[发明专利]一种激光彩色打标方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光打标技术领域，尤其涉及一种激光彩色打标方法及系统。

背景技术

激光打标作为一种新兴的技术手段，正逐步替代传统的标识手段，广泛应用于铝合金、不锈钢制品、手机外壳、半导体芯片等领域。目前，激光打标通过二维扫描振镜来实现区域打标。在不锈钢表面不仅可以实现黑色打标，也可实现彩色标记。其表面的彩色标记受到人们的广泛关注。通过改变工件的热输入量可以实现彩色标记。目前有两种实现途径，一种是通过改变激光器的平均输出功率、重复频率、脉冲宽度等参数来实验彩色标记，另一种是通过调节离焦量来实现彩色打标。

所谓离焦量，指激光经聚焦后的焦点离作用物质间的距离。离焦量对激光加工质量的影响很大，某些激光加工通常需要一定的离焦量，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。

对于调节离焦量实现彩色打标的方式，通过升降激光输出装置与工作台面的相对位置来实现离焦，进而实现金属表面的彩色标记。然而，由于其聚焦面为一凹面，或者加工表面的不平整，因此在边缘位置或非平面位置的离焦量将发生改变，导致这些部位的颜色与预期颜色发生偏差，影响打标质量。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种自动调节离焦量的激光彩色打标方法及系统。

技术方案：一种激光彩色打标方法，包括以下步骤：

（1）根据待打标区域的不同颜色预设相应的离焦量；

（2）扫描待打标区域确定对应的离焦量，同时调节该待打标区域的实际离焦量；

（3）当实际离焦量的数值调节到与该待打标区域预设离焦量数值一致时，激光开始打标，否则重复步骤（2）；

（4）当所有待打标区域都已打标，打标工作结束，否则重复步骤（2）。

一种激光彩色打标系统，包括激光器、导光系统，还包括：

三维扫描调节系统，用于扫描打标区域，确定对应的离焦量，同时调节打标区域的实际离焦量；

控制系统，用于设置不同颜色相应的离焦量，并根据实际离焦量与预设离焦量的判定结果控制激光打标。

所述三维扫描调节系统包括二维扫描振镜和变焦系统，二维扫描振镜用于扫描打标区域，变焦系统用于调节实际离焦量。

有益效果：本发明采用的方法通过离焦量的自动调节实现彩色打标，无需移动激光装置或工作平台，简化了控制系统，提高了彩色标记的效率以及精度。本发明的系统通过三维扫描调节系统来实现离焦量的变化的自动控制，进而实现不锈钢表面的彩色打标。控制待加工件表面的离焦量的实质是控制工件表面的热输入量，通过精确控制焦点位置，使得能量密度在打标范围内均匀分布，即边缘部位与中心位置的能量密度相等，故可以实现较大区域的彩色打标。

附图说明

图1为激光彩色打标系统示意图；

图2为激光彩色打标方法流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种激光彩色打标系统，包括激光器1、导光系统2、控制系统3、三维扫描调节系统4。其中三维扫描调节系统4包括二维扫描振镜5以及变焦系统6，变焦系统6是可连续变焦，即焦点的位置在一定范围内可以连续变化。激光彩色打标系统通过三维扫描调节系统来控制离焦量的变化，进而实现不锈钢表面的彩色打标。如图2所示，一种激光彩色打标方法，包括以下步骤：

（1）根据待打标区域的不同颜色预设相应的离焦量。确定不同颜色对应的离焦量，将离焦量调为零，调节加工装置的高度，使待加工件正好处于焦平面位置；在控制系统中对加工区域不同颜色设置相应的离焦量，比如中心区域的焦点设置在第二焦平面8，边缘部位设置第一焦平面7，通过控制系统控制第一焦平面7与第二焦平面8的位置，使中心区域与边缘区域具有相同的离焦量，即可保证在大范围实现单一颜色的标记，通过控制不同的离焦量，可以实现不同颜色的标记。

（2）扫描待打标区域确定对应的离焦量，同时调节该待打标区域的实际离焦量。步骤（1）完成后，控制系统控制二维扫描振镜扫描打标区域，确定与该打标区域待打标颜色对应的离焦量；同时调节变焦系统，使焦点在z轴方向变化，改变待加工件表面的实际离焦量。

（3）当实际离焦量的数值调节到与该待打标区域预设离焦量数值一致时，激光开始打标，否则重复步骤（2）。控制系统检测到扫描到的打标区域实际离焦量的数值已调节到该区域已设置的相应离焦量数值时，控制激光开始打标；否则，控制变焦系统继续调节焦点在z轴方向变化直至实际离焦量与预设离焦量数值一致。

（4）当所有待打标区域都已打标，打标工作结束，否则重复步骤（2）。当控制系统检测到所有待打标区域都已打标，打标工作结束；否则控制二维扫描系统扫描到另一颜色的打标区域，重复步骤（2），直至打标工作完成。控制待加工件表面的离焦量的实质是控制工件表面的热输入量，通过精确控制焦点位置，使得能量密度在打标范围内均匀分布，即边缘部位与中心位置的能量密度相等，故可以实现较大区域的彩色打标。