[發明專利]一種復雜型面產品的激光防偽標刻方法

有效

• 申請號: 201210287552.6
• 申請日: 2012-08-05
• 公開（公告）號: CN102785029A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 曹宇;龐繼紅;李峰平;龍江啟;張大偉;李劍陽;王隴花
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: B23K26/36
• 分類號: B23K26/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于激光加工應用領域，特別涉及一種復雜型面產品的激光防偽標刻方法。

背景技術

防偽技術是指為了達到防偽目的而采取的措施，它在一定范圍內能準確鑒別真偽，是使產品不易被仿制和復制的技術。防偽技術種類很多，主要有數碼防偽技術、條形碼技術、二維碼技術、激光全息防偽技術、隱形圖像防偽技術、證券版紋技術、微縮防偽技術、折光潛影防偽技術、分期解密技術和射頻識別防偽技術等。尤其是激光全息防偽技術應用十分廣泛，其防偽原理主要是基于生產源全息產品所必需的原圖信息、設備和技術很難獲得，全息產品與印刷的商標看起來有很大的區別，并且偽造者傳統用于偽造的工具(照相機和印刷機)對全息沒有作用，從而全息圖案難以被復制。目前各種激光全息防偽技術使用的防偽標識基本都設置于產品的外包裝上，與產品本身是獨立的，且防偽標識在真偽鑒別后，就不再有使用價值。因此，發展產品自身防偽技術具有非常重要的工程應用價值。

一般而言，外形表面為曲面的機械制造產品主要有兩類：一類是僅由初等解析曲面如平面、圓柱面、圓錐面、球面、圓環面等組成的規則曲面；另一類是不規則、非回轉型的曲面，不能由初等解析曲面組合而成，而是以NURBS等擬合曲面組成的復雜曲面，對應產品可稱為復雜型面產品。由于具有美好的藝術觀感和產品差異化特征，符合消費者越來越高的審美情趣，現代高端品牌產品已經越來越多地采用了復雜型面設計手段。

激光標刻即激光打標、雕刻的通稱，是利用激光束在各種不同的物質表面制作永久的標記，其加工原理是通過被標刻材料表層物質的蒸發露出深層物質，或是通過光能導致表層物質的化學物理變化而“刻”出痕跡，或者是通過光能燒掉部分物質，顯出所需標刻的圖形、文字。當前，一般采用所謂“3+2軸”技術方案實現大幅面的激光標刻加工應用，其中，3軸為XYZ直角坐標系運動機構，2軸指激光振鏡的偏轉掃描軸。“3+2軸”激光標刻技術方案將大幅面待標刻區域按照激光振鏡掃描范圍分成若干子塊，每一子塊內的待標刻圖形由激光振鏡掃描加工完成，由XYZ三軸運動機構帶動激光振鏡定位到每一子塊中心位置，然后啟動激光振鏡掃描加工該子塊，直至所有子塊加工完成。激光振鏡系統一般包括兩塊激光平面反射鏡和一個掃描聚焦透鏡，其工作原理是將從激光器諧振腔中導出的激光通過擴束，經過垂直安裝、由伺服電機驅動的一對折返鏡(分別稱為X、Y軸激光平面反射鏡)的反射，由掃描聚焦透鏡(F-theta物鏡或遠心透鏡)聚焦后輸出作用于待加工對象上。X、Y軸激光平面反射鏡的轉動使工作平面上的激光聚焦光斑分別在X、Y軸上移動，兩個鏡面協同動作使激光聚焦光斑可以在工作平面上完成直線段和各種曲線的移動，光束入射角與像面上的光斑位置滿足線性關系，從而通過控制入射光束的掃描角來控制光斑在像面上的位置。對復雜型面產品加工而言，主要有如下兩種解決方案：一是專利號為201010115968.0、發明名稱為“一種自由曲面上的投影式激光刻蝕方法”的中國專利，它基于三軸數控機床+二軸偏轉振鏡的加工系統，采用對離散點云模型描述的復雜曲面零部件進行劃分子塊，將加工圖形進行平行投影并按子塊拆分，利用三軸數控機床定位各子塊加工位置，各子塊采用激光振鏡掃描加工完成。這種方法利用了激光加工在聚焦鏡焦深范圍內光斑形狀尺寸、能量分布等加工特性保持不變的特點，在分塊加工時，主要依靠振鏡中兩塊平面鏡的高速旋轉運動帶動激光束的高速掃描，實現精密刻蝕加工。但是該發明采用基于“3+2軸”形式的激光振鏡投影加工方式，存在著單一坐標系整體投影存在加工死角以及完全依賴離散點云數據模型的局限。二是申請號為201110048935.3、發明名稱為“一種適用于復雜曲面的激光加工方法及裝置”的中國專利，則通過采用對復雜曲面劃分曲面片并建立各曲面片坐標系的處理步驟以及五軸聯動數控機床，有效解決了前一種方案中采用“3+2軸”形式激光振鏡投影加工技術，由于只有一個固定的光線投影方向，只能采用單一坐標系進行整體投影的局限。