CN108620730A - 激光打标机及其打标方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光打标机及其打标方法。激光打标方法包括步骤:将目标图形导入打标软件,设定特征图形,将目标图形进行像素化填充,形成特征图形排列的特征图形矩阵,将特征图形矩阵划分为多个子矩阵,对子矩阵中特征图形的形状进行异形化处理,使子矩阵中的特征图形的形状一致,且相邻两个子矩阵中特征图形的形状不同,获得多维图档,进行激光打标。上述打标方法中,对特征图形矩阵中各个子矩阵中的特征图形进行异形化处理,使得各个子矩阵之间存在差异,用激光打标在模具上后,模具上形成的标记具有一定的立体效果,在不同观察角度下能看到不同的内容,较大地提升了防伪效果,且标记具有潜影光学效果,使得标记富有层次感,更为美观。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域,特别是涉及一种激光打标机及其打标方法。
背景技术
在首饰、钱币等行业的制造中,需要在产品上添加一些生产商的特殊标记用于产品防伪或提高外观效果。传统的加工方式制作出来的特殊标记仅停留在产品表面,缺乏层次感,极易被人抄袭仿制,同时图案也不够美观。
发明内容
基于此,有必要提供一种防伪效果好的激光打标机及其打标方法。
一种激光打标方法,包括如下步骤:
将目标图形导入打标软件;
设定特征图形,将所述目标图形进行像素化填充,形成所述特征图形排列的特征图形矩阵;
将所述特征图形矩阵划分为多个子矩阵;
对所述子矩阵中所述特征图形的形状进行异形化处理,使所述子矩阵中的所述特征图形的形状一致,且相邻两个所述子矩阵中所述特征图形的形状不同,获得多维图档;
根据所述多维图档对模具进行激光打标。
上述激光打标方法中,通过对目标图形进行像素化填充形成特征图形矩阵,对特征图形矩阵中各个子矩阵中的特征图形进行异形化处理,使得各个子矩阵之间存在差异,根据这样生成的多维图档,用激光打标在模具上后,模具上形成的标记具有一定的立体效果,在不同观察角度下能看到不同的内容,较大的提升了防伪效果,且标记具有潜影光学效果,使得标记富有层次感,更为美观。
在其中一个实施例中,所述设定特征图形,将所述目标图形进行像素化填充,形成所述特征图形排列的特征图形矩阵的步骤,还包括:
根据打标需求选择所述特征图形的形状、边长及密度;
将所述目标图形拆分为多个像素点,多个所述像素点排列形成像素点矩阵;
将所述像素点替换为所述特征图形,以形成所述特征图形矩阵。
在其中一个实施例中,所述特征图形为正多边形,且所述特征图形的边长为0.3mm,所述特征图形矩阵中相邻两个所述特征图形的间距为0.1mm。
在其中一个实施例中,其特征在于,通过在所述特征图形的一条或多条边上形成凸起,以改变所述特征图形的形状,实现对所述子矩阵中所述特征图形的形状进行异形化处理。
在其中一个实施例中,所述对所述子矩阵中所述特征图形的形状进行异形化处理的步骤之后,还包括对所述特征图形矩阵中重叠的所述特征图形进行优化处理的步骤。
在其中一个实施例中,所述根据所述多维图档对模具进行激光打标的步骤之前,还包括安装激光镜头、调节所述激光的焦距、设定激光的刻印深度的步骤。
在其中一个实施例中,所述根据所述多维图档对模具进行激光打标的步骤之后,还包括:
将打标过程中产生的金属碎屑通过抽气系统抽走;
对打标后的所述模具进行抛光。
一种应用于上述所述的激光打标方法的激光打标机,包括:
用于输出激光束的激光器;
振镜机构,用于改变所述激光器输出的激光束的路径;
聚焦镜,用于将从所述振镜机构输出的激光聚焦于模具上;及
控制器,所述激光器、所述振镜机构及所述聚焦镜分别与所述控制器连接,所述控制器用于对所述激光器、所述振镜机构及所述聚焦镜的运动分别进行控制。
在其中一个实施例中,所述激光器为红外光纤激光器。
在其中一个实施例中,所述聚焦镜的扫描范围为50mm*50mm,光斑直径为0.015mm。
附图说明
图1为一实施例的激光打标方法流程图;
图2为一实施例的特征图形矩阵示意图;
图3为图1中所示步骤S120的流程图;
图4为一实施例的特征图形示意图;
图5为一实施例的特征图形的排列示意图;
图6为另一实施例的特征图形的排列示意图;及
图7为一实施例的激光打标机的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图1及图2,本申请提供一种激光打标方法,该打标方法包括以下步骤。
S110,将目标图形导入打标软件。
具体地,目标图形为想要在模具上打标得到的图形。目标图形的类型主要为矢量图或位图,可以是BMP、PLT、DXF、AI等格式的图档。打标软件为激光打标机自带的软件。
S120,设定特征图形,将目标图形进行像素化填充,形成特征图形排列的特征图形矩阵。
特征图形100由打标软件定制生成,不同的特征图形100可以制作多维效果层数不同的图档,根据打标的需求可以选择不同的特征图形100。将目标图形进行像素化填充,整个目标图形被拆分成了像素矩阵,打标软件将特征图形100替换像素矩阵中的像素点,即可获得特征图形矩阵200。
S130,将特征图形矩阵划分为多个子矩阵。
具体地,当目标图形为多个文字时,每个文字可成为一个子矩阵300。当目标图形为一个整体的图形时,将图形划分为多个区域,每个区域可成为一个子矩阵300。
S140,对子矩阵中特征图形的形状进行异形化处理,使子矩阵中的特征图形的形状一致,且相邻两个子矩阵中特征图形的形状不同,获得多维图档。
具体地,单个子矩阵300中的特征图形100的形状一致,单个子矩阵300能够显示出一致且细腻的图案。相邻两个子矩阵300中特征图形100的形状不同,使得相邻两个子矩阵300呈现出不同的显示效果,按照这样的排列方式对特征图形处理后,即可获得多维图档,多维图档具有一定的立体效果。激光打标后,改变不同的观察角度,就会看到对应角度下的子矩阵300显示出来的图案,达到多维、潜影的效果。需要指出的是,多个子矩阵300中,只需要保证任意相邻的两个子矩阵300中特征图形100的形状不同即可。例如,再参见图2,顺次排列的三个“T”字、“I”字、“L”字子矩阵300,“T”字子矩阵中特征图形100的形状与“I”字子矩阵中特征图形100的形状不同,“I”字子矩阵中特征图形100的形状与“L”字子矩阵中特征图形100的形状不同,但“T”字子矩阵中特征图形100的形状与“L”字子矩阵中特征图形100的形状可以相同也可以不同。
S170,根据多维图档对模具进行激光打标。
根据打标软件内形成的多维图档信息进行打标操作,即可在模具上形成具有防伪、潜影光学效果的标记图案。
上述激光打标方法中,通过对目标图形进行像素化填充形成特征图形矩阵200,对特征图形矩阵200中各个子矩阵300中的特征图形100进行异形化处理,使得各个子矩阵300之间存在差异,根据这样生成的多维图档,用激光打标在模具上后,模具上形成的标记具有一定的立体效果,在不同观察角度下能看到不同的内容,较大的提升了防伪效果,且标记具有潜影光学效果,使得标记富有层次感,更为美观。
参见图3,在一实施例中,步骤S120还包括:
S121,根据打标需求选择特征图形100的形状、边长及密度。
具体地,同时参见图4,特征图形100的形状为正多边形,例如正方形、正五边形、正六边形等。不同的形状对应不同层数的潜影图层,例如正方形、正五边形、正六边形分别对应最多4层、5层、6层潜影图层。特征图形100的设置边长为0.3mm,且相邻两个特征图形100的间距设置为0.1mm。需要指出的是,通过大量数据测试发现,特征图形的边长在大于0.3mm,相邻两个特征图形的间距小于0.1mm时,潜影效果比较明显,也使得激光打标后的标记更为清楚。
S123,将目标图形拆分为多个像素点,多个像素点排列形成像素点矩阵。
将图案拆分为多个像素点,在每个像素点的基础上进行处理,这样把较大面积的目标图形分成一个个的小加工区域,可以使得处理后目标图形呈现出的图案更为细腻,效果较为美观。
S125,将像素点替换为特征图形100,以形成特征图形矩阵200。
在一个实施例中,在步骤S140中,通过在特征图形100的一条或多条边上形成凸起101,以改变特征图形100的形状,实现对子矩阵300中特征图形100的形状进行异形化处理。具体地,凸起101为在特征图形100的边上形成的三角形尖角,这样,在激光打标后,设有凸起101的边长反光较弱,与其他未设有凸起101的边长相比,呈现一个稍暗的图像。参见图2,由特征图形100组成的“T”字子矩阵300,通过打标软件将子矩阵300中的每个特征图形100的同一边长进行处理,在边长上形成凸起101。破坏了设有凸起101的边长的反光效果,未设有凸起的边长则保留了较好的反光效果。激光打标后,在对应的角度,就可以观察到一个明显的暗色“T”字,在未被破坏反光面的较亮背景对比下,“T”字能更为清楚地呈现。同理,“I”字及“L”字子矩阵也能更为清楚地呈现。
在一个实施例中,步骤S140之后,还包括步骤S150,对特征图形矩阵中重叠的特征图形进行优化处理。
参见图5,特征图形100之间需要保持一定的间距,特征图形100重合,特征图形100边长上的凸起101与相邻的特征图形100发生干涉,会导致激光打标后较暗的反光面被相邻的较亮反光面覆盖,标记不明显,潜影效果也相应被影响。这时,就需要将对有重叠的特征图形100,加大其之间的间距,以保证激光打标后的潜影效果。
参见图6,在其他实施例中,一个子矩阵300中的特征图形100的边长上设有多个凸起101时,需要合理排布凸起101的位置及方向。当相邻的特征图形100发生干涉时,会导致在激光加工过程中相邻的特征图形100被破坏,影响激光打标后的标记的潜影效果。这时,需要对有干涉的特征图形100调整凸起101的位置及方向,使相邻两个特征元素边长上的凸起101错位排布。
在一个实施例中,步骤S170之前还包括步骤S160,安装激光镜头、调节激光的焦距、设定激光的刻印深度。
具体实施时,在激光打标之前,根据打标需要选取合适的激光镜头,镜头选用为F-theta镜头。F-theta镜头具有大视场、中小孔径、中长焦距的特点。F-Theta镜头的规格直接决定了激光聚焦光斑的尺寸,镜头越小,光斑越小,对特征元素的雕刻也更为精细,达到的潜影效果也越好。
具体到本实施例中,激光镜头选用的是焦距为100nm的F-theta镜头,激光镜头的扫描范围50*50mm,光斑直接0.015mm。激光的刻印深度为0.1mm。
在一个实施例中,步骤S170之后还包括步骤S180,将打标过程中产生的金属碎屑通过抽气系统抽走。
打标过程中有大量的金属碎屑产生,需要及时使用抽气系统抽走,避免坏境污染以及金属碎屑堆积到加工好的特征图形100中,影响加工效果。
在一个实施例中,步骤S170之后还包括步骤S190,对打标后的模具进行抛光。
激光加工完成后,特征图形100的粗糙度比较大,反光效果比较差,需要对激光打标后的模具进行抛光提高亮度,这样可以增加特征图形100的反光效果,以通过亮度对比更为清楚地显示出打标后的标记。在其他实施例中,还可以通过蚀刻、喷砂、电化学腐蚀等任何提高坡面反光度的方式替代抛光。
需要指出的是,本方法不仅可以用于在需要的产品上通过激光打标刻印防伪标记,还可以用于珠宝、金属等其他材质的外观工艺品上的图案刻印。本方法可以加工出多维且富有层次感的图案,加工出来的图案还具有潜影效果,在不同观察角度下能看到不同的内容。在外观工艺品上,随着观赏角度的改变,刻印在外观工艺品上的图案会发生一个多层的潜影渐变效果,可以大大提高外观工艺品的观赏效果,更富有美感。
参见图7,一实施方式的激光打标机10包括激光器100、振镜机构200、聚焦镜300及控制器400。激光打标机10能够应用于上述的激光打标方法。
其中,激光器100用于输出激光束。振镜机构200用于改变激光器100输出的激光束的路径。聚焦镜300用于将从振镜机构200输出的激光聚焦于模具20上。打标软件存储于控制器400内,打标软件将目标图形进行像素化填充,形成特征图形100排列的特征图形矩阵200、对子矩阵300中特征图形100的形状进行异形化处理及对特征图形矩阵200中重叠的特征图形100进行优化处理。控制器400分别与激光器100、振镜机构200及聚焦镜300连接,控制器400用于对激光器100、振镜机构200及聚焦镜300的运动分别进行控制。
在一个实施例中,激光器为红外光纤激光器。具体地,激光器发出的波长1064nm,脉冲宽度4-200ns,重复频率1-1000kHz,光束质量M2=1.1,激光功率为20瓦。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种激光打标方法,其特征在于,包括如下步骤:
将目标图形导入打标软件;
设定特征图形,将所述目标图形进行像素化填充,形成所述特征图形排列的特征图形矩阵;
将所述特征图形矩阵划分为多个子矩阵;
对所述子矩阵中所述特征图形的形状进行异形化处理,使所述子矩阵中的所述特征图形的形状一致,且相邻两个所述子矩阵中所述特征图形的形状不同,获得多维图档;
根据所述多维图档对模具进行激光打标。
2.根据权利要求1所述的激光打标方法,其特征在于,所述设定特征图形,将所述目标图形进行像素化填充,形成所述特征图形排列的特征图形矩阵的步骤,还包括:
根据打标需求选择所述特征图形的形状、边长及密度;
将所述目标图形拆分为多个像素点,多个所述像素点排列形成像素点矩阵;
将所述像素点替换为所述特征图形,以形成所述特征图形矩阵。
3.根据权利要求1所述的激光打标方法,其特征在于,所述特征图形为正多边形,且所述特征图形的边长为0.3mm,所述特征图形矩阵中相邻两个所述特征图形的间距为0.1mm。
4.根据权利要求1所述的激光打标方法,其特征在于,通过在所述特征图形的一条或多条边上形成凸起,以改变所述特征图形的形状,实现对所述子矩阵中所述特征图形的形状进行异形化处理。
5.根据权利要求1所述的激光打标方法,其特征在于,所述对所述子矩阵中所述特征图形的形状进行异形化处理的步骤之后,还包括对所述特征图形矩阵中重叠的所述特征图形进行优化处理的步骤。
6.根据权利要求1所述的激光打标方法,其特征在于,所述根据所述多维图档对模具进行激光打标的步骤之前,还包括安装激光镜头、调节所述激光的焦距、设定激光的刻印深度的步骤。
7.根据权利要求1所述的激光打标方法,其特征在于,所述根据所述多维图档对模具进行激光打标的步骤之后,还包括:
将打标过程中产生的金属碎屑通过抽气系统抽走;
对打标后的所述模具进行抛光。
8.一种应用于权利要求1-7任一项所述的激光打标方法的激光打标机,其特征在于,包括:
用于输出激光束的激光器;
振镜机构,用于改变所述激光器输出的激光束的路径;
聚焦镜,用于将从所述振镜机构输出的激光聚焦于模具上;及
控制器,所述激光器、所述振镜机构及所述聚焦镜分别与所述控制器连接,所述控制器用于对所述激光器、所述振镜机构及所述聚焦镜的运动分别进行控制。
9.根据权利要求8所述的激光打标机,其特征在于,所述激光器为红外光纤激光器。
10.根据权利要求8所述的激光打标机,其特征在于,所述聚焦镜的扫描范围为50mm*50mm,光斑直径为0.015mm。
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