一种多焦点并行打标机

技术领域

本发明属于激光打标技术领域，具体涉及一种多焦点并行打标机。

背景技术

目前激光打标机可分为CO2激光打标机、光纤激光打标机、紫外激光打标机、半导体激光打标机、飞行激光打标机，适用于各种材质。激光打标机具有免调节、免维护、高稳定性的优点，这是传统激光器无法比拟的。激光打标机目前在工业上已经被人们重视起来，各种新型的打标系统层出不穷，它以其独特的优点正在取代传统的标记方法，将会代替传统的标记工艺，给产品生产注入新的活力。当前激光打标机的应用已渗透到各行各业，改革开放以来国内企业的发展也趋向多样化，国内外激光打标机的供应商也越来越多。

目前应用较广的CO2激光打标机不能标刻金属材料；YAG激光器(脉冲激光器)产生的激光划线精度不高，需要采用水冷确，体积大，耗材需替换；深紫外激光打标机、光纤激光打标机和半导体端泵激光打标机报价高；且目前的激光打标机只能产生单一光斑，加工效率低。振镜系统是由两个完全相同的一维振镜组成的二维振镜，因两个振镜不在同一位置上，其像距和物距不相等，所以容易在成像时产生畸变，不能准确地投影。

因此，就需要一种能够产生多焦点、加工效率高、成本低廉的多焦点并行打标机。

发明内容

本发明针对现有的打标机只能产生单一光斑、加工效率低、成本高的缺陷，提供一种能够产生多焦点、加工效率高、成本低廉的多焦点并行打标机。

本发明的技术方案如下：

本发明所涉及的一种多焦点并行打标机，它包括反射式成像装置、4f系统、二维振镜、激光器、达曼光栅和控制系统；所述激光器正对二维振镜的激光入射孔，所述4f系统设置于二维振镜的出射光路上，所述4f系统设置于反射式成像装置的反射光路上，所述达曼光栅设置于4f系统内。

进一步地：所述反射式成像装置包括CCD相机、一号半反半透镜、凸透镜、二号半反半透镜、载物台、物镜和照明光源；所述CCD相机与控制系统双向连接，所述一号半反半透镜设置于CCD相机的下方，所述凸透镜设置于一号半反半透镜的透射光路上，所述二号半反半透镜设置于凸透镜与一号透镜之间且位于远离一号半反半透镜的一侧，所述物镜设置于二号半反半透镜的透射光路上，所述载物台设置于物镜的下方，所述照明光源设置于一号半反半透镜的反射光路上，所述4f系统设置于二号半反半透镜的反射光路上。

进一步地：它还包括偏振片组，所述偏振片组设置于所述激光器的出射光路上且位于所述二维振镜的入射光路上。

进一步地：所述4f系统包括一号透镜和二号透镜，所述一号透镜设置于二号半反半透镜的反射光路上，所述达曼光栅设置于一号透镜与二号透镜之间，所述二号透镜设置于所述达曼光栅的另一侧且位于一号透镜二倍焦点处，所述二维振镜设置于所述二号透镜的另一侧。

进一步地：所述一号半反半透镜和二号半反半透镜均与反射光路呈45°夹角。

进一步地：所述二维振镜包括X轴一维振镜和Y轴一维振镜，所述激光器与X轴一维振镜的入射光路相对，所述Y轴一维振镜设置于所述X轴一维振镜的出射光路上，所述Y轴一维振镜的出射光路与一号透镜相对设置。

本发明的有益效果是：

本发明所涉及的一种多焦点并行打标机，将倾斜达曼光栅集成到激光打标机上，利用倾斜达曼光栅可以使原有的一束激光产生各种分束比及倾斜角的非正交多维阵列光斑的特点，让激光打标机工作时可以实现多焦点同时打标，通过焦点数由一个变成多个，图形也由一个变成多个，在相同时间内加工效率提高数倍，大大提高了产品的加工效率；从而产生高衍射效率、高均匀度的非正交排布的阵列的多焦点。通过改变倾斜达曼光栅的周期来调控所打图形的周期且不会改变所打图形的大小，在多焦点打标的基础上实现对打标图样周期的可控，增加了最终图像的可变性和多样性。

利用两个4f系统，让预定图案一前一后成像在同一个平面内且不会发生畸变；利用计算机系统与控制板控制振镜和激光器的开关工作，让它们保持工作步调的一致。通过控制板卡，同时给激光器和振镜开启或者关闭信号，实现激光器和振镜的同步开始和结束，实现其同步实时加工，使激光器和振镜同时工作。提高打标的准确度。

在实时显微观察加工动态过程中，利用反射式成像能够实时动态地检测加工过程，加入反射式成像能够实时动态检测加工过程，在其中利用照明光源，经过半反半透镜，其透射光依次经过凸透镜、半反半透镜、成像透镜搭建显微镜系统后，成像在CCD上，CCD与计算机相连，利用CCD让最终图像可以在计算机上实时检测加工过程和激光的出标情况，使结果更加清晰、直观。

附图说明

图1为一种多焦点并行打标机的光路走势图；

图2为反射式成像装置的结构示意图；

图3为二维振镜的正面部分结构示意图；

图4为二维振镜的外部接口结构示意图；

图5为4f系统结构立体图；

图6为二维振镜的光路示意图；

图7为达曼光栅的位置示意图；

图中，1为CCD相机、2为一号半反半透镜、3为凸透镜、4为二号半反半透镜、5为载物台、6为物镜、7为照明光源、8为4f系统、9为二维振镜、10为接口、11为激光入射孔、12为偏振片组、13为激光器、14为一号透镜、15为达曼光栅、16为二号透镜、9-1为X轴一维振镜、9-2为Y轴一维振镜、12-1为一号偏振片、12-2为二号偏振片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

实施例1

结合图1-图7说明本实施例，在本实施例中，本实施例所涉及的一种多焦点并行打标机，它包括反射式成像装置、4f系统8、二维振镜9、激光器13、达曼光栅15和控制系统；所述激光器13正对二维振镜9的激光入射孔11，所述4f系统8设置于二维振镜9的出射光路上，所述4f系统8设置于反射式成像装置的反射光路上，所述达曼光栅15设置于4f系统8内。如此设置的目的是：激光器13与二维振镜9在一条水平线上，且激光器13与二维振镜9的高度可调，从二维振镜9的方向起，4f系统8的一号透镜14后集成入设计好的倾斜达曼光栅15，将倾斜达曼光栅15置于4f系统8内远离二维振镜9的位置，4f系统8的前侧固定一套反射式成像装置，通过改变倾斜达曼光栅15的周期来调控所打图形的周期且不会改变所打图形的大小。在激光打标机中集成了倾斜达曼光栅15，在编程时任意调节两个不同的倾斜角度达曼光栅15使其产生新的阵列多焦点，使一束激光产生非正交的多维阵列光斑，将一束光分成多束，就可以同时打出多个点。通过改变倾斜达曼光栅15的周期来调控所打图形的周期且不会改变所打图形的大小，在多焦点打标的基础上实现对打标图样周期的可控，增加了最终图像的可变性和多样性。

实施例2

结合实施例1说明本实施例，在本实施例中，本实施例所涉及的一种多焦点并行打标机，所述反射式成像装置包括CCD相机1、一号半反半透镜2、凸透镜3、二号半反半透镜4、载物台5、物镜6和照明光源7；所述CCD相机1与控制系统双向连接，所述一号半反半透镜2设置于CCD相机1的下方，所述凸透镜3设置于一号半反半透镜2的透射光路上，所述二号半反半透镜4设置于凸透镜3与一号透镜14之间且位于远离一号半反半透镜2的一侧，所述物镜6设置于二号半反半透镜4的透射光路上，所述载物台5设置于物镜6的下方，所述照明光源7设置于一号半反半透镜2的反射光路上，所述4f系统8设置于二号半反半透镜4的反射光路上。如此设置的目的是：激光打标机的反射式成像装置，4f系统8的前侧固定一套反射式成像装置能实时检测动态加工过程，反射式成像装置在中间的一个半反半透镜4下放置一个物镜6物镜6下为载物台5，中间的半反半透镜4上放置一个透镜3聚焦LED照明光源7的光线，透镜3上再放置一个半反半透镜2，让光被上面的CCD相机1捕获，利用LED照明光源7，经过半反半透镜4，其透射光依次经过物镜6、成像透镜3、半反半透镜2搭建反射式成像系统后，成像在CCD相机1上，CCD相机1与计算机相连。使用计算机系统与控制板控制激光器13与二维振镜9的开关工作，再将振镜，控制板卡，激光器，计算机，链接起来，利用控制板控制激光器和振镜，同时给激光器和振镜开启或者关闭信号。

实施例3

结合实施例1说明本实施例，在本实施例中，本实施例所涉及的一种多焦点并行打标机，它还包括偏振片组12，所述偏振片组12设置于所述激光器13的出射光路上且位于所述二维振镜9的入射光路上。如此设置的目的是：所述偏振片组12包括一号偏振片12-1和二号偏振片12-2，通常起“起偏”与“检偏”的作用，起偏是指偏振片把一束无偏振性质的光(电场振动方向有很多，如自然光)变成偏振光(光电场振动方向只有一个)。检偏是指检验入射光是不是偏振光，如果是，转动偏振片出射光会变明亮或者变暗，在某一角度下无处射光，如果不是偏振光，在所有的角度下都会有光出射。

实施例4

结合实施例1说明本实施例，在本实施例中，本实施例所涉及的一种多焦点并行打标机，所述4f系统8包括一号透镜14和二号透镜16，所述一号透镜14设置于二号半反半透镜4的反射光路上，所述达曼光栅15设置于一号透镜14与二号透镜16之间，所述二号透镜16设置于所述达曼光栅15的另一侧且位于一号透镜两倍焦点处，所述二维振镜9设置于所述二号透镜16的另一侧。如此设置的目的是：激光打标机的4f系统8包括一号透镜14和二号透镜16，在X轴一维振镜9-1和Y轴一维振镜9-2的出射方向上加入一号透镜14和二号透镜16组成一个4f系统8，且一号透镜14和二号透镜16分别固定在第一个f位置和第三个f位置处，激光恰好透过透镜的正中心焦点。利用这样的4f系统8，使激光恰好透过每个透镜的焦点，让预定图案一前一后成像在同一个平面内且不会发生畸变，保证了图像的完整度和还原度。

实施例5

结合实施例1说明本实施例，在本实施例中，本实施例所涉及的一种多焦点并行打标机，所述一号半反半透镜2和二号半反半透镜4均与反射光路呈45°夹角。如此设置的目的是：反射式成像装置在中间的二号半反半透镜4将其45°角固定，下放置一个物镜6，物镜6的出光口下方为载物台5，二号半反半透镜4上放置一个凸透镜3，聚焦LED照明光源7的光线，凸透镜3上再放置一个一号半反半透镜2将其45°角固定，让光被上面的CCD相机1捕获，CCD相机1与计算机连接，就能在计算机上观察到激光的出标情况。

实施例6

结合实施例1说明本实施例，在本实施例中，本实施例所涉及的一种多焦点并行打标机，所述二维振镜9包括X轴一维振镜9-1和Y轴一维振镜9-2，所述激光器13与X轴一维振镜9-1的入射光路相对，所述Y轴一维振镜9-2设置于所述X轴一维振镜9-1的出射光路上，所述Y轴一维振镜9-2的出射光路与一号透镜14相对设置。如此设置的目的是：二维振镜9部分是由两个完全一样的一维振镜分别固定在X轴和Y轴上组成的二维振镜9，使激光能进入到每个X轴一维振镜9-1和Y轴一维振镜9-2的中心位置。