激光器單變量彩色打標系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種激光器單變量彩色打標方法，包括以下步驟：S1：調節激光器的打標位置；S2：設定激光器的打標參數；S3：選取打標圖案的打標區域；S4：預設打標區域的打標速度；S5：啟動激光器按預設打標速度在待打標區域形成氧化膜；S6：重復打標直至所有打標區域完成。本發明通過改變打標速度就能在設定同樣的打標參數情況下獲取不同的顏色，通過預設的待打印色彩組合圖案來確定待打印圖案的各部位所需的顏色，從而確定打印速度；使得打標速度更快、色彩重復性好、多色圖案一次成型；達到多色彩組合打標的目的。實現了組合色彩圖案的打標效果，獲得豐富多彩的圖案，給予了彩色打標更多的靈活性和創造性。
【專利說明】激光器單變量彩色打標系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及激光加工領域，尤其是涉及一種激光器單變量彩色打標系統及方法。【背景技術】
[0002]金屬打標所顯出的色彩是由于在激光打標過程中控制激光的熱輸入使金屬表面生成不同厚度的氧化膜，氧化膜的光學干涉現象使表面呈色，金屬氧化膜在金屬的表面會形成光的干涉現象，二薄膜的厚度決定著顏色的變化。通常認為能夠看到顏色變化的薄膜厚度應該在幾十納米到2微米之間。激光打標方法區別于其他方法的是一般環境下就能夠在金屬的表面上指定區域內加工出顏色，而且可以通過適當的工藝和設計，獲得豐富多彩的圖案，這給予了彩色打標更多的靈活性和創造性。
[0003]目前激光器彩色打標的方案通常都是利用各個參數(如離焦量、功率等)配合來實現的，這對于單一顏色圖案的打標比較易于實現，而對多色彩組合圖案的打標有著一定的限制。離焦量:通過更改激光器的離焦量可實現彩色打標，也就是一個離焦量配合其他參數實現一個對應的顏色；當我們需要多種色彩組合在一起的時候，就需要多個離焦位置才能實現。這對于機械件的精度有著很高的要求，不僅極難實現且嚴重影響了打標的速度。功率:通過更改激光器的輸出功率可實現彩色達標，不同的功率對打標樣品表面的熱影響不同可實現不同的色彩。當我們需要多種色彩組合時，就需要多個功率參數，這對激光器的性能有一定的要求，就是需要可以通過軟件來控制激光器的輸出功率，這對于一部分不能外控的激光器有了限制。
[0004]現有的激光器彩色打標系統及方法，因此有必要予以改進。
【發明內容】
[0005]針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種激光器彩色打標系統及方法，它具有組合色彩圖案的打標效果和便于操作的激光器彩色打標系統及方法的特點。
[0006]本發明的目的之一是提出一種激光器單變量彩色打標系統；本發明的目的之二是提出一種激光器單變量彩色打標方法。
[0007]本發明的目的之一是通過以下技術方案來實現的:
[0008]本發明提供的激光器單變量彩色打標系統，包括支架、激光器、振鏡掃描系統、聚焦系統、計算機控制系統和激光電源；
[0009]所述支架包括底座和豎直安裝在底座上的架體，所述底座和架體連接；
[0010]所述激光器設置于架體上，所述架體上設置有調整激光器位置的調節機構；
[0011 ] 所述振鏡掃描系統包括振鏡和掃描系統，所述振鏡包括X方向振鏡和Y方向振鏡，所述掃描系統包括分別與計算機控制系統連接的X方向掃描系統和Y方向掃描系統，所述X方向掃描系統和X方向振鏡連接；所述Y方向掃描系統和Y方向振鏡連接；
[0012]所述聚焦系統與計算機控制系統連接，所述聚焦系統用于聚焦激光器發出的激光束；[0013]所述激光電源與激光器連接。
[0014]進一步，所述計算機控制系統包括打標參數設定模塊、打標區域選取模塊、打標速度預設模塊、氧化膜形成模塊和打標區域結束模塊；
[0015]所述打標參數設定模塊、打標區域選取模塊、打標速度預設模塊和打標區域結束模塊分別與氧化膜形成模塊連接；
[0016]所述打標參數設定模塊用于設定輸出激光的打標參數；
[0017]所述打標區域選取模塊用于在打標樣品表面顯示即將打標圖案的大小形狀及位置并對其進行調整；
[0018]所述打標速度預設模塊用于設定不同區域的打標速度；
[0019]所述氧化膜形成模塊用于啟動激光器出光并配合預設參數控制激光在樣品表面打標；
[0020]所述打標區域結束模塊用于控制關閉激光器的出光完成打標過程。
[0021]進一步，所述打標參數包括激光器所需的打標功率、聚焦位置和離焦位置。
[0022]進一步，所述打標速度按以下方式確定:首先按不同打標速度打印出不同打標速度下的色彩圖案；確定待打印色彩組合圖案，按待打印色彩組合圖案確定待打標范圍的大小和形狀；然后確定不同待打標范圍的色彩從而確定相應的打標速度；最后按待打印色彩組合圖案設定不同區域的打標速度組合。
[0023]本發明的目的之二是通過以下技術方案來實現的:
[0024]本發明提供的激光器單變量彩色打標方法，包括以下步驟:
[0025]S1:調節激光器的打標位置；
[0026]S2:設定激光器的打標參數；
[0027]S3:選取打標圖案的打標區域；
[0028]S4:預設打標區域的打標速度；
[0029]S5:啟動激光器按預設打標速度在待打標區域形成氧化膜；
[0030]S6:重復打標直至所有打標區域完成。
[0031]進一步，所述步驟SI中的打標參數包括激光器所需的打標功率、聚焦位置和離焦位置。
[0032]進一步，所述打標速度按以下方式確定:
[0033]S31:按不同打標速度打印出不同打標速度下的色彩圖案；
[0034]S32:確定待打印色彩組合圖案，
[0035]S33:按待打印色彩組合圖案確定待打標范圍的大小和形狀；
[0036]S34:確定不同待打標范圍的色彩從而確定相應的打標速度；
[0037]S35:按待打印色彩組合圖案設定不同區域的打標速度組合。
[0038]采用上述結構后，本發明和現有技術相比所具有的優點是:
[0039]本發明采用只通過改變打標速度就能在設定同樣的打標參數(功率、離焦位置、填充方式等)情況下獲取不同的顏色，通過預設的待打印色彩組合圖案來確定待打印圖案的各部位所需的顏色，從而確定打印速度；使得打標速度更快(無需更改其他打標參數)、色彩重復性好、多色圖案一次成型；達到多色彩組合打標的目的。實現了組合色彩圖案的打標效果，獲得豐富多彩的圖案，給予了彩色打標更多的靈活性和創造性。【專利附圖】
【附圖說明】
[0040]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明:
[0041]圖1為本發明實施例提供的激光器單變量彩色打標系統主視圖；
[0042]圖2為本發明實施例提供的激光器單變量彩色打標系統俯視圖；
[0043]圖3為本發明實施例提供的激光器單變量彩色打標系統側視圖；
[0044]圖4為本發明實施例提供的激光器單變量彩色打標方法流程圖；
[0045]圖5為在150、140、130......10mm/s打標速度下所對應的色板；
[0046]圖6為組合色彩圖案的打標效果。
[0047]圖中:激光器I ;振鏡掃描系統2 ;聚焦系統3 ;計算機控制系統4 ;激光電源5 ;底座6 ;架體7。
【具體實施方式】
[0048]以下所述僅為本發明的較佳實施例，并不因此而限定本發明的保護范圍。
[0049]實施例，見圖1-4所示，其中，圖1為本發明實施例提供的激光器單變量彩色打標系統主視圖；圖2為本發明實施例提供的激光器單變量彩色打標系統俯視圖；圖3為本發明實施例提供的激光器單變量彩色打標系統側視圖；圖4為本發明實施例提供的激光器單變量彩色打標方法流程圖:本實施例提供的激光器單變量彩色打標系統，包括支架、激光器
1、振鏡掃描系統2、聚焦系統3、計算機控制系統4和激光電源5 ；
[0050]所述支架包括底座6和豎直安裝在底座上的架體7，所述底座和架體連接；
[0051]所述激光器I設置于架體7上，所述架體7上設置有調整激光器I位置的調節機構；
[0052]所述振鏡掃描系統2包括振鏡和掃描系統，所述振鏡包括X方向振鏡和Y方向振鏡，所述掃描系統包括分別與計算機控制系統連接的X方向掃描系統和Y方向掃描系統，所述X方向掃描系統和X方向振鏡連接；所述Y方向掃描系統和Y方向振鏡連接；
[0053]所述聚焦系統3與計算機控制系統4連接，所述聚焦系統3用于聚焦激光器I發出的激光束；
[0054]所述激光電源5與激光器I連接。
[0055]所述計算機控制系統4包括打標參數設定模塊、打標區域選取模塊、打標速度預設模塊、氧化膜形成模塊和打標區域結束模塊；
[0056]所述打標參數設定模塊、打標區域選取模塊、打標速度預設模塊和打標區域結束模塊分別與氧化膜形成模塊連接；
[0057]所述打標參數設定模塊用于設定輸出激光的打標參數；
[0058]所述打標區域選取模塊用于在打標樣品表面顯示即將打標圖案的大小形狀及位置并對其進行調整；
[0059]所述打標速度預設模塊用于設定不同區域的打標速度；
[0060]所述氧化膜形成模塊用于啟動激光器出光并配合預設參數控制激光在樣品表面打標；
[0061]所述打標區域結束模塊用于控制關閉激光器的出光完成打標過程。[0062]所述打標參數包括激光器所需的打標功率、聚焦位置和離焦位置。
[0063]所述打標速度按以下方式確定:首先按不同打標速度打印出不同打標速度下的色彩圖案；確定待打印色彩組合圖案，按待打印色彩組合圖案確定待打標范圍的大小和形狀；然后確定不冋待打標沮圍的色彩從而確定相應的打標速度；最后按待打印色彩組合圖案設定不同區域的打標速度組合。
[0064]本實施例還提供了一種激光器單變量彩色打標方法，包括以下步驟:
[0065]S1:調節激光器的打標位置；
[0066]S2:設定激光器的打標參數；
[0067]S3:選取打標圖案的打標區域；
[0068]S4:預設打標區域的打標速度；
[0069]S5:啟動激光器按預設打標速度在待打標區域形成氧化膜；
[0070]S6:重復打標直至所有打標區域完成。
[0071]所述步驟SI中的打標參數包括激光器所需的打標功率、聚焦位置和離焦位置。
[0072]所述打標速度按以下方式確定:
[0073]S31:按不同打標速度打印出不同打標速度下的色彩圖案；
[0074]S32:確定待打印色彩組合圖案，
[0075]S33:按待打印色彩組合圖案確定待打標范圍的大小和形狀；
[0076]S34:確定不同待打標范圍的色彩從而確定相應的打標速度；
[0077]S35:按待打印色彩組合圖案設定不同區域的打標速度組合。
[0078]本實施例提供的激光器單變量彩色打標系統，其中激光器采用1064nm端泵激光器，光束質量優；所述X方向掃描系統和Y方向掃描系統采用與計算機控制系統連接的電機，每個電機的軸上固定著1064nm激光反射鏡片，且每個電機分別由計算機發出數字信號控制其掃描軌跡；本實施例的聚焦系統為場鏡，是將平行的激光束聚焦于一點，標準配置的透鏡焦距f = 160_，有效掃描范圍Φ110_，用戶可根據需要選配型號的透鏡；計算機控制系統是整個激光打標機控制和指揮的中心，通過對各個系統進行協調控制完成對工件打標處理；激光電源是為端泵激光器提供動力的裝置。
[0079]所述激光器的打標參數設定模塊的打標參數包括用于設定輸出激光的各項參數如打標功率、激光頻率、脈沖寬度等。
[0080]本發明的工作原理及具體過程如下:
[0081]激光打標方法所顯出的色彩是由于在激光打標過程中控制激光的熱輸入使金屬表面生成不同厚度的氧化膜，氧化膜的光學干涉現象使表面呈色。通常認為能夠看到顏色變化的薄膜厚度應該在幾十納米到2微米之間。
[0082]彩色打標方法:打開激光器后，先設定所需的打標功率(4-5W)不變，將激光器調整到聚焦的位置，再通過垂直搖臂使其離焦，選定適宜的離焦位置；接著對于打標圖案上的不同區域設定不同的打標速度。由于光束離焦后能量密度下降，打標過程中在不銹鋼板上產生的熱量較小，通過更改打標的速度就能很輕易地使得打標過程中的產生的氧化膜厚發生變化，從而獲取各種色彩。
[0083]如圖5、6所 示，圖5中，不同的方形區域代表不同顏色，圖5為在150、140、130……10mm/s打標速度下所對應的色板；圖6為組合色彩圖案的打標效果，圖中，每一部分區域的顏色可以根據需要進行設置，不同區域的顏色可以黑色、紅色、黃色或綠色等，將需要打標的圖案在不同打標速度下(150、140、130……lOmm/s)進行打標，各個區域的顏色會呈現出不同的顏色。
[0084]設定同樣的打標參數(功率、離焦位置、填充方式、打標形狀大小等)，只通過改變打標速度就能獲取不同的顏色，圖5所示就是在150、140、130……lOmm/s打標速度下所對應的色板。
[0085]由于打標范圍的大小、形狀等都對氧化反應產生一定的影響，所以在固定的打標速度下，不同形狀大小的打標圖案就會有一定的色差。當圖案由不同形狀大小部分組成時，為了便于選取不同部位的顏色，將組合圖案的各個部分都設定相同的打標參數(包括打標速度、功率、離焦位置、填充方式等)，得到了打標速度分為別150、140、130……lOmm/s各個部分所呈現的顏色。從中挑選了各個部分所需顏色所對應的打標速度，進行組合打標。
[0086]優點:打標速度更快(無需更改其他打標參數)、色彩重復性好、多色圖案一次成型。
[0087]激光器 彩色打標方法目前已廣泛使用，其它結構和原理與現有技術相同，這里不再贅述。
【權利要求】
1.激光器單變量彩色打標系統，其特征在于:包括支架、激光器、振鏡掃描系統、聚焦系統、計算機控制系統和激光電源； 所述支架包括底座和豎直安裝在底座上的架體，所述底座和架體連接； 所述激光器設置于架體上，所述架體上設置有調整激光器位置的調節機構； 所述振鏡掃描系統包括振鏡和掃描系統，所述振鏡包括X方向振鏡和Y方向振鏡，所述掃描系統包括分別與計算機控制系統連接的X方向掃描系統和Y方向掃描系統，所述X方向掃描系統和X方向振鏡連接；所述Y方向掃描系統和Y方向振鏡連接； 所述聚焦系統與計算機控制系統連接，所述聚焦系統用于聚焦激光器發出的激光束； 所述激光電源與激光器連接。
2.根據權利要求1所述的激光器單變量彩色打標系統，其特征在于:所述計算機控制系統包括打標參數設定模塊、打標區域選取模塊、打標速度預設模塊、氧化膜形成模塊和打標區域結束模塊； 所述打標參數設定模塊、打標區域選取模塊、打標速度預設模塊和打標區域結束模塊分別與氧化膜形成模塊連接； 所述打標參數設定模塊用于設定輸出激光的打標參數； 所述打標區域選取模塊用于在打標樣品表面顯示即將打標圖案的大小形狀及位置并對其進行調整； 所述打標速度預設模塊用于設定不同區域的打標速度； 所述氧化膜形成模塊用于啟動激光器出光并配合預設參數控制激光在樣品表面打標； 所述打標區域結束模塊用于控制關閉激光器的出光完成打標過程。
3.根據權利要求2所述的激光器單變量彩色打標系統，其特征在于:所述打標參數包括激光器所需的打標功率、聚焦位置和離焦位置。
4.根據權利要求3所述的激光器單變量彩色打標系統，其特征在于:所述打標速度按以下方式確定:首先按不同打標速度打印出不同打標速度下的色彩圖案；確定待打印色彩組合圖案，按待打印色彩組合圖案確定待打標范圍的大小和形狀；然后確定不同待打標范圍的色彩從而確定相應的打標速度；最后按待打印色彩組合圖案設定不同區域的打標速度組合。
5.根據權利要求1所述的激光器單變量彩色打標系統所進行的打標方法，其特征在于:包括以下步驟: S1:調節激光器的打標位置； 52:設定激光器的打標參數； 53:選取打標圖案的打標區域； 54:預設打標區域的打標速度； 55:啟動激光器按預設打標速度在待打標區域形成氧化膜； 56:重復打標直至所有打標區域完成。
6.根據權利要求5所述的激光器單變量彩色打標方法，其特征在于:所述步驟SI中的打標參數包括激光器所需的打標功率、聚焦位置和離焦位置。
7.根據權利要求5所述的激光器單變量彩色打標方法，其特征在于:所述打標速度按以下方式確定:S31:按不同打標速度打印出不同打標速度下的色彩圖案； S32:確定待打印色彩組合圖案，S33:按待打印色彩組合圖案確定待打標范圍的大小和形狀；S34:確定不同待打標范圍的色彩從而確定相應的打標速度；S35:按待打印色彩組合圖案設定不同區域的打標速度組合。
【文檔編號】B23K26/352GK104014935SQ201410242694
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】陳春榮, 錢黎明, 陽明仰 申請人:寧波鐳基光電技術有限公司