[發(fā)明專利]一種在透明材料內(nèi)部加工和讀取二維碼的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011635542.8
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112828481B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王雪輝;曹思洋;陳航;王建剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢華工激光工程有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06K7/10
• 分類號(hào): G06K7/10
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 徐瑛

本發(fā)明公開一種在透明材料內(nèi)部加工和讀取二維碼的方法，透明材料的單面具有遮蔽層，方法包括：將超快激光脈沖聚焦到透明材料內(nèi)部的預(yù)定位置，控制激光脈沖以設(shè)定的重復(fù)頻率和功率從起始點(diǎn)開始按照加工軌跡逐點(diǎn)進(jìn)行加工，每個(gè)點(diǎn)加工設(shè)定的時(shí)長后跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)點(diǎn)，直至實(shí)現(xiàn)整個(gè)二維碼區(qū)域所有點(diǎn)的加工，完成單次加工周期；通過照明光源從斜上方向下照射二維碼區(qū)域，利用透明材料底部遮蔽層對(duì)光的鏡面反射或漫反射，通過CCD視覺系統(tǒng)獲取目標(biāo)圖像并通過對(duì)比度的區(qū)分實(shí)現(xiàn)二維碼的讀取。本發(fā)明還公開一種在透明材料內(nèi)部加工和讀取二維碼的系統(tǒng)。本發(fā)明可在單面存在遮蔽的透明材料內(nèi)部制備二維碼并實(shí)現(xiàn)精確讀取，有助于二維碼賦碼讀碼的工程化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超快激光透明材料內(nèi)雕技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在透明材料內(nèi)部加工和讀取二維碼的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

二維碼是近年來發(fā)展異常迅速的一種編碼方式，相比于傳統(tǒng)的條形碼可以表達(dá)更多的信息和數(shù)據(jù)類型，而且具有編碼范圍廣、容錯(cuò)能力強(qiáng)、譯碼可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生產(chǎn)生活中。尤其是隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，二維碼作為線上線下的紐帶得到了充分的應(yīng)用，給人們的生活帶來了巨大的便利。

目前，二維碼賦碼技術(shù)大都采用噴墨打印，但是這種方法所生成的二維碼保存時(shí)間有限，而且會(huì)受到環(huán)境的影響而導(dǎo)致二維碼失效，不利于長時(shí)間存儲(chǔ)。近年來隨著激光打標(biāo)技術(shù)的成熟，由于其標(biāo)刻區(qū)域具有永久性、不可擦除的優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)環(huán)境無污染，因而采用激光標(biāo)刻來實(shí)現(xiàn)賦碼的方式越來越受到市場的青睞。然而這種方式所得二維碼尺寸較大，存在隱藏性差、防偽程度低的缺點(diǎn)。

超快激光由于其超高的峰值功率，可與透明材料在焦點(diǎn)處產(chǎn)生非線性相互作用，具有選擇性加工的特點(diǎn)，因此可將其作用于透明材料內(nèi)部，形成的改性區(qū)具備良好的隱藏性。而且由于超快激光作用于透明介質(zhì)的多光子閾值效應(yīng)和激光光束的高斯特性，加工的結(jié)構(gòu)尺寸可突破衍射極限，從而可進(jìn)行高精度的雕刻，實(shí)現(xiàn)微小尺寸的二維碼賦碼效果。公開號(hào)CN110626086A的中國專利于2019年12月31日公開了一種玻璃激光內(nèi)雕微型二維碼的方法，所得二維碼通過顯微鏡的放大，可以獲得完整清晰的圖案。然而該方法并未給出完整的二維碼讀取方式，而且該方法針對(duì)的是透明玻璃上下兩面均無遮蔽的情況，但在實(shí)際應(yīng)用中，很多需要賦碼的透明材料底面都是存在遮蔽的，因此開發(fā)一整套貼近實(shí)際工程應(yīng)用的賦碼讀碼技術(shù)是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種在透明材料內(nèi)部加工和讀取二維碼的方法及系統(tǒng)，其方法可在單面存在遮蔽的透明材料內(nèi)部制備二維碼并實(shí)現(xiàn)精確讀取，有助于二維碼賦碼讀碼的工程化應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明說明書的一方面，提供了一種在透明材料內(nèi)部加工和讀取二維碼的方法，所述透明材料的單面具有遮蔽層，所述方法包括：

二維碼加工：將超快激光脈沖聚焦到透明材料內(nèi)部的預(yù)定位置，控制激光脈沖以設(shè)定的重復(fù)頻率和功率從起始點(diǎn)開始按照加工軌跡逐點(diǎn)進(jìn)行加工，每個(gè)點(diǎn)加工設(shè)定的時(shí)長后跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)點(diǎn)，直至實(shí)現(xiàn)整個(gè)二維碼區(qū)域所有點(diǎn)的加工，完成單次加工周期；

二維碼讀取：通過照明光源從斜上方向下照射二維碼區(qū)域，利用透明材料底部遮蔽層對(duì)光的鏡面反射或漫反射，通過CCD視覺系統(tǒng)獲取目標(biāo)圖像并通過對(duì)比度的區(qū)分實(shí)現(xiàn)二維碼的讀取。

具體地，所述超快激光為皮秒或飛秒激光。

具體地，所述透明材料的單面存在遮蔽，遮蔽層可以是油墨、塑料、金屬等材料，本發(fā)明對(duì)此不做限定，具體視情況而定。

進(jìn)一步地，完成單次加工周期后，可控制激光脈沖再跳轉(zhuǎn)到起始點(diǎn)，按照之前的設(shè)定循環(huán)實(shí)現(xiàn)多次加工。加工次數(shù)可以是一次或多次，本發(fā)明對(duì)此不做限定，具體視情況而定。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述二維碼加工的方法進(jìn)一步包括：預(yù)定位置為透明材料表面以下0.1-1mm處；設(shè)定的重復(fù)頻率范圍為310-2000kHz；設(shè)定的功率范圍為0.2-1.9W；設(shè)定的時(shí)長范圍為0.02-0.5ms。