影区域；3032、打标电脑；304、警报灯；305、护板；306a、第一打标工位；306b、第二打标工位；306c、第三打标工位；306d、第四打标工位；
44.400、打标光路机构；401、激光器；4011、布料外罩；402、光路组件；4021a、凹透镜；4021b、凸透镜；4022、反射光路；403、扫描头；4031、反射镜；4031a、x反射镜；4031b、y反射镜；
45.500、支撑架；501a、第一脚轮；501b、第一地撑；502a、第二脚轮；502b、第二地撑；503a、第三脚轮；503b、第三地撑；504a、第四脚轮；504b、第四地撑；
46.600、电控组件；601、电路板；602、电源驱动器；603、散热扇；604、线槽；
47.700、手柄式焦距调节结构；701、线缆；702、手柄式外壳；703a、第一移动速率按钮；703b、第二移动速率按钮；703c、第三移动速率按钮；703d、第四移动速率按钮；703e、第一位置定位按钮；703f、第二位置定位按钮；
48.801、抽风口。
具体实施方式
49.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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。
50.如图1
‑
图11所示，一种激光打标机，包括机架100，以及设置在机架100上的承托台200、电控组件600、打标光路机构400和打标平台300，所述机架100的上部的两侧设有若干导轨206，所述导轨206上各设有若干滑块205，在本实施例中，所述导轨206数量优选为2个，
所述导轨206上各设有3个滑块205；
51.所述承托台200自上而下分别设置有承托架201、电动推杆202、支撑板204，所述支撑板204设置在所述机架100的中部，所述电动推杆202的推杆203与支撑板204传动连接，所述电动推杆202的底座设置在承托架201上，所述承托架201包括顶板2011、侧板2013和若干加强筋板2012，所述顶板2011沿水平面设置，所述侧板2013与所述顶板2011一侧的边缘相垂直，在本实施例中，所述加强筋板2012数量优选为4个，设置在所述顶板2011与侧板2013的连接处，用于加强承托架201的支撑强度，所述侧板2013与所述滑块205通过螺丝连接紧固，所述电动推杆202的底座与顶板2011通过螺栓连接紧固；所述导轨206上设有上限位块206a和下限位块206b，所述上限位块206a位于所述导轨206延伸方向的上端面，所述下限位块206b位于所述导轨206延伸方向的下端面，所述上限位块206a与下限位块206b的行程距离范围为400mm～1200mm，在本实施例中，所述行程距离优选为800mm，用于调节所述打标光路机构400与所述打标平台300的距离，使得打标光路机构400发出的打标激光的焦点落在所述打标平台300上，同时也限定了所述承托台200的上下移动距离；
52.所述承托台200与打标平台300位于机架100的同侧，所述电动推杆202与所述电控组件600电连接，所述电控组件600包括电路板601、电源驱动器602、散热扇603和线槽604，所述电控组件600的高度高于打标平台300；机架100外部还设有封板(图示未标出)；
53.所述承托架201的侧板2013设有若干槽孔，所述槽孔对称分布在所述承托架201的侧板2013两侧，所述槽孔为矩形，矩形顶角处设有过度圆弧，所述槽孔数量为4～8个；用于减轻承托台200的重量，平衡整机重力分布，提高打标稳定性。优选的实施例中，所述槽孔的长边长度范围为：160mm～200mm；所述槽孔的宽边长度范围为：80mm～120mm。
54.优选的实施例中，所述若干加强筋板2012间隔均匀分布，所述加强筋板2012整体呈三角形结构，中部设有贯穿通槽，所述加强筋板2012与加强筋板2012之间还设有若干筋条；用于增强承托台200整体机构强度，所述承托架201的顶板2011远离侧板2013的一侧边缘设有折边。
55.优选的实施例中，所述电控组件600还包括一安装底板，所述电路板601、电源驱动器602、散热扇603和线槽604通过螺丝连接紧固在所述安装底板上，所述安装底板采用竖直方向与所述机架100通过螺丝连接固定；所述封板的一侧设有若干铰链，与所述机架100通过铰链连接贴合；便于日常检修；所述电控组件600与打标机架100分离布置，通过电控线缆701连接通讯，避免了机架100设备布局中的重心不稳等问题，电控组件600设置在机架100中部，方便检修，且采用竖直设计，不易积灰，延长了电子元器件的使用寿命。
56.优选的实施例中，所述手柄式焦距调节结构700通过线缆701与激光打标机相连，手柄式焦距调节结构700上设有n个移动速率按钮，分别为：
57.第一移动速率按钮、
……
第n移动速率按钮；其中1＜n≤n，不同按钮之间的速率不一样，或控制移动的方向不一样；
58.还包括电控组件600，所述n个移动速率按钮与所述电控组件600连接，所述电控组件600与所述电动推杆202连接，并根据移动速率按钮的指令，以控制电动推杆202以相应速率驱动承托台200移动。
59.所述手柄式焦距调节结构700包括手柄式外壳702，所述移动速率按钮设置于所述手柄式外壳702的上表面和/或侧表面上。
60.优选的实施例中，所述移动速率按钮包括，向上移动速率按钮、向下移动速率按钮。
61.在本实施例中，所述移动速率按钮具有四个，分别为：
62.向上移动，第一移动速率按钮703a、第二移动速率按钮703b；
63.向下移动，第三移动速率按钮703c、第四移动速率按钮703d；
64.具体的：
65.向上移动，第一移动速率按钮703a对应目标速率为500mm/min，激光打标机初步调焦操作，用于控制承托台200快速上升，使得打标光路机构400快速远离打标平台300；
66.向上移动，第二移动速率按钮703b对应目标速率为50mm/min，激光打标机细微调焦操作，用于控制承托台200缓慢上升，使得打标光路机构400缓慢远离打标平台300；
67.向下移动，第三移动速率按钮703c对应目标速率为500mm/min，激光打标机初步调焦操作，用于控制承托台200快速下降，使得打标光路机构400快速接近打标平台300；
68.向下移动，第四移动速率按钮703d对应目标速率为50mm/min，激光打标机细微调焦操作，用于控制承托台200缓慢下降，使得打标光路机构400缓慢接近打标平台300。
69.所述手柄式焦距调节结构700上还包括位置定位按钮，所述位置定位按钮用于驱动所述承托台200上下移动到距离所述打标平台300确定的高度位置，包括第一位置定位按钮703e和第二位置定位按钮703f；具体的：
70.第一位置定位按钮703e，驱动所述承托台200上下移动到距离所述打标平台35cm的高度位置；
71.第二位置定位按钮703f，驱动所述承托台200上下移动到距离所述打标平台60cm的高度位置。
72.优选的实施例中，所述位置定位按钮驱动承托台200上下移动的速度范围为300mm/min～600mm/min。
73.通过线缆701的连接延伸控制承托台200的升降，操作者可以同时观察并利用手柄进行控制，节省了人力，使操作更人性化，提高激光打标焦距调节效率；承托台200的升降驱动采用了与手柄控制配合的电动推杆202结构，控制更稳更精准。
74.所述打标光路机构400包括激光器401、光路组件402和扫描头403，所述扫描头403、光路组件402以及激光器401上方设有布料外罩4011；所述布料外罩4011采用玻璃纤维防火布，或牛仔布制成。
75.在本实施例中，所述激光器401沿延伸方向的两端设有布料支板，所述布料外罩4011与所述布料支板支撑固定，所述布料支板为平板结构，厚度范围为0.5mm～2mm。
76.优选的实施例中，布料外罩4011由多块布料拼接制成，所述布料外罩4011的内侧与扫描头403、光路组件402以及激光器401的距离大于5cm。
77.通过优化激光器401设计，去除激光器401的密封保护的金属外壳，降低了密封金属外壳的制造成本，经济适用性广；解决激光器401打标过程中的散热问题，在激光器401外表覆盖防尘布料，一方面起到一定的遮光效果，另一方面防尘布料透气性良好，散热效果好，无需对激光器401内部进行额外的冷却系统设计，结构简单可靠。
78.所述激光器401设置在所述承托台200上，所述激光器401的光束出口设有光路组件402，所述光路组件402与扫描头403连通，所述扫描头403置于所述承托台200上，位于所
述激光器401长度延伸方向的一侧；在本实施例中，所述光路组件402置于所述激光器401与扫描头403的中间，包括若干反射透镜，用于将从激光器401发出光束反射至扫描头403内；所述扫描头403包括若干反射镜，用于改变打标激光的方向，使得打标激光朝向打标平台300射出，实现激光打标作业，具体的：
79.所述光路组件402包括反射光路4022，还包括1个固定的凸透镜4021b和1个安装在滑轨上的凹透镜4021a；所述凹透镜4021a可沿滑轨活动，凹透镜4021a在滑轨的位置对应打标激光的焦距，通过凹透镜4021a在滑轨上的移动而改变打标激光的焦距；所述打标激光自设置在承托台200上的激光器401光束出口射出后，经过反射光路4022内设置的若干反射透镜的多次反射处理，传至凹、凸透镜4021b折射入扫描头403内；
80.所述扫描头403包括依次设置的x反射镜4031a和y反射镜4031b，所述x反射镜4031a处设有x电机(图示未标出)，x电机的输出轴与x反射镜4031a传动连接；所述y反射镜4031b处设有y电机(图示未标出)，y电机的输出轴与y反射镜4031b传动连接；所述x反射镜4031a镜面平面与y反射镜4031b的镜面平面相互异面垂直，打标激光依次射至x反射镜4031a和y反射镜4031b上，经过x反射镜4031a和y反射镜4031b改变方向后，使打标激光以扫描的方式朝向打标平台300射出。
81.所述机架100的下部向外延伸形成用于放置激光打标工件的打标平台300，在本实施例中，所述打标平台300设有多个打标工位，在本实施例中，打标工位数量优选个数为4个，包括第一打标工位306a、第二打标工位306b、第三打标工位306c、第四打标工位306d，设置多个打标工位同步进行打标操作，打标作业节奏紧凑、效率高。
82.所述打标平台300远离机架100的一侧设有护板305，所述护板305内侧的上部设有一投影仪3031，在本实施例中，所述打标电脑3032设置在所述机架100的一侧，所述投影仪3031与打标电脑3032通过线缆701连接，通过投影仪3031投影定位技术，将待打标的图案投影在打标平台300对应的打标工位上，形成投影区域3031a，实现待打标工件的打标图像预览定位，区别传统的划线定位，大大提高生产效率；同时，采用投影定位技术，外置结构简单可靠，生产成本低，适用于规模化生产。
83.在本实施例中，设置投影仪3031，利用投影仪3031视觉投影辅助定位，将待打标的图案投影在打标平台300对应的打标工位上，取代传统的划线定位，提高定位效率；设置开放式多工位打标平台300，借助视觉投影辅助定位装置，对工件进行二次微调定位，提高激光打标精度。
84.优选的实施例中，所述用于辅助定位的投影仪3031与护板305之间设有一安装板，
85.所述安装板的左右两侧设有若干腰型孔，所述护板305上对应设有若干安装孔，
86.所述安装板的中部设有若干圆孔，
87.所述安装板通过中部设置的螺丝与投影仪3031连接固定，通过两侧的腰型孔与所述护板305上的安装孔对应连接固定；安装板设置若干组腰型孔，方便用于辅助定位的投影仪3031在实际安装过程中竖直方向的调整定位，提高投影仪3031投影区域3031a的清晰度，增强视觉投影辅助定位效果，提高效率。
88.优选的实施例中，所述投影区域3031a呈矩形，
89.所述投影区域3031a矩形长边长度范围为1400mm～1800mm，
90.所述投影区域3031a矩形宽边长度范围为1000mm～1400mm；
91.所述投影仪3031的镜头距离打标平台300的竖直高度范围为800mm～1200mm。
92.在本实施例中，所述投影仪3031的镜头距离打标平台300的竖直高度优选为1000mm。
93.所述打标电脑3032与机架100之间设有摇臂部，所述摇臂部的首端与机架100通过销连接，摇臂部的末端固定安装有打标电脑3032；设置打标电脑3032，通过线缆701连接投影仪3031，通过打标电脑3032预览打标图案投影效果，提高激光打标精度；安装有打标电脑3032的摇臂部可绕销轴沿水平面旋转，方便打标操作者打标过程中进行工件视觉投影辅助定位操作，提高激光打标精度。
94.所述打标平台300的左右两侧设置有安全光栅帘幕，所述安全光栅帘幕包括发射端、接收端，所述发射端与接收端成对设置；
95.所述电控组件600与所述安全光栅帘幕连接，且与所述打标光路机构400连接，由电控组件600控制所述打标光路机构400的工作启停；
96.所述安全光栅帘幕的发射端通过发射红外线，与接收端之间形成监测区域300a，当操作者进入所述监测区域300a内，所述电控组件600立刻响应，迅速发出指令使所述打标光路机构400停止打标动作；所述安全光栅帘幕还包括警报灯304，所述警报灯304设置在所述打标平台300的外侧，当操作者进入所述监测区域300a内，警报灯304点亮闪烁发出警报信号。
97.在本实施例中，所述打标平台300的上端面为矩形结构，所述安全光栅帘幕，包括第一光栅帘幕、第二光栅帘幕；
98.所述第一光栅帘幕包括第一发射端3011、第一接收端3012，分别设置在所述打标平台300的左侧的两个顶角位置，沿所述打标平台300表面相垂直方向设置；
99.所述第二光栅帘幕包括第二发射端3021、第二接收端3022，分别设置在所述打标平台300的右侧的两个顶角位置，沿所述打标平台300表面相垂直方向设置；
100.所述发射端、接收端的垂直高度为600mm～1200mm。
101.在本实施例中，所述发射端、接收端的垂直高度优选为为1000mm，对应激光打标操作者的人体高度位置；所述发射端与接收端之间形成监测区域300a，所述打标平台300的外侧还设有警报灯304；当操作者进入所述监测区域300a内，所述电控组件600迅速发出警报指令，警报灯304点亮闪烁并使所述扫描头403停止打标动作；安全光栅帘幕运用红外线扫描探测技术，及时快速地检测监测区域300a，当操作者离开安全光栅帘幕的监测区域300a，电控组件600将切换输出电平信号，使所述激光器401继续正常工作，从而达到安全保护的作用，且响应快捷可靠。
102.优选的实施例中，所述打标平台300的下端面还设有支撑架500，所述支撑架500由若干型材连接构成框型结构，所述支撑架500的底部还设有若干脚轮、地撑，包括第一脚轮501a、第一地撑501b、第二脚轮502a、第二地撑502b、第三脚轮503a、第三地撑503b、第四脚轮504a、第四地撑504b，所述脚轮和地撑成对设置，分别布置在所述支撑架500的框型结构的底部的四个顶角位置；地撑设有调节螺栓，当需要移动设备时，旋转调节螺栓，地撑上调，地撑悬空，脚轮着地，方便移动激光打标机；当调整好设备放置位置后，旋转调节螺栓，地撑下调，地撑着地，脚轮悬空，用于固定激光打标机。
103.优选的实施例中，所述机架100的下部还设有若干抽风口801，所述抽风口801为圆
管状结构，所述抽风口801设置在所述打标平台300与机架100连接处一侧的上方，所述抽风口801的后端连通通风管道，用于抽风排除激光打标过程中产生的烟雾粉尘。
104.通过本实用新型的上述方案，在具体应用中，激光打标机通过设置安全光栅帘幕形成监测区域300a，当人进入光栅帘幕内，电控组件600迅速发出指令使设备停止动作，达到安全监测及保护作用；利用投影仪3031投影定位，将待打标的图案投影在打标平台300对应的打标工位上，提高激光打标效率；设置手柄式焦距调节结构700，通过线缆701的连接延伸控制承托台200的升降，方便激光打标机的对焦调节；同时，优化激光器401设计，去除激光器401的密封保护的金属外壳，在外覆盖防尘布料，散热良好，降低了密封金属外壳的制造成本。
105.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对实用新型构成任何限制。