RU2696804C1 - Способ маркировки поверхности контролируемыми периодическими структурами - Google Patents
Способ маркировки поверхности контролируемыми периодическими структурами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2696804C1 RU2696804C1 RU2018145652A RU2018145652A RU2696804C1 RU 2696804 C1 RU2696804 C1 RU 2696804C1 RU 2018145652 A RU2018145652 A RU 2018145652A RU 2018145652 A RU2018145652 A RU 2018145652A RU 2696804 C1 RU2696804 C1 RU 2696804C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- marking
- laser
- periodic structures
- controlled periodic
- laser radiation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/18—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using absorbing layers on the workpiece, e.g. for marking or protecting purposes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
- B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
- B41M5/24—Ablative recording, e.g. by burning marks; Spark recording
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B44—DECORATIVE ARTS
- B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
- B44B3/00—Artist's machines or apparatus equipped with tools or work holders moving or able to be controlled substantially two- dimensionally for carving, engraving, or guilloching shallow ornamenting or markings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K1/00—Methods or arrangements for marking the record carrier in digital fashion
- G06K1/12—Methods or arrangements for marking the record carrier in digital fashion otherwise than by punching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу маркировки поверхности контролируемыми периодическими структурами и может использоваться для маркировки поверхности металлических изделий с целью защиты их от подделки с возможностью проверки подлинности изделия. Используют волоконный лазер наносекундной длительности импульсов. Перемещение лазерного поляризованного пучка осуществляют методом построчного сканирования по всей площади обработки и с одновременным динамическим изменением направления вектора поляризации лазерного излучения. При этом образуется радужное изображение, содержащее визуальные и скрытые признаки подлинности. Идентификация изделия может производиться путем считывания контролируемых параметров метки и сравнения их со значениями, занесенными в базы данных. 2 ил.
Description
Изобретение относится к средствам, предназначенным для маркировки изделий, выпускаемых в промышленности или получаемых в результате иной хозяйственной деятельности с возможностью проверки подлинности изделия или легальности их изготовления.
Известен способ защиты объекта от подделки путем нанесения информационной идентифицирующей метки с ее фиксацией посредством клеевого слоя к поверхности (патент РФ №2202821, МПК G03H 1/04, дата приоритета 12.04.2001, дата публикации 20.04.2003).
Однако в таком способе нанесения метка может непрочно связываться с различными типами материалов изделия (например, металлами), в связи с чем метка может быть достаточно легко отделена от поверхности материала, что делает возможным подмену информационной идентифицирующей метки.
Известен способ защиты изделий из металлов от подделки, (патент РФ №2077071, МПК G07D 5/00, дата приоритета 14.05.1996, дата публикации 10.04.1998). Способ включает нанесение метки путем формирования голографического микрорельефа двумя способами: электроискровым и интерференционным методами.
Недостатком этого способа является невысокая производительность электроискрового метода маркировки, сложность изготовления знаков-электродов и их значительный износ, зависящий от глубины маркировки. В случае реализации интерференционного метода маркировки необходимо наличие нескольких опорных пучков от когерентных точечных источников для формирования рельефа метки и восстанавливающего пучка определенной частоты в ходе визуальной идентификации метки, что значительно усложняет процессы идентификации и контроля.
Известен способ маркировки поверхности периодическими наноструктурами, совпадающий с заявляемым техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип (патент РФ №2494035, МПК В82В 3/00, дата приоритета 15.09.2008, дата публикации 27.09.2013). Способ маркировки включает в себя этап кодирования информации в виде изображения, содержащего значения, представляющие кодированную информацию, этап точечной маркировки участка указанной поверхности перемещением поляризованного пучка импульсного лазера для формирования ориентированных наноструктур на этой поверхности посредством модулирования поляризации лазерного пучка; этап маркировки контрольного участка, ориентация наноструктур которого, используется на этапе чтения указанной маркировки. При этом на этапе маркировки по меньшей мере половина поверхности маркируемого участка подвергается воздействию только одного лазерного импульса, и для формирования ориентированных наноструктур используется поляризованное лазерное излучение с фиксированной длиной волны (800 нм) и длительностью импульса менее 10 пс.
Недостатком данного способа является то, что для записи закодированной информации используется метод, в котором каждая совокупность точек должна состоять, по меньшей мере, из трех различных значений ориентации структур, что требует контроля поляризации лазерного излучения для каждой точки, что в свою очередь уменьшает скорость маркировки. Параметры сформированного рельефа (период и высота) сильно зависят от стабильности параметров лазерного излучения. В настоящее время для надежной работы лазеров ультракороткой длительности импульса (менее 10 пс) требуется стабильность параметров окружающей среды, что в свою очередь, затрудняет и удорожает использование данной технологии в промышленности.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа маркировки металлических изделий, который обеспечит надежную защиту изделий от подделки с возможностью проверки подлинности изделия.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в расширении визуально наблюдаемых эффектов и увеличении количества скрытых характерных признаков, получаемых в результате маркировки металлического изделия.
Указанный технический результат достигается за счет точечной маркировки участка указанной поверхности металлов перемещением поляризованного пучка импульсного лазера для формирования ориентированных структур на этой поверхности посредством модулирования поляризации лазерного пучка для каждой точки маркировки. Маркировку участка указанной поверхности осуществляют волоконным лазером наносекундной длительности импульсов (1-200 нс), с длиной волны 1,06 мкм, с частотой следования импульсов до 1 МГц. Лазерное пятно с диаметром в фокальной плоскости от 4 до 100 мкм, со скоростью сканирования до 8 м/с, перемещается методом построчного сканирования по всей площади обработки с/без перекрытия лазерных импульсов и с одновременным динамическим изменением направления вектора поляризации лазерного излучения (Фиг. 1).
Согласно отличительным признакам изобретения способ маркировки, изложенный выше, позволяет:
- Сформировать двумерную отражательную дифракционную решетку (поверхностную периодическую структуру (ППС)) на поверхности металла с периодом от 1 до 3 мкм в зависимости от угла падения лазерного излучения. Физическая сущность заявляемого способа заключается в периодическом (модулированном) поглощении поверхностью металлов энергии излучения лазера. Процесс формирования данной модуляции связан с интерференцией резонансно-возбужденных поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ) с падающим излучением на реальной неоднородной поверхности. Периодическая модуляции интенсивности светового поля вызывает пространственно-неоднородный нагрев поверхности. Модуляция температуры вдоль поверхности материала, превышающая в своих максимумах температуру окисления/плавления, а затем испарения, приводит к застыванию интерференционного рельефа внутри лазерного отпечатка. Причем период ППС (Λ) согласуется с периодом распространения ПЭВ вдоль поверхности среды: 
, где λ - длина волны лазерного излучения; θ - угол падения лазерного излучения; n - показатель преломления границы воздух - металл для ПЭВ. При наблюдении невооруженным глазом заявленный способ маркировки обеспечивает формирование радужного изображения, состоящего из элементов, изменяющих цвет в зависимости от угла обзора или угла освещения.
- Динамически изменять направление вектора поляризации лазерного излучения непосредственно во время сканирования поверхности металла со скоростью до 4000 об/мин, что приводит к изменению ориентации ППС и движению отдельных частей маркировки при изменении угла обзора или угла освещения (Фиг. 1).
- Наносить равномерные ППС по всей площади обработки благодаря использованию режимов лазерного воздействия с перекрытием лазерных импульсов.
- Увеличить производительность процесса маркировки за счет лазерного воздействия в квазинепрерывном режиме (с высокой скоростью сканирования).
- Нанести маркировку на поверхность металлического изделия, которую можно считать (перевести ее в электронный цифровой вид) путем ее сканирования в поле белого света. В качестве сканирующего устройства может использоваться планшетный сканер.
Таким образом, предлагаемый способ маркировки повышает надежность защиты изделий из металла от подделки за счет визуальных и скрытых признаков подлинности наносимой маркировки.
В качестве примера реализации способа маркировки поверхности стали марки AISI 304 (температура плавления 1673 К) контролируемыми структурами с периодом порядка 1 мкм используют волоконный лазер наносекундной длительности импульсов, с длиной волны 1,06 мкм, перемещение лазерного пучка осуществляют методом построчного сканирования со скоростью до 8 м/с по всей площади обработки с одновременным динамическим изменением направления вектора поляризации лазерного излучения. Маркировку стали осуществляют при плотности мощности лазерного воздействия 1,68*1011 Вт/м2, которая позволяет нагреть поверхность материала до температуры плавления. Для обеспечения равномерной структуры по всей площади обработки лазерное пятно, с диаметром 50 мкм, перемещают методом построчного сканирования с шагом 1,8 мкм вдоль и 9 мкм перпендикулярно оси сканирования. Создание визуального эффекта движения отдельных частей изображения обеспечивает скорость поворота поляризации лазерного излучения 25 об/мин.
В результате получают маркировку на металлическом изделии, содержащую как визуальные, так и скрытые признаки подлинности (Фиг. 2): А) визуальные признаки при изменении угла обзора или угла освещения:
- плавное изменение цвета;
- эффект переключения цвета (изображение тигра /слона, область «А»);
- эффект движения отдельных элементов (полосы, двигающиеся параллельно оси сканирования, область «Б»);
Б) скрытые признаки:
- заданные структурные характеристики: ориентация, период и глубина структур (Фиг. 2А, Б);
- совпадение колориметрических координат при сравнении с заранее разработанным шаблоном в результате считывания изображений (Фиг. 2В).
Claims (1)
- Способ маркировки поверхности контролируемыми периодическими структурами, включающий формирование на поверхности ориентированных структур путем точечной маркировки участка поверхности поляризованным пучком импульсного лазера, который перемещают и осуществляют его модулирование поляризации для каждой точки маркировки, отличающийся тем, что маркировку участка указанной поверхности осуществляют волоконным лазером наносекундной длительности импульсов с длиной волны 1,06 мкм, при этом перемещение лазерного пучка осуществляют методом построчного сканирования со скоростью до 8 м/с по всей площади обработки с одновременным динамическим изменением направления вектора поляризации лазерного излучения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145652A RU2696804C1 (ru) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Способ маркировки поверхности контролируемыми периодическими структурами |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145652A RU2696804C1 (ru) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Способ маркировки поверхности контролируемыми периодическими структурами |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2696804C1 true RU2696804C1 (ru) | 2019-08-06 |
Family
ID=67587028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018145652A RU2696804C1 (ru) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Способ маркировки поверхности контролируемыми периодическими структурами |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2696804C1 (ru) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6194793A (ja) * | 1984-10-15 | 1986-05-13 | Toshiba Corp | レ−ザマ−キング装置 |
| JPH01267092A (ja) * | 1988-04-19 | 1989-10-24 | Miyachi Electric Co | レーザマーキング方法 |
| JPH0246986A (ja) * | 1988-08-05 | 1990-02-16 | Hitachi Ltd | レーザマーカ |
| JPH07237308A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-09-12 | Markem Corp | ワークピースの走査標記装置及びその標記方法 |
| RU2236952C2 (ru) * | 2002-08-26 | 2004-09-27 | Закрытое Акционерное Общество "Астромарк Инвест" | Способ скоростной лазерной маркировки и установка для его реализации |
| RU2392100C1 (ru) * | 2009-03-03 | 2010-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Лазерный Центр" | Способ лазерной маркировки поверхности металла или сплава |
| JP2011189359A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Omron Corp | レーザマーキング装置およびレーザマーキング方法 |
| RU2462338C1 (ru) * | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Михаил Григорьевич Афонькин | Способ маркировки объекта с целью его идентификации |
| RU2494035C2 (ru) * | 2007-09-13 | 2013-09-27 | Эдванст Трэк Энд Трэйс | Способ и устройство для маркировки поверхности контролируемыми периодическими наноструктурами |
| RU2015132997A (ru) * | 2015-08-07 | 2017-02-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Способ цветной маркировки поверхности металла или его сплава лазерным импульсным излучением |
| RU2671150C1 (ru) * | 2017-08-31 | 2018-10-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ формирования дефектов в объеме образца диэлектрика лазерным излучением |
-
2018
- 2018-12-20 RU RU2018145652A patent/RU2696804C1/ru active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6194793A (ja) * | 1984-10-15 | 1986-05-13 | Toshiba Corp | レ−ザマ−キング装置 |
| JPH01267092A (ja) * | 1988-04-19 | 1989-10-24 | Miyachi Electric Co | レーザマーキング方法 |
| JPH0246986A (ja) * | 1988-08-05 | 1990-02-16 | Hitachi Ltd | レーザマーカ |
| JPH07237308A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-09-12 | Markem Corp | ワークピースの走査標記装置及びその標記方法 |
| RU2236952C2 (ru) * | 2002-08-26 | 2004-09-27 | Закрытое Акционерное Общество "Астромарк Инвест" | Способ скоростной лазерной маркировки и установка для его реализации |
| RU2494035C2 (ru) * | 2007-09-13 | 2013-09-27 | Эдванст Трэк Энд Трэйс | Способ и устройство для маркировки поверхности контролируемыми периодическими наноструктурами |
| RU2392100C1 (ru) * | 2009-03-03 | 2010-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Лазерный Центр" | Способ лазерной маркировки поверхности металла или сплава |
| JP2011189359A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Omron Corp | レーザマーキング装置およびレーザマーキング方法 |
| RU2462338C1 (ru) * | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Михаил Григорьевич Афонькин | Способ маркировки объекта с целью его идентификации |
| RU2015132997A (ru) * | 2015-08-07 | 2017-02-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Способ цветной маркировки поверхности металла или его сплава лазерным импульсным излучением |
| RU2671150C1 (ru) * | 2017-08-31 | 2018-10-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ формирования дефектов в объеме образца диэлектрика лазерным излучением |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7383235B2 (ja) | 情報表示媒体及びそれに関する製造方法 | |
| CN109478244B (zh) | 用于产生和检测防伪标识的装置和方法 | |
| US10350705B2 (en) | Micromachining method for patterning a material | |
| US6768080B2 (en) | Method for production of laser-induced damage images with special characteristics by creating damages of special space shape | |
| Wlodarczyk et al. | Holographic watermarks and steganographic markings for combating the counterfeiting practices of high-value metal products | |
| Casquero et al. | Generation, control and erasure of dual LIPSS in germanium with fs and ns laser pulses | |
| RU2392100C1 (ru) | Способ лазерной маркировки поверхности металла или сплава | |
| RU2696804C1 (ru) | Способ маркировки поверхности контролируемыми периодическими структурами | |
| CN114509836A (zh) | 一种正交光栅型微纳结构的制备方法及制备系统 | |
| Wlodarczyk et al. | Tamper-proof markings for the identification and traceability of high-value metal goods | |
| Ha et al. | Fast and direct engraving of iridescent lettering on original product surface using laser interference to prevent counterfeiting | |
| RU2415026C2 (ru) | Способ изготовления многослойного тела и многослойное тело | |
| JP2005270992A (ja) | パルスレーザーによる材料の表面加工方法、複製版の製造方法、表面加工データの処理方法、情報担体、光学素子及び画像 | |
| JP2015052839A (ja) | 電子透かしコードを付与した情報記録体 | |
| JP5907104B2 (ja) | 構造体、構造体の形成方法及び構造体形成装置 | |
| JP2009034691A (ja) | レーザマーキング装置および方法 | |
| Zarkov et al. | High-resolution dot-matrix hologram generation | |
| RU2658492C1 (ru) | Способ создания индивидуального переливающегося цветами радуги изображения для защиты от подделки идентификационного документа | |
| JP2002182546A (ja) | 光情報記録体、光情報記録体の情報記録方法、容器 | |
| Voisiat et al. | DLIP holographic structuring: from basic concept to advanced monitoring methods and industrial scale production | |
| JP7238226B2 (ja) | 安全識別のための、整列された散乱体アレイによる光学的デバイス、およびそれを生成する方法 | |
| Eles et al. | Direct color printing on Ag: TiO_2 thin films induced by nanosecond laser pulses | |
| RU2588463C1 (ru) | Ценный документ, содержащий многослойную полимерную структуру, и способ персонализации ценного документа | |
| Wlodarczyk et al. | Tamper-proof holographic markings for high-value goods | |
| NL1009359C2 (nl) | Werkwijze en inrichting voor het aanbrengen van een patroon van informatie-kenmerken in een materiaaloppervlak met behulp van een laserbundel. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200131 |