CN105789869B - 易排废的射频识别天线激光生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明在射频识别天线激光生产工艺中通过检测射频天线基材两侧的定位标志在X、Y方向上位置、尺寸的变化，根据所使用的金属膜与天线基材的材质、厚度、复合温度、环境温度、湿度和天线设计图形及排版情况，通过自适应算法对所雕刻图形的形状、尺寸、位置、角度进行实时变换，同时根据监测激光扫描系统内部的工作温度对激光雕刻进行补偿，减小激光扫描系统温漂对雕刻图形尺寸和位置的影响。从而将雕刻图形和印刷图形重合定位的系统误差控制在20μm以内或者小于二分之一的激光光斑尺寸，使排废工序更加容易实现，解决了射频识别天线激光生产工序产业化过程中关键的图形定位与边沿跟踪的问题，推动了激光天线生产工艺的产业化进程。

Description

易排废的射频识别天线激光生产工艺

技术领域

本发明涉及电子射频识别领域，特别是涉及一种易排废的射频识别天线激光生产工艺。

背景技术

目前RFID标签天线90%以上是采用蚀刻工艺生产，小部分使用银浆印刷、真空溅射、真空镀膜生产。但蚀刻产生大量废液废气带来环境污染问题，银浆印刷天线的高成本，真空溅射及镀膜天线的电性能和可靠性差。需要一种新工艺来克服上述工艺的缺点，当前RFID标签天线激光生产工艺是主要的发展方向。

在RFID天线的激光生产工艺中，激光雕刻图形与印刷在天线基材上图形定位、对准的精度关系到能否将废料排除干净，直接关键到激光天线工艺的成败。激光雕刻的定位精度和基材的尺寸稳定性密切相关，在实际生产中由于金属膜与天线基材的材质、厚度、热膨胀系数、复合温度、环境温度、环境湿度等均会造成材料尺寸改变，并且这种改变是随着上述因素不断改变的；

另外随着激光扫描振镜持续工作，振镜内部的温度也随之变化并产生温漂而影响定位精度。

纸用作标签天线的基材有着诸多的优点，但通常纸张含水量的变化会引起纸张的伸缩，一般印刷用纸的纵向伸缩率在0．1％~0．2％，而横向伸缩率在2％以上。如使用纸作为天线基材时，纸的含水量在印刷、复合、激光雕刻过程中将会变化而引起尺寸的改变。当使用PET基材时由于PET在加热复合时会产生热收缩且不同方向的收缩率不同，通常在150℃时PET纵向收缩率在0.9%~1.5%，横向收缩率在0.1%~0.7%之间，复合时也会引起基材尺寸的变化。

对于这样大小的尺寸变化虽然严格控制环境的温度、湿度会有改善，但无法消除，会造成的激光雕刻图案与印刷图案在位置、尺寸甚至形状方面的误差，激光雕刻时这种误差一方面会出现天线边缘因无油墨或胶粘剂而翘起，另一方面会出现废料边缘残留油墨或胶粘剂而无法排除，最终造成工艺失败。

在射频识别天线激光生产工艺中采用机器视觉是较为理想的定位方法，为了让机器视觉准确识别定位标志、精确计算激光雕刻的位置，需要定位标志的图案有足够高的对比度。提高对比度通常使用深色的油墨颜料和增加颜料在油墨或胶粘剂内的含量，造成在轻克重纸质基材背面透色的问题，对纸质基材背面印刷、打印的视觉效果带来不利影响，同时颜料含量的提高使油墨中用于粘接的树脂固含量降低，将造成天线金属膜与基材粘接强度降低。另外有使用荧光粉替代颜料的解决方法，但荧光粉的使用会增加原材料的成本，通常不能应用于药品、食品等行业，而且对天线生产环境的光照有特别要求。为了解决上述问题，本发明中使用同一个印版一个色组一次印刷过程中完成2中颜色的印刷，或者使用工业喷墨印刷的方式同时进行2种颜色印刷，并且确保定位标志与天线图案之间相对位置的稳定性和精确度，使激光雕刻后顺利排除金属膜废料成为可能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种易排废的射频识别天线激光生产工艺，绿色环保，不产生危险气体和废液，不需要借助转移基材排除废料，简化了生产工序，提高了生产效率和产品性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种易排废的射频识别天线激光生产工艺，其步骤包括：

a) 提供金属膜和天线基材，所述金属膜宽幅小于天线基材；

b) 使用粘性油墨或复合胶粘剂，在天线基材上印刷形成印刷图案，其中，所述印刷图案为单色或双色，所述印刷图案的外形依据天线图形、定位标志、跟踪标志、分切线和工艺线的外形确定；

c) 天线基材和金属膜通过印刷的粘性油墨或复合胶粘剂复合；

d)对机器视觉的摄像头、激光扫描系统用点阵、方格图或棋盘格进行软件的矫正、补偿和测量标尺的标定，且点阵大小随着视场和激光雕刻区域的变化而变化；

e)所述定位标志印刷在天线基材上的左右两侧或印刷在天线基材上的所述印刷图案的左右两侧，所述定位标志与一行或多行的天线图形对应、呈周期性排列且相对位置不变；

f)以定位标志为基准，按照金属膜与天线基材的材质、厚度、温度、湿度、收缩与膨胀情况对雕刻图形进行自适应变换；

当天线基材为曲面结构或者不平整结构时，通过分别连接于激光扫描振镜2侧的双摄像头立体视觉系统测量天线基材的形貌，或者通过3D扫描系统测量天线基材的形貌，根据天线基材的形貌对要雕刻的天线图形进行3D预变换；

当天线基材为光滑的平面结构时，通过摄像头识别、测量天线基材上的X轴方向、Y轴方向的定位标志的位置、距离或尺寸，将测得的位置、距离或尺寸信息和预设的标准位置、距离或尺寸信息进行比较，然后再根据金属膜与天线基材的材质、厚度、温度、湿度、天线的形状尺寸、排版间隔确定线性或者非线性的自适应算法，在激光雕刻时对要雕刻的天线图形按照自适应算法做预变换；

g) 根据实时测量得到的激光扫描系统内部的温度以及激光扫描振镜预设的温漂数据参数，修正要雕刻的天线图形的尺寸比例和中心位置，对激光扫描系统温漂进行补偿，所述激光扫描系统包括激光扫描振镜或者由伺服机构控制的激光XY轴扫描系统；

h)以定位标志为基准，利用激光在金属膜上按照自适应变换后的天线图形的轮廓线条进行雕刻，使激光雕刻图形与天线基材上的印刷图案边缘保持重合，形成射频识别天线；

i) 利用压缩空气或负压吸附或有颗粒的胶辊与金属膜相对运动的方式剥离所述射频识别天线和分切线以外的金属膜废料；

j)对所述射频识别天线依次进行分切、检验及包装。

在本发明一个较佳实施例中，当天线基材为光滑的平面结构、且使用2个摄像头时，这2个摄像头分别置于天线基材两侧的定位标志上方，可以在同一行定位标志上或不同行定位标志上，每个摄像头的视场中有一个定位标志；

当天线基材为光滑的平面结构、且使用3个摄像头时，其中2个摄像头位于天线基材的一侧，1个摄像头位于基材另一侧且这个摄像头与前述2个摄像头之一在同一行定位标志上，每个摄像头的视场中有一个定位标志；

当天线基材为光滑的平面结构、且使用一个摄像头时，摄像头安装在激光扫描振镜的同轴光学相机设配器上，通过激光场镜的光路系统拍摄激光雕刻区域内的图像，摄像头的视场中有多个定位标志，通过测量这些定位标志的位置、距离和角度，对雕刻图形预处理并计算雕刻图形的坐标、比例、形态和角度。

在本发明一个较佳实施例中，金属膜和天线基材为局部复合结构，金属膜不与所述定位标志、跟踪标志和工艺线粘连，所述局部复合结构包括天线基材与金属膜直接复合的第一部分、天线基材没有与金属膜复合的第二部分以及天线基材没有与金属膜复合但夹在第一部分之间的第三部分；当天线基材的伸缩率大于或等于千分之一时，针对这3个部分分别使用不同的自适应变换系数进行非线性变换，当天线基材的伸缩率小于千分之一时使用线性变换近似。

在本发明一个较佳实施例中，对激光扫描系统温漂进行补偿的方法包括：采集一定温度间隔的温漂数据建立数据表，按照预设的时间间隔实时测量激光扫描系统内部的温度，并查找数据表以获得相邻的2个温漂数据，再按均匀分布或非线性分布方式估算当前温度的补偿数据，在激光雕刻时进行图形位置、比例的温漂补偿，维持当前补偿参数直至下一次进行实时的温度测量。

在本发明一个较佳实施例中，采用喷墨印刷或同一印版单次印刷的方式实现双色图形，以获得机器视觉识别定位标志所要求的图像对比度，在天线基材两侧的定位标志、跟踪标志和工艺线选择为一种与基材形成高对比度的颜色后，为其余图形选择相应的颜色，即所述的同一印版单次印刷实现双色图形时，定位标志、跟踪标志、工艺线、分切线和天线图形用粘性油墨或胶粘剂印刷在天线基材上，然后在天线基材与金属膜复合时将印刷在基材两侧的定位标志、跟踪标志、工艺线上面通过热压粘上颜料或色粉，使定位标志、跟踪标志、工艺线的颜色和对比度满足机器视觉定位和色标跟踪的需要。

在本发明一个较佳实施例中，在基材两侧的定位标志、跟踪标志、工艺线上面通过热压粘上颜料或色粉的步骤包括：

在天线基材上印刷图形后，使用能迅速干燥的易擦除墨水涂布在热压棍上和天线基材上定位标志、跟踪标志、工艺线图形相对应的区域，易擦除墨水在热压棍上的附着力比较弱，当与粘性油墨或复合胶热压时易擦除墨水中的颜料转移到天线基材上印刷的定位标志、跟踪标志、工艺线图形上面，形成有利于机器视觉识别和色标跟踪的有颜色图形；

使用颜料或色粉吸附在天线基材上印有定位标志、跟踪标志、工艺线的区域，或者放置于热压棍上与上述图形区域相对应的区域，经热压后，颜料或色粉粘连到天线基材上印刷的定位标志、跟踪标志、工艺线上面，形成有利于机器视觉识别和色标跟踪的有颜色图形，其中，所述颜料包括有机颜料、无机颜料和荧光粉中的一种或多种，颜料或色粉吸附可以使用胶带吸附、静电吸附或磁性吸附。

在本发明一个较佳实施例中，当天线基材复合金属膜并随着温度、湿度变化而产生超过千分之三的伸缩使基材变形时，在天线基材所述印刷图案间隔位置对应的金属膜上按照X轴方向、Y轴方向切割出若干线条，并通过负压使天线基材展平，使得激光雕刻图形和印刷图案精确的重合。

在本发明一个较佳实施例中，当所述天线基材为非透明基材时，所述粘性油墨为可热熔性油墨或复合胶粘剂；当所述天线基材为透明基材时，所述粘性油墨为热熔性油墨、复合胶粘剂和紫外光固化胶粘剂中的一种；当所述粘性油墨为可热熔性油墨或复合胶粘剂时，所述金属膜与天线基材通过加热和加压方式复合；当所述粘性油墨为紫外光固化油墨或紫外光固化胶粘剂时，所述金属膜与天线基材通过加压和紫外线照射的方式复合。

在本发明一个较佳实施例中，当天线图形的线条或线条间隔小于0.2mm时，将所有线条与线条间隔合并处理成一片完整的区域，按照这个完整的区域进行大面积印刷，当金属膜和天线基材复合后直接用激光雕刻汽化形成线条间隔。

在本发明一个较佳实施例中，在步骤b）中，当使用粘性油墨或复合胶粘剂在天线基材上印刷形成双色印刷图案时，使用凹版实现单次印刷双色图形，即只印刷一次就可以完成双色图形，所述凹版包括墨槽、柔性间隔膜、 印版、导墨孔和导墨管，

所述墨槽内设置有将印版两侧的定位标志、跟踪标志、工艺线和天线图形、分切线图形分隔开的2个柔性间隔膜， 2个所述柔性间隔膜将墨槽隔成用于存储油墨的3个部分，其中包括存放深色油墨的左右2个部分，和存放透明或其它颜色的粘性油墨或胶粘剂的中间部分，

所述柔性间隔膜的上部设置有固定支架，所述固定支架中部为圆弧形结构，所述印版设置于所述弧形结构内，在每个固定支架的两侧设置有使所述印版紧贴所述固定支架的升降组件，所述固定支架上设置有将固定支架与印版接触处渗透或印版旋转而混合的少量油墨导出到墨槽外面的导墨槽，所述导墨孔设置于所述固定支架顶部的侧壁上或者所述弧形结构的底部，所述导墨孔与所述导墨管相连接，所述固定支架的顶部设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封条，且所述密封条设置于所述固定支架与所述印版之间，所述升降组件包括气缸或弹簧支撑架。

本发明的有益效果是：1. 解决了射频识别天线激光工艺产业化过程中排废困难问题，排废效果好、成品率高；

2. 提高了射频识别天线激光工艺对基材材质和生产环境的适应性；

3. 通过对激光雕刻图形的自适应变换和激光振镜的温漂补偿，提高了批量生产的稳定性；

4. 不使用危险化学品，对操作人员的身体健康无影响；

5. 无易燃易爆的气体产生，提高了生产的安全性；

6. 消耗的材料少，不需要转移基材，不需要辅助材料排废，占用场地小，节约生产成本；

7. 生产工艺简化且容易精确控制，产品边缘光滑，一致性较好，芯片邦定点的间距可进一步减小，可使用更小尺寸芯片，提高了产品性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图，其中：

图1是本发明单面易排废的射频识别天线生产工艺的流程图；

图2是本发明双面易排废的射频识别天线生产工艺的流程图；

图3生产单面射频识别天线时在天线基材上用同一印版单色组一次印刷产生天线图案、分切线图案为透明颜色，定位标志、跟踪标志、工艺线为黑色图案的工艺步骤正视图；

图4生产单面射频识别天线时在天线基材上用同一印版单色组一次印刷产生天线图案、分切线图案为透明颜色，定位标志、跟踪标志、工艺线为黑色图案的工艺步骤侧视图；

图5是生产单面射频识别天线时金属膜和天线基材复合的工艺步骤正视图；

图6是生产单面射频识别天线时金属膜和天线基材复合的工艺步骤侧视图；

图7是生产单面射频识别天线时用激光振镜雕刻天线的工艺步骤侧视图；

图8是生产单面射频识别天线时排除金属基材废料前的射频识别天线；

图9是生产单面射频识别天线时排除金属基材废料后的射频识别天线；

图10 是生产单面射频识别天线时在印刷工序产生黑色的定位标志、跟踪标志及工艺线的示意图；

图11是生产单面射频识别天线时在软件自适应调整要雕刻图形工艺步骤采用2个摄像头测量X方向定位标志距离的示意图；

图12是生产单面射频识别天线时在软件自适应调整要雕刻图形工艺步骤采用2个摄像头测量X与Y方向定位标志距离的示意图；

图13是生产单面射频识别天线时在软件自适应调整要雕刻图形工艺步骤采用3个摄像头测量X与Y方向定位标志距离的示意图；

图14 是生产单面射频识别天线时在软件自适应调整要雕刻图形工艺步骤采用安装在激光振镜上单摄像头测量X与Y方向定位标志距离的示意图；

图15 是生产单面射频识别天线时在软件自适应调整要雕刻图形工艺步骤采用2个摄像头立体视觉测量被雕刻区域形貌的示意图；

图16 是生产双面射频识别天线时要雕刻图形的线宽与线间距≤0.2mm的示意图；

图17 是生产双面射频识别天线时将要雕刻图形中线宽与线间距≤0.2mm的部分在印版制作和印刷时合并处理的示意图；

图18 是所述用于单次印刷实现双色图形的凹版示意图；

图19是所述用于单次印刷实现双色图形的凹版中的一种侧面导墨孔的固定支架示意图；

图20是所述用于单次印刷实现双色图形的凹版中的一种底部导墨孔的固定支架示意图；

图21 是生产单面射频识别天线时在天线基材与金属膜复合工艺步骤后纸基因湿度伸长的示意图；

图22 是生产单面射频识别天线时在天线基材与金属膜复合工艺步骤后，当纸基因湿度伸长时为了使基材展平在金属上激光切割的示意图；

图23是生产单面射频识别天线时在天线基材与金属膜复合工艺步骤后，当

纸基因湿度伸长时在金属上激光切割，基材展平后的示意图；

附图中各部件的标记如下：1、铝箔，2、天线基材，3、透明颜色的天线图形油墨，4、透明颜色的工艺线油墨，5、透明颜色的色标油墨，6、透明颜色的定位标志油墨，7、透明颜色的分切线油墨，8、激光扫描振镜，9、加热复合辊，10、压辊，11、色粉，12、有颜色的工艺线油墨，13、有颜色的跟踪标志油墨，14、有颜色的定位标志油墨，15、CCD视场，16、切割线，17、抽负压孔，18、工作台。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-23，本发明实施例包括：

一种易排废的射频识别天线激光生产工艺，根据X、Y方向上定位标志测量位置、距离同标准值比较获得变化值，按照变化值、基材材质、温度、湿度和天线排版情况，用软件对激光雕刻图形做自适应变换或预处理，使激光雕刻的图形边沿和印刷图形的边沿获得偏差不超过20微米精度的重合，解决基材尺寸变化造成雕刻图形与印刷图形偏离和因此产生的排废困难的问题，使要排除的金属基材废料边沿与天线基材之间没有残留的油墨或胶粘剂粘连，获得更佳的排废效果。

当金属膜与天线基材复合后，因为温度、湿度的变化造成伸缩率比较大时，通过在金属膜上没有天线图案的区域进行X、Y方向的开槽，将金属膜划分若干区域使天线基材伸缩的部分展开，然后在负压的作用下将基材展平，从而确保激光雕刻的定位精度达到20微米。

通过同一印版一次印刷形成双色图形，其中天线图形使用无色透明但不限于透明的油墨或胶粘剂，定位标志使用黑色但不限于黑色的油墨或胶粘剂，不仅解决了机器视觉准确识别、精确测定定位的问题，也解决了纸质基材透色影响背面印刷、打印效果的问题。

根据实时测量激光扫描系统内部的温度，使用软件对激光扫描系统进行温度补偿，降低激光扫描系统温度漂移带来的影响，提高激光雕刻位置和几何尺寸的稳定性。

通过专门自主开发的软件系统对摄像头与镜头的光学非线性失真进行矫正、自动对摄像头进行标定，提高机器视觉的定位精度。通过专门开发的软件系统对激光扫描系统的非线性失真进行矫正，提高激光雕刻的尺寸精度，降低了光学系统的非线性失真，确保了激光雕刻图案与印刷在天线基材上图案的重合，使得后续的排废工序得以顺利进行。

一种易排废的射频识别天线激光生产工艺，其步骤包括：

a) 提供金属膜和天线基材2，所述金属膜可以采用铝箔1。

当生产单面射频识别天线时，所述金属膜的数量只有一个，所述天线基材的正面或反面与金属基材复合；当生产双面射频识别天线时，所述金属膜的数量为两个，所述天线基材的正面和反面分别与一个金属膜复合。

当生产双面射频识别天线时，天线基材的正面和反面均设有定位标志。若所述天线基材为透明基材，天线基材的正面和反面必须使用不同形状的定位标志。若所述天线基材为非透明基材，天线基材的正面和反面可以使用相同或不同形状的定位标志。

生产双面射频识别天线时，所述天线基材2可以为透明基材，也可以为非透明基材，天线基材2与两个金属基材1复合后，天线基材2的正面和反面均设有定位标志，当所述天线基材2为透明基材时，天线基材2正面的定位标志的形状与天线基材2反面的定位标志的形状不同，以便于区分天线基材2正面的定位标志和天线基材2反面的定位标识。以天线基材2为镜像物体，天线基材2正面的定位标志在天线基材2反面形成正面定位标识镜像图，所述正面定位标识镜像图与天线基材2反面的定位标识没有重合部分，便于确定天线基材2正面的定位标志和天线基材2反面的定位标识的位置。

b) 使用粘性油墨或复合胶粘剂，在天线基材上印刷形成印刷图案，其中，在基材上印刷的粘性油墨或复合胶粘剂的颜色为无色透明，所述印刷图案为单色或双色，所述印刷图案的外形依据天线图形、定位标志、跟踪标志、分切线和工艺线的外形确定，其中天线基材两侧的定位标志、跟踪标志、工艺线为黑色图形，其余图形为透明无色图形，定位标志的形状可以是“十”字图案，尺寸为3×3mm，跟踪标志是5×5mm的矩形图案，工艺线是2mm的直线。

采用喷墨印刷或同一印版单次印刷的方式实现双色图形，以获得机器视觉识别定位和色标跟踪标志所要求的图像对比度，同时避免了在轻克重纸质天线基材上油墨透色的问题，不会对纸质基材背面印刷、打印的视觉效果带来影响。在天线基材两侧的定位标志、用于控制卷材送料时送料长度的跟踪标志、和工艺线选择为黑色的图形后，其余图形选择透明或其它的颜色，通过提高定位标志与天线基材的颜色对比度从而提高机器视觉的定位精度与稳定性。即所述的同一印版单次印刷实现双色图形时，定位标志、跟踪标志、工艺线和天线图形用无色透明的粘性油墨或胶粘剂印刷 （包括凹印、网印或其它印刷方式）在天线基材上，然后在天线基材与金属膜复合时将印刷在基材两侧的定位标志、跟踪标志、工艺线上面通过热压粘上黑色的颜料或色粉11，使定位标志、跟踪标志、工艺线的颜色和对比度满足机器视觉定位和色标定位的需要，天线图形上设置有透明颜色粘性油墨或胶粘剂3，定位标志上设置有透明颜色定位标志油墨6或有颜色定位标志油墨14，跟踪标志上设置有透明颜色跟踪标志油墨5或有颜色跟踪标志油墨13，工艺线上设置有透明颜色工艺线油墨4或有颜色工艺线油墨12。

所述粘性油墨通过喷墨打印的方法直接在天线基材2上打印出天线图案3及工艺线图案4或者在金属箔上打印出天线镜像图案3及工艺线镜像图案4，不需要印刷模板，节约生产成本，缩短生产周期。

在基材两侧的定位标志、跟踪标志、工艺线上面通过热压粘上深色的颜料或色粉的步骤包括：

在天线基材上印刷透明颜色图形后，使用能迅速干燥的易擦除墨水涂布在热压棍上和天线基材上定位标志、跟踪标志、工艺线图形相对应的区域，易擦除墨水在热压棍上的附着力比较弱，当与粘性油墨或复合胶热压时易擦除墨水中的颜料转移到天线基材上印刷的定位标志、跟踪标志、工艺线图形上面，形成有利于机器视觉识别的有颜色图形；

使用颜料或色粉吸附在天线基材上印有定位标志、跟踪标志、工艺线的区域，或者放置于热压棍上与上述图形区域相对应的区域，经热压后，颜料或色粉粘连到天线基材上印刷的定位标志、跟踪标志、工艺线上面，形成有利于机器视觉识别的有颜色图形，其中，所述颜料包括有机颜料、无机颜料和荧光粉中的一种或多种，颜料或色粉吸附可以使用胶带吸附、静电吸附或磁性吸附，如使用铁氧体粉末替代颜料时可以使用磁性吸附。

采用喷墨印刷的方法一次性实现双色（包括无色透明）印刷图案时，天线图形为透明颜色；定位标志、跟踪标志及工艺线为黑色，从而获得机器视觉识别所要求的图像对比度。

当所述天线基材为非透明基材时，所述粘性油墨为可热熔性油墨或复合胶粘剂；当所述天线基材为透明基材时，所述粘性油墨为热熔性油墨、复合胶粘剂和紫外光固化胶粘剂中的一种；当所述粘性油墨为可热熔性油墨或复合胶粘剂时，所述金属膜与天线基材通过加热和加压方式复合；当所述粘性油墨为紫外光固化油墨或紫外光固化胶粘剂时，所述金属膜与天线基材通过加压和紫外线照射的方式复合；所述可热熔性油墨为复合油墨、烫金油墨和热熔胶配制的油墨或者用聚氨酯、丙烯酸酯、上述两种的改性树脂及其它相似用途的树脂配置, 所述粘性油墨中可以根据需要加入固化剂及辅组试剂。

c) 天线基材和金属膜通过印刷的粘性油墨或复合胶粘剂复合，并用加热复合辊9和压辊10进行加热复合，将天线基材两侧印刷的定位标志、跟踪标志、工艺线图形与碳粉或涂布在复合辊上的易擦除墨水热压后形成黑色图案供机器视觉识别。

d)对机器视觉的摄像头、激光扫描系统用点阵、方格图或棋盘格进行软件的矫正、补偿和测量标尺的标定，如，在视场范围为16mm×12mm时通过专门开发的软件对摄像头光学系统非线性失真使用圆点数量不小于8×6点阵和插值运算进行矫正和标定。在激光扫描区域为180mm×180mm时通过专门开发的软件在对激光扫描系统使用十字点数量不小于37×37点阵和插值运算进行非线性失真的矫正，上述例子中点阵大小随着视场和激光雕刻最大区域的变化而变化。

e)所述定位标志印刷在天线基材上的左右两侧或印刷在天线基材上的所述印刷图案的左右两侧，所述定位标志与一行或多行的天线图形对应、呈周期性排列且相对位置不变。

f)以定位标志为基准，利用CCD图像传感器获取和处理金属膜和天线基材复合后的图片信息，并按照金属膜与天线基材的材质、厚度、温度、湿度、收缩与膨胀情况对雕刻图形进行自适应变换，CCD图像传感器具有一个CCD视场15，在这个视场中进行信息的获取；

金属膜和天线基材为局部复合结构，金属膜不与所述定位标志、跟踪标志和工艺线粘连，所述局部复合结构包括天线基材与金属膜直接复合的第一部分、天线基材没有与金属膜复合的第二部分以及天线基材没有与金属膜复合但夹在第一部分之间的第三部分；当天线基材的伸缩率大于或等于千分之一时，针对这3个部分分别使用不同的自适应变换系数进行非线性变换，当天线基材的伸缩率小于千分之一时使用线性变换近似。

在金属膜和天线基材之间，除了天线图形、分切标志和其它需最终要用金属膜表达的图形外，其余的区域没有印刷用于复合的粘性油墨或胶粘剂、复合时也不与金属膜粘接，这部分金属膜属于要排除的废料，在激光自适应雕刻后再用压缩空气或负压吸附或有颗粒的胶辊与金属膜相对运动的方式将不需要的金属膜废料排除。

当天线基材为曲面结构或者不平整结构时，通过分别连接于激光扫描振镜两侧的双摄像头立体视觉系统测量天线基材的形貌，或者通过3D扫描系统测量天线基材的形貌，根据天线基材的形貌对要雕刻的天线图形进行3D预变换，当基材的曲面的高度差超过1mm时使用3D激光扫描振镜；

当天线基材为光滑的平面结构时，通过摄像头识别、测量天线基材上的X轴方向、Y轴方向的定位标志的位置、距离或尺寸，将测得的位置、距离或尺寸信息和预设的标准位置、距离或尺寸信息进行比较，然后再根据金属膜与天线基材的材质、厚度、温度、湿度、天线的形状尺寸、排版间隔确定线性或者非线性的自适应算法，在激光雕刻时对要雕刻的天线图形按照自适应算法做预变换。

当天线基材为光滑的平面结构、且使用2个摄像头时，这2个摄像头分别置于天线基材两侧的定位标志上方，可以在同一行定位标志上或不同行定位标志上，每个摄像头的视场中有一个定位标志；

当天线基材为光滑的平面结构、且使用3个摄像头时，其中2个摄像头位于天线基材的一侧，1个摄像头位于基材另一侧且这个摄像头与前述2个摄像头之一在同一行定位标志上，每个摄像头的视场中有一个定位标志；

当天线基材为光滑的平面结构、且使用一个摄像头时，摄像头安装在激光扫描振镜8的同轴光学相机设配器上，通过激光场镜的光路系统拍摄激光雕刻区域内的图像，摄像头的视场中有多个定位标志，通过测量这些定位标志的位置、距离和角度，对雕刻图形预处理并计算雕刻图形的坐标、比例、形态和角度。

当天线基材复合金属膜并随着温度、湿度变化而产生超过千分之三的伸缩使基材变形时（图21），在天线基材所述印刷图案间隔位置对应的金属膜上按照X轴方向、Y轴方向切割出若干条切割线（图22），并通过工作台18上的抽负压孔17施加负压使天线基材展平（图23），改善激光在自适应雕刻时定位与重合精度，从而提高排废效果。

g) 根据实时测量得到的激光扫描系统内部的温度以及激光扫描振镜预设的温漂数据参数，修正要雕刻的天线图形的尺寸比例和中心位置，对激光扫描系统温漂进行补偿，所述激光扫描系统包括激光扫描振镜或者由伺服机构控制的激光XY轴扫描系统。

对激光扫描系统温漂进行补偿的方法包括：采集一定温度间隔的温漂数据建立数据表，按照预设的时间间隔实时测量激光扫描系统内部的温度，并查找数据表以获得相邻的2个温漂数据，再按均匀分布或非线性分布方式估算当前温度的补偿数据，在激光雕刻时进行图形位置、比例的温漂补偿，维持当前补偿参数直至下一次进行实时的温度测量。

h)以定位标志为基准，利用激光在金属膜上按照自适应变换后的的天线图形的轮廓线条进行雕刻，使激光雕刻图形与天线基材上的印刷图案边缘保持重合，形成射频识别天线。

所述激光雕刻的步骤可由2个或以上激光器、激光控制卡、激光XY轴扫描系统和激光扫描振镜按照自适应变换后的图形同时扫描、并行工作，在金属膜上雕刻天线图形边沿，以激光振镜5为例来描述雕刻工艺，激光雕刻时激光振镜5可以根据实际雕刻需求设置偏移量修正值。另外，激光振镜5可以根据实际需要在金属膜的需要排废的部位上雕刻一些线条，提高后续工艺步骤的排废效率。

i) 利用压缩空气或负压吸附或有颗粒的胶辊与金属膜相对运动的方式剥离所述射频识别天线、分切线以外的废料。

采用压缩空气吹去金属膜废料，废料的下面没有油墨或胶粘剂与天线基材粘连。吹除废料的风嘴分成多组，相邻的每组风嘴在左右位置错开，采用脉冲方式吹压缩空气，同时风嘴做前后和左右摆动，提高排废的效率，底部抽风装置收集废料。

j)对所述射频识别天线依次进行分切、检验及包装。

当天线图形的线条或线条间隔小于0.2mm时，将所有线条与线条间隔合并处理成一片完整的区域，按照这个完整的其余进行大面积印刷，当金属膜和天线基材复合后直接用激光雕刻汽化形成线条间隔，降低对印版、印刷和排废的难度要求，排废时线条不容易脱落，而且使排废过程更加容易实现（图16、图17）。

使用软件系统对设备硬件，如摄像头、振镜的安装位置、角度误差进行修正，降低硬件调试的难度，通过软件对要雕刻的图形进行精细的移位、旋转、比例、形状做变换处理，在获得高精度的同时降低硬件加工的难度，随工作环境的变化调整软件配置确保雕刻图形与印刷图形的边缘重合，获得易排废的效果。

通过本发明可以生产单面射频识别天线和双面射频识别天线。当需要生产单面射频识别天线时，工艺流程图如图1所示；当需要生产双面射频识别天线时，天线基材2与金属基材1通过粘性油墨印刷的图案复合，所述图案的印刷方法有以下四种选择：1）将图案印刷在天线基材2的正反面，此实施例的工艺流程图如图2所示；2）将图案分别印刷在两个金属基材1上；3）将图案印刷在天线基材2的正面和其中一个金属基材1上；4）将图案印刷在天线基材2的反面和其中一个金属基材1上。在对双面射频识别天线进行分切前，我们可以根据生产需要增加模切工艺步骤，模切在对双面射频识别天线进行分切前进行。

在步骤b）中，当使用粘性油墨或复合胶粘剂在天线基材上印刷形成双色印刷图案时，使用凹版实现单次印刷双色图形，即只印刷一次就可以完成双色图形，所述凹版包括墨槽20、柔性间隔膜21、 印版22、导墨孔23和导墨管24。

所述墨槽内设置有将印版两侧的定位标志、跟踪标志、工艺线和天线图形分隔开的2个柔性间隔膜，如PE膜等，左右两侧放置深色油墨，中间部分放置浅色或无色粘性油墨或胶粘剂。2个所述柔性间隔膜将墨槽隔成用于存储油墨的3个部分。

所述柔性间隔膜的上部设置有固定支架25，所述固定支架中部为圆弧形结构，所述印版设置于所述弧形结构内。

固定支架使用聚四氟乙烯、高密度乙烯或性质相似的材料制作，也可以配有用于增加支撑强度的金属件。在每个固定支架的两侧设置有使所述印版紧贴所述固定支架的升降组件26，所述升降组件包括气缸或弹簧支撑架等，在升降组件的作用下，固定支架随着印版的升降而升降，避免印版升高、调整或更换时造成的不同颜色油墨相互混合的现象（图18），如聚氟乙烯盘根、含石墨的盘根、泡棉或其它低摩擦密封材料等。所述固定支架上设置有将固定支架与印版接触处渗透或印版旋转而混合的少量油墨导出到墨槽外面的导墨槽27，防止不同颜色油墨互相渗透窜色（图19、图20），所述导墨孔设置于所述固定支架顶部的侧壁上或者所述弧形结构的底部，即侧面导墨孔和底部导墨孔所述导墨孔与所述导墨管相连接。

所述固定支架的顶部设置有密封槽28，所述密封槽内设置有密封条，且所述密封条设置于所述固定支架与所述印版之间。

本发明一种易排废的射频识别天线激光生产工艺的有益效果是：

1. 不使用危险化学品，对操作人员的身体健康无影响；

2. 无易燃易爆的气体产生，提高了生产的安全性；

3. 消耗的辅料少，不需要转移基材，占用场地小，节约生产成本；

4. 生产工艺简化且容易精确控制，产品边缘光滑，一致性较好，芯片邦定点的间距可进一步减小，可使用更小尺寸芯片，提高了产品性能；

5. 本发明可以在天线基材2上印刷天线图案3及工艺线图案4，也可以在金属箔上印刷天线镜像图案3及工艺线镜像图案4，天线基材2和金属箔可直接利用天线图案3及工艺线图案4或者天线镜像图案3及工艺线镜像图案4复合，大大降低了粘性油墨的使用量，既简化了生产工序，又降低了生产成本。

6. 天线基材2和金属箔复合后，所述工艺线图案4或工艺线镜像图案4能够防止天线基材2和金属箔的位置发生相对移动，防止在后续工艺步骤中金属箔与天线基材2剥离，提高了生产工艺的精度。

7. 经过激光雕刻以后，所述金属箔上与粘性油墨粘连的部位分别形成天线金属层（图未示）和工艺线（图未示），工艺线可以用作分切射频识别天线时的指示线，进一步提高了生产工艺的精度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种易排废的射频识别天线激光生产方法，其特征在于，步骤包括：

a) 提供金属膜和天线基材，所述金属膜宽幅小于天线基材；

b) 使用粘性油墨或复合胶粘剂，在天线基材上印刷形成印刷图案，其中，所述印刷图案为单色或双色，所述印刷图案的外形依据天线图形、定位标志、跟踪标志、分切线和工艺线的外形确定；

c) 天线基材和金属膜通过印刷的粘性油墨或复合胶粘剂复合；

d)对机器视觉的摄像头、激光扫描系统用点阵、方格图或棋盘格进行软件的矫正、补偿和测量标尺的标定，且点阵大小随着视场和激光雕刻区域的变化而变化；

e)所述定位标志印刷在天线基材上的左右两侧或印刷在天线基材上的所述印刷图案的左右两侧，所述定位标志与一行或多行的天线图形对应、呈周期性排列且相对位置不变；

f)以定位标志为基准，按照金属膜与天线基材的材质、厚度、温度、湿度、收缩与膨胀情况对雕刻图形进行自适应变换；

当天线基材为曲面结构或者不平整结构时，通过分别连接于激光扫描振镜2侧的双摄像头立体视觉系统测量天线基材的形貌，或者通过3D扫描系统测量天线基材的形貌，根据天线基材的形貌对要雕刻的天线图形进行3D预变换；

当天线基材为光滑的平面结构时，通过摄像头识别、测量天线基材上的X轴方向、Y轴方向的定位标志的位置、距离或尺寸，将测得的位置、距离或尺寸信息和预设的标准位置、距离或尺寸信息进行比较，然后再根据金属膜与天线基材的材质、厚度、温度、湿度、天线的形状尺寸和排版间隔确定线性或者非线性的自适应算法，在激光雕刻时对要雕刻的天线图形按照自适应算法做预变换；

g) 根据实时测量得到的激光扫描系统内部的温度以及激光扫描振镜预设的温漂数据参数，修正要雕刻的天线图形的尺寸比例和中心位置，对激光扫描系统温漂进行补偿，所述激光扫描系统包括激光扫描振镜或者由伺服机构控制的激光XY轴扫描系统；

h)以定位标志为基准，利用激光在金属膜上按照自适应变换后的天线图形的轮廓线条进行雕刻，使激光雕刻图形与天线基材上的印刷图案边缘保持重合，形成射频识别天线；

i) 利用压缩空气或负压吸附或有颗粒的胶辊与金属膜相对运动的方式剥离所述射频识别天线和分切线以外的金属膜废料；

j)对所述射频识别天线依次进行分切、检验及包装。

2.根据权利要求1所述的一种易排废的射频识别天线激光生产方法，其特征在于，当天线基材为光滑的平面结构、且使用2个摄像头时，这2个摄像头分别置于天线基材两侧的定位标志上方，可以在同一行定位标志上或不同行定位标志上，每个摄像头的视场中有一个定位标志；

当天线基材为光滑的平面结构、且使用3个摄像头时，其中2个摄像头位于天线基材的一侧，1个摄像头位于基材另一侧且这个摄像头与前述2个摄像头之一在同一行定位标志上，每个摄像头的视场中有一个定位标志；

当天线基材为光滑的平面结构、且使用一个摄像头时，摄像头安装在激光扫描振镜的同轴光学相机设配器上，通过激光场镜的光路系统拍摄激光雕刻区域内的图像，摄像头的视场中有多个定位标志，通过测量这些定位标志的位置、距离和角度，对雕刻图形预处理并计算雕刻图形的坐标、比例、形态和角度。

3.根据权利要求1所述的一种易排废的射频识别天线激光生产方法，其特征在于，金属膜和天线基材为局部复合结构，金属膜不与所述定位标志、跟踪标志和工艺线粘连，所述局部复合结构包括天线基材与金属膜直接复合的第一部分、天线基材没有与金属膜复合的第二部分以及天线基材没有与金属膜复合但夹在第一部分之间的第三部分；当天线基材的伸缩率大于或等于千分之一时，针对这3个部分分别使用不同的自适应变换系数进行非线性变换，当天线基材的伸缩率小于千分之一时使用线性变换近似。

4.根据权利要求1所述的一种易排废的射频识别天线激光生产方法，其特征在于，对激光扫描系统温漂进行补偿的方法包括：采集一定温度间隔的温漂数据建立数据表，按照预设的时间间隔实时测量激光扫描系统内部的温度，并查找数据表以获得相邻的2个温漂数据，再按均匀分布或非线性分布方式估算当前温度的补偿数据，在激光雕刻时进行图形位置和比例的温漂补偿，维持当前补偿参数直至下一次进行实时的温度测量。

5.根据权利要求1所述的一种易排废的射频识别天线激光生产方法，其特征在于，采用喷墨印刷或同一印版单次印刷的方式实现双色图形，以获得机器视觉识别定位标志所要求的图像对比度，在天线基材两侧的定位标志、跟踪标志和工艺线选择为一种与基材形成高对比度的颜色后，为其余图形选择相应的颜色，即所述的同一印版单次印刷实现双色图形时，定位标志、跟踪标志、工艺线、分切线和天线图形用粘性油墨或胶粘剂印刷在天线基材上，然后在天线基材与金属膜复合时将印刷在基材两侧的定位标志、跟踪标志和工艺线上面通过热压粘上颜料或色粉，使定位标志、跟踪标志、工艺线的颜色和对比度满足机器视觉定位和色标跟踪的需要。

6.根据权利要求5所述的一种易排废的射频识别天线激光生产方法，其特征在于，在基材两侧的定位标志、跟踪标志、工艺线上面通过热压粘上颜料或色粉的步骤包括：

在天线基材上印刷图形后，使用能迅速干燥的易擦除墨水涂布在热压棍上和天线基材上定位标志、跟踪标志和工艺线图形相对应的区域，易擦除墨水在热压棍上的附着力比较弱，当与粘性油墨或复合胶热压时易擦除墨水中的颜料转移到天线基材上印刷的定位标志、跟踪标志和工艺线图形上面，形成有利于机器视觉识别和色标跟踪的有颜色图形；

使用颜料或色粉吸附在天线基材上印有定位标志、跟踪标志和工艺线的区域，或者放置于热压棍上与上述图形区域相对应的区域，经热压后，颜料或色粉粘连到天线基材上印刷的定位标志、跟踪标志和工艺线上面，形成有利于机器视觉识别和色标跟踪的有颜色图形，其中，所述颜料包括有机颜料、无机颜料和荧光粉中的一种或多种，颜料或色粉吸附可以使用胶带吸附、静电吸附或磁性吸附。

7.根据权利要求1所述的一种易排废的射频识别天线激光生产方法，其特征在于，当天线基材复合金属膜并随着温度和湿度变化而产生超过千分之三的伸缩使基材变形时，在天线基材所述印刷图案间隔位置对应的金属膜上按照X轴方向和Y轴方向切割出若干线条，并通过负压使天线基材展平，使得激光雕刻图形和印刷图案精确的重合。

8.根据权利要求1所述的一种易排废的射频识别天线激光生产方法，其特征在于，当所述天线基材为非透明基材时，所述粘性油墨为可热熔性油墨或复合胶粘剂；当所述天线基材为透明基材时，所述粘性油墨为热熔性油墨、复合胶粘剂和紫外光固化胶粘剂中的一种；当所述粘性油墨为可热熔性油墨或复合胶粘剂时，所述金属膜与天线基材通过加热和加压方式复合；当所述粘性油墨为紫外光固化油墨或紫外光固化胶粘剂时，所述金属膜与天线基材通过加压和紫外线照射的方式复合。

9.根据权利要求1所述的一种易排废的射频识别天线激光生产方法，其特征在于，当天线图形的线条或线条间隔小于0.2mm时，将所有线条与线条间隔合并处理成一片完整的区域，按照这个完整的区域进行大面积印刷，当金属膜和天线基材复合后直接用激光雕刻汽化形成线条间隔。

10.根据权利要求1所述的一种易排废的射频识别天线激光生产方法，其特征在于，在步骤b）中，当使用粘性油墨或复合胶粘剂在天线基材上印刷形成双色印刷图案时，使用凹版实现单次印刷双色图形，即只印刷一次就可以完成双色图形，所述凹版包括墨槽、柔性间隔膜、 印版、导墨孔和导墨管，

所述墨槽内设置有将印版两侧的定位标志、跟踪标志、工艺线、天线图形和分切线图形分隔开的2个柔性间隔膜， 2个所述柔性间隔膜将墨槽隔成用于存储油墨的3个部分，其中包括存放深色油墨的左右2个部分，和存放透明或其它颜色的粘性油墨或胶粘剂的中间部分，

所述柔性间隔膜的上部设置有固定支架，所述固定支架中部为圆弧形结构，所述印版设置于所述弧形结构内，在每个固定支架的两侧设置有使所述印版紧贴所述固定支架的升降组件，所述固定支架上设置有将固定支架与印版接触处渗透或印版旋转而混合的少量油墨导出到墨槽外面的导墨槽，所述导墨孔设置于所述固定支架顶部的侧壁上或者所述弧形结构的底部，所述导墨孔与所述导墨管相连接，所述固定支架的顶部设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封条，且所述密封条设置于所述固定支架与所述印版之间，所述升降组件包括气缸或弹簧支撑架。