金属零件高速振镜式在线激光打码机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种金属零件高速振镜式在线激光打码机，包括远程控制器、主控单元和打码机，所述打码机为Ｎｄ：ＹＡＧ激光器或光纤激光器打码机，所述远程控制器与主控单元信号连接，主控单元与打码机信号连接。本金属零件高速振镜式在线激光打码机通过激光与物质的作用，在物体表面形成清晰的编码或标记，并且能够方便快捷地对编码的内容进行制作、编排、输出和更改，进一步满足在线打码的需要。与其它的打码技术相比，激光打码无油墨，干净无污染，无耗材成本，维修费用低，系统误工时间短，而且激光打码技术的标记清晰、瞬时和永久。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及产品包装编码与标志技术，激光加工设备与加工技 术，具体涉及一种金属零件高速振镜式在线激光打码机。
技术介绍
激光打码是利用高能量密度的激光束对目标作用使目标表面发生物 理或化学的变化从而获得可见图案的标记方式。高能量的激光束聚焦在材 料表面上，使材料迅速汽化，形成凹坑。随着激光束在材料表面有规律地 移动同时控制激光的开断，激光束也就在材料表面熔蚀或蚀刻成了一个指 定的图案。金属材料被熔蚀出几个微米以上的线条(宽度可以几微米到几 十微米)后，线条的颜色及反光率与原来不一样，造成,人眼目视反差效果， 使人能敏感到这些线条，如条形码、数字、图案、商标等。烧蚀和蚀刻技 术所产生的编码都是高质的、永久的、瞬时的。在各种打码方式中，振镜式打码因其应用范围广，可进行矢量打码， 也可以标记点阵字符，且标记范围可调，标记速度也苹快，因而已成为目 前打码方式的主流。现有的激光打码机一般采用计算机来控制。采用步进电机控制振镜偏转，电压信号决定其偏转角度，-5V偏转到负方向最大，+5￥偏转到正方 向最大。-5V— +5￥之间偏转角度与电压成正比，需，用模拟信号对其进 行控制。计算机输出的是数字信号，所以采用数模卡将数字信号转换为模 拟信号。目前常用数模卡的电压输出范围都有-5V— +5V，所以一般数模 卡均能满足要求。但是数模卡有一定的输出精度，有8位、10位、12位 及16位等，其输出信号精度直接影响到振镜的控制辨度。
技术实现思路
本技术为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种节约成 本、精度高、体积小的金属零件高速振镜式在线激光打码机。本技术的目的通过以下的技术方案实现本金属零件高速振镜式 在线激光打码机，其特征在于包括远程控制器、主控单元和打码机，所述打码机为Nd:YAG激光器或光纤激光器打码机，所述远程控制器与主控单元信号连接，主控单元与打码机信号连接。所述远程控制器包括ARM微处理器、LCD显示屏、矩阵键盘、DSPC 口、 RS232驱动模块、闪存FlashROM、存储器SRAM、存储器NVSRAM 和外部总线扩展，ARM微处理器分别与LCD显示屏、矩阵键盘、DSPC 口 、 RS232驱动模块连接，ARM微处理器通过总线分别与闪存FlashROM、 存储器SRAM、存储器NVSRAM连接，总线与外部总线扩展连接。所述主控单元包括DSP微处理器、X数模转换模块、Y数模转换模块、 PWM驱动模块、控制I/O模块、HPI 口 、 RS232驱动模块、闪存FlashROM、 存储器SRAM、存储器NVSRAM和外部总线扩展，DSP微处理器分别与 X数模转换模块、Y数模转换模块、PWM驱动模块、.控制I/0模块、HPI 口、 RS232驱动模块连接，DSP微处理器通过总线分别与闪存FlashROM、 存储器SRAM、存储器NVSRAM连接，总线与外部总线扩展连接。所述DSPC 口与HPI 口通过HPIB接口连接。所述打码机包括Nd:YAG激光器或光纤激光器、扩束镜、反射镜、X 方向振镜驱动单元、X方向扫描振镜、Y方向扫描振镜、Y方向振镜驱动 单元和平场聚光镜；激光器、扩束镜、反射镜、X方向扫描振镜、Y方向 扫描振镜和平场聚光镜依照光路的传递路线依次排列，X方向振镜驱动 单元与X方向扫描振镜信号连接，Y方向振镜驱动单元与Y方向扫描振 镜信号连接。所述Nd:YAG激光器或光纤激光器，波长1.06^im 1.09(Him，激光器连接供电电源；供电电源采用大功率开光器件IGBT;激光器功率50— 60W，声光调Q，形成1-20kHz激光脉冲输出，激光器的聚光腔采用陶瓷 漫反射体全腔水冷方式，恒温冷却系统设置内循环水温为20-30°C±rC， 高温报警上限为35'C，流量为30L/min，制冷压缩机为1.5匹。 所述反射镜为两个。所述主控单元与激光器、X方向振镜驱动单元、Y方向振镜驱动单元 信号连接。本金属零件高速振镜式在线激光打码机的工作原理如下 由主控单元负责激光打码机的系统控制与协调工作。DSP微处理器通 过X数模转换模块、Y数模转换模块将数字控制信号转换成-5V45V的模 拟电压送入X方向振镜驱动单元、Y方向振镜驱动单元放大后驱动X方 向扫描振镜和Y方向扫描振镜两个相互垂直方向的扫描振镜工作。PWM 驱动模块对激光器进行功率调节以控制激光能量。远程控制器采用以 ARM微处理器为核心的嵌入式系统，构成激光打码机的人机界面，负责 激光打码机系统参数的设定，以及打码内容和格式等的输入，并与主控单 元通信实现激光打码机的远程控制。主控单元的核心是DSP微处理器，内核为一个32位的数字信号处理 器，峰值指令执行速度达到150MIPS。主控单元其内集成32KW零等待周 期的随机存储器SRAM、 NVSRAM和256KW闪存FlashROM，其外围控 制接口包括PWM驱动模块、控制I/O模块、外部总线扩展、HPI 口、 RS232 驱动模块。控制I/O模块连接位置传感器、速度传感器、安全门开关等传 感器信号，以实时监测生产线上产品的位置、运动速度等信息和控制生产 线的运转，并反馈到DSP微处理器，DSP处理器针对这些数据信息作算 法处理后，对打码机的X、 Y方向扫描振镜偏转进行调节，X、 Y方向扫 描振镜将对激光束焦点进行高速振动。主控单元起着与远程控制器、扫描 振镜和激光器之间的硬件接口的作用，主控单元使得激光控制和扫描系统的运动同步起来，并且完成图像的校正，保证其扫描字符没有枕形、桶形 畸变，而且扫描的速度恒定不变。打码物体可以是相对静止的，即静态打码；也可以'是在线连续运动的， 即动态打码。当在生产线上进行动态打码时，要考虑到产品的移动速度对 编码形状产生的影响，这样主控单元就需要根据反馈回的生产流水线的传 感信号计算出流水线上被加工工件由于运动所产生的位移偏差，对扫描振 镜进行实时的修正来补偿这个位移和速度。PWM驱动模块对激光功率、 能量进行调节，闪存Flash ROM、存储器SRAM和存储器NVSRAM扩展 DSP微处理器的存储空间，用于保存控制参数和打码图样、数据等文件内 容。通过HPI 口可以实现DSP微处理器与远程控制器内ARM微处理器的 通信，当远程控制器把打码机参数设定后或打码文件编辑后通过两者通信 可以实现信息的传递。远程控制器是一个以ARM微处理器为核心的嵌入式系统，构成了激 光打码机的人机界面。ARM微控制器通过扩展LCD显示屏和矩阵键盘来 完成用户操作交互输入输出。ARM微处理器与DSP^[处理器的沟通接口 是透过HPIB (Host Port Interface Bridge)接口来连接的，ARM微处理器 与DSP微处理器的16位并行接口 HPI 口相连，可以直接高速访问DSP 微处理器的内部存储空间，包括闪存Flash ROM、存储器SRAM和存储器 NVSRAM，来完成ARM微处理器与DSP微处理器汆核的双向通信，即 ARM微处理器向主控单元传输打码文件和打码机系统参数修改等信息， 主控单元把打码机在线运转状况反馈给ARM微控制器并在LCD显示屏显 示出来以提醒用户，如当前打码的文件名，当前已完成打码的产品数量， 当前生产线移动速度等，尤其重要的是当出现故障时本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属零件高速振镜式在线激光打码机，其特征在于：包括远程控制器、主控单元和打码机，所述打码机为Ｎｄ：ＹＡＧ激光器或光纤激光器打码机，所述远程控制器与主控单元信号连接，主控单元与打码机信号连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永强，周敏，李阳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]