[发明专利]一种在透明材料内部加工和读取二维码的方法及系统

说明书

本发明公开一种在透明材料内部加工和读取二维码的方法，透明材料的单面具有遮蔽层，方法包括：将超快激光脉冲聚焦到透明材料内部的预定位置，控制激光脉冲以设定的重复频率和功率从起始点开始按照加工轨迹逐点进行加工，每个点加工设定的时长后跳转到下一个点，直至实现整个二维码区域所有点的加工，完成单次加工周期；通过照明光源从斜上方向下照射二维码区域，利用透明材料底部遮蔽层对光的镜面反射或漫反射，通过CCD视觉系统获取目标图像并通过对比度的区分实现二维码的读取。本发明还公开一种在透明材料内部加工和读取二维码的系统。本发明可在单面存在遮蔽的透明材料内部制备二维码并实现精确读取，有助于二维码赋码读码的工程化应用。

技术领域

本发明属于超快激光透明材料内雕技术领域，具体涉及一种在透明材料内部加工和读取二维码的方法及系统。

背景技术

二维码是近年来发展异常迅速的一种编码方式，相比于传统的条形码可以表达更多的信息和数据类型，而且具有编码范围广、容错能力强、译码可靠性高等优点，因而广泛应用于现代生产生活中。尤其是随着互联网的飞速发展，二维码作为线上线下的纽带得到了充分的应用，给人们的生活带来了巨大的便利。

目前，二维码赋码技术大都采用喷墨打印，但是这种方法所生成的二维码保存时间有限，而且会受到环境的影响而导致二维码失效，不利于长时间存储。近年来随着激光打标技术的成熟，由于其标刻区域具有永久性、不可擦除的优点，且对环境无污染，因而采用激光标刻来实现赋码的方式越来越受到市场的青睐。然而这种方式所得二维码尺寸较大，存在隐藏性差、防伪程度低的缺点。

超快激光由于其超高的峰值功率，可与透明材料在焦点处产生非线性相互作用，具有选择性加工的特点，因此可将其作用于透明材料内部，形成的改性区具备良好的隐藏性。而且由于超快激光作用于透明介质的多光子阈值效应和激光光束的高斯特性，加工的结构尺寸可突破衍射极限，从而可进行高精度的雕刻，实现微小尺寸的二维码赋码效果。公开号CN110626086A的中国专利于2019年12月31日公开了一种玻璃激光内雕微型二维码的方法，所得二维码通过显微镜的放大，可以获得完整清晰的图案。然而该方法并未给出完整的二维码读取方式，而且该方法针对的是透明玻璃上下两面均无遮蔽的情况，但在实际应用中，很多需要赋码的透明材料底面都是存在遮蔽的，因此开发一整套贴近实际工程应用的赋码读码技术是很有必要的。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种在透明材料内部加工和读取二维码的方法及系统，其方法可在单面存在遮蔽的透明材料内部制备二维码并实现精确读取，有助于二维码赋码读码的工程化应用。

根据本发明说明书的一方面，提供了一种在透明材料内部加工和读取二维码的方法，所述透明材料的单面具有遮蔽层，所述方法包括：

二维码加工：将超快激光脉冲聚焦到透明材料内部的预定位置，控制激光脉冲以设定的重复频率和功率从起始点开始按照加工轨迹逐点进行加工，每个点加工设定的时长后跳转到下一个点，直至实现整个二维码区域所有点的加工，完成单次加工周期；

二维码读取：通过照明光源从斜上方向下照射二维码区域，利用透明材料底部遮蔽层对光的镜面反射或漫反射，通过CCD视觉系统获取目标图像并通过对比度的区分实现二维码的读取。

具体地，所述超快激光为皮秒或飞秒激光。

具体地，所述透明材料的单面存在遮蔽，遮蔽层可以是油墨、塑料、金属等材料，本发明对此不做限定，具体视情况而定。

进一步地，完成单次加工周期后，可控制激光脉冲再跳转到起始点，按照之前的设定循环实现多次加工。加工次数可以是一次或多次，本发明对此不做限定，具体视情况而定。

作为进一步的技术方案，所述二维码加工的方法进一步包括：预定位置为透明材料表面以下0.1-1mm处；设定的重复频率范围为310-2000kHz；设定的功率范围为0.2-1.9W；设定的时长范围为0.02-0.5ms。