CN105142922B - 用于借助灰度校准的激光标记的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于激光标记的方法以及一种设备，所述设备包括：a)用于检测图形信息的控制装置(10)，所述图形信息描述具有不同亮度值的图形；b)其中，所述控制装置(10)构造用于根据所述图形信息(16)产生位置控制信号(31)和激光控制信号(5)；c)激光器(3)，其激光功率能够借助所述激光控制信号(5)控制；以及d)射束引导光学器件，其用于将由所述激光器(3)辐射的激光(40)引导到所述安全文件(2)上；以及e)至少一个能够借助所述位置控制信号(31)控制的位置控制装置，所述位置控制装置用于在时间上与借助所述激光控制信号(5)确定的激光功率或者激光脉冲能量匹配地相对于所述安全文件(2)地定位所述激光(40)，从而能够实施所述安全文件借助具有不同亮度值的图形的位置正确的标记，其中，所述设备(1)包括绝对地测量的测量头(70)以及耦合输出单元(80)，所述耦合输出单元用于从用于所述激光标记的射束路径(41)耦合输出所述激光(40)的所限定的份额(42)，其中，所述测量头(70)输出代表绝对地测量的光功率/脉冲能量的校准信号，其中，所述控制单元构造用于在所述设备的运行中实施至少一个校准步骤，其中，用于亮度值的激光控制信号(5)产生并且在所述校准步骤期间保持恒定，由所述激光(40)的耦合输出的所限定的份额(42)的所测量的功率或者能量推断对于所述标记可供使用的功率或者能量并且将其与所述期望激光功率/期望激光脉冲能比较，并且如果在所述比较中求取出在预给定的公差阈值之上的差，则进行通过所述分配函数(18)的变化的校准。

Description

用于借助灰度校准的激光标记的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于安全文件的激光标记的方法以及一种相应的设备，借此可以将描述具有不同亮度值的图形的图形信息存储到安全文件中。

背景技术

由现有技术已知，在使用激光辐射的情况下标记安全文件。特别地，基于塑料制造的安全文件可以借助激光辐射如此标记，使得图形信息存储在安全文件的表面上或者内部中。为了实现在安全文件的内部中的存储，例如给透明材料层添加颜料，所述颜料虽然有利于激光辐射的吸收，然而完全没有或者仅仅不重要地损害材料的普遍的透明性。所入射的激光辐射在设置有颜料的层中被局部地吸收并且由此例如引起塑料的碳化。根据所入射的能量调节不同的涂黑度即不同的灰度。在此，对于确定的灰度的产生所需要的能量与要标记的安全文件相关。

对于相同制造的安全文件坯件预已知对于引起确定的涂黑度或者确定的灰度值所需要的能量。在由现有技术已知的设备中使用可以通过激光控制信号在其激光功率或者激光脉冲能量方面控制的激光器。优选地，脉冲的激光器用于激光标记，并且图形信息逐点地组合。在此，将所有可图形显示的信息视为图形信息。因此，图形信息可以单独地或者以任意组合地包括图像——例如面部图像、线条图、文字、数字等等。特别优选地，对于具有确定的灰度值的每一个图像点使用恰好一个激光脉冲来标记。然而也可能的是，使用限定的能量的多个激光脉冲来产生同一图像点或者使多个点部分地重叠。然而，通过所述激光控制信号能够仅仅相对地影响激光功率或者激光脉冲能量。这意味着，可能不精确地预给定精确的激光功率或者激光脉冲能量。因此需要的是，以以下方式进行校准，使得对于应当标记的每一个灰度值以以下方式进行校准，使得激光控制信号、即激光控制信号的控制值变化，直至实现借助相应的灰度值的标记。可以根据激光控制信号的如此求取的控制值产生分配函数，所述分配函数给要标记的灰度值分配相应的控制信号值，从而达到相应的激光脉冲能量或者激光脉冲功率以借助相应的灰度值标记图像点。因为由于热波动和其他周围环境影响对于激光控制信号的同一控制值和实际产生的激光功率或者激光脉冲能量可能容易地变化，所以由现有技术已知，使所产生的到光电二极管上的激光的一部分耦合输出并且其信号(所述信号是耦合输出的激光的所检测的激光功率或者脉冲能量的度量)用作用于调节回路的调节信号，所述调节回路引起激光控制信号的校正。由此虽然可能的是，在较长的时间段上使用经校准的设备来进行激光标记，以便实现具有足够的质量和各个灰度值的可复制性的安全文件，然而间隔地需要重新的校准循环，在所述校准循环中将实际产生的灰度值与要达到的灰度值进行比较。所述校准可以仅仅由特定培训的技术人员进行和/或要求可以精确地相互比较灰度值的耗费的光学测量装置。

在此要说明的是，视觉察觉的灰度值通常通过多个图像点来确定。首先，各个图像点的实际灰度值起作用。同样，然而也通过图像点密度、即每面积的图像点数量来影响可察觉的灰度值。通常，各个图像点分别在对于图形信息统一的网栅中置入到文件中。当然也可能的是，图像点以彼此不同的间距布置。在求取或者确定用于激光标记的各个图像点的灰度值时已知以下间距：以所述间距在文件中构造图像点。相应地，确定用于各个图像点的灰度值。在所构造的图像点可以彼此部分地叠加的安全文件中，得到在观察者处引起所期望的灰度印象的图形信息。这然而以以下为前提：不仅图像点的间距而且借助激光标记所构造的各个图像点的单个灰度值是正确的。

发明内容

因此，本发明所基于的技术任务在于创造一种方法和一种设备，借此可以实施激光标记并且降低通过服务技术人员的干预的必要性，而尽管如此可以可靠地实施精确的灰度标记。

发明的基本构思

本发明所基于的构思在于如此构造一种方法和一种设备，使得用于激光标记的设备装配有绝对地测量激光功率或者激光脉冲能量的测量头并且使用如此获得的测量结果，以便改变并且适合地匹配分配函数，所述分配函数给灰度值分配激光控制值。

优选实施方式

创造一种用于安全文件的激光标记的方法，所述方法包括以下步骤：

a)检测图形信息，所述图形信息描述具有不同亮度值的图形；

b)根据所述图形信息产生位置控制信号和激光控制信号，其中给每一个亮度值分配一个对于引起在安全文件中具有相应的亮度值的激光标记所需要的期望激光功率或者期望激光脉冲能量，并且在产生激光控制信号时借助分配函数给每一个亮度值分配一个控制值，所述控制值设置用于产生具有相应的激光功率或者激光脉冲能量的激光；

c)借助激光控制信号来控制激光器并且根据激光控制信号辐射具有激光功率或者激光脉冲能量的激光；

d)借助位置控制信号在时间上匹配地控制至少一个位置控制装置，以便相对于优选在文件容纳部中布置的安全文件地定位所辐射的激光，

从而通过迭代地实施方法步骤b)至d)来实施安全文件借助具有不同亮度值的图形的位置正确的标记，其中实施至少一个校准步骤，其中在实施所述校准步骤时具有用于亮度值的控制值的激光控制信号产生并且在校准步骤期间保持恒定，激光的所限定的份额从用于激光标记的射束路径耦合输出并且引导到绝对地测量的测量头中并且绝对地测量激光的引导到测量头上的耦合输出的份额的功率或者其在测量头中存放的能量，并且由激光的耦合输出的份额的所测量的功率或者能量来求取对于所述标记可供使用的功率或者脉冲能量并且将所求取的功率与期望激光功率比较或者将所求取的脉冲能量与期望激光脉冲能量比较，并且如果在所述比较时求取出在预给定的公差阈值之上的差，则通过分配函数的变化匹配校准。

此外，创造一种用于激光标记的设备，所述设备包括：

a)具有用于检测图形信息的接口的控制装置，所述图形信息描述具有不同亮度值的图形；

b)其中控制装置构造用于根据所述图形信息产生位置控制信号和激光控制信号；其中给每一个亮度值分配一个对于引起在安全文件中具有相应的亮度值的激光标记所需要的期望激光功率或者期望激光脉冲能量，并且借助分配函数给每一个亮度值分配一个控制值，所述控制值设置用于产生具有相应的激光功率或者激光脉冲能量的激光；

c)激光器，其激光功率可以借助激光控制信号控制，并且根据激光控制信号辐射具有激光功率或者激光脉冲能量的激光；

以及优选地

d)用于容纳要标记的安全文件的容纳部；

e)射束引导光学器件，其用于将由激光器辐射的激光引导到安全文件上；以及

f)至少一个可以借助位置控制信号控制的位置控制装置，所述位置控制装置用于在时间上与借助激光控制信号确定的激光功率或者激光脉冲能量匹配地相对于优选在容纳部中容纳的安全文件地定位激光，使得可以实施安全文件借助具有不同亮度值的图形的位置正确的标记，

其中，所述设备包括绝对地测量的测量头以及耦合输出单元，所述耦合输出单元用于从用于激光标记的射束路径耦合输出激光的所限定的份额并且将耦合输出的份额引导到绝对地测量的测量头上，其中测量头实施用于绝对地测量激光的引导到测量头上的耦合输出的份额的功率或者能量并且输出代表绝对地测量的光功率或者所存放的能量的校准信号，其中控制装置构造用于检测并且分析处理代表所检测的激光功率或者能量的校准信号，其中控制装置还构造用于在所述设备的运行中实施至少一个校准步骤，在所述至少一个校准步骤中用于亮度值的激光控制信号产生并且在所述校准步骤期间保持恒定，由激光的耦合输出的份额的所测量的激光功率或者激光脉冲能量求取对于所述标记可供使用的功率或者脉冲能量并且将所求取的功率与期望激光功率比较或者将所求取的脉冲能量与期望激光脉冲能量比较，并且如果在比较时求取出在预给定的公差阈值之上的差，则引起通过分配函数的变化的校准。

本发明的优点在于，可以进行用于激光标记的设备的校准，而为此不需要特定培训的人员。特别地，在非中心地使用的激光标记设备的情况下这是特别有利的。如果所述设备的控制装置如此构造，使得所述控制装置可以接收分配函数或者对于不同的标记过程可以选择不同的分配函数，则此外可能的是，借助同一设备标记不同的文件坯件并且对此进行校准。当新式的文件坯件投入使用时这是特别有利的，对于所述新式的文件坯件仅仅需要，向所述文件坯件提供所匹配的分配函数，以便在文件坯件中借助保持不变的分别具有绝对的灰度值的灰度图形来标记任何灰度图形。与特定的文件坯件或者为此所选择的标记平面匹配地，仅仅必须提供、接收和/或选择相应的分配函数，以便能够实现可靠的标记。

在本发明的一种优选实施方式中设置，绝对地测量的测量头包括热电堆热电堆由热电偶(Thermoelement)或者由多个在热上并联的而在电上串联的热电偶组成，其中分别以辐射施加热电偶的连接位置并且保护另一连接位置免受射束影响。借助一次校准的热电堆可以可靠地绝对地确定所存放的辐射功率。所述精度例如不能借助光电二极管或者其他当前已知的半导体构件实现，因为它们的测量值尤其强烈地与周围环境条件相关并且波动。

因此，一种优选的方法设置，激光的功率借助包括热电堆的测量头测量。

在本发明的一种实施方式中，实际产生的用于在标记过程期间出现的不同激光控制信号值的激光功率或者激光脉冲能量的在标记过程期间可能出现的最小波动设置，附加地存在实施相对的功率测量或者激光脉冲能量测量的另一功率测量装置或者脉冲能量测量装置。其优选借助半导体元件、尤其光敏二极管构造。所检测的相对的功率波动或者脉冲能量波动可以与所求取的绝对的功率值/脉冲能量值类似地用于在用于确定的亮度值的两个校准步骤之间引起分配函数的短时匹配。

因此，在本发明的一种优选实施方式中设置，在标记预确定的数量的安全文件之后实施用于至少一个亮度值的校准步骤。在本发明的一种实施方式中，在两个安全文件的标记之间仅仅对于一个亮度值实施校准步骤。在另一实施方式中设置，只要不需要校准的匹配就对于不同的亮度值实施相继的校准步骤。理解为，在激光标记设备的开始运行的开始时对于所期望的所有亮度值分别进行校准。但是，在持续运行中仅仅需要对于单个亮度值的单个校准步骤，以便检查校准并且节省时间。如果时间不是限制因素，则总是应当进行完全的校准。

通常，可以在实施用于亮度值的校准步骤之后，在所述校准步骤中进行了分配函数的变化，推断分配函数的用于其他亮度值的需要的变化。如果进行所述推断，则可以在实施用于所述其他亮度值的随后的校准步骤中实现，校准步骤使分配函数的其他变化不必要。如果如此实施校准，使得对于进行校准的每一个亮度值而言只要实施校准步骤直至不再需要分配函数在预给定的公差范围中的匹配，则一旦对于亮度值需要分配函数的匹配所述推断就引起校准的显著加速，其中校准多个亮度值。在为了开始运行的校准时，推断也引起整个校准的加速。

在一种实施方式中设置，如果需要校准的通过分配函数的变化的匹配，则对于同一亮度值直接重复校准步骤。因此，在所述实施方式中，只要在先前所实施的校准步骤中需要分配函数的变化，就对于同一亮度值实施另一校准步骤。

如果在安全文件的标记之间实施仅仅一个校准步骤，则在一种实施方式中设置，使所选择的亮度值周期性地变化。因此，根据预确定的数量的安全文件每一个出现的亮度值分别经受一次校准检查或者校准。

在另一实施方式中设置，亮度值分别随机地求取。在所述方法中，可能出现的具有周期波动的长期漂移可以没有不利地影响校准或者更好地追寻校准。

在一种优选实施方式中，在校准步骤期间在求取激光功率或者激光脉冲能量时将多个激光脉冲引导到绝对地测量的测量头上并且实施多个激光脉冲的求平均。如果绝对地测量的测量头具有测量惯性，所述测量惯性大于所使用的激光器的重复率，则所述求平均是特别有意义的。如果绝对地测量的测量头可以实施借助测量频率20kHz的测量并且使用具有重复频率100kHz的激光器，则所述求平均是有意义的。否则，可能需要激光脉冲选择装置的使用，所述激光脉冲选择装置例如仅仅将每第五个激光脉冲偏转到测量头上或者使其通过。为此，例如可以使用密封罩、可控制的遮光板或者斩光器(Blendenrad)。

附图说明

以下参照附图进一步阐述本发明。附图示出：

图1：用于激光标记的设备的示意图；

图2：用于激光标记的方法的一种实施方式的示意性流程图。

具体实施方式

在图1中示意性示出用于安全文件2的激光标记的设备1。所述组成部分的大小比例不相应于真实的情况。设备1包括激光器3，所述激光器优选构造为脉冲激光器。激光器3具有控制输入端4，通过所述控制输入端可以接收激光控制信号5，借助所述激光控制信号可以控制激光功率或者脉冲能量。

激光控制信号5由控制装置10产生。所述控制装置优选包括微处理器11以及存储单元12，在所述存储单元中存储程序代码13，所述程序代码可以在微处理器11上实施。在微处理器11、存储单元12以及程序代码13的共同作用中，在所述程序代码的实施时得到控制装置10的功能性。所述控制装置如此构造，使得所述控制装置可以通过接口15检测图形信息16，所述图形信息描述要标记到安全文件2中的具有不同亮度值的图形。控制装置可以构造为个人计算机(PC)。替代地，控制装置然而也可以构造为用于计算机的插拔卡或者独立的单元。

因此，给图形的每一个二维或者三维位置分配一个亮度值或者灰度值。图形信息例如构造为元组(Tupel)，所述元组分别包括用于标记的位置的地点坐标以及用于所述标记的亮度值或者灰度值。优选地，所接收的图形信息16’暂存在存储单元12中。对于确定的文件坯件或者安全文件2，给每一个亮度值分配一个为了将相应的亮度值标记在安全文件2中所需要的确定的激光功率或者激光脉冲能量。亮度值和所需要的激光功率/脉冲能量之间的关系预已知，然而通常不能通过线性函数示出。然而，存在分配函数18，所述分配函数给亮度值分配激光功率或者激光脉冲能量。在所示出的实施方式中，所述分配函数18或者其参数化同样存储在存储单元12中。在其他实施方式中，分配函数可以集成在程序代码13中。

在另一实施方式中，分配函数18可以与图形信息16共同地提供或者分离地传输给控制装置10并且例如通过接口15接收。当应当标记不同类型的安全文件2或者安全文件坯件时这是有利的，所述安全文件或者安全文件坯件具有不同的材料组成，从而所需要的用于达到确定的亮度值的(期望)激光功率或者(期望)激光脉冲能量是不同的，所述亮度值用于不同安全文件坯件。

亮度值和对于构造所述亮度值需要的激光脉冲能量之间的关系在文件开发时求取。为此，图像点借助预给定的网栅中的恒定的激光脉冲能量标记到相应的文件类型的文件中。借助测量设备、例如密度计(Densiometer)求取所得到的灰度值或者亮度值。因此，对于预给定的网栅求取亮度值和激光脉冲能量的分配，其方式是，对于不同的激光脉冲能量迭代地实施所述方法。基于网栅的认识，可以在确定的激光脉冲能量时推断出各个图像点的亮度。如果进行借助不同的图像点间距的标记，则所述整个方法也可以对于多个网栅实施。根据所使用的网栅(图像点间距)，对于平面的文件区段的产生需要不同的激光脉冲能量，所述文件区段引起预给定的均匀的亮度印象(灰度值)并且分别借助以相同能量产生的图像点构成。粗略地适用以下，网栅越粗略(点间距越大)，则各个相同类型的激光脉冲的激光脉冲能量一定越大，以便产生平面区域的同一颜色印象。然而，所有这些考虑对于图形信息的产生是重要的。因此，在标记时由控制装置根据所使用的网栅依照用于所述网栅的分配函数来选择所需要的激光脉冲能量。如果文件以图像点标记，所述图像点施加在不同的网栅中，则分配函数可以理解为两个变量的函数。用于预给定的亮度值的激光脉冲能量也还取决于图像点步宽。图像点步宽但也可以理解为分配函数的集合的集合参数。所述考虑能够实现最接近的实际使用。不取决于选择何种具体的构型地，在控制装置中实现图形信息的亮度值和用于产生预给定的激光脉冲能量的控制值之间的分配。通过根据本发明的方法在校准时匹配所述分配函数。

为了在安全文件2中进行图形信息的标记、即在安全文件2中构造包含在图形信息16中的图形，由控制装置10根据图形信息16产生位置控制信号31以及激光控制信号5。激光控制信号5借助控制线路6引导到激光器3的控制输入端4上并且由此控制所产生并且所辐射的激光40的激光功率或者脉冲能量。

通过位置控制信号31控制位置控制装置32。在所示出的实施方式中，所述位置控制装置是射束引导光学器件33的组成部分，所述射束引导光学器件将由激光器3产生的激光40引导到安全文件2上。例如可以是两轴偏转装置34的位置控制装置32，所述两轴偏转装置由包括两个围绕彼此基本上垂直定向的轴51、52和设置有电流驱动装置(Galvanoantrieb)53、54的可摆动的偏转镜55、56。位置控制信号31与激光控制信号5以以下方式在时间上相关地或者同步地产生并且输送给激光器3或者位置控制装置32，使得具有分配给所期望的亮度值的激光功率或者激光脉冲能量的激光40在相应的位置处照射在安全文件上或者安全文件中，所述相应的位置相应于相应的亮度值根据图像信息的位置。因此，连续地或者迭代地将存储在图形信息16中的图形通过激光标记21标记到安全文件2中，所述安全文件容纳在保持部或者文件容纳部60中。

虽然，在忽略安全文件或者安全文件坯件的可能出现的制造波动的情况下恰好已知对于确定的灰度值的构造需要的、用于确定的安全文件类型或者安全文件坯件的类型的激光功率或者激光脉冲能量，然而激光40的实际上由激光器3提供的激光功率或者其激光脉冲能量不能精确地预测。这具有不同的原因，例如具有激光器3内的电子元件的老化效应、激光器3中的光学调节、激光介质或者光学泵浦设备的老化现象、用于激光40的射束引导的元件(透镜、镜等)上的污物或者对用于确定的施加在控制输入端4上的控制值的实际提供的激光功率或者激光脉冲能量的影响。因此需要，在首次开始运行之前、在较长的运行中断之后的开始运行时而且不时地在运行期间以以下方式进行校准，使得确保安全文件中的通过激光产生的标记具有根据图形信息设置的亮度值。

在射束引导装置中，激光脉冲能量的测量尽可能在原本的标记地点附近实施。这意味着，射束引导装置的仅仅尽可能少的元件布置在激光从射束引导装置的耦合输出地点和标记地点之间。

在现有技术中这通过以下实现：标记已经在安全文件中进行并且光学地与预给定进行了比较并且相应地在偏差的情况下进行了对分配函数的校正。

在用于在安全文件2中实施激光标记的在此所提出的方法和在此提出的设备1中，设备1包括测量头70，所述测量头能够绝对地确定激光功率或者激光脉冲能量。这意味着，测量头自身或者相对于绝对标准校准或者以可比较的方式相对于绝对标准校准。在技术上，所述绝对地测量的测量头70例如可以以热电堆71的形式实现。热电堆71包括在电方面串联在热方面并联布置的热电偶72。在此，热电偶的一侧73施加有激光。保护热电偶72的另一侧74免受辐射的影响并且如果可能冷却。激光40在热电偶72的一侧73上被吸收并且热流沿着热导体被测量并且作为信号分析处理，热电偶72自身例如可以构成所述热导体。由此，可以精确地绝对地测量所存放的激光功率或者激光能量。所测量的激光功率或者激光能量以校准信号75的形式提供给控制装置10。

为了可以绝对地测量激光功率，激光40的所限定的份额42必须引导到测量头70上或者测量头中。为此，设置耦合输出单元80。在所示出的实施方式中，耦合输出单元80包括分束器81，所述分束器将激光40的所限定的份额42从激光40的射束路径41耦合输出以便安全文件2的标记。在一些实施方式中，所述分束器81可以永久地布置在射束路径41中。然而，为了得到用于激光功率或者激光能量的具有小的统计误差的测量参量，必须耦合输出激光40的显著的份额。因此优选的是，耦合输出单元80构造为，对于耦合输出所使用的元件(在此分束器81)仅仅在校准期间运动到射束路径41中。为此设置驱动单元82，所述驱动单元在所示出的实施方式中能够使分束器线性地运动。在所示出的位置中，分束器81位于射束路径41中，以便使激光40的所限定的份额42耦合输出到测量头70中。虚线示出分束器81’的位置，在所述位置处所述分束器不位于射束路径41中。在所述位置处提供用于标记的全部激光功率或者激光能量。

校准信号75在控制装置10中分析处理并且根据对于激光40的所限定的从分束器81上的射束路径41耦合输出的份额42的已知的份额因数推断出对于在安全文件2上的标记可供使用的激光功率或者激光脉冲能量。在此，可以考虑其他光学元件、例如另一分束器85或者位置控制装置32的偏转镜55、56上的已知损耗。同样，测量头或者其他构件的系统偏差可以一次地确定并且共同在份额因数中考虑。将如此求取的激光功率或者激光脉冲能量与说明用于相应的安全文件2的需要的功率或者能量的期望激光功率或者期望激光脉冲能量的那些预已知的值进行比较，以便产生确定的亮度值。如果确定出在可以与亮度值相关的阈值之上的偏差，则相应地改变分配函数18，使得使激光40的实际产生的激光功率与用于相应亮度值的预给定值一致。在所述校准步骤期间，用于确定的亮度值的激光控制信号5保持恒定并且在求取出存在与预给定值的偏差之后才改变分配函数并且相应地如果必要也改变激光控制信号。优选地，随后检查通过所述改变引起的激光功率并且无论何时实施校准步骤，直至对于相应的亮度值在激光器3侧提供正确的激光功率。

在首次开始运行时或者在较长的运行中断之后，优选对于全部亮度值进行校准，所述全部亮度值可以在图形信息中要求。在连续地或者间隔地单独借助图形信息标记安全文件的运行中，通常仅仅在安全文件的标记之间或者仅仅在预给定的数量的安全文件的标记之后检查所述校准。在一种实施方式中，根据每一个文件或者多个安全文件在其校准方面检查仅仅一个亮度值。这可以相继地循环地、即分别在另一文件或者另一数量的安全文件的标记之后对于单个出现的亮度值实施。在另一实施方式中，随机地确定分别在预给定的数量的安全文件的标记之间检查的亮度值。由此，也可以识别或者消除系统上出现的波动。

为了可以对可能的短时波动做出反应，在一些实施方式中附加地设置另一分束器85，所述另一分束器永久地布置在射束路径中并且从所述射束路径耦合输出激光的仅仅一个小的另外的份额91。所述另外的份额91引导到相对地测量激光功率/激光能量的测量元件92上，所述测量元件优选包括半导体构件，特别优选地包括光电二极管93。光电二极管提供调节信号94，所述调节信号可以用于与激光校准相似地均衡用于各个亮度值的激光功率/激光脉冲能量的短时波动。在此，将直接在校准之后或者在安全文件的标记的开始时所检测的调节信号值用作参考值，相对于所述参考值求取偏差。然而，由光电二极管提供的调节信号94的值仅仅说明所检测的激光脉冲能量或者激光脉冲功率的相对趋势。

在所示出的实施方案中，激光40相对于安全文件2的定位通过可摆动的偏转镜55、56实现，所述偏转镜装配有电流驱动装置53、54。在其他实施方式中，光导纤维可以相对于安全文件2地运动。对于本发明而言，例如详细地构型位置控制装置是不重要的。可以使用每一种位置控制装置，其能够相对于安全文件2如此定位激光40，使得所述安全文件时间上同步地具有相应的激光功率或者脉冲能量，以便属于所述地点的亮度值根据图形信息存储在安全文件中。

在图2中示意性示出用于激光标记的方法的流程图。在所示出的实施方式中，用于安全文件的激光标记的方法首先包括接收分配函数的方法步骤101，所述分配函数对于确定的文件类型将所期望的亮度值转变成所需要的激光功率或者激光脉冲能量、即分配它们。在一些实施方式中，只要分配函数已经固定地编程到控制装置中，就可以取消所述步骤。

在所示出的实施方式中，在查询102中检查应当还是不应当进行校准。这例如在首次开始运行时或者在长的运行中断、激光器的更换等之后是必要的。进一步在以下描述如何进行校准。

如果没有进行校准或者结束所述，则在另一步骤中接收图形信息103，所述图形信息包括位置值和亮度值，所述位置值和亮度值代表要标记的图形。

根据图形信息，对于相应的亮度值在使用分配函数的情况下产生激光控制信号104。激光控制信号的控制值代表分配给相应的亮度值的控制值，所述控制值对于引起用于借助相应的亮度实施标记的相应的激光功率/激光脉冲能量是必要的。

所属地与激光控制信号相关地产生位置控制信号105。激光控制信号控制激光器，所述激光器产生106相应的激光功率或者激光脉冲能量的激光。与之相关地，并且如此定位所述位置控制装置控制107，使得激光引导到安全文件上或者安全文件中的正确的位置处，在所述正确的位置处应当实施具有相应的亮度值的标记。相应地，图形信息的图像点标记在安全文件中108。随后检查图形是否完成制造109。如果不是这种情形，则对于新的图像点借助方法步骤“产生激光控制信号”104继续。如果图形完成制造，则检查是否应当进行校准110。为此例如可以检查是否自以上校准步骤的实施起标记预给定的数量的安全文件。在其他实施方式中，如果根据每一个安全文件实施校准步骤，则可以取消所述查询110。如果不应当实施校准步骤，则检查是否标记相同类型的另一安全文件111。如果应当实现以上所述，则借助图形信息的接收103继续。如果没有标记相同类型的安全文件，则检查是否应当标记另一类型的安全文件112。在这种情形中，所述方法借助接收新的分配函数101继续。否则，结束所述标记方法113。

如果实施校准步骤，则首先确定亮度值120。然后，根据所述亮度值产生激光控制信号121并且产生相应的激光功率的激光122。从用于标记安全文件的射束路径耦合输出激光的所限定的部分123。这例如可以通过耦合输出镜或者分束器行驶到射束路径中实现。

耦合输出的激光引导到绝对地测量的测量头上并且借助所述测量头绝对地测量激光功率或者激光脉冲能量124。测量结果以校准信号的形式提供125。随后分析处理校准信号，以便根据已知的耦合输出的份额推断出实际可供使用的激光功率126，所述实际可供使用的激光功率在安全文件上对于标记可供使用。在此，可以考虑射束路径中的其他光学元件上的另外的激光功率损耗。

将如此求取的对于标记可供使用的激光功率与用于相应亮度值的预给定值进行比较127。随后检查实际求取的可供使用的激光功率是否与预给定值、即期望激光功率或者期望激光脉冲能量以大于公差阈值地偏差128。如果不是这种情形，则在随后的步骤129中检查是否应当对于另一亮度值进行校准。如果应当对于另一亮度值进行校准，则借助方法步骤“确定亮度值/选择亮度值”120继续。否则，结束所述校准130。在这种情形中，在标记方法的实现分支到校准步骤中的相应位置处继续。

如果所求取的可供使用的激光功率与预给定的期望激光功率的偏差或者所求取的可供给使用的激光脉冲能量与期望激光脉冲能量的偏差大于预给定的阈值，则匹配分配函数131。为此，例如检查所求取的可供使用的激光功率是否小于预给定值132。在这种情形中，分配函数如此变化，使得分配给亮度值的控制值增大133。否则，减小分配给亮度值的控制值134，因为所求取的激光功率/激光脉冲能量不可避免地大于预给定值(期望值)。随后检查是否应当在另一校准步骤中检查分配函数的变化135。如果是这种情形，则借助方法步骤“产生激光控制信号”121继续。否则，借助查询129继续，是否应当对于另一亮度值实施另一校准步骤。

在用于激光标记的上述方法中，优选在每一次接收新的分配函数101之后对于全部可能的亮度值进行校准，如这在方法步骤120至135中所说明的那样。所述校准也在首次开始运行时或者在较长的运行中断之后进行。

对于本领域技术人员理解为，仅仅描述了本发明的示例性的实施方式。

参考标记：

1 用于激光标记的设备

2 安全文件

3 激光器

4 控制输入端

5 激光控制信号

6 控制线路

10 控制装置

11 微处理器

12 存储单元

13 程序代码

15 接口

16 图形信息

18 分配函数

21 激光标记

31 位置控制信号

32 位置控制装置

33 射束引导光学器件

34 两轴偏转装置

40 激光

41 用于标记的射束路径

42 激光的所限定的份额

51、52 轴

53、54 电流驱动装置

55、56 偏转镜

60 容纳部

70 测量头

71 热电堆

72 热电偶

73 一侧

74 另一侧

75 校准信号

80 耦合输出单元

81、81‘ 分束器

82 驱动单元

85 另一分束器

90 相对测量装置

91 另一份额

92 测量元件

93 光电二极管

94 调节信号

100 方法

101-113 方法步骤

120-135 方法步骤(校准)

Claims (10)

1.一种用于安全文件(2)的激光标记的方法，所述方法包括以下步骤：

a)检测图形信息(16)，所述图形信息描述具有不同的亮度值的图形；

b)根据所述图形信息(16)产生位置控制信号(31)和激光控制信号(5)，其中，给每一个亮度值分配一个对于引起在安全文件(2)中具有相应的亮度值的激光标记(21)所需要的期望激光功率或者期望激光脉冲能量，并且在产生所述激光控制信号(5)时借助分配函数(18)给每一个亮度值分配一个控制值，所述控制值设置用于产生具有根据所述期望激光功率的相应的激光功率或者根据所述期望激光脉冲能量的相应的激光脉冲能量的激光(40)；

c)借助所述激光控制信号(5)控制激光器(3)并且根据所述激光控制信号辐射具有激光功率或者激光脉冲能量的激光(40)；

d)借助所述位置控制信号(31)在时间上匹配地控制至少一个位置控制装置(32)，使得所辐射的激光(40)相对于所述安全文件(2)定位，

从而通过迭代地实施方法步骤b)至d)来借助具有不同亮度值的图形实施所述安全文件(2)的位置正确的标记，

其特征在于，

实施至少一个校准步骤，其中，在实施所述校准步骤时具有用于亮度值的控制值的激光控制信号(5)产生并且在所述校准步骤期间保持恒定，所述激光(40)的所限定的份额从用于所述激光标记的射束路径(41)耦合输出并且引导到绝对地进行测量的测量头(70)中并且绝对地测量所述激光(40)的引导到所述测量头(70)上的耦合输出的份额的功率或者其在所述测量头中存放的能量，

并且由所述激光(40)的耦合输出的份额的所测量的功率或者能量求取对于标记可供使用的功率或者脉冲能量并且将所求取的功率与所述期望激光功率比较或者将所求取的脉冲能量与所述期望激光脉冲能量比较，并且如果在比较时求取出在预给定的公差阈值之上的差，则进行通过分配函数(18)的变化的校准。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光(40)的功率或者能量借助包括热电堆(71)的测量头(70)测量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每一次标记一个安全文件(2)或者预给定的数量的安全文件之后对于亮度值实施校准步骤。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，如果进行了所述分配函数的匹配，则对于同一亮度值直接重复校准步骤。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，只要不需要所述分配函数的匹配，则对于不同的亮度值相继地实施校准步骤。

6.根据权利要求1至3和5中任一项所述的方法，其特征在于，作为脉冲激光提供所述激光(40)，并且在所述校准步骤期间实施多个激光脉冲的求平均。

7.根据权利要求1至3和5中任一项所述的方法，其特征在于，将所述激光(40)的另一固定的份额(42)耦合输出到相对功率/能量测量装置(90)上，所述相对功率/能量测量装置(90)相对于先前所检测的脉冲功率或者脉冲能量地检测各个脉冲的脉冲功率或者脉冲能量，并且相对地测量的脉冲功率或者脉冲能量用于实施所述激光控制信号的调节以均衡功率波动或者脉冲能量波动。

8.一种用于安全文件(2)的激光标记的设备(1)，所述设备包括：

a)具有接口(15)的控制装置(10)，所述接口用于检测图形信息，所述图形信息描述具有不同的亮度值的图形；

b)其中，所述控制装置(10)构造用于根据所述图形信息(16)产生位置控制信号(31)和激光控制信号(5)；其中，给每一个亮度值分配一个对于引起在安全文件(2)中具有相应的亮度值的激光标记所需要的期望激光功率或者期望激光脉冲能量，并且借助分配函数给每一个亮度值分配一个控制值，所述控制值设置用于产生具有相应的激光功率或者激光脉冲能量的激光(40)；

c)激光器(3)，其激光功率能够借助所述激光控制信号(5)控制，并且根据所述激光控制信号辐射具有激光功率或者激光脉冲能量的激光(40)；

d)射束引导光学器件，其用于将由所述激光器(3)辐射的激光(40)引导到所述安全文件(2)上；

e)至少一个能够借助所述位置控制信号(31)控制的位置控制装置，所述位置控制装置用于在时间上与借助所述激光控制信号(5)确定的激光功率或者激光脉冲能量匹配地相对于所述安全文件(2)地定位所述激光(40)，从而能够实施所述安全文件借助具有不同亮度值的图形的位置正确的标记，

其特征在于，

所述设备(1)包括绝对地测量的测量头(70)以及耦合输出单元(80)，所述耦合输出单元用于从用于所述激光标记的射束路径(41)耦合输出所述激光(40)的所限定的份额(42)并且将耦合输出的份额引导到绝对地测量的测量头(70)上，其中，所述测量头(70)构造用于绝对地测量所述激光(40)的引导到所述测量头上的耦合输出的份额(42)的功率或者能量并且输出代表绝对地测量的光功率或者所存放的能量的校准信号，

其中，所述控制装置构造用于在所述设备的运行中实施至少一个校准步骤，在所述至少一个校准步骤中用于亮度值的激光控制信号(5)产生并且在所述校准步骤期间保持恒定，由所述激光(40)的耦合输出的所限定的份额(42)的所测量的功率或者能量来求取对于所述标记可供使用的功率或者能量并且将所求取的功率与所述期望激光功率比较或者将所求取的脉冲能量与所述期望激光脉冲能量比较，并且如果在所述比较时求取出在预给定的公差阈值之上的差，则进行通过所述分配函数(18)的变化的校准。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述测量头(70)包括热电堆(71)。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述耦合输出单元(80)包括能够运动到所述射束路径(41)中的耦合输出元件。