CN110434473A - 激光打标设备及其焦点高度调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光打标设备及其焦点高度调节方法，方法包括：获取激光打标设备的焦点距离以及与焦点距离关联的定位距离；根据焦点距离和定位距离确定与各定位点对应的焦点位置的焦点高度，并获取各焦点高度与各定位距离之间的对应关系；根据各焦点高度与各定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；接收包含目标焦点高度的调焦指令，自焦点高度和调焦距离曲线中确定与目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将调焦镜片在导轨上与聚焦镜片之间的距离调节至与目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成。本发明大幅提升激光打标设备确定焦点位置的焦点高度的精确性，且操作简便。

Description

激光打标设备及其焦点高度调节方法

技术领域

本发明属于激光打标领域，更具体地说，是涉及一种激光打标设备的焦点高度调节方法。

背景技术

在激光打标设备在打标平面上进行打标时，理想的激光聚焦有一个唯一最细的聚焦点(即焦点位置)，参照图1，现有技术中的激光打标装置中的激光器1发射的激光束依次穿过调焦镜片21和聚焦镜片3之后，经由振镜4偏转照射至打标平面6上进行打标，此时，通过人工调节手轮7反复对包含调焦镜片21的动态调焦装置2在图1中所示的第一导轨5上的位置进行调节，进而调节激光束1最终照射到打标平面6上的焦点位置的高度。该方案的不足之处在于：首先，调焦镜片21在图1中所示的第一导轨5上的位置需要根据调焦镜片21与聚焦镜片3的焦距进行确定，但出于保密等原因，调试人员往往不会知道调焦镜片21与聚焦镜片3的焦距的准确参数，因此，对包含调焦镜片21的动态调焦装置2在图1中所示的第一导轨5上的位置进行调节的过程可能仅凭借经验值进行估计，需要反复操作(人工调节手轮)的次数将会过多；同时，由于调焦镜片21与聚焦镜片3可能存在的加工及装配误差，调焦镜片21与聚焦镜片3的焦距的实际值也可能会与设计值有差别，最终也会导致运算值不准确；并且，实际应用中调焦镜片21可能会根据加工需求随时变更，此时会需要重新反复进行调整，其工作量大，操作过程繁琐。此外，由于机械加工装配误差以及手轮润滑性能等因素，想要通过人工调节手轮7来使得最终的焦点位置的焦点高度的调节误差符合标准的误差范围是很难实现的；进一步地，在完成焦点位置的焦点高度的调节之后，若将手轮进行锁紧，在该锁紧过程中会由于凹坑、摩擦、间隙等原因导致手轮锁紧前后的打标平面上的具体焦点位置(包括焦点高度)产生偏差，导致了手轮锁紧后由具体焦点位置不精准导致的打标效果的变化；若不将手轮进行锁紧，由于激光打标设备的机台震动以及人为误碰等原因，可能会导致具体焦点位置在操作人员不知情的时候发生改变，也同样会带来打标效果的变化甚至其他隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光打标设备及其焦点高度调节方法，在接收到包含目标焦点高度的调焦指令之后，只需要自焦点高度和调焦距离曲线中确定与目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将调焦镜片在导轨上与聚焦镜片之间的距离调节至与目标调焦距离相等之后，即可确认本次调焦完成；如此，可以大幅提升激光打标设备确定焦点位置的焦点高度的精确性，且操作简便，无需反复调整即可将焦点位置的焦点高度调节至目标焦点高度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种激光打标设备的焦点高度调节方法，包括：

获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离；所述焦点距离是指调焦镜片位于导轨上预设的定位点时聚焦镜片与打标平面上的焦点位置之间的距离；所述定位距离是指调焦镜片位于所述定位点时调焦镜片与聚焦镜片之间的距离；

根据所述焦点距离和所述定位距离确定与各所述定位点对应的焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系；

根据各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；

接收包含目标焦点高度的调焦指令，自所述焦点高度和调焦距离曲线中确定与所述目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将所述调焦镜片在所述导轨上与所述聚焦镜片之间的距离调节至与所述目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成。

进一步地，所述激光打标设备包括动态调焦装置，所述动态调焦装置包括所述调焦镜片以及与所述调焦镜片滑动连接的导轨；所述焦点距离包括第一焦点距离；所述定位距离包括零位距离；

所述获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离，包括：

令调焦镜片位于导轨上的定位零点之后，控制动态调焦装置整体移动，直至激光打标设备的焦点位置位于打标平面中心点时，获取聚焦镜片与打标平面中心点之间的距离并将其记录为第一焦点距离，同时获取调焦镜片与聚焦镜片之间的距离并将其记录为零位距离。

进一步地，所述焦点距离包括第二焦点距离；所述定位距离包括非零位距离；

所述获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离，包括：

令调焦镜片自所述定位零点移动至所述导轨上除所述定位零点之外的非零位定位点，并获取与各所述非零位定位点分别对应的第二焦点距离和非零位距离；所述第二焦点距离是指调焦镜片位于所述非零位定位点时聚焦镜片与打标平面上的焦点位置之间的距离；所述非零位距离是指调焦镜片位于所述非零位定位点时调焦镜片与聚焦镜片之间的距离。

进一步地，所述根据所述焦点距离和所述定位距离确定与各所述定位点对应的焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系，包括：

根据所述第一焦点距离、所述零位距离、所述第二焦点距离和所述非零位距离，确定与激光打标设备的所述定位零点以及与各所述非零位定位点分别对应的打标平面上的各焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与所述零位距离或所述非零位距离之间的对应关系。

进一步地，所述非零位距离包括最小值和最大值；

所述令调焦镜片自所述定位零点移动至所述导轨上除所述定位零点之外的非零位定位点，并获取与各所述非零位定位点分别对应的第二焦点距离和非零位距离，包括：

令调焦镜片自所述定位零点移动至所述导轨上远离聚焦镜片的一端端点的非零位定位点时，获取所述非零位距离的最大值，并确定与所述非零位距离的最大值对应的所述第二焦点距离的最小值；

令调焦镜片自所述定位零点移动至所述导轨上靠近聚焦镜片的另一端端点的非零位定位点时，获取所述非零位距离的最小值，并确定与所述非零位距离的最小值对应的所述第二焦点距离的最大值；

根据第二焦点距离的最小值、所述第二焦点距离的最大值以及所述零位距离确定焦点高度范围。

进一步地，所述根据第二焦点距离的最小值、所述第二焦点距离的最大值以及所述零位距离确定焦点高度范围，包括：

根据以下数学模型确定焦点高度范围：

FAmin＝Fmin-L0

FAmax＝(Fmax-L0)*COSθ

其中，FAmin为焦点高度范围的范围最小值；FAmax焦点高度范围的范围最大值；Fmin为第二焦点距离的最小值；L0为所述零位距离；Fmax为所述第二焦点距离的最大值；θ为激光打标设备的振镜的最大综合摆角。

进一步地，所述接收包含目标焦点高度的调焦指令之前，包括：

判断待调节焦点高度是否属于所述焦点高度范围；

在所述待调节焦点高度属于所述焦点高度范围时，将所述待调节焦点高度记录为目标焦点高度；

在所述待调节焦点高度超出所述焦点高度范围时，提示用户所述待调节焦点高度异常。

进一步地，所述在所述待调节焦点高度超出所述焦点高度范围时，提示用户所述待调节焦点高度异常之后，包括：

调节所述动态调焦装置与聚焦镜片之间的距离，并获取调节之后的新的焦点高度和调焦距离曲线以及新的焦点高度范围，在所述待调节焦点高度属于所述新的焦点高度范围时，将所述待调节焦点高度记录为目标焦点高度。

本发明还提高一种激光打标设备，包括控制装置、激光器、动态调焦装置、聚焦镜片和振镜，所述动态调焦装置包括调焦镜片以及与所述调焦镜片滑动连接的导轨；所述激光器发射的激光束依次穿过所述调焦镜片和聚焦镜片之后，经由所述振镜偏转照射至打标平面上进行打标；所述控制装置连接所述动态调焦装置和所述激光器，且所述控制装置用于控制所述调焦镜片在所述导轨上移动以改变所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离；

所述焦点高度调节方法包括：

获取模块，用于获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离；所述焦点距离是指调焦镜片位于导轨上预设的定位点时聚焦镜片与打标平面上的焦点位置之间的距离；所述定位距离是指调焦镜片位于所述定位点时调焦镜片与聚焦镜片之间的距离；

确定模块，用于根据所述焦点距离和所述定位距离确定与各所述定位点对应的焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系；

曲线生成模块，用于根据各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；

调焦模块，用于接收包含目标焦点高度的调焦指令，自所述焦点高度和调焦距离曲线中确定与所述目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将所述调焦镜片在所述导轨上与所述聚焦镜片之间的距离调节至与所述目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成。

进一步地，所述控制装置还用于控制所述动态调焦装置整体移动以改变所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离。

本发明提供的激光打标设备及其焦点调节方法，首先获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离；再根据所述焦点距离和所述定位距离确定与各所述定位点对应的焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系；之后根据各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；在接收包含目标焦点高度的调焦指令时，自所述焦点高度和调焦距离曲线中确定与所述目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将所述调焦镜片在所述导轨上与所述聚焦镜片之间的距离调节至与所述目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成。

本发明在接收到包含目标焦点高度的调焦指令之后，只需将调焦镜片在导轨上与聚焦镜片之间的距离调节至与目标调焦距离相等之后，即可确认本次调焦完成；如此，大幅提升了激光打标设备确定焦点高度的精确性，在对打标图形的打标效果要求较高或者对打标图形的线条宽度要求较细的打标图形应用中，具备更强的实用性；且本发明在对焦点位置的焦点高度的调节过程中，针对调焦镜片在导轨上的位置的调节过程均可以智能化运行，无需人工参与，其操作简便，无需反复调整即可将焦点位置的焦点高度调节至目标焦点高度，也提升了设备的运行稳定性；此外，由于针对位置的焦点高度可以根据需求进行调节，因此本发明适用范围广，针对不同厚度的打标材料本发明的激光打标设备均可方便适用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的激光打标设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的激光打标设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的激光打标设备的焦点高度调节方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明一实施例中，参照图2，激光打标设备包括控制装置(图未示)，激光器1、动态调焦装置2、聚焦镜片3和振镜4，所述动态调焦装置2包括调焦镜片21以及与所述调焦镜片21滑动连接的导22轨；可理解地，上述调焦镜片21或/和聚焦镜片3可以为单个镜片或聚焦镜组；所述激光器1发射的激光束依次穿过所述调焦镜片21和聚焦镜片3之后，经由所述振镜4偏转照射至打标平面6上进行打标；所述控制装置连接所述动态调焦装置2和所述激光器1，所述控制装置用于执行激光打标设备的焦点高度调节方法；所述控制装置控制所述调焦镜片21在所述导轨22上移动以改变所述调焦镜片21与所述聚焦镜片3之间的距离，所述控制装置还用于控制所述动态调焦装置2整体移动以改变所述调焦镜片21与所述聚焦镜片3之间的距离，进而完成对所述激光打标设备的焦点位置的焦点高度进行调节的过程。

请一并参阅图2和图3，现对本发明提供的激光打标设备的焦点高度调节方法进行说明。所述激光打标设备的焦点高度调节方法，包括以下步骤S10-S40：

S10,获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离；所述焦点距离是指调焦镜片位于导轨上预设的定位点时聚焦镜片与打标平面上的焦点位置聚焦镜片与打标平面上的焦点位置之间的距离；所述定位距离是指调焦镜片位于所述定位点时调焦镜片与聚焦镜片之间的距离。所述定位点包括根据需求设定的定位零点与非零位定位点。

在一实施例中，如图2中所示，所述激光打标设备包括动态调焦装置2，所述动态调焦装置2包括所述调焦镜片21以及与所述调焦镜片21滑动连接的导轨22；所述焦点距离包括第一焦点距离；所述定位距离包括零位距离；在该实施例中，所述步骤S10,也即获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离，包括：

令调焦镜片21位于导轨22上的定位零点之后，控制动态调焦装置2整体移动，直至激光打标设备的焦点位置位于打标平面中心点(图2中所示A点)时，获取调焦镜片21与打标平面中心点之间的距离并将其记录为第一焦点距离，同时获取调焦镜片21与聚焦镜片22之间的距离并将其记录为零位距离。也即，在本实施例中，控制装置首先控制调焦镜片21位于导轨22上的定位零点，之后调节动态调焦装置2与聚焦镜片3之间的距离，进而使得激光打标设备的焦点位置位于打标平面中心点，此时，可以将动态调焦装置2的当前位置设定为第一机械零位，可以将其固定在该第一机械零位，在目标焦点高度并未超出与该第一机械零位对应的焦点高度范围时，无需再对其进行调整。

在一实施例中，所述焦点距离包括第二焦点距离；所述定位距离包括非零位距离；所述步骤S10,也即获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离，还包括：

令调焦镜片自所述定位零点移动至所述导轨上除所述定位零点之外的非零位定位点，并获取与各所述非零位定位点分别对应的第二焦点距离和非零位距离；所述第二焦点距离是指调焦镜片位于所述非零位定位点时聚焦镜片与打标平面上的焦点位置聚焦镜片与打标平面上的焦点位置之间的距离；所述非零位距离是指调焦镜片位于所述非零位定位点时调焦镜片与聚焦镜片之间的距离。也即，在本实施例中，在动态调焦装置2被固定之后，通过调节调焦镜片21在导轨22上移动至不同的非零位定位点，进而测量获取每一个非零位定位点对应的第二焦点距离和非零位距离。

为理解上述内容，如下表1中所示，设定相邻两个定位点(定位点包括定位零点与非零位定位点)之间的距离为n，此时根据上述焦点高度的步骤S10中所述内容进行调节，最终获知各所述定位点对应的定位距离L(调焦镜片21与聚焦镜片3之间的距离L)以及焦点距离F3(激光打标设备进行打标时，聚焦镜片到与各所述定位点对应的打标平面的焦点位置之间的距离)如表1中所示。可理解地，可以根据以下公式确定调焦镜片21与聚焦镜片3之间的距离L：

F3＝F1*F2/L

其中，F1为调焦镜片的焦距；F2为聚焦镜片的焦距；F3为各所述定位点对应的焦点距离。由上述公式可知，当调焦镜片在导轨与定位零点之间的距离＝-nm时，调焦镜片位于所述导轨上靠近聚焦镜片的一端端点的非零位定位点，此时该非零位定位点对应的非零位距离为最小值，也即表1中调焦镜片与聚焦镜片之间的定位距离(非零位距离)L中，L(-max)为最小值，对应地，与该非零位距离的最小值对应的第二焦点距离则为最大值，也即表1中该非零位定位点对应的焦点距离(第二焦点距离)F3中，F3(+max)为最大值。同理，当调焦镜片在导轨与定位零点之间的距离＝nm时，调焦镜片位于所述导轨上远离聚焦镜片的一端端点的非零位定位点，此时该非零位定位点对应的非零位距离为最大值，也即表1中调焦镜片与聚焦镜片之间的定位距离(非零位距离)L中，L(+max)为最大值，对应地，与该非零位距离的最大值对应的第二焦点距离则为最小值，也即表1中该非零位定位点对应的焦点距离(第二焦点距离)F3中，F3(-max)为最小值。

表1定位点的定位距离和焦点距离对应表

S20,根据所述焦点距离和所述定位距离确定与各所述定位点对应的焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系。

进一步地，所述步骤S20,也即根据所述焦点距离和所述定位距离确定与各所述定位点对应的焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系，包括：

根据所述第一焦点距离、所述零位距离、所述第二焦点距离和所述非零位距离，确定与激光打标设备的所述定位零点以及与各所述非零位定位点分别对应的打标平面上的各焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与所述零位距离或所述非零位距离之间的对应关系。也即，在本实施例中，可以根据上述实施例中提及的所述表1中的所有内容，确定焦点位置对应的焦点高度。具体地，在图2所示的激光打标设备中，聚焦镜片3到振镜4的偏转折射点之间的距离为L0；激光束经过振镜4的偏转折射之后，激光束照射到打标平面上的焦点位置之后，振镜的偏转折射点与焦点位置之间的距离即为焦点高度(可理解地，该焦点高度亦可以是根据本实施例中的焦点高度经过一定的数学变形之后的其他参数)；γ为振镜4与对当前焦点位置进行偏转折射的综合摆角；此时，调焦镜片21所处的定位点对应的上述焦点位置的焦点高度可以根据以下公式确定：

FA＝(F3-L0)*COSγ

之后，可以将根据上述公式计算得出的FA与上述定位点的定位距离关联。

S30,根据各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；也即，根据上述步骤中得出的FA与定位点的定位距离关联关系，绘制焦点高度和调焦距离曲线。在上述焦点高度和调焦距离曲线中，只要获知需要调节的目标焦点高度(也即后文中提及的目标焦点高度，目标焦点高度需要在该激光打标设备在当前的焦点高度和调焦距离曲线对应的焦点高度范围中)，即可确认与该目标焦点高度对应的目标调焦距离，并在步骤S40中根据该目标调焦距离进行调焦。

S40,接收包含目标焦点高度的调焦指令，自所述焦点高度和调焦距离曲线中确定与所述目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将所述调焦镜片在所述导轨上与所述聚焦镜片之间的距离调节至与所述目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成。作为优选，在激光打标设备中输入待调节焦点高度之后，需要首先确认该待调节焦点高度是否属于与上述焦点高度和调焦距离曲线对应的焦点高度范围中，若是，才认为其为目标焦点高度，进入步骤S40中；否则需要提示用户输入其他待调节焦点高度或者对激光打标设备当前的焦点高度和调焦距离曲线对应的焦点高度范围进行调节，以使得该待调节焦点高度属于调节之后的焦点高度范围中，进入步骤S40中。

本发明的激光打标设备的焦点调节方法，在接收到包含目标焦点高度的调焦指令之后，只需将调焦镜片在导轨上与聚焦镜片之间的距离调节至与目标调焦距离相等之后，即可确认本次调焦完成；如此，大幅提升了激光打标设备确定焦点高度的精确性，在对打标图形的打标效果要求较高或者对打标图形的线条宽度要求较细的打标图形应用中，具备更强的实用性；且本发明在对焦点位置的焦点高度的调节过程中，针对调焦镜片在导轨上的位置的调节过程均可以智能化运行，无需人工参与，其操作简便，无需反复调整即可将焦点位置的焦点高度调节至目标焦点高度，也提升了设备的运行稳定性；此外，由于针对位置的焦点高度可以根据需求进行调节，因此本发明适用范围广，针对不同厚度的打标材料本发明的激光打标设备均可方便适用。

本发明可以充分利用动态调焦系统的调焦镜片在导轨上移动的行程，且只需要在激光打标设备中录入不同的待调节焦点高度，即可自动完成对焦点位置的焦点高度的调节，无需手动找焦点位置，可以大幅降低对操作员的技能要求；同时，本发明中针对调焦镜片在导轨上的位置的调节过程以及动态调焦装置的调节过程均可以通过控制装置的控制智能化运行，可以取消现有技术中途1中所示的手轮5以及第一导轨5结构，降低机械成本，提升设备密封性能，提高调焦控制精度；且在收录取消之后，不会再产生由于手轮存在装配及加工误差导致的锁紧后动态调焦系统定位不够精准、在设备震动或者人为误碰时很容易改变手轮的位置而造成的调焦不稳定的问题，进一步提高了设备的稳定性。同时，导轨22的两端成为焦点位置的高度调节的调节范围，其定位零点可以根据需求进行改变，而不局限为一个固定的定位零点。

在一实施例中，所述非零位距离包括最小值和最大值；上述步骤S10对应的实施例中，所述令调焦镜片自所述定位零点移动至所述导轨上除所述定位零点之外的非零位定位点，并获取与各所述非零位定位点分别对应的第二焦点距离和非零位距离，包括：

令调焦镜片自所述定位零点移动至所述导轨上远离聚焦镜片的一端端点的非零位定位点时，获取所述非零位距离的最大值，并确定与所述非零位距离的最大值对应的所述第二焦点距离的最小值；可理解地，可以根据以下公式确定调焦镜片21与聚焦镜片3之间的距离L：F3＝F1*F2/L；其中，F1为调焦镜片的焦距；F2为聚焦镜片的焦距；F3为各所述非零位定位点对应的第二焦点距离。由上述公式可知，当调焦镜片21位于所述导轨上靠近聚焦镜片3的一端端点的非零位定位点，此时该非零位定位点对应的非零位距离为最小值，对应地，与该非零位距离的最小值对应的第二焦点距离则为最大值。

令调焦镜片自所述定位零点移动至所述导轨上靠近聚焦镜片的另一端端点的非零位定位点时，获取所述非零位距离的最小值，并确定与所述非零位距离的最小值对应的所述第二焦点距离的最大值；同理，当调焦镜片位于所述导轨上远离聚焦镜片的一端端点的非零位定位点，此时该非零位定位点对应的非零位距离为最大值，对应地，与该非零位距离的最大值对应的第二焦点距离则为最小值。可理解地，在本发明一些实施例中，动态调焦装置中调焦镜片21与聚焦镜片3之间的距离范围，并不是指聚焦镜片3与所述导轨上靠近或远离聚焦镜片的两个端点的实际距离所构成的行程范围，而是需要为控制装置对于调焦镜片21在导轨上的控制保留一定的缓冲余量，也即，导轨22两端的缓冲余量中，在理论上并不作为实际使用的行程。优选缓冲余量为30％以内，比如，若设定缓冲余量为10％，所述导轨上靠近或远离聚焦镜片的一端端点的非零位定位点是指：所述导轨上靠近或远离聚焦镜片的预设端点的非零位定位点，所述导轨上的两个预设端点与所述导轨两端的极限机械端点之间的两个缓冲距离之和为导轨长度的10％(比如，两个缓冲距离均为5％)。

根据第二焦点距离的最小值、所述第二焦点距离的最大值以及所述零位距离确定焦点高度范围。具体地，在图2所示的激光打标设备中，聚焦镜片3到振镜4的偏转折射点之间的距离为L0；激光束经过振镜4的偏转折射之后，激光束照射到打标平面上的焦点位置之后，振镜的偏转折射点与焦点位置之间的距离即为焦点高度(可理解地，该焦点高度亦可以是根据本实施例中的焦点高度经过一定的数学变形之后的其他参数)；γ为振镜4与对当前焦点位置进行偏转折射的综合摆角；此时，调焦镜片21所处的定位点对应的上述焦点位置的焦点高度可以根据以下公式确定：FA＝(F3-L0)*COSγ。进一步地，所述根据第二焦点距离的最小值、所述第二焦点距离的最大值以及所述零位距离确定焦点高度范围，包括：

根据以下数学模型确定焦点高度范围：

FAmin＝Fmin-L0

FAmax＝(Fmax-L0)*COSθ

其中，FAmin为焦点高度FA范围的范围最小值；FAmax焦点高度FA范围的范围最大值；Fmin为第二焦点距离的最小值；L0为所述零位距离；Fmax为所述第二焦点距离的最大值；θ为激光打标设备的振镜的最大综合摆角。在表1对应的实施例中，Fmin为F3(-max)；Fmax为F3(+max)。

进一步地，所述步骤S40中，所述接收包含目标焦点高度的调焦指令之前，包括：

判断待调节焦点高度是否属于所述焦点高度范围；

在所述待调节焦点高度属于所述焦点高度范围时，将所述待调节焦点高度记录为目标焦点高度；

在所述待调节焦点高度超出所述焦点高度范围时，提示用户所述待调节焦点高度异常。

也即，在激光打标设备中输入待调节焦点高度之后，需要首先确认该待调节焦点高度是否属于与上述焦点高度和调焦距离曲线对应的焦点高度范围中，若是，才认为其为目标焦点高度，进入步骤S40中；否则需要提示用户输入其他待调节焦点高度或者对激光打标设备当前的焦点高度和调焦距离曲线对应的焦点高度范围进行调节，以使得该待调节焦点高度属于调节之后的焦点高度范围中，进入步骤S40中。

进一步地，所述在所述待调节焦点高度超出所述焦点高度范围时，提示用户所述待调节焦点高度异常之后，包括：

调节所述动态调焦装置与聚焦镜片之间的距离，并获取调节之后的新的焦点高度和调焦距离曲线以及新的焦点高度范围，在所述待调节焦点高度属于所述新的焦点高度范围时，将所述待调节焦点高度记录为目标焦点高度。

也即，在本实施例中，在待调节焦点高度超出与该第一机械零位对应的焦点高度范围时，需要通过整体调节动态调焦装置，以使得动态调焦装置与聚焦镜片之间的距离发生改变(也即，使得第一机械零位发生改变)，进而通参照上述步骤S10-S30(打标平面中心点可以随之发生改变)，生成激光打标设备新的焦点高度和调焦距离曲线以及与其对应的新的焦点高度范围，进而使得该待调节焦点高度属于调节之后的焦点高度范围。

本发明还提高一种激光打标设备，如图2所示，包括控制装置、激光器1、动态调焦装置2、聚焦镜片3和振镜4，所述动态调焦装置2包括调焦镜片21以及与所述调焦镜片21滑动连接的导轨22；所述激光器1发射的激光束依次穿过所述调焦镜片21和聚焦镜片3之后，经由所述振镜4偏转照射至打标平面6上进行打标；所述控制装置连接所述动态调焦装置2和所述激光器1，且所述控制装置用于控制所述调焦镜片21在所述导轨22上移动以改变所述调焦镜片21与所述聚焦镜片3之间的距离；

所述焦点高度调节方法包括：

获取模块，用于获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离；所述焦点距离是指调焦镜片位于导轨上预设的定位点时聚焦镜片与打标平面上的焦点位置聚焦镜片与打标平面上的焦点位置之间的距离；所述定位距离是指调焦镜片位于所述定位点时调焦镜片与聚焦镜片之间的距离；

确定模块，用于根据所述焦点距离和所述定位距离确定与各所述定位点对应的焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系；

曲线生成模块，用于根据各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；

调焦模块，用于接收包含目标焦点高度的调焦指令，自所述焦点高度和调焦距离曲线中确定与所述目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将所述调焦镜片在所述导轨上与所述聚焦镜片之间的距离调节至与所述目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成。

进一步地，所述控制装置还用于控制所述动态调焦装置整体移动以改变所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离。本实施例中的动态调焦装置的调节过程(同理，调焦镜片在导轨上的移动亦可)，可以由控制装置控制螺旋测微器、千分尺、游标卡尺、步进电机、伺服电机等其中的一种或多种设备来进行调节。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光打标设备的焦点高度调节方法，其特征在于，包括：

获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离；所述焦点距离是指调焦镜片位于导轨上预设的定位点时聚焦镜片与打标平面上的焦点位置之间的距离；所述定位距离是指调焦镜片位于所述定位点时调焦镜片与聚焦镜片之间的距离；

根据所述焦点距离和所述定位距离确定与各所述定位点对应的焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系；

根据各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；

接收包含目标焦点高度的调焦指令，自所述焦点高度和调焦距离曲线中确定与所述目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将所述调焦镜片在所述导轨上与所述聚焦镜片之间的距离调节至与所述目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成。

2.如权利要求1所述的激光打标设备的焦点高度调节方法，其特征在于，所述激光打标设备包括动态调焦装置，所述动态调焦装置包括所述调焦镜片以及与所述调焦镜片滑动连接的导轨；所述焦点距离包括第一焦点距离；所述定位距离包括零位距离；

所述获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离，包括：

令调焦镜片位于导轨上的定位零点之后，控制动态调焦装置整体移动，直至激光打标设备的焦点位置位于打标平面中心点时，获取聚焦镜片与打标平面中心点之间的距离并将其记录为第一焦点距离，同时获取调焦镜片与聚焦镜片之间的距离并将其记录为零位距离。

3.如权利要求2所述的激光打标设备的焦点高度调节方法，其特征在于，所述焦点距离包括第二焦点距离；所述定位距离包括非零位距离；

所述获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离，包括：

令调焦镜片自所述定位零点移动至所述导轨上除所述定位零点之外的非零位定位点，并获取与各所述非零位定位点分别对应的第二焦点距离和非零位距离；所述第二焦点距离是指调焦镜片位于所述非零位定位点时聚焦镜片与打标平面上的焦点位置之间的距离；所述非零位距离是指调焦镜片位于所述非零位定位点时调焦镜片与聚焦镜片之间的距离。

4.如权利要求3所述的激光打标设备的焦点高度调节方法，其特征在于，所述根据所述焦点距离和所述定位距离确定与各所述定位点对应的焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系，包括：

根据所述第一焦点距离、所述零位距离、所述第二焦点距离和所述非零位距离，确定与激光打标设备的所述定位零点以及与各所述非零位定位点分别对应的打标平面上的各焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与所述零位距离或所述非零位距离之间的对应关系。

5.如权利要求3所述的激光打标设备的焦点高度调节方法，其特征在于，所述非零位距离包括最小值和最大值；

所述令调焦镜片自所述定位零点移动至所述导轨上除所述定位零点之外的非零位定位点，并获取与各所述非零位定位点分别对应的第二焦点距离和非零位距离，包括：

令调焦镜片自所述定位零点移动至所述导轨上远离聚焦镜片的一端端点的非零位定位点时，获取所述非零位距离的最大值，并确定与所述非零位距离的最大值对应的所述第二焦点距离的最小值；

令调焦镜片自所述定位零点移动至所述导轨上靠近聚焦镜片的另一端端点的非零位定位点时，获取所述非零位距离的最小值，并确定与所述非零位距离的最小值对应的所述第二焦点距离的最大值；

根据第二焦点距离的最小值、所述第二焦点距离的最大值以及所述零位距离确定焦点高度范围。

6.如权利要求5所述的激光打标设备的焦点高度调节方法，其特征在于，所述根据第二焦点距离的最小值、所述第二焦点距离的最大值以及所述零位距离确定焦点高度范围，包括：

根据以下数学模型确定焦点高度范围：

FAmin＝Fmin-L0

FAmax＝(Fmax-L0)*COSθ

其中，FAmin为焦点高度范围的范围最小值；FAmax焦点高度范围的范围最大值；Fmin为第二焦点距离的最小值；L0为所述零位距离；Fmax为所述第二焦点距离的最大值；θ为激光打标设备的振镜的最大综合摆角。

7.如权利要求5所述的激光打标设备的焦点高度调节方法，其特征在于，所述接收包含目标焦点高度的调焦指令之前，包括：

判断待调节焦点高度是否属于所述焦点高度范围；

在所述待调节焦点高度属于所述焦点高度范围时，将所述待调节焦点高度记录为目标焦点高度；

在所述待调节焦点高度超出所述焦点高度范围时，提示用户所述待调节焦点高度异常。

8.如权利要求5所述的激光打标设备的焦点高度调节方法，其特征在于，所述在所述待调节焦点高度超出所述焦点高度范围时，提示用户所述待调节焦点高度异常之后，包括：

调节所述动态调焦装置与聚焦镜片之间的距离，并获取调节之后的新的焦点高度和调焦距离曲线以及新的焦点高度范围，在所述待调节焦点高度属于所述新的焦点高度范围时，将所述待调节焦点高度记录为目标焦点高度。

9.一种激光打标设备，其特征在于，包括控制装置、激光器、动态调焦装置、聚焦镜片和振镜，所述动态调焦装置包括调焦镜片以及与所述调焦镜片滑动连接的导轨；所述激光器发射的激光束依次穿过所述调焦镜片和聚焦镜片之后，经由所述振镜偏转照射至打标平面上进行打标；所述控制装置连接所述动态调焦装置和所述激光器，且所述控制装置用于控制所述调焦镜片在所述导轨上移动以改变所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离；

所述焦点高度调节方法包括：

获取模块，用于获取激光打标设备的焦点距离以及与所述焦点距离关联的定位距离；所述焦点距离是指调焦镜片位于导轨上预设的定位点时聚焦镜片与打标平面上的焦点位置之间的距离；所述定位距离是指调焦镜片位于所述定位点时调焦镜片与聚焦镜片之间的距离；

确定模块，用于根据所述焦点距离和所述定位距离确定与各所述定位点对应的焦点位置的焦点高度，并获取各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系；

曲线生成模块，用于根据各所述焦点高度与各所述定位距离之间的对应关系生成焦点高度和调焦距离曲线；

调焦模块，用于接收包含目标焦点高度的调焦指令，自所述焦点高度和调焦距离曲线中确定与所述目标焦点高度对应的目标调焦距离，并将所述调焦镜片在所述导轨上与所述聚焦镜片之间的距离调节至与所述目标调焦距离相等之后，确认本次调焦完成。

10.如权利要求9所述的激光打标设备，其特征在于，所述控制装置还用于控制所述动态调焦装置整体移动以改变所述调焦镜片与所述聚焦镜片之间的距离。