本实用新型专利技术公开了一种3D激光打标机的可控距离指示装置及3D激光打标机，所述可控距离指示装置包括可见光指示器、由高速电机驱动的分光单元以及控制单元；分光单元在第一位置和第二位置之间往复地移动，可见光束在第一位置被分光单元反射出基准光束，在第二位置被分光单元反射出偏转光束，其中基准光束和偏转光束可被肉眼看成两束光，控制单元控制分光单元的偏转角度，使偏转光束和被反射单元反射的基准光束的交汇点对应3D激光打标机的初始焦点；本实用新型专利技术将激光打标的初始焦距通过控制可见光束的交汇显示出来，所述的可控距离指示装置可自动进行对焦，并能准确快速的完成初始焦距的指示工作。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及激光打标领域，具体涉及一种对物体三维表面进行激光打标的可 控距离指示装置及应用该装置的3D激光打标机。
技术介绍
激光打标机（laser marking machine)是利用激光束在物质表面打上永久标记的 技术。该技术通过激光器产生激光束，经过一系列光学传导与处理，最终通过光学镜片进行 光束聚焦，然后将聚焦后的高能量光束偏转到待加工物体表面的指定位置。激光打标机可 以标记出各种文字、符号和图案，市场应用前景广阔。 传统的激光打标机仅在二维平面上进行打标。在打标时，由于激光束非可见，为了 判断打标对象是否位于激光打标区域（定位）及焦点上（定焦），一般是用尺子测量打标平 面与场镜之间的距离，或者在检测板上预先打标以判断是否在焦点上，这些传统操作方法 需要多次测量，效率非常低。作为一种改进，现有的二维激光打标机增加了红光指示器进行 定位和定焦。利用红光代替不可见的激光，起到打标位置的预览和定焦作用。具体可参见 专利文献CN201446774U公开的一种打标机的自动对焦装置。该方案是在扫描装置的两侧 分别设置有十字红光发射器，两边的十字红光发射器所发出的十字红光的交叉点与激光的 焦点重合。在使用时，调整使得待打标物体上出现一个红光交叉点，即可保证打标物体位于 激光的焦点上。由于二维激光打标机的焦距是不变的，因此这种方法用于常规的二维平面 激光打标机上可极大提高工作效率。 随着技术的发展，能在三维表面上打标的3D激光打标成为行业内热门的研发点。 与传统2D激光打标相比，3D激光打标机采用动态聚焦座，通过软件控制和移动动态聚焦 镜，在激光被聚焦前进行可变扩束，以此改变激光束的焦距来实现对高低不同物体的准确 表面聚焦加工。因此3D打标对加工对象的表面平整度要求大幅度降低，可以在非平面上进 行激光打标。但是，3D激光打标机的定位和定焦成为新的问题，由于3D激光打标机的焦距 是变化的，因此现有的二维激光打标机的对焦系统已经无法满足要求。 在3D激光打标过程中，先对打标物体的打标区域进行空间建模并存储在软件系 统中，该空间建模上可设定任意一个打标物体的基准点坐标，该基准点坐标也为激光的对 焦点，在实际空间上对应打标物体上的某点作为基准点，也即，只要打标时激光头可准确定 位并对焦在物体的基准点上，后续电脑可调焦距完成三维表面其他部位的激光打标。其中 的问题是，在打标开始前，需要将打标物件放入打标平台上，使得物体对应基准点。然而缺 少定位的结构，技术人员很难精确放置和调整打标物件的位置、高度，而且3D曲面打标要 求非常高的精度，只要打标物件的位置或高度出现偏差，很有可能就造成整个打标图案的 失真。另外，由于三维打标物体表面的复杂性，对基准点的设定要求灵活可变，因此传统的 固定式对焦系统已经无法实现3D激光打标的要求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种3D激光打标机的可控距离指示装置，通过该装 置可在空间上自动指示定位出建模中基准点的高度位置，从而便于加工时安放打标物体的 定位。 为了实现上述目的，本技术提供一种3D激光打标机的可控距离指示装置，包 括可见光指示器、由高速电机驱动的分光单元以及控制单元；所述分光单元可在第一位置 和第二位置之间往复地移动，所述分光单元反射可见光指示器发出的可见光束，可见光束 在第一位置被反射出基准光束，在第二位置被反射出偏转光束； 所述基准光束的光路上设置有反射单元，所述基准光束被反射单元反射后往偏转 光束的方向偏转；所述控制单元控制分光单元在第一位置和第二位置的偏转角度，使得偏 转光束与被反射单元反射后的基准光束在打标区域内交汇，该交汇点对应3D激光打标机 的初始焦点； 或者，所述偏转光束的光路上设置有反射单元，所述偏转光束被反射单元反射后 往基准光束的方向偏转；所述控制单元控制分光单元在第一位置和第二位置的偏转角度， 使得偏转光束在被反射单元反射后与基准光束在打标区域内交汇，该交汇点对应3D激光 打标机的初始焦点。 优选的，所述分光单元在一定的角度范围内来回偏转，并且分光单元在来回偏转 时的一端的偏转角度是固定的，此端为第一位置，另一端的偏转角度是可调的，此端为第二 位置。 优选的，所述可见光指示器和分光单元之间设置有由第二电机驱动的第二反射镜 片，所述分光单元和第二反射镜片在空间上具有夹角，可见光束经过第二反射镜片和分光 单元反射后可实现在一个平面上任意位置的移动。当设置有分光单元和第二反射镜片对可 见光束进行两次反射时，分光单元和第二反射镜片可以为打标头内部的X振镜和Y振镜， 所述反射单元设于3D激光打标机打标头的场镜内部或者场镜上方；此时，需将可见光指示 器发出的可见光束与用于打标的激光光路重合，为了使可见光束和激光合束，本技术 的指示装置还包括一设置于激光光路中的合束单元，所述可见光指示器位于合束单元的一 侦牝可向该合束单元发出可见光束，所述可见光束经过合束单元后与激光的光路重合，并向 X振镜和Y振镜发射。 上述直接通过激光打标头自带的X振镜和Y振镜实现可见光束偏转角度的自动调 整，只需在原有激光打标的基础上做少许的修改，提高资源的利用率，并且装置结构简单， 安装方便，可见光束和激光的合束可以提高指示的准确性，提高打标的精度。 优选的，所述反射单元固定设于3D激光打标机上，或者，所述反射单元的角度可 调。 本技术的另一个目的在于提供具有上述可控距离指示装置的3D激光打标 机，此打标机具有简易、灵活、加工精度高和成本低的特点，本技术设计了以下两种方 案： 方案一：本技术公开的3D打标机包括基准板、控制单元、垂直于基准板的升 降架以及位于升降架上的打标头，所述打标头内设有激光器、场镜、X振镜和Y振镜，还包括 可见光指示器、合束单元和设于场镜内部或者上方的反射单元，所述可见光指示器发射出 的可见光束经过合束单元后与激光的光路重合，并向Y振镜发射，被Y振镜反射后射向X振 镜，所述X振镜和Y振镜的偏转角度由控制单元控制；所述X振镜在一定的角度范围内来回 偏转，并且X振镜在来回偏转时一端的偏转角度是固定的，此端为第一位置，另一端的偏转 角度是可调的，此端为第二位置，可见光束在第一位置被反射出基准光束，在第二位置被反 射出偏转光束； 所述基准光束的光路上设置有反射单元，所述基准光束被反射单元反射后往偏转 光束的方向偏转；所述控制单元控制X振镜在第二位置的偏转角度，使得偏转光束与被反 射单元反射后的基准光束的交汇点对应3D激光打标机的初始焦点； 或者，所述偏转光束的光路上设置有反射单元，所述偏转光束被反射单元反射后 往基准光束的方向偏转；所述控制单元控制X振镜在第二位置的偏转角度，使得偏转光束 在被反射单元反射后与基准光束的交汇点对应3D激光打标机的初始焦点。 优选的，所述合束单元为合束镜片，所述合束镜片设置于激光的光路中，可见光指 示器位于合束镜片的一侧，并向该合束镜片发出可见光束；或者，所述合束单元为接入激光 光路中的光纤，所述可见光指示器与该光纤连接。 方案二：本技术公开的3D打标机包括基准板、控制单元、垂直于基准板的升 降架以及位于升降架上的打标头，所述打标头内设有可发射可见激光的激光器、场镜、X振 镜和Y本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种3D激光打标机的可控距离指示装置，其特征在于，包括可见光指示器、由高速电机驱动的分光单元以及控制单元；所述分光单元可在第一位置和第二位置之间往复地移动，所述分光单元反射可见光指示器发出的可见光束，可见光束在第一位置被反射出基准光束，在第二位置被反射出偏转光束；所述基准光束的光路上设置有反射单元，所述基准光束被反射单元反射后往偏转光束的方向偏转；所述控制单元控制分光单元在第一位置和第二位置的偏转角度，使得偏转光束与被反射单元反射后的基准光束在打标区域内交汇，该交汇点对应3D激光打标机的初始焦点；或者，所述偏转光束的光路上设置有反射单元，所述偏转光束被反射单元反射后往基准光束的方向偏转；所述控制单元控制分光单元在第一位置和第二位置的偏转角度，使得偏转光束在被反射单元反射后与基准光束在打标区域内交汇，该交汇点对应3D激光打标机的初始焦点。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐强，
申请(专利权)人：广州创乐激光设备有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44
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