激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)，包括底座和豎直安裝在底座上的架體，設(shè)置于架體上的激光器和調(diào)整激光器位置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接的聚焦系統(tǒng)、X方向和Y方向掃描系統(tǒng)，X方向掃描系統(tǒng)和X方向振鏡連接；Y方向掃描系統(tǒng)和Y方向振鏡連接；本實(shí)用新型通過(guò)改變打標(biāo)速度就能在設(shè)定同樣的打標(biāo)參數(shù)情況下獲取不同的顏色，通過(guò)預(yù)設(shè)的待打印色彩組合圖案來(lái)確定待打印圖案的各部位所需的顏色，從而確定打印速度；使得打標(biāo)速度更快、色彩重復(fù)性好、多色圖案一次成型；達(dá)到多色彩組合打標(biāo)的目的。實(shí)現(xiàn)了組合色彩圖案的打標(biāo)效果，獲得豐富多彩的圖案，給予了彩色打標(biāo)更多的靈活性和創(chuàng)造性。
【專利說(shuō)明】激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光加工領(lǐng)域，尤其是涉及一種激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬打標(biāo)所顯出的色彩是由于在激光打標(biāo)過(guò)程中控制激光的熱輸入使金屬表面生成不同厚度的氧化膜，氧化膜的光學(xué)干涉現(xiàn)象使表面呈色，金屬氧化膜在金屬的表面會(huì)形成光的干涉現(xiàn)象，二薄膜的厚度決定著顏色的變化。通常認(rèn)為能夠看到顏色變化的薄膜厚度應(yīng)該在幾十納米到2微米之間。激光打標(biāo)方法區(qū)別于其他方法的是一般環(huán)境下就能夠在金屬的表面上指定區(qū)域內(nèi)加工出顏色，而且可以通過(guò)適當(dāng)?shù)墓に嚭驮O(shè)計(jì)，獲得豐富多彩的圖案，這給予了彩色打標(biāo)更多的靈活性和創(chuàng)造性。
[0003]目前激光器彩色打標(biāo)的方案通常都是利用各個(gè)參數(shù)(如離焦量、功率等)配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這對(duì)于單一顏色圖案的打標(biāo)比較易于實(shí)現(xiàn)，而對(duì)多色彩組合圖案的打標(biāo)有著一定的限制。離焦量:通過(guò)更改激光器的離焦量可實(shí)現(xiàn)彩色打標(biāo)，也就是一個(gè)離焦量配合其他參數(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)對(duì)應(yīng)的顏色；當(dāng)我們需要多種色彩組合在一起的時(shí)候，就需要多個(gè)離焦位置才能實(shí)現(xiàn)。這對(duì)于機(jī)械件的精度有著很高的要求，不僅極難實(shí)現(xiàn)且嚴(yán)重影響了打標(biāo)的速度。功率:通過(guò)更改激光器的輸出功率可實(shí)現(xiàn)彩色達(dá)標(biāo)，不同的功率對(duì)打標(biāo)樣品表面的熱影響不同可實(shí)現(xiàn)不同的色彩。當(dāng)我們需要多種色彩組合時(shí)，就需要多個(gè)功率參數(shù)，這對(duì)激光器的性能有一定的要求，就是需要可以通過(guò)軟件來(lái)控制激光器的輸出功率，這對(duì)于一部分不能外控的激光器有了限制。
[0004]現(xiàn)有的激光器彩色打標(biāo)系統(tǒng)，因此有必要予以改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種激光器彩色打標(biāo)系統(tǒng)，它具有組合色彩圖案的打標(biāo)效果和便于操作的激光器彩色打標(biāo)系統(tǒng)的特點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本實(shí)用新型提供的激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)，包括支架、激光器、振鏡掃描系統(tǒng)、聚焦系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和激光電源；
[0008]所述支架包括底座和豎直安裝在底座上的架體，所述底座和架體連接；
[0009]所述激光器設(shè)置于架體上，所述架體上設(shè)置有調(diào)整激光器位置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；
[0010]所述振鏡掃描系統(tǒng)包括振鏡和掃描系統(tǒng)，所述振鏡包括X方向振鏡和Y方向振鏡，所述掃描系統(tǒng)包括分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接的X方向掃描系統(tǒng)和Y方向掃描系統(tǒng)，所述X方向掃描系統(tǒng)和X方向振鏡連接；所述Y方向掃描系統(tǒng)和Y方向振鏡連接；
[0011]所述聚焦系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接，所述聚焦系統(tǒng)用于聚焦激光器發(fā)出的激光束；
[0012]所述激光電源與激光器連接。
[0013]進(jìn)一步，所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括打標(biāo)參數(shù)設(shè)定模塊、打標(biāo)區(qū)域選取模塊、打標(biāo)速度預(yù)設(shè)模塊、氧化膜形成模塊和打標(biāo)區(qū)域結(jié)束模塊；
[0014]所述打標(biāo)參數(shù)設(shè)定模塊、打標(biāo)區(qū)域選取模塊、打標(biāo)速度預(yù)設(shè)模塊和打標(biāo)區(qū)域結(jié)束模塊分別與氧化膜形成模塊連接；
[0015]所述打標(biāo)參數(shù)設(shè)定模塊用于設(shè)定輸出激光的打標(biāo)參數(shù)；
[0016]所述打標(biāo)區(qū)域選取模塊用于在打標(biāo)樣品表面顯示即將打標(biāo)圖案的大小形狀及位置并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整；
[0017]所述打標(biāo)速度預(yù)設(shè)模塊用于設(shè)定不同區(qū)域的打標(biāo)速度；
[0018]所述氧化膜形成模塊用于啟動(dòng)激光器出光并配合預(yù)設(shè)參數(shù)控制激光在樣品表面打標(biāo)；
[0019]所述打標(biāo)區(qū)域結(jié)束模塊用于控制關(guān)閉激光器的出光完成打標(biāo)過(guò)程。
[0020]進(jìn)一步，所述打標(biāo)參數(shù)包括激光器所需的打標(biāo)功率、聚焦位置和離焦位置。
[0021]進(jìn)一步，所述打標(biāo)速度按以下方式確定:首先按不同打標(biāo)速度打印出不同打標(biāo)速度下的色彩圖案；確定待打印色彩組合圖案，按待打印色彩組合圖案確定待打標(biāo)范圍的大小和形狀；然后確定不同待打標(biāo)范圍的色彩從而確定相應(yīng)的打標(biāo)速度；最后按待打印色彩組合圖案設(shè)定不同區(qū)域的打標(biāo)速度組合。
[0022]采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是:
[0023]本實(shí)用新型采用只通過(guò)改變打標(biāo)速度就能在設(shè)定同樣的打標(biāo)參數(shù)(功率、離焦位置、填充方式等)情況下獲取不同的顏色，通過(guò)預(yù)設(shè)的待打印色彩組合圖案來(lái)確定待打印圖案的各部位所需的顏色，從而確定打印速度；使得打標(biāo)速度更快(無(wú)需更改其他打標(biāo)參數(shù))、色彩重復(fù)性好、多色圖案一次成型；達(dá)到多色彩組合打標(biāo)的目的。實(shí)現(xiàn)了組合色彩圖案的打標(biāo)效果，獲得豐富多彩的圖案，給予了彩色打標(biāo)更多的靈活性和創(chuàng)造性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明:
[0025]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)主視圖；
[0026]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)俯視圖；
[0027]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)側(cè)視圖；
[0028]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光器單變量彩色打標(biāo)方法流程圖；
[0029]圖5為在150、140、130......10mm/s打標(biāo)速度下所對(duì)應(yīng)的色板；
[0030]圖6為組合色彩圖案的打標(biāo)效果。
[0031]圖中:激光器I ;振鏡掃描系統(tǒng)2 ;聚焦系統(tǒng)3 ;計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)4 ;激光電源5 ;底座6 ;架體7。

【具體實(shí)施方式】
[0032]以下所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不因此而限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0033]實(shí)施例，見圖1-4所示，其中，圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)主視圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)俯視圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)側(cè)視圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光器單變量彩色打標(biāo)方法流程圖:本實(shí)施例提供的激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)，包括支架、激光器1、振鏡掃描系統(tǒng)2、聚焦系統(tǒng)3、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)4和激光電源5 ；
[0034]所述支架包括底座6和豎直安裝在底座上的架體7，所述底座和架體連接；
[0035]所述激光器I設(shè)置于架體7上，所述架體7上設(shè)置有調(diào)整激光器I位置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；
[0036]所述振鏡掃描系統(tǒng)2包括振鏡和掃描系統(tǒng),所述振鏡包括X方向振鏡和Y方向振鏡，所述掃描系統(tǒng)包括分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接的X方向掃描系統(tǒng)和Y方向掃描系統(tǒng)，所述X方向掃描系統(tǒng)和X方向振鏡連接；所述Y方向掃描系統(tǒng)和Y方向振鏡連接；
[0037]所述聚焦系統(tǒng)3與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)4連接，所述聚焦系統(tǒng)3用于聚焦激光器I發(fā)出的激光束；
[0038]所述激光電源5與激光器I連接。
[0039]所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)4包括打標(biāo)參數(shù)設(shè)定模塊、打標(biāo)區(qū)域選取模塊、打標(biāo)速度預(yù)設(shè)模塊、氧化膜形成模塊和打標(biāo)區(qū)域結(jié)束模塊；
[0040]所述打標(biāo)參數(shù)設(shè)定模塊、打標(biāo)區(qū)域選取模塊、打標(biāo)速度預(yù)設(shè)模塊和打標(biāo)區(qū)域結(jié)束模塊分別與氧化膜形成模塊連接；
[0041]所述打標(biāo)參數(shù)設(shè)定模塊用于設(shè)定輸出激光的打標(biāo)參數(shù)；
[0042]所述打標(biāo)區(qū)域選取模塊用于在打標(biāo)樣品表面顯示即將打標(biāo)圖案的大小形狀及位置并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整；
[0043]所述打標(biāo)速度預(yù)設(shè)模塊用于設(shè)定不同區(qū)域的打標(biāo)速度；
[0044]所述氧化膜形成模塊用于啟動(dòng)激光器出光并配合預(yù)設(shè)參數(shù)控制激光在樣品表面打標(biāo)；
[0045]所述打標(biāo)區(qū)域結(jié)束模塊用于控制關(guān)閉激光器的出光完成打標(biāo)過(guò)程。
[0046]所述打標(biāo)參數(shù)包括激光器所需的打標(biāo)功率、聚焦位置和離焦位置。
[0047]所述打標(biāo)速度按以下方式確定:首先按不同打標(biāo)速度打印出不同打標(biāo)速度下的色彩圖案；確定待打印色彩組合圖案，按待打印色彩組合圖案確定待打標(biāo)范圍的大小和形狀；然后確定不冋待打標(biāo)沮圍的色彩從而確定相應(yīng)的打標(biāo)速度；最后按待打印色彩組合圖案設(shè)定不同區(qū)域的打標(biāo)速度組合。
[0048]本實(shí)施例還提供了一種激光器單變量彩色打標(biāo)方法，包括以下步驟:
[0049]S1:調(diào)節(jié)激光器的打標(biāo)位置；
[0050]S2:設(shè)定激光器的打標(biāo)參數(shù)；
[0051]S3:選取打標(biāo)圖案的打標(biāo)區(qū)域；
[0052]S4:預(yù)設(shè)打標(biāo)區(qū)域的打標(biāo)速度；
[0053]S5:啟動(dòng)激光器按預(yù)設(shè)打標(biāo)速度在待打標(biāo)區(qū)域形成氧化膜；
[0054]S6:重復(fù)打標(biāo)直至所有打標(biāo)區(qū)域完成。
[0055]所述步驟SI中的打標(biāo)參數(shù)包括激光器所需的打標(biāo)功率、聚焦位置和離焦位置。
[0056]所述打標(biāo)速度按以下方式確定:
[0057]S31:按不同打標(biāo)速度打印出不同打標(biāo)速度下的色彩圖案；
[0058]S32:確定待打印色彩組合圖案，
[0059]S33:按待打印色彩組合圖案確定待打標(biāo)范圍的大小和形狀；
[0060]S34:確定不同待打標(biāo)范圍的色彩從而確定相應(yīng)的打標(biāo)速度；
[0061]S35:按待打印色彩組合圖案設(shè)定不同區(qū)域的打標(biāo)速度組合。
[0062]本實(shí)施例提供的激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)，其中激光器采用1064nm端泵激光器，光束質(zhì)量?jī)?yōu)；所述X方向掃描系統(tǒng)和Y方向掃描系統(tǒng)采用與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接的電機(jī)，每個(gè)電機(jī)的軸上固定著1064nm激光反射鏡片，且每個(gè)電機(jī)分別由計(jì)算機(jī)發(fā)出數(shù)字信號(hào)控制其掃描軌跡；本實(shí)施例的聚焦系統(tǒng)為場(chǎng)鏡，是將平行的激光束聚焦于一點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)配置的透鏡焦距f = 160_，有效掃描范圍Φ110_，用戶可根據(jù)需要選配型號(hào)的透鏡；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是整個(gè)激光打標(biāo)機(jī)控制和指揮的中心，通過(guò)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制完成對(duì)工件打標(biāo)處理；激光電源是為端泵激光器提供動(dòng)力的裝置。
[0063]所述激光器的打標(biāo)參數(shù)設(shè)定模塊的打標(biāo)參數(shù)包括用于設(shè)定輸出激光的各項(xiàng)參數(shù)如打標(biāo)功率、激光頻率、脈沖寬度等。
[0064]本實(shí)用新型的工作原理及具體過(guò)程如下:
[0065]激光打標(biāo)方法所顯出的色彩是由于在激光打標(biāo)過(guò)程中控制激光的熱輸入使金屬表面生成不同厚度的氧化膜，氧化膜的光學(xué)干涉現(xiàn)象使表面呈色。通常認(rèn)為能夠看到顏色變化的薄膜厚度應(yīng)該在幾十納米到2微米之間。
[0066]彩色打標(biāo)方法:打開激光器后，先設(shè)定所需的打標(biāo)功率(4-5W)不變，將激光器調(diào)整到聚焦的位置，再通過(guò)垂直搖臂使其離焦，選定適宜的離焦位置；接著對(duì)于打標(biāo)圖案上的不同區(qū)域設(shè)定不同的打標(biāo)速度。由于光束離焦后能量密度下降，打標(biāo)過(guò)程中在不銹鋼板上產(chǎn)生的熱量較小，通過(guò)更改打標(biāo)的速度就能很輕易地使得打標(biāo)過(guò)程中的產(chǎn)生的氧化膜厚發(fā)生變化，從而獲取各種色彩。
[0067]如圖5、6所不，圖5中，不同的方形區(qū)域代表不同顏色，圖5為在150、140、130......10mm/s打標(biāo)速度下所對(duì)應(yīng)的色板；圖6為組合色彩圖案的打標(biāo)效果，圖中，每一部分區(qū)域的顏色可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，不同區(qū)域的顏色可以黑色、紅色、黃色或綠色等，將需要打標(biāo)的圖案在不同打標(biāo)速度下(150、140、130……lOmm/s)進(jìn)行打標(biāo)，各個(gè)區(qū)域的顏色會(huì)呈現(xiàn)出不同的顏色。
[0068]設(shè)定同樣的打標(biāo)參數(shù)(功率、離焦位置、填充方式、打標(biāo)形狀大小等)，只通過(guò)改變打標(biāo)速度就能獲取不同的顏色，圖5所示就是在150、140、130……lOmm/s打標(biāo)速度下所對(duì)應(yīng)的色板。
[0069]由于打標(biāo)范圍的大小、形狀等都對(duì)氧化反應(yīng)產(chǎn)生一定的影響，所以在固定的打標(biāo)速度下，不同形狀大小的打標(biāo)圖案就會(huì)有一定的色差。當(dāng)圖案由不同形狀大小部分組成時(shí)，為了便于選取不同部位的顏色，將組合圖案的各個(gè)部分都設(shè)定相同的打標(biāo)參數(shù)(包括打標(biāo)速度、功率、離焦位置、填充方式等)，得到了打標(biāo)速度分為別150、140、130……lOmm/s各個(gè)部分所呈現(xiàn)的顏色。從中挑選了各個(gè)部分所需顏色所對(duì)應(yīng)的打標(biāo)速度，進(jìn)行組合打標(biāo)。
[0070]優(yōu)點(diǎn):打標(biāo)速度更快(無(wú)需更改其他打標(biāo)參數(shù))、色彩重復(fù)性好、多色圖案一次成型。
[0071]激光器彩色打標(biāo)方法目前已廣泛使用，其它結(jié)構(gòu)和原理與現(xiàn)有技術(shù)相同，這里不再贅述。
【權(quán)利要求】
1.激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)，其特征在于:包括支架、激光器、振鏡掃描系統(tǒng)、聚焦系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和激光電源； 所述支架包括底座和豎直安裝在底座上的架體，所述底座和架體連接； 所述激光器設(shè)置于架體上，所述架體上設(shè)置有調(diào)整激光器位置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)； 所述振鏡掃描系統(tǒng)包括振鏡和掃描系統(tǒng)，所述振鏡包括X方向振鏡和Y方向振鏡，所述掃描系統(tǒng)包括分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接的X方向掃描系統(tǒng)和Y方向掃描系統(tǒng)，所述X方向掃描系統(tǒng)和X方向振鏡連接；所述Y方向掃描系統(tǒng)和Y方向振鏡連接； 所述聚焦系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接，所述聚焦系統(tǒng)用于聚焦激光器發(fā)出的激光束； 所述激光電源與激光器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)，其特征在于:所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括打標(biāo)參數(shù)設(shè)定模塊、打標(biāo)區(qū)域選取模塊、打標(biāo)速度預(yù)設(shè)模塊、氧化膜形成模塊和打標(biāo)區(qū)域結(jié)束模塊； 所述打標(biāo)參數(shù)設(shè)定模塊、打標(biāo)區(qū)域選取模塊、打標(biāo)速度預(yù)設(shè)模塊和打標(biāo)區(qū)域結(jié)束模塊分別與氧化膜形成模塊連接； 所述打標(biāo)參數(shù)設(shè)定模塊用于設(shè)定輸出激光的打標(biāo)參數(shù)； 所述打標(biāo)區(qū)域選取模塊用于在打標(biāo)樣品表面顯示即將打標(biāo)圖案的大小形狀及位置并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整； 所述打標(biāo)速度預(yù)設(shè)模塊用于設(shè)定不同區(qū)域的打標(biāo)速度； 所述氧化膜形成模塊用于啟動(dòng)激光器出光并配合預(yù)設(shè)參數(shù)控制激光在樣品表面打標(biāo)； 所述打標(biāo)區(qū)域結(jié)束模塊用于控制關(guān)閉激光器的出光完成打標(biāo)過(guò)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)，其特征在于:所述打標(biāo)參數(shù)包括激光器所需的打標(biāo)功率、聚焦位置和離焦位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光器單變量彩色打標(biāo)系統(tǒng)，其特征在于:所述打標(biāo)速度按以下方式確定:首先按不同打標(biāo)速度打印出不同打標(biāo)速度下的色彩圖案；確定待打印色彩組合圖案，按待打印色彩組合圖案確定待打標(biāo)范圍的大小和形狀；然后確定不同待打標(biāo)范圍的色彩從而確定相應(yīng)的打標(biāo)速度；最后按待打印色彩組合圖案設(shè)定不同區(qū)域的打標(biāo)速度組合。
【文檔編號(hào)】B23K26/352GK203973056SQ201420291133
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】陳春榮, 錢黎明, 陽(yáng)明仰 申請(qǐng)人:寧波鐳基光電技術(shù)有限公司