金属彩色打标系统及打标方法技术方案

本发明专利技术涉及激光加工技术领域，尤其是涉及一种金属彩色打标系统及打标方法。所述金属彩色打标系统包括加工平台、光纤激光器、激光振镜、透镜和打标控制系统；加工平台用于放置金属样品；光纤激光器用于发射激光束；激光振镜用于控制用于控制激光束的偏转；透镜用于使激光束聚焦至金属样品表面；打标控制系统用于控制激光的发射和发射参数以及激光振镜的扫描参数。本发明专利技术的金属彩色打标系统通过光纤激光器产生激光束，并顺次通过激光振镜及透镜作用于金属表面，打标控制系统能够控制激光的发射并调整其发射参数及激光振镜的扫描参数，通过调整并组合多个参数，可以在金属表面形成不同厚度的氧化膜，得到具有彩色效果甚至彩色图案表面的金属。

Metal color marking system and marking method

The invention relates to the technical field of laser processing, in particular to a metal color marking system and a marking method. The metal color marking system comprises a processing platform, a fiber laser, a laser galvanometer, a lens and a marking control system; a processing platform for placing metal samples; a fiber laser for emitting laser beams; a laser galvanometer for controlling deflection of laser beams; and a lens for focusing laser beams onto a metal sample table. The marking control system is used to control the laser emission and emission parameters as well as the scanning parameters of the laser galvanometer. The metal color marking system of the invention generates a laser beam through a fiber laser and acts on the metal surface sequentially through a laser galvanometer and a lens. The marking control system can control the laser emission and adjust the emission parameters and the scanning parameters of the laser galvanometer. By adjusting and combining multiple parameters, the metal surface shape can be obtained. The oxide film with different thickness can get metal with color effect and even color pattern surface.

【技术实现步骤摘要】
金属彩色打标系统及打标方法
本专利技术涉及激光加工
，尤其是涉及一种金属彩色打标系统及打标方法。
技术介绍
激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。目前金属的激光器彩色打标技术通常利用Nd:YAG等固体激光器，固体激光器温度效益比较严重、发热量大，需要配设水冷装置才能保证固体激光器的正常连续使用，且固体激光器转换效率相对较低；此外，现有的金属激光多变量彩色打标技术一般仅通过改变一个参数来调整加工效率及色彩，因此加工效率低、色彩组合性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属彩色打标系统及打标方法，以解决现有技术中打标系统发热量大、效率低及色彩组合性差的技术问题。本专利技术提供了一种金属彩色打标系统，包括加工平台、光纤激光器、激光振镜、透镜和打标控制系统；所述加工平台用于放置金属样品；所述光纤激光器、所述激光振镜和所述透镜顺次相连接，其中，所述光纤激光器用于发射激光束；所述激光振镜用于控制激光束的偏转，所述透镜用于使偏转后的激光束聚焦至金属样品表面；所述打标控制系统用于控制所述光纤激光器激光的发射和发射参数以及所述激光振镜的扫描参数。进一步地，所述金属彩色打标系统还包括升降支架，所述激光振镜与所述升降支架相连接，所述升降支架用于带动所述激光振镜升降。进一步地，所述光纤激光器和所述激光振镜之间还设置有指示激光，用于指示加工平台上金属样品应放位置。进一步地，所述打标控制系统包括打标图案设计模块、打标参数设定模块和打标开关控制模块；所述打标图案设计模块用于绘制欲加工的图案、文字或导入外部打标图片；所述打标参数设定模块用于设置所述激光振镜的扫描速度、扫描行间距、所述光纤激光器的激光输出功率和激光重复频率；所述打标开关控制模块用于控制所述光纤激光器的开关。进一步地，所述透镜为F-θ透镜。本专利技术还提供了一种金属彩色打标系统的打标方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤100、对金属样品进行打磨、抛光及清洁，使金属样品表面粗糙度在200nm以内；步骤200、调整所述加工平台，使所述光纤激光器的激光束依次通过所述激光振镜和所述透镜聚焦在金属样品表面；步骤300、通过打标图案设计模块绘制待加工形状或图案；步骤400、通过打标参数设定模块设置工艺参数，包括所述光纤激光器的激光输出功率、激光器重复频率、所述激光振镜的扫描速度和扫描行间距，再通过打标开关控制模块控制激光开始加工；步骤500、当所有待打标区域都已完成，彩色金属表面加工完成。进一步地，所述光纤激光器的激光输出功率为1W-6W。进一步地，所述光纤激光器的重复频率为25kHz-80kHz。进一步地，所述激光振镜的扫描速度为30mm/s-500mm/s。进一步地，所述激光振镜的扫描行间距为0.004μm-0.012μm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种金属彩色打标系统，包括加工平台、光纤激光器、激光振镜、透镜和打标控制系统；加工平台用于放置金属样品；光纤激光器、激光振镜和透镜顺次相连接；其中，光纤激光器用于发射激光束；激光振镜用于控制用于控制激光束的偏转；透镜用于使偏转后的激光束聚焦至金属样品表面；打标控制系统用于控制光纤激光器激光的发射和发射参数以及激光振镜的扫描参数，光纤激光器激光的发射参数包括激光输出功率和重复频率，激光振镜的扫描参数包括扫描速度、扫描行间距。本专利技术的金属彩色打标系统采用光纤激光器作为激光源，其产生短脉冲激光束顺次通过激光振镜及透镜作用于金属表面。打标控制系统能够控制光纤激光器激光的发射并调整其发射参数及激光振镜的扫描参数，而通过调整合适的工艺参数，并组合多个参数，可以在金属表面形成不同厚度的氧化膜，最终实现具有彩色效果甚至彩色图案表面的金属。因此，本专利技术金属彩色打标系统通过采用结构紧凑、无需水冷、体积小、对环境适应性强的光纤激光器作为激光源，产生的光束质量更高、效率更高；并且通过打标控制系统以组合多参数的工艺方式实现彩色金属表面，实现高效率的金属彩色表面加工；并且通过预设多组不同颜色的工艺参数，可以实现组合多种色彩的彩色图案的一次性成型加工；此外，通过本专利技术的金属彩色打标系统加工后的彩色金属的粗糙度得到降低，耐腐蚀性提高，具有更好的物理化学性质。本专利技术提供的金属彩色打标系统的打标方法首先对金属样品进行打磨、抛光及清洁，使金属样品表面粗糙度在200nm以内；再调整加工平台，使所述光纤激光器的激光束依次通过所述激光振镜和所述透镜聚焦在金属样品表面；之后通过打标图案设计模块绘制待加工形状或图案；再通过打标参数设定模块设置工艺参数，包括所述光纤激光器的激光输出功率、激光器重复频率、所述激光振镜的扫描速度和扫描行间距，再通过打标开关控制模块控制激光开始加工；最后当所有待打标区域都已完成，彩色金属表面加工完成。通过本专利技术是金属彩色打标系统的打标方法可在金属材料表面扫描加工出不同的颜色效果，最终组合出完成的彩色图案，实现激光多变量的金属彩色打标。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的金属彩色打标系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的金属彩色打标系统的打标方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的激光打标后彩色金属表面样品图；图4是本专利技术实施例提供的打标前金属表面三维形貌分析仪观测图；图5是本专利技术实施例提供的打标后金属表面三维形貌分析仪观测图。附图标记：1-加工平台，2-光纤激光器，3-激光振镜，4-透镜，5-打标控制系统，6-升降支架，7-金属样品。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和显示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属彩色打标系统，其特征在于，包括加工平台、光纤激光器、激光振镜、透镜和打标控制系统；其中，所述加工平台用于放置金属样品；所述光纤激光器、所述激光振镜和所述透镜顺次相连接；所述光纤激光器用于发射激光束，所述激光振镜用于控制激光束的偏转，所述透镜用于使偏转后的激光束聚焦至金属样品表面；所述打标控制系统用于控制所述光纤激光器激光的发射和发射参数以及所述激光振镜的扫描参数。

【技术特征摘要】
1.一种金属彩色打标系统，其特征在于，包括加工平台、光纤激光器、激光振镜、透镜和打标控制系统；其中，所述加工平台用于放置金属样品；所述光纤激光器、所述激光振镜和所述透镜顺次相连接；所述光纤激光器用于发射激光束，所述激光振镜用于控制激光束的偏转，所述透镜用于使偏转后的激光束聚焦至金属样品表面；所述打标控制系统用于控制所述光纤激光器激光的发射和发射参数以及所述激光振镜的扫描参数。2.根据权利要求1所述的金属彩色打标系统，其特征在于，还包括升降支架，所述激光振镜与所述升降支架相连接，所述升降支架用于驱动所述激光振镜升降。3.根据权利要求1所述的金属彩色打标系统，其特征在于，还包括指示激光，用于指示加工平台上金属样品的放置位置。4.根据权利要求1所述的金属彩色打标系统，其特征在于，所述打标控制系统包括打标图案设计模块、打标参数设定模块和打标开关控制模块；所述打标图案设计模块用于绘制欲加工的图案、文字或导入外部打标图片；所述打标参数设定模块用于设置所述激光振镜的扫描速度、扫描行间距及所述光纤激光器的激光输出功率和激光重复频率；所述打标开关控制模块用于控制所述光纤激光器的开关。5.根据权利要求1所述的金属彩色打...

【专利技术属性】
技术研发人员：李平雪，辛承聪，高健，张天松，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11