[发明专利]一种基于二维激光打标机的三维打标设备及方法

说明书

本发明公开了一种基于二维激光打标机的三维打标设备，包括3D转换模块、二维激光打标机；3D转换模块放置在二维激光打标机的激光器与二维振镜头之间；本发明还公开了一种基于二维激光打标机的三维打标方法，通过在二维激光打标机中增加3D转换模块，得到与标刻图案的二维位置信息相对应的工件上待标刻曲面的三维位置信息，根据所得三维位置信息控制动态聚焦透镜的移动以及二维振镜头的旋转来进行三维曲面打标，这种基于二维激光打标机的三维打标方法打标效率较高，并且仅需要在二维激光打标机中增加3D转换模块即可进行三维打标，使用灵活，成本较低。

技术领域

本发明属于激光加工领域，更具体地，涉及一种基于二维激光打标机的三维打标设备及方法。

背景技术

近年来，激光加工技术在不同领域取得了巨大的进展和突破，它利用高能量密度的激光对工件进行照射，使其表面进行气化或颜色变化的的化学反应，从而留下永久标记。激光打标技术已被广泛的应用于各行各业,为优质,高效,无污染和低成本的现代加工生产开辟了广阔的前景。

目前市场上，激光三维加工的方法主要有两种，一种是动态聚焦三维打标方法，另一种是旋转打标法。动态聚焦三维打标方法通过软件控制和移动动态聚焦透镜，在激光被聚焦前使用可变扩束，以此来改变激光束的焦距实现曲面打标。采用动态聚焦的方式的加工效率较高，但是对于图形的处理方法大多采用投影映射方式，当三维曲面的曲率很大的情况下，失真较为严重，对于条形码二维码等需要机器识别的图形而言，畸变情况会极大的影响它的识别效率，另外这种三维打标方法并不基于现有的二维激光打标机，但是现在市面上存在着大量的二维激光打标机设备和二维激光打标软件，若完全不借用现有的二维激光打标设备进行三维打标，技术的更新换代则需要更换大量的激光加工设备以及重新开发相应的软件系统，开发周期长、经济成本高。所以一种基于二维激光打标机的三维打标设备及方法是具有很高的研究价值的，它能够大大减小技术更新换代的成本。旋转打标法是一种基于现有二维激光打标机进行三维打标的方法，通过在二维激光打标机上加上旋转轴通过旋转要打标的工件，保证工件要打标位置始终处于焦点上，实现曲面工件的打标，但是这种打标方法需要通过机械旋转逐点对准打标，效率很低。

这种综上所述，提供一种打标效率高的基于二维激光打标机的三维打标设备及方法是亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种基于二维激光打标机的三维打标设备及方法，旨在解决现有技术由于采用机械旋转来逐点对准打标而导致的打标效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种基于二维激光打标机的三维打标设备，包括3D转换模块、二维激光打标机；3D转换模块放置在二维激光打标机的激光器与二维振镜头之间，除机械固定外采用数据线进行连接；

3D转换模块用于基于动态聚焦原理将标刻图案的二维位置信息转换成与其对应的工件待标刻的曲面区域的三维位置信息，并基于所得的三维信息来控制打标。

进一步优选地，3D转换模块包括2D/3D信息转换单元、电机控制单元、动态聚焦透镜；其中2D/3D信息转换单元与电机控制单元相连，电机控制单元与动态聚焦透镜相连；

2D/3D信息转换单元用于将标刻图案的二维位置信息转换成与其相对应的工件待标刻的曲面区域的三维位置信息，并控制打标；

电机控制单元用于基于2D/3D信息转换单元所得的三维信息控制动态聚焦透镜的移动；

动态聚焦透镜用于根据自身位置的移动来改变激光焦点位置，并控制打标。