[發明專利]一種激光彩色打標方法及系統

有效

• 申請號: 201410133102.0
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN103921560A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 孟繁霖;周軍;邢飛;占小紅;朱麗
• 申請（專利權）人: 南京先進激光技術研究院
• 主分類號: B41J2/435
• 分類號: B41J2/435
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及激光打標技術領域，尤其涉及一種激光彩色打標方法及系統。

背景技術

激光打標作為一種新興的技術手段，正逐步替代傳統的標識手段，廣泛應用于鋁合金、不銹鋼制品、手機外殼、半導體芯片等領域。目前，激光打標通過二維掃描振鏡來實現區域打標。在不銹鋼表面不僅可以實現黑色打標，也可實現彩色標記。其表面的彩色標記受到人們的廣泛關注。通過改變工件的熱輸入量可以實現彩色標記。目前有兩種實現途徑，一種是通過改變激光器的平均輸出功率、重復頻率、脈沖寬度等參數來實驗彩色標記，另一種是通過調節離焦量來實現彩色打標。

所謂離焦量，指激光經聚焦后的焦點離作用物質間的距離。離焦量對激光加工質量的影響很大，某些激光加工通常需要一定的離焦量，因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發成孔。離開激光焦點的各平面上，功率密度分布相對均勻。

對于調節離焦量實現彩色打標的方式，通過升降激光輸出裝置與工作臺面的相對位置來實現離焦，進而實現金屬表面的彩色標記。然而，由于其聚焦面為一凹面，或者加工表面的不平整，因此在邊緣位置或非平面位置的離焦量將發生改變，導致這些部位的顏色與預期顏色發生偏差，影響打標質量。

發明內容

發明目的：本發明旨在提供一種自動調節離焦量的激光彩色打標方法及系統。

技術方案：一種激光彩色打標方法，包括以下步驟：

（1）根據待打標區域的不同顏色預設相應的離焦量；

（2）掃描待打標區域確定對應的離焦量，同時調節該待打標區域的實際離焦量；

（3）當實際離焦量的數值調節到與該待打標區域預設離焦量數值一致時，激光開始打標，否則重復步驟（2）；

（4）當所有待打標區域都已打標，打標工作結束，否則重復步驟（2）。

一種激光彩色打標系統，包括激光器、導光系統，還包括：

三維掃描調節系統，用于掃描打標區域，確定對應的離焦量，同時調節打標區域的實際離焦量；

控制系統，用于設置不同顏色相應的離焦量，并根據實際離焦量與預設離焦量的判定結果控制激光打標。

所述三維掃描調節系統包括二維掃描振鏡和變焦系統，二維掃描振鏡用于掃描打標區域，變焦系統用于調節實際離焦量。

有益效果：本發明采用的方法通過離焦量的自動調節實現彩色打標，無需移動激光裝置或工作平臺，簡化了控制系統，提高了彩色標記的效率以及精度。本發明的系統通過三維掃描調節系統來實現離焦量的變化的自動控制，進而實現不銹鋼表面的彩色打標。控制待加工件表面的離焦量的實質是控制工件表面的熱輸入量，通過精確控制焦點位置，使得能量密度在打標范圍內均勻分布，即邊緣部位與中心位置的能量密度相等，故可以實現較大區域的彩色打標。

附圖說明

圖1為激光彩色打標系統示意圖；

圖2為激光彩色打標方法流程示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種激光彩色打標系統，包括激光器1、導光系統2、控制系統3、三維掃描調節系統4。其中三維掃描調節系統4包括二維掃描振鏡5以及變焦系統6，變焦系統6是可連續變焦，即焦點的位置在一定范圍內可以連續變化。激光彩色打標系統通過三維掃描調節系統來控制離焦量的變化，進而實現不銹鋼表面的彩色打標。如圖2所示，一種激光彩色打標方法，包括以下步驟：

（1）根據待打標區域的不同顏色預設相應的離焦量。確定不同顏色對應的離焦量，將離焦量調為零，調節加工裝置的高度，使待加工件正好處于焦平面位置；在控制系統中對加工區域不同顏色設置相應的離焦量，比如中心區域的焦點設置在第二焦平面8，邊緣部位設置第一焦平面7，通過控制系統控制第一焦平面7與第二焦平面8的位置，使中心區域與邊緣區域具有相同的離焦量，即可保證在大范圍實現單一顏色的標記，通過控制不同的離焦量，可以實現不同顏色的標記。

（2）掃描待打標區域確定對應的離焦量，同時調節該待打標區域的實際離焦量。步驟（1）完成后，控制系統控制二維掃描振鏡掃描打標區域，確定與該打標區域待打標顏色對應的離焦量；同時調節變焦系統，使焦點在z軸方向變化，改變待加工件表面的實際離焦量。

（3）當實際離焦量的數值調節到與該待打標區域預設離焦量數值一致時，激光開始打標，否則重復步驟（2）。控制系統檢測到掃描到的打標區域實際離焦量的數值已調節到該區域已設置的相應離焦量數值時，控制激光開始打標；否則，控制變焦系統繼續調節焦點在z軸方向變化直至實際離焦量與預設離焦量數值一致。

（4）當所有待打標區域都已打標，打標工作結束，否則重復步驟（2）。當控制系統檢測到所有待打標區域都已打標，打標工作結束；否則控制二維掃描系統掃描到另一顏色的打標區域，重復步驟（2），直至打標工作完成。控制待加工件表面的離焦量的實質是控制工件表面的熱輸入量，通過精確控制焦點位置，使得能量密度在打標范圍內均勻分布，即邊緣部位與中心位置的能量密度相等，故可以實現較大區域的彩色打標。