CN104708206A - 激光打标装置及激光打标方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种激光打标装置及激光打标方法，所述激光打标装置包括：激光器，激光器用于向待标记对象发射激光；衬底，衬底用于承载所述待标记对象，所述衬底中用于承载所述待标记对象的面称为承载面，所述承载面对照射到其上的光束具有反射作用，从而可以通过激光器发射激光，入射到待标记对象的上表面，投射进待标记对象内部，并在待标记对象的下表面输出，再经衬底反射回待标记对象的下表面，从而使得部分光能量被待标记对象的上表面或下表面吸收，由于激光的能量密度高，经过一定的吸收后，会在待标记对象的上表面或下表面形成标记，完成打标，字体容易控制，重复性好，且物体表面无沾污、碎裂，打标成本较低。

Description

激光打标装置及激光打标方法

技术领域

本发明涉及激光加工领域，特别是涉及一种激光打标装置及一种激光打标方法。

背景技术

激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，且字符大小可以从毫米到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。

近年来，虽然激光打标的技术随着科技的发展取得了长足的进步，但是，因为激光会在透明的物体表面发生透射，透明物体对激光的吸收很少，无法留下痕迹，使得现有技术中大多数的激光打标的对象都是非透明的，而无法在透明的物体上进行打标。

现有技术中在透明的物体上打标的方法，如在石英片等透明物体上打标等，通常是采用金刚笔手工雕刻。但由于用手操作，容易造成物体表面的沾污、碎裂，而且字体不易控制，重复性差，并且速度较慢，另外，字体的宽度，厚度等也不宜控制，尤其遇到需要刻图形时，操作起来更是不便，甚至一些图形的条纹较密，手工无法完成。即使能完成打标的，也需要经过长久的训练才能完成，导致现有技术中对透明物体的打标成本高昂，不适于工业和商业应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光打标装置及一种激光打标的方法，能够对透明的物体进行快速打标，不仅字体容易控制，重复性好，还能够进行图案打标，且物体表面无沾污、碎裂，打标成本较低。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种激光打标装置，包括：

一种激光打标装置，所述打标装置包括：

激光器，所述激光器用于向待标记对象发射激光；

衬底，所述衬底用于承载所述待标记对象，所述衬底中用于承载所述待标记对象的面称为承载面，所述承载面对照射到其上的光束具有反射作用。

优选的，所述激光器发射的激光为连续激光或脉冲激光。

优选的，所述激光器的功率不小于10W。

优选的，所述激光器发射的激光与所述待标记对象的上表面的法线方向所成的夹角范围是0度到30度。

优选的，所述衬底的承载面镀有一层增反膜。

优选的，所述衬底为铝衬底。

优选的，所述激光打标装置还包括测距仪，所述测距仪用来测量所述待标记对象上形成的标记的厚度。

一种激光打标的方法，应用于上述任一项所述的激光打标装置，其特征在于，该方法包括：

步骤A：将待标记对象放置到衬底的承载面；

步骤B：用激光照射所述待标记对象需要打标的位置，利用入射光的激光和从所述衬底反射的激光对所述待标记对象进行打标，形成标记。

优选的，在所述步骤A和所述步骤B之间还包括：

步骤C：调整激光器发射的激光的方向，使之与所述待标记对象上表面的法线所成的夹角在0度到30度内。

优选的，该方法还包括：

步骤D：测量所述待标记对象上形成的标记的厚度，如果所述厚度小于预定要求的标记厚度时，执行步骤B，直至所述厚度达到预定要求的标记厚度。

优选的，所述步骤B的执行次数是三次。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的激光打标装置，通过激光器发射激光，入射到待标记对象的上表面，由于待标记对象是透明的，所述激光器发射的激光投射进所述待标记对象内部，并在所述待标记对象的内部进行传输，最终在所述待标记对象的下表面输出，再经衬底反射回所述待标记对象的下表面，所述激光器发射的激光在经过所述待标记对象的上表面或下表面时，有一部分被经过的所述待标记对象的上表面或下表面吸收，由于激光的能量密度高，经过一定的吸收后，在所述待标记对象的上表面或下表面形成标记，完成打标。

本发明实施例所提供的激光打标装置中，由于所述激光器发射激光的移动、所述待标记对象的移动或者衬底的移动都是由机器进行操作的，节约人力成本，工艺重复性好，还可以将复杂的图案打标到工件上，速度快，打标成本较低。而且，在本发明实施例中，利用高能量密度的激光对所述待标记对象进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而在待标记对象表面形成标记痕迹，解决了现有技术中由于手工雕刻而造成的所述待标记对象碎裂、污染，以及字体不易控制的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式中所提供的激光打标装置的结构示意图；

图2为本发明一种具体实施方式中所提供的激光打标的方法的流程示意图；

图3为本发明另一种具体实施方式中所提供的激光打标的方法的流程示意图；

图4为本发明又一种具体实施方式中所提供的激光打标的方法的流程示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术中激光打标机无法对透明物体进行打标，只能用金刚笔手工雕刻，容易造成物体表面的沾污、碎裂，字体不易控制，重复性差，速度较慢，打标成本高。

基于此，本发明实施例提供了一种激光打标装置，包括：

激光器，所述激光器用于向待标记对象发射激光；

衬底，所述衬底用于承载所述待标记对象，所述衬底中用于承载所述待标记对象的面称为承载面，所述承载面对照射到其上的光束具有反射作用。

相应的，本发明实施例还提供了一种激光打标的方法，应用于上述的激光打标装置，该方法包括：

步骤A：将待标记对象放置到衬底的承载面上；

步骤B：用激光照射所述待标记对象需要打标的位置，利用入射光的激光和从所述衬底反射的激光对所述待标记对象进行打标，形成标记。

本发明所提供的激光打标装置，通过激光器发射激光，入射到待标记对象的上表面，由于待标记对象是透明的，所述激光器发射的激光投射进所述待标记对象内部，并在所述待标记对象的内部进行传输，最终在所述待标记对象的下表面输出，再经衬底反射回所述待标记对象的下表面，所述激光器发射的激光在经过所述待标记对象的上表面或下表面时，有一部分被经过的所述待标记对象的上表面或下表面吸收，由于激光的能量密度高，经过一定的吸收后，在所述待标记对象的上表面或下表面形成标记，完成打标。

本发明实施例所提供的激光打标装置中，由于所述激光器发射激光的移动、所述待标记对象的移动或者所述衬底的移动都是由机器进行操作的，节约人力成本，工艺重复性好，还可以将复杂的图案打标到工件上，速度快，打标成本较低。而且，在本发明实施例中，利用高能量密度的激光对所述待标记对象进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而在所述待标记对象表面形成标记痕迹，解决了现有技术中由于手工雕刻而造成的所述待标记对象碎裂、污染，以及字体不易控制的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的激光打标装置的一种具体实施方式的示意图。如图1所示，在一种具体实施方式中，本发明所述的激光打标装置，包括激光器100和衬底200。其中，所述激光器100用于向待标记对象发射激光；所述衬底200用于承载所述待标记对象，所述衬底200中用于承载所述待标记对象的面称为承载面，所述承载面对照射到其上的光束具有反射作用。

优选的，在本发明的一个实施例中，所述激光器100发射的激光为连续激光或脉冲激光，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。

具体的，在本发明实施例中，所述激光器100发射的激光为所述待标记对象打标提供能量。当所述激光器100发射的激光为连续激光时，可以缓慢水平移动所述激光器100或者移动所述衬底200带动待标记对象移动，这时所述激光器100发射的激光可以像笔一样，在所述待标记对象表面留下痕迹，形成标记，同理，也可以完成复杂图形的打标；当所述激光器100发射的激光为脉冲激光时，可以测试得到用此激光器100发出的激光在所述待标记对象上留下痕迹的深度及其速率，在实际对所述待标记对象进行打标的时候，根据所要求的刻痕的深度，设定打标时间，从而可以在待标记对象表面留下精确深度的标记，标记的误差较小，可以实现精确打标。

需要说明的是，由于所述激光器100是用来为所述待标记对象表面形成标记提供能量的，故，在本发明实施例中，所述激光器100的功率越高，所述激光器发射的激光的光功率越高，形成相同厚度的标记所用的时间更短，打标速度更快。优选的，所述激光器100的功率不小于10W，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。

还需要说明的是，由于所述激光器100发射的激光光束与所述待标记对象的上表面的法线方向的夹角越小，被所述待标记对象表面反射的能量越少，透射进所述待标记对象的能量越多，因此，被所述待标记对象表面吸收的能量越多，能量利用效率越高，更容易形成标记，打标时间更短，打标速度更快。优选的，所述激光器100发射的激光与所述待标记对象的上表面的法线方向所成的夹角范围是0度到30度，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。

在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述承载面镀有一层增反膜。由所述承载面是用来承载所述待标记对象，还有一个作用是反射从所述待标记对象下表面投射出来的激光，反射到所述待标记对象下表面，加快打标的速度，而所述增反膜具有较强的反射作用，故当所述承载面镀有一层增反膜时，所述衬底的承载面对从所述待标记对象下表面投射出来的激光的反射率更高，从而可以进一步加快打标速度。需要说明的是，在本发明实施例中，所述增反膜不一定是一层增反膜，也可以是多层，或者用其他能够提高反射率的方案代替，本发明对此并不做限定，只要能够提高所述衬底承载面的反射作用即可。

在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个具体实施例中，所述衬底200优选为铝衬底。由于铝衬底相对其他衬底，对所述激光器发射的激光具有比较高的反射率，因此，在本发明实施例中，选用铝衬底作为衬底，不但能够提高打标速度，而且由于铝衬底的价格便宜，还可以降低本发明实施例所提供的打标装置的成本。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述衬底200还可以为其他材料的衬底，本发明对此并不做限定，只要能够对所述激光器100发射的激光具有反射作用即可。

由于不同待标记对象对其标记的清晰程度的要求不同，为了使得利用本发明实施例所提供的激光打标装置，在待标记对象上形成的标记能够满足其对标记清晰程度的要求，故在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述激光打标装置还包括测距仪，所述测距仪用来测量所述待标记对象上形成的标记的厚度，当所述厚度达到预先设定的阈值时，完成打标。

需要说明的是，在本发明实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述测距仪或实时检测所述待标记对象上形成的标记的厚度，或以预设时间间隔监测所述待标记对象上形成的标记的厚度，本发明对此并不做限定，具体视情况而定。还需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他的具有直接或间接测量标记的厚度的方式或方法，本发明对此也不做限定，具体视情况而定。

综上所述，本发明实施例所提供的激光打标装置中，利用高能量密度的激光对所述待标记对象进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而在所述待标记对象表面形成标记痕迹，解决了现有技术中由于手工雕刻而造成的所述待标记对象碎裂、污染，以及字体不易控制的问题。而且，在本发明实施例中，由于所述激光器100发射激光的移动、所述待标记对象的移动或者所述衬底200的移动都是由机器进行操作的，节约人力成本，工艺重复性好，还可以将复杂的图案打标到工件上，速度快，打标成本较低。

除了上述的激光打标装置外，本发明还提供了一种激光打标的方法。

所述激光打标的方法，应用于上述任一项所述的激光打标装置。如图2所示，该方法包括：

步骤A：将待标记对象放置到衬底的承载面；

步骤B：用激光照射所述待标记对象需要打标的位置，利用入射光的激光和从所述衬底反射的激光对所述待标记对象进行打标，形成标记。

由于所述激光器发射的激光光束与所述待标记对象的上表面的法线方向的夹角越小，被所述待标记对象表面反射的能量越少，透射进所述待标记对象的能量越多，因此，被所述待标记对象表面吸收的能量越多，能量利用效率越高，更容易形成标记，打标时间更短，打标速度更快。故在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，如图3所示，在所述步骤A和所述步骤B之间还包括步骤C：调整激光器发射的激光的方向，使之与所述待标记对象上表面的法线所称的夹角在0度到30度内。但本发明对此并不做限定，所述激光器发射的激光的方向与所述待标记对象上表面的法线所成的夹角越小，所述激光器发射激光的能量利用效率越高，更容易形成标记，打标时间更短，打标速度更快。

在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个优选实施例中，如图4所示，该方法还包括：步骤D：测量所述待标记对象上形成标记的厚度，如果所述待标记对象上形成标记的厚度小于预定要求的标记的厚度时，执行步骤B，直至所述厚度达到预定要求的标记厚度。

需要说明的是，所述步骤B执行的次数越多，所述待标记对象上形成的标记厚度越大，所述待标记对象上形成的标记越清晰，打标时间也相对较长；所述步骤B执行的次数越少，打标时间越短，所述待标记对象上形成的标记厚度相对越小，所述待标记对象上形成的标记相对清晰度稍差。

还需要说明的是，在本发明实施例中，一般执行步骤B三次，打标得到的痕迹能够满足大部分标记需求。故，优选的，在本发明的一个具体实施例中，所述执行步骤B的次数优选为三次。但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。

综上所述，本发明实施例所提供的激光打标方法中，利用高能量密度的激光对所述待标记对象进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而在所述待标记对象表面形成标记痕迹，解决了现有技术中由于手工雕刻而造成的所述待标记对象碎裂、污染，以及字体不易控制的问题。而且，在本发明实施例中，由于所述激光器发射激光方向的调整、所述待标记对象的移动或者所述衬底的移动都是由机器进行操作的，节约人力成本，工艺重复性好，还可以将复杂的图案打标到工件上，速度快，打标成本较低。

以上对本发明所提供的激光打标装置以及激光打标的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种激光打标装置，其特征在于，所述打标装置包括：

激光器，所述激光器用于向待标记对象发射激光；

衬底，所述衬底用于承载所述待标记对象，所述衬底中用于承载所述待标记对象的面称为承载面，所述承载面对照射到其上的光束具有反射作用。

2.如权利要求1所述的激光打标装置，其特征在于，所述激光器发射的激光为连续激光或脉冲激光。

3.如权利要求1或2所述的激光打标装置，其特征在于，所述激光器的功率不小于10W。

4.如权利要求1所述的激光打标装置，其特征在于，所述激光器发射的激光与所述待标记对象的上表面的法线方向所成的夹角范围是0度到30度。

5.如权利要求1所述的激光打标装置，其特征在于，所述衬底的承载面镀有一层增反膜。

6.如权利要求4或5所述的激光打标装置，其特征在于，所述衬底为铝衬底。

7.如权利要求1所述的激光打标装置，其特征在于，所述激光打标装置还包括测距仪，所述测距仪用来测量所述待标记对象上形成的标记的厚度。

8.一种激光打标的方法，应用于权利要求1-7任一项所述的激光打标装置，其特征在于，该方法包括：

步骤A：将待标记对象放置到衬底的承载面；

步骤B：用激光照射所述待标记对象需要打标的位置，利用入射光的激光和从所述衬底反射的激光对所述待标记对象进行打标，形成标记。

9.如权利要求8所述的激光打标的方法，其特征在于，在所述步骤A和所述步骤B之间还包括：

步骤C：调整激光器发射的激光的方向，使之与所述待标记对象上表面的法线所成的夹角在0度到30度内。

10.如权利要求9所述的激光打标的方法，其特征在于，该方法还包括：

步骤D：测量所述待标记对象上形成的标记的厚度，如果所述厚度小于预定要求的标记厚度时，执行步骤B，直至所述厚度达到预定要求的标记厚度。

11.如权利要求10所述的激光打标的方法，其特征在于，所述步骤B的执行次数是三次。