CN105522282B - 一种激光打标方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光打标方法，包括以下步骤：第一步，设置半导体激光打标机的参数，然后再抛光银制品上进行第一次打标；第二步，修改激光打标机参数，并进行第二次打标。本发明所述的在白银表面增强扫描识别率的激光打标方法经过二次或二次以上的不同功率、不同频率、不同速度的叠加激光蚀刻，标记线段的不规则凹槽分布密度大幅度增加，达到70/MM以上，凹槽与凹槽存在重叠、交叉，大幅度提高了漫反射程度，标记的边缘更加清晰，使标记区域与非标记区的反射光线形成强烈的边缘对比，从而增强了白银表面的扫描识别率。

Description

一种激光打标方法
技术领域
本发明涉及激光打标技术领域，特别涉及一种在白银表面增强扫描识别率的激光打标方法。
背景技术
激光是一种利用受激辐射（能级跃迁）、具有高亮度、高能以及单色、单向、单相位等频率、方向性能指标十分优异的光源。相对于普通光源来说，一是其方向照度比普通光源强千万倍；二是能量高度集中，可以作用于一个细微点，光波被材料吸收产生瞬间高压、高温，温度可以高达几万到几百万度的高温；三是波长限制在不到万分之一纳米的谱段，单色性能优异；四是相干性好，不同频率光线的干涉现象小。激光也是光，本身虽然能量集中，但是温度并不高。利用激光的这些优异特性，通过激光照射，材料表面照射部位吸收光波的能量，转化为热能，瞬间产生高压、高温，对材料进行烧蚀，从而蚀刻出标记。在白银表面，通过激光的蚀刻，在蚀刻的局部，高温高压使白银快速汽化电离，周围的空气也瞬间电离，一方面每一个快速脉冲的激光点，白银制品表面移除5至100μηti，形成不规则曲面凹槽，大量的凹槽汇集起来就是标记图案，并形成漫反射，便于扫描识别；同时，汽化后的离子态银与空气中的硫、氧等离子体发生化学反应，激光脉冲经过后，气态银的化合物一部分蒸发掉，一部分快速凝固，积淀在凹槽。银的化合物，积淀的量很小，蒸发掉的损耗也极小，不影响出厂检测标准。
为了防止假冒、肉眼识别，许多产品的制造商已经采用诸如二次防伪、第二层撕开即报废的纸质二维码印制品，用来防伪。在部件表面上的激光标记通常包括制造、设计、发行单位以及品名、产地、品牌、含量、生产序列号等信息，这些信息同样可以做成二维码来标志。白银是贵金属，价格不菲，一旦假冒，无论是消费者还是制造商、销售商，损失都是很大的。如何在白银表面采用激光打标技术蚀刻包含上述信息的二维码，可以为扫描机、手机扫描识别，并且最大限度地防伪，让消费者放心购买，让制造商放心回购，就需要一种特殊的标记方法，该标记要易于读取，难于复制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在白银表面增强扫描识别率的激光打标方法，该方法采用激光在抛光的白银制品表面、以二次以上不同的工艺技术在同一标记上叠加打标的手法，标记高分辨率、能长时间保留且不影响产品美观。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种在白银表面增强扫描识别率的激光打标方法，包括以下步骤：
第一步，将银制品固定在半导体激光打标机的工位上，并设置半导体激光打标机的参数，然后在抛光银制品上进行第一次打标。第一次打标时半导体激光打标机的参数设置为:
焦距：160MM
脉冲宽度：1-10us
脉冲频率：3-8KHz
激光电流：9.4-10.4A
激光频率：2-5KHz
移动速度：150-250mm/s
是否填充：填充
填充角度：60°-90°
填充线分布：平均分布
是否反转：反转
距四周各：1mm。
标记，可以使一个线段，也可以是一个区域。肉眼看起来的一个线段标记，其实是细微的一个区域。填充是对一个轮廓线闭合的区域内部进行激光脉冲标记，闭合区域可以有多个，不同闭合标记区块可以嵌套，也可以是相互独立的，但不可以交叉。如果不选择填充，激光仅标记闭合区域外围的轮廓线，等于是对线的标记，而不标记区域内部面积。采用填充激光，增加了激光点的密度，既使激光蚀刻更加充分，标记更加清晰，增强识别能力，同时，提高了漫反射的程度。填充线分布要均匀。如果二维码的信息量大，闭合标记区域密度就大，不同闭合区域之间的距离就短。在二维码信息密度大于40字节/平方厘米的情况下宜采用单向填充，防止烧蚀冷却凝固残留物跨界，干扰不同闭合区域之间的清晰界面，造成无法识别。
激光扩展轴从激光起始点建立绝对坐标系，平行方向为X轴，垂直方向为Y轴。填充的角度是激光扩展轴在填充区域移动的方向与X轴之间的夹角，与X轴方向平行移动，夹角就是0度，反转的情况下就是180度，可以在0-180度之间调节，选择倾角以及在各次打标时选择不同倾角的目的是增加在填充区域形成凹槽分布的不规则性，增加凹槽分布密度，都是为了增强漫反射。
反转是指激光扩展轴向相反的方向运动。之所以能够完整按照事先设计的标记图案进行激光烧蚀，依赖于扩展轴从激光起始点开始建立绝对坐标系，按照一定方向移动，把整个标记区域进行激光蚀刻。采用反转，实质是对标记区域的空白背景进行激光蚀刻，这样背景就成为图案，而图案反顾来则成为背景，当信息密度较大时，是为了提高标记漫反射面积，这样漫反射光线强度和效率就高，边界清晰。
在采用反转的情况下，由于背景与图案之间转换了角色，原有的背景变成图案进行激光标记，整个标记区域与非标记区域存在的边界，边界与原有的背景是连成一片的。二维码为正方形区域，为了标示边界，设置激光标记的边界参数为距四周各1MM。
第二步，修改半导体激光打标机参数，并进行第二次打标。第二次打标的参数设置为：激光电流：9.4-10.4A
激光频率：8-12KHz
移动速度：300-600mm/s
是否填充：填充
填充角度：60°-90°
填充线分布：平均分布
是否反转：反转
距四周各：1mm。
第一次打标选择较低的功率参数。在标记区域激光照射瞬间，在高温、瞬间高压作用下，激光点的部分白银被汽化、电离，部分被熔化成液态，首先形成近似球面凹槽，凹槽的线段密度8-34/MM，每个凹槽没有交叉和重叠。
通过高温高压的烧蚀，部分银汽化蒸发，部分气态以及液态的离子态银与空气中的离子态硫化学反应生成硫化银，部分液态银因时间不足未发生化学反应。液态银具有表面张力，向外拱起，照射过后迅速凝固在凹槽。同时，每个凹槽积淀了部分凝固的硫化银。此时的凹槽呈黑色，既影响美观，并且容易被擦拭、清洗掉。这样，凹槽原有的近似球面的曲面就被破坏成不规则表面，并且与抛光的界限边缘成一定弧度，光线照射后形成的反射为漫反射。
此时，凹槽的线段密度还不足以形成被手机扫描软件识别的清晰的标记边缘，达不到分辨率要求。同时，该凹槽群连接形成的标记还有相当比例的区域未被激光照射，其反射的光线为镜面反射，整体漫反射程度还比较低，导致扫描识别率低。因此需要进行第二次打标。
第二次打标时，其他未标注调整的参数不变，标的物不得有任何位移，并保证激光的标记区域与第一次打标时重叠。然后开始打标。在更高的功率水平上，本身作用于材料会产生更高的温度和电离，瞬间电压更加高，而此时激光作用的对象是硫化银，黑色的硫化银光线吸收率比白银高出数百倍，因此产生的瞬间温度非常高，使硫化银与氧气发生快速的反应，生成硫酸银，温度越高，反应越快，反应速度成快速上升到快速下降的曲线分布，激光过后的凹槽又快速冷却，在硫酸银表面形成钝化膜，起到了保护作用，不易被擦拭和清洗。白色的硫酸银进一步提高标记与非标记区的界限和反射光线色差，有利于扫描识别。
为使打标效果更理想，可多次重复第二步，重复第二步时也需改变打标时的激光频率与移动速度。
本发明的技术效果：本发明所述的在白银表面增强扫描识别率的激光打标方法经过二次或二次以上的不同功率、不同频率、不同速度的叠加激光蚀刻，标记线段的不规则凹槽分布密度大幅度增加，达到70/MM（线密度）以上，凹槽与凹槽存在重叠、交叉，大幅度提高了漫反射程度，标记的边缘更加清晰，使标记区域与非标记区的反射光线形成强烈的边缘对比，从而增强了白银表面的扫描识别率。
具体实施方式
实施例1
激光器为半导体激光打标机。
本实施例的在白银表面增强扫描识别率的激光打标方法，包括以下步骤：首先将银制品固定在半导体激光打标机的工位上，然后设置半导体激光打标机的参数如下：
焦距：160mm
脉冲宽度：8us
脉冲频率：6KHz
激光电流：10.4A
激光频率：5KHz
移动速度：150mm/s
是否填充：填充
填充角度：75°
填充线分布：平均分布
是否反转：反转
距四周各：1mm；
完成第一次打标后，修改打标机参数如下：
激光电流：10.4A
激光频率：12KHz
移动速度：300mm/s
是否填充：填充
填充角度：75°
填充线分布：平均分布
是否反转：反转
距四周各：1mm；
其他未标注调整的参数不变，标的物不得有任何位移，并保证激光的标记区域与第一次打标时重叠，再进行第二次打标。
第一次打标后的凹槽密度34/mm，第二次打标后的凹槽密度达78/ mm。
实施例2
本实施例的在白银表面增强扫描识别率的激光打标方法，包括以下步骤：首先将银制品固定在半导体激光打标机的工位上，然后设置半导体激光打标机的参数如下：
焦距：160mm
脉冲宽度：5us
脉冲频率：4KHz
激光电流：10A
激光频率：4KHz
移动速度：180mm/s
是否填充：填充
填充角度：75°
填充线分布：平均分布
是否反转：反转
距四周各：1mm；
完成第一次打标后，修改打标机参数如下：
激光电流：10A
激光频率：10KHz
移动速度：450mm/s
是否填充：填充
填充角度：75°
填充线分布：平均分布
是否反转：反转
距四周各：1mm；
其他未标注调整的参数不变，标的物不得有任何位移，并保证激光的标记区域与第一次打标时重叠，再进行第二次打标。
第一次打标后的凹槽密度32/mm，第二次打标后的凹槽密度达74/mm。
实施例3
本实施例的在白银表面增强扫描识别率的激光打标方法，包括以下步骤：首先将银制品固定在半导体激光打标机的工位上，然后设置半导体激光打标机的参数如下：
焦距：160mm
脉冲宽度：4us
脉冲频率：6KHz
激光电流：9.4A
激光频率：2KHz
移动速度：250mm/s
是否填充：填充
填充角度：75°
填充线分布：平均分布
是否反转：反转
距四周各：1mm；
完成第一次打标后，修改打标机参数如下：
激光电流：9.4A
激光频率：8KHz
移动速度：600mm/s
是否填充：填充
填充角度：75°
填充线分布：平均分布
是否反转：反转
距四周各：1mm；
其他未标注调整的参数不变，标的物不得有任何位移，并保证激光的标记区域与第一次打标时重叠，再进行第二次打标。
第一次打标后的凹槽密度30/mm，第二次打标后的凹槽密度达71/mm。

Claims (1)

1.一种激光打标方法，该方法是在白银表面增强扫描识别率的激光打标方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步,将银制品固定在半导体激光打标机的工位上，并设置半导体激光打标机的参数，然后在抛光银制品上进行第一次打标；第一次打标时半导体激光打标机的参数设置为:
焦距：160mm；
脉冲宽度：5us；
脉冲频率：4KHz；
激光电流：10A；
激光频率：4KHz；
移动速度：180mm/s；
是否填充：填充；
填充角度：75°；
填充线分布：平均分布；
是否反转：反转；
距四周各：1mm；
其中，通过高温高压的烧蚀，部分银汽化蒸发，部分气态以及液态的离子态银与空气中的离子态硫化学反应生成硫化银，部分液态银因时间不足未发生化学反应；液态银具有表面张力，向外拱起，迅速凝固在凹槽；同时，每个凹槽积淀了部分凝固的硫化银；
第二步，完成第一次打标后，修改半导体激光打标机的参数，并进行第二次打标,第二次打标的参数设置为：
激光频率：10KHz；
移动速度：450mm/s；
距四周各：1mm；
第二步中，其他未标注调整的参数不变，标的物不得有任何位移，并保证激光的标记区域与第一次打标时重叠，再进行第二次打标；
其中，硫化银与氧气发生快速的反应，生成硫酸银，反应速度成快速上升到快速下降的曲线分布，激光过后的凹槽又快速冷却，在硫酸银表面形成钝化膜；
第一次打标后的凹槽密度32/MM，第二次打标后的凹槽密度达74/MM；凹槽与凹槽存在重叠、交叉；
在二维码信息密度大于40字节/平方厘米的情况下，采用单向填充；
所述的填充是对一个轮廓线闭合的区域内部进行激光脉冲标记，所述闭合的区域有多个，不同闭合的区域嵌套；
激光扩展轴从激光起始点建立绝对坐标系，水平方向为X轴，与水平方向垂直的方向为Y轴；填充的角度是激光扩展轴在填充区域移动的方向与X轴之间的夹角，与X轴方向平行移动，夹角就是0度，反转的情况下就是180度，在0-180度之间调节，选择倾角以及在各次打标时选择不同倾角，以增加在填充区域形成凹槽分布的不规则性，增加凹槽分布密度；反转是指激光扩展轴向相反的方向运动。
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