專利名稱：一種激光防偽打標機及打標方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工設(shè)備及加工技術(shù)。
激光打標是一種重要的激光加工技術(shù)，它有不受工件材料限制、不受工件形狀限制、標記可永久存留、自動化程度高等優(yōu)點。已有的激光打標方式可分為掃描式(也稱點陣式或書寫式)和掩模式兩類。如專利號CN92200956.2中公開了一種激光打標機，該機采用X-Y伺服掃描機構(gòu)，激光束在工件表面掃描形成點陣式標記，點陣標記組成字符或圖案，但點陣中每個點都是簡單的園點而不具有其它特征圖形。專利號 CN90212683.0中公開了一種激光蝕刻機，它在工件表面覆蓋了具有特定圖形的遮光掩模，激光束通過它的通光部份對工件表面進行蝕刻加工。這種打標方法所形成的標記與掩模的圖形完全一致，但它不能蝕刻出與掩模圖形不同的任何圖案或字符。迄今尚未見到有將掃描式和掩模式兩者結(jié)合起來的激光打標方法的報道。
本發(fā)明的目的在于提供一種將掃描式激光打標與掩模式激光縮微打標結(jié)合于一體的打標機及其打標方法，使所打出的宏觀點陣字符或圖案中的每一個組成點都是和掩模圖形一致的微型特征標記，使其宏觀點陣的分布規(guī)律和微型特征標記的圖形具有隱蔽性和很強的不可仿造性，從而具有獨特的防偽效果。
本發(fā)明的目的由以下方式來實現(xiàn)。
所述激光防偽打標機，包括脈沖固體激光器、擴束透鏡組、聚焦透鏡、用于安裝工件的掃描工作臺及控制掃描運動的計算機控制系統(tǒng)，所述工作臺由兩臺或兩臺以上的步進電機，經(jīng)由絲桿、螺母構(gòu)成的傳動運動付帶動作二維運動或三維運動，其特征在于在擴束透鏡組與聚焦透鏡之間的光路上設(shè)置有遮光掩模及其固定支架。
為了提高工作臺的重復(fù)定儉精度，本發(fā)明在所述由絲桿、螺母構(gòu)成的傳動運動付中設(shè)置有能消除螺紋回程間隙的機構(gòu)；同時為了提高工件上微型標記的清晰度，本發(fā)明中還將非球面透鏡作為聚焦透鏡，從而減少了像差，使圖像足夠清晰。所述的消回程間隙機構(gòu)這樣構(gòu)成它包括有與絲桿螺紋配合的左右兩個螺母，在兩螺母之間設(shè)置有已被壓縮變形的壓簧，左邊螺母與絲桿螺紋的右側(cè)面配合接觸，右邊螺母與絲桿螺紋的左側(cè)面配合接觸，從而使工作臺向左或向右運行時，由左右螺母分別傳遞動力，消除了因螺紋間隙帶來的回程間隙誤差。
在通常的絲桿螺母傳動付中，由于加工精度等方而的原因總是存在著螺紋間隙。因此，現(xiàn)有的一些激光打標機，其工作臺的重復(fù)定位精度不高另一方面激光束通過普通的球面聚焦透境組總是存在著一定的像差，從而影響了工件上微型標記圖案的清晰度。由于這兩方面的不足，因此在實際使用中，未出現(xiàn)將掃描式打標和掩模式打標結(jié)合使用的情況。本發(fā)明中使用了帶消回程間隙的絲桿螺母傳動機構(gòu)，使工作臺的重復(fù)定位誤差≤0.005mm；利用非球面透鏡作為聚焦透鏡，提高了激光束橫向分布狀態(tài)的保真度，使本激光打標機在工件表面形成的微型特征標記在其線度≥0.3mm時均能完整清晰地反映出掩模的圖形。從而實現(xiàn)了將掃描式激光打標和掩模式打標結(jié)合成一體。
利用本激光打標機打標的方法，包括使激光器發(fā)射脈沖激光束，經(jīng)擴速透鏡組、遮光掩模、聚焦透鏡后照射到放置在工作臺上的工件表面上，所述方法中還包括由計算機控制掃描方向，掃描速度等。其特征在于，所述工件沿至少一條軸對所述激光束進行掃描，使工件上形成點陣掃描圖形的每個單一字符或圖案都是由掃描點集合組成，而且每一個組成點都是和掩模圖形相同的微型標記。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用本方法進行防偽打標，不僅有不受工件材料，形狀的限制等優(yōu)點；而且由于其掃描點陣中各點都具有極高定位精度，而且每個點都是具有特定形狀的微型特征標記，因此具有更加難以仿造的獨特的防偽效果。
下而結(jié)合實施例和附圖作進一步描述。


圖1是所述激光打標機一種實施例的示意圖。圖中，從脈沖激光器(1)發(fā)射出的激光束經(jīng)擴速透鏡組(2)照到遮光掩模(3)上，經(jīng)遮光掩模射出后，帶有和遮光掩模相同圖形的激光束經(jīng)全反射鏡(7)和聚焦透鏡(6)后，照射到工作臺(5)上，該工作臺能在微機(4)的控制下作X-Y方向的掃描運動。所述激光器由激光棒(15)、調(diào)Q元件(11)、輸出鏡(10)、全反射鏡(12)、氙燈(16)及激光電源(17)組成。由于所述固體激光器發(fā)出的激光束為不可見的紅外光，為了調(diào)節(jié)光路，在本激光器的后部增加了Hc-Nc激光器(8)，光欄(9)，全反射鏡(13)、(14)，可以方便地調(diào)節(jié)光路并指示定位點。
圖2是所述消除絲桿螺紋回程間隙的機構(gòu)示意圖。圖中，(18)是和步進電機的轉(zhuǎn)軸相連通的絲桿，與其螺紋右側(cè)面相接觸的螺母(19)固連在工作臺上，該螺母有一臺階孔，孔內(nèi)有壓簧(20)和右螺母(22)，該右螺母由螺釘(21)固連在螺母(19)上，旋緊螺母釘時須保證螺母(22)的螺紋與絲桿螺紋的左側(cè)面保持接觸，并使壓簧(20)在壓縮變形狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種激光防偽打標機，包括發(fā)射脈沖激光束的固體激光器、擴束透鏡組、聚焦透鏡，用于放置工件的掃描工作臺及控制掃描運動的計算機控制系統(tǒng)，所述工作臺由兩臺或兩臺以上的步進電機，經(jīng)由絲桿螺母構(gòu)成的傳動運動付帶動作二維運動或三維運動，其特征在于，在擴束透鏡與聚焦透鏡之間的光路上設(shè)置有遮光掩模及其固定支架。
2.如權(quán)利要求1所述的打標機，其特征在于所述由絲桿螺母構(gòu)成的傳動運動付中，設(shè)置有能消除螺紋回程間隙的機構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的打標機，其特征在于，所述聚焦透鏡是非球面透鏡。
4.如權(quán)利要求2所述的激光防偽打標機，其特征在于所述的消回程間隙機構(gòu)包括有與絲桿螺紋配合的左、右兩個螺母，在兩螺母之間設(shè)置有已被壓縮變形的壓簧，使左邊螺母始終與絲桿螺紋右側(cè)面配合接觸，右邊螺母始終與絲桿的螺紋左側(cè)面配合接觸。
5.一種使用權(quán)利要求1所述打標機的打標方法，包括使激光器發(fā)射脈沖激光束，經(jīng)擴束透鏡組、遮光掩模、聚焦透鏡后照射到放置在工作臺上的工件表面上，還包括使用計算機控制工作臺的掃描方向，掃描速度，其特征在于，所述工件沿至少一條軸對所述激光束進行掃描，使工件上形成點陣掃描圖形的每個單一字符或圖案都是由掃描點集合組成，每一個組成點都是和掩模圖形相同的微型特征標記。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光加工設(shè)備及加工技術(shù)。所述激光防偽打標機包括脈沖固體激光器,擴束透鏡組、聚焦透鏡、掃描工作臺及計算機控制系統(tǒng),所述工作臺由步進電機經(jīng)絲桿螺母運動副帶動,在擴束透鏡與聚焦透鏡之間的光路上設(shè)遮光掩模及其固定支架,在絲桿螺母運動副中設(shè)置有消回程間隙機構(gòu),打標時所述工件沿至少一條軸對所述激光束進行掃描,掃描圖形的每一個組成點都是和掩模圖形一致的微型特征標記,從而具有隱蔽性和很強的不可仿造性,有獨特的防偽效果。
文檔編號B65B61/26GK1171358SQ9611025
公開日1998年1月28日 申請日期1996年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月22日
發(fā)明者吳鴻興, 郭大浩, 王聲波, 陳明松, 戴宇生, 夏小平 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)