一种绿光超快激光不锈钢彩色打标方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种绿光超快激光不锈钢彩色打标方法和系统，所述方法包括步骤：将不锈钢置于工作台上；将激光器设于工作台的一侧；所述激光脉冲占空比精确可编辑；所述激光器发射的超快激光，经过整形光路放大光束尺寸、再经过光束传输光路输入到振镜、再经过场镜后聚焦在工作台上的不锈钢工件表面；在软硬件控制器的控制下完成不锈钢表面图案的激光标刻形成彩色标志。本发明专利技术方法无需对不锈钢表面做特殊处理，能够直接在不锈钢表面打标形成均匀性高，一致性好的保护膜，在自然光下的不同角度进行薄膜反射，实现彩色效果，色彩逼真。色彩逼真。色彩逼真。

【技术实现步骤摘要】
一种绿光超快激光不锈钢彩色打标方法和系统


[0001]本专利技术涉及激光标刻
，具体涉及一种绿光超快激光不锈钢彩色打标方法和系统。

技术介绍

[0002]近年来，激光打标已经在很多领域取代传统打标方式而成为常规的加工方式，甚至形成新的工业标准，在不锈钢应用领域市场越来越多。然而在日常打标产品中我们看到的打标图案基本都是黑白灰色，很少有彩色图案。
[0003]有些彩色打标方法是使用一部分光纤激光器做核心器件，在不锈钢表面上进行彩色标记，却也只能打印出粗糙的彩色图案，色域小，分辨率低，精度差，色彩失真。主要原因有几个方面，第一是核心器件一致性重复单元最高极限水平在纳秒级别，导致光子分辨率低，光子不均匀，一致性差等。第二是对于在不锈钢表面进行激光彩色打标，现有的打标设备机理是基于化学方法发展而来，在待标记物的表层材料上通过热致熔化作用施加激光束，一般都产生挂渣、裂纹、热影响区等不良效果。第三是控制工艺参数如激光束脉宽、功率、离焦量、填充方式，延时参数等，产生不同厚度的氧化膜打标层，随着不同的观察角度变化，标记的图案也会变幻出不同的颜色，但是整体均匀性很难控制，效果不一致性比较明显。
[0004]还有其他激光彩色标记新技术是利用辅助材料实现，例如近期由德国研发出层压材料组，包括外部层压材料和内部层压材料，其中外部层压材料包括透明聚合物载体，在载体的一侧上含有在红外区的吸收最大值的红外染料的彩色激光可标记层，这种层压材料几乎可用于所有常见打标材料。日本也出现一种可用于激光彩色标记的组合物及其制备方法。组合物组分包括：聚合物100重量份；激光打标粉的含量是0.05622重量份；温感物质的含量是0.16210重量份。制备方法包括：将所述聚合物、激光打标粉、温感物质在内的组分按所述组分配比熔融共混。通过添加温感物质，利用在激光打标过程中产生的热量，使温感物质在一定的温度下发生热分解、氧化等反应，破坏原来的物质结构或生成一种新物质，同时产生一种新的颜色，这种颜色变化是单方向的，不可逆的，冷却后不能恢复原色，因而可在产品上形成稳定的永久标记。但是这种方法对辅料材料的质量、分辨率、均匀性、渠道、甚至环保要求的限制比较大，而且也改变了不锈钢材料本体的属性，实际使用中还是不方便。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种绿光超快激光不锈钢彩色打标方法和系统。本专利技术方法无需对不锈钢表面做特殊处理，能够直接在不锈钢表面打标形成均匀性高，一致性好的保护膜，在自然光下的不同角度进行薄膜反射，实现彩色效果，色彩逼真。
[0006]本专利技术提供一种绿光超快激光不锈钢彩色打标的方法，所述方法包括步骤：
[0007]1)将不锈钢置于工作台上；
[0008]2)将激光器设于工作台的一侧；所述激光器为能够发射锁频均匀能量单脉冲的绿光超快激光器；所述激光器的发射频率为10KHz
‑
200KHz之间的一定值；所述激光器发射的单脉冲能量为50
‑
1000uJ，所述单脉冲能量的一致性为≤
±
5％，所述单脉冲宽度为1
‑
15ps；
[0009]3)所述激光脉冲占空比可精确编辑；
[0010]4)所述激光器发射的超快激光，经过整形光路放大光束尺寸、再经过光束传输光路输入到振镜、再经过场镜后聚焦在工作台上的不锈钢工件表面；
[0011]5)在软硬件控制器的控制下，设置激光参数和加工参数，控制激光束X、Y、Z轴的移动，完成不锈钢表面图案的激光标刻形成保护膜，所述保护膜在自然光的不同角度下形成彩色标志。
[0012]进一步，其特征在于，所述占空比先从5％向95％变化，步长为5％，间隔为5s；然后再从95％向5％变化，步长为5％，间隔为5s；持续循环。
[0013]进一步，所述经过光束传输光路的激光经光隔离器后输入到振镜。
[0014]进一步，所述单脉冲为单脉冲光子尖峰波。
[0015]进一步，所述激光器为全固态皮秒激光器，所述激光波长为532
±
5nm。
[0016]进一步，所述激光器窗口光斑为1
‑
3mm，发散角为0.5
‑
1.5mrad。
[0017]进一步，所述整形光路为放大倍率为1
‑
8倍的扩束光路，所述光束传输光路为传输距离100
‑
1000mm的传输光路组成。
[0018]进一步，所述振镜转速为100
‑
10000转/秒；所述场镜是F
‑
θ场镜或远心场镜，焦距为30
‑
300mm。
[0019]进一步，形成所述标刻图案微型结构的最小分辨率特征尺寸为0.5
‑
25um。
[0020]本专利技术还提供实现上述绿光超快激光彩色打标方法的标刻系统，其特征在于，所述系统包括工作台、激光器光路系统和控制器；
[0021]其中，所述工作台上设有辊轴输送机构，所述工作台的一侧设有激光器光路系统和控制器，所述控制器分别与所述激光器光路系统、辊轴输送机构连接；
[0022]激光器通过数据线与安装有激光标刻系统软件的计算机控制器相连，计算机控制器将控制的激光功率、扫描速度及重复频率信号输入到激光器，并接收激光器的脉冲同步信号，同时控制激光器光路系统和所述辊轴输送机构完成不锈钢工件的激光标刻。
[0023]所述激光器光路系统包括激光器、光路和激光振镜标刻头。
[0024]所述激光器光路系统设置于激光器承载柜和装载光路的四轴机器人中，所述四轴机器人手臂底端设有激光振镜标刻头。
[0025]所述激光标刻头旁边设置有位置传感器。
[0026]所述激光标刻头旁边还设置有CCD视觉系统。
[0027]所述光束传输光路与振镜之间设置光隔离器，隔离反射激光。
[0028]本专利技术所述锁频均匀能量单脉冲是指超快激光工作方式为锁定频率下均匀能量单脉冲周期性输出。
[0029]本专利技术的有益效果在于：
[0030]1.本专利技术基于锁定的高重复频率、单脉冲工作、高单脉冲能量、单脉冲能量一致性高的超快激光彩色打标方法，无需对不锈钢表面做特殊处理，能够直接对不锈钢工件进行打标，在不锈钢表面形成一种均匀性高，一致性好的保护膜，在自然光下的不同角度进行薄
膜反射，实现彩色效果，色彩逼真。
[0031]2.本专利技术的彩色打标方法，激光器输出的高能量皮秒单脉冲光子，这种激光光子能量分辨率精细，彩色色域远远大于常规色域分辨率3
‑
6个数量级，在可控光子作用的不锈钢表面打标，颜色色彩非常逼真，远远超过绝大多数精密仪器的分辨能力。
[0032]3.该方法光子单脉冲能量高，均匀性好，操作简单快速，无须调节光子脉冲宽度，而且在时域上表现唯一，分辨率高。
[0033]4.该方法聚焦超精细，均匀光叠加，在加工过程中对不锈钢材料表面形成的颗粒能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿光超快激光不锈钢彩色打标方法，其特征在于，所述方法包括步骤：1)将不锈钢置于工作台上；2)将激光器设于工作台的一侧；所述激光器为能够发射锁频均匀能量单脉冲的绿光超快激光器；所述激光器的发射频率为10KHz
‑
200KHz之间的一定值；所述激光器发射的单脉冲能量为50
‑
1000uJ，所述单脉冲能量的一致性为≤
±
5％，所述单脉冲宽度为1
‑
15ps；3)所述激光脉冲占空比可精确编辑；4)所述激光器发射的超快激光，经过整形光路放大光束尺寸、再经过光束传输光路输入到振镜、再经过场镜后聚焦在工作台上的不锈钢工件表面；5)在软硬件控制器的控制下，设置激光参数和加工参数，控制激光束X、Y、Z轴的移动，完成不锈钢表面图案的激光标刻形成保护膜，所述保护膜在自然光的不同角度下形成彩色标志。2.根据权利要求1所述的绿光超快激光不锈钢彩色打标方法，其特征在于，所述占空比先从5％向95％变化，步长为5％，间隔为5s；然后再从95％向5％变化，步长为5％，间隔为5s；持续循环。3.根据权利要求1所述的绿光超快激光不锈钢彩色打标方法，其特征在于，所述经过光束传输光路的激光经光隔离器后输入到振镜。4.根据权利要求1所述的绿光超快激光不锈钢彩色打标方法，其特征在于，所述单脉冲为单脉冲光子尖峰波。5.根据权利要求1所述的绿光超快激光不锈钢彩色打标方法，其特征在于，所述激光器为全固态皮秒激光器，所述激光波长为532
±

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClB二三K二六三六二，
申请(专利权)人：南京赢羊光子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：