阅读说明：本技术 一种玻璃激光内雕微型二维码的方法 (Method for engraving micro two-dimensional code in glass laser ) 是由 王建刚 雷小锋 刘慧� 蒋东升 于 2018-06-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及激光雕刻的技术领域,具体涉及一种玻璃激光内雕微型二维码的方法。包括以下步骤：采用DATAMATRIX二维码制码方式生成圆模式的初始二维码图档；根据圆模式的初始二维码图档生成由多个独立单点构成的单点模式二维码图档；在单点模式二维码图档的每一个单点后设置一个加工延时参数,生成目标二维码图档；通过同轴CCD相机对玻璃样品进行定位,计算出待加工位置；调节光路使激光束的聚焦光斑尺寸小于标定值,将激光束的焦点移动至玻璃样品内部的待加工位置,按照目标二维码图档进行二维码加工。有效防止皮秒激光器作用时间极短情况下振镜造成的拖尾现象,使二维码小尺寸雕刻成为可能。(The invention relates to the technical field of laser engraving, in particular to a method for engraving a micro two-dimensional code in glass laser. The method comprises the following steps: generating an initial two-dimensional code drawing file of a circular mode by adopting a DATAMATRIX two-dimensional code making mode; generating a single-point mode two-dimensional code image file formed by a plurality of independent single points according to the initial two-dimensional code image file of the circular mode; setting a processing delay parameter behind each single point of the two-dimensional code image file in the single-point mode to generate a target two-dimensional code image file; positioning the glass sample through a coaxial CCD camera, and calculating a position to be processed; and adjusting a light path to enable the size of a focused light spot of the laser beam to be smaller than a calibration value, moving the focus of the laser beam to a position to be processed in the glass sample, and processing the two-dimensional code according to the target two-dimensional code image file. Effectively prevent the trailing phenomenon that the mirror that shakes caused under the extremely short condition of picosecond laser action time, make the small-size sculpture of two-dimensional code become possible.)

一种玻璃激光内雕微型二维码的方法

技术领域

本发明涉及激光雕刻的技术领域，具体涉及一种玻璃激光内雕微型二维码的方法。

背景技术

伴随着互联网技术和智能设备的飞速发展，信息传播与识别已成为现代设备不可或缺的技术之一。早期的条码主要印刷在商品货物表面，基于光谱原理被机器扫描识别。一维条码在80年代就已广泛应用于仓储、工业生产、图书管理等领域。一维条码存在可容纳数据量小、保密性能差、缺损脏污后可读性差等缺陷，难以满足信息化社会需求。二维码是在一维条码基础上发展起来的集信息编码、信息传递、图像处理、数据加密等技术于一体的综合性技术。

二维码可分为矩阵式和行排式两种，Data Matrix码(简称DM码)是矩阵式二维码的一种，每一个模块的长与宽相同，模块与整个符号通常都以正方形的形态出现，可编码标准和扩展ASCII字符集中的256个字符。

激光标刻二维码与传统印刷二维码相比，具有尺寸小、不可擦除、永久性、环保等优点，广泛应用工业化生产中，以达到样品的追溯和防伪等目的。但是随着电子信息技术的发展以及透明材料自身的特性，对二维码防伪和识别的要求越来越高。

现有激光标刻二维码较大，其隐藏性不好导致防伪效果差。而由于受光斑大小限制，若将二维码尺寸减小会导致光斑的不断重叠，造成玻璃局部堆积及爆点损伤，导致其无法进行识别。同时，当二维码较小时，皮秒激光器作用时间极短，目前市场上的振镜达不到如此高的精度要求和反应时间。因此，采用皮秒激光器作小尺寸二维码扫描会受振镜影响造成点底部拖尾，光斑重叠现象，无法获得清晰可见的二维码。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种能够获得清晰小尺寸且隐藏性好的二维码的玻璃激光内雕微型二维码的方法。

本发明技术方案为：一种玻璃激光内雕微型二维码的方法，包括以下步骤：

步骤1：采用DATAMATRIX二维码制码方式生成圆模式的初始二维码图档；

步骤2：根据圆模式的初始二维码图档生成由多个独立单点构成的单点模式二维码图档；

步骤3：在单点模式二维码图档的每一个单点后设置一个加工延时参数，生成目标二维码图档；

步骤4：通过同轴CCD相机对玻璃样品进行定位，计算出待加工位置；

步骤5：调节光路使激光束的聚焦光斑尺寸小于标定值，将激光束的焦点移动至玻璃样品内部的待加工位置，按照目标二维码图档进行二维码加工。

较为优选的，所述步骤2中，根据圆模式的初始二维码图档生成由多个独立单点构成的单点模式二维码图档的方法为：

在初始二维码图档的每个圆中心填充一个彼此不连续的独立的单点，保留所有单点并删除初始二维码图档，形成由多个独立单点构成的单点模式二维码图档。

较为优选的，所述步骤3中，在单点模式二维码图档的每一个单点后设置一个加工延时参数，生成目标二维码图档的方法为：

将每个单点和单点后的加工延时参数组合在一起，生成与单点数量一致的多个组合a，将多个组合a按照加工时与振镜跳转的方向一致的顺序进行排列，生成目标二维码图档。

较为优选的，步骤5中：调节光路使激光束的聚焦光斑尺寸小于标定值的方法如下：

选取皮秒激光器作为激光器，并调整激光束的出口光斑的光束直径、光斑圆度、脉冲稳定性和光斑发散角，使上述参数满足光束直径≤2mm，光斑圆度≥90％，脉冲稳定性≤1.5％rms，光斑发散角≤3mrad；

根据聚焦光斑直径的计算公式出口光斑的光束直径、光斑圆度、脉冲稳定性和光斑发散角以及光路长度选取透镜和扩束镜的倍数，使作用于玻璃内部的光斑直径不超过10um。

较为优选的，所述目标二维码图档尺寸为0.10*0.10mm，所述目标二维码图档内包含不少于20位字符。

较为优选的，所述加工延时参数为200～1000us。

较为优选的，激光器的输出功率为0.5～2.5W。

本发明的有益效果为：

1、设置由多个独立单点构成的单点模式二维码图档，且在每个单点后设置延时参数，使振镜有充足的反应时间，有效防止皮秒激光器作用时间极短情况下振镜造成的拖尾现象，使二维码小尺寸雕刻成为可能。

2、通过特定的激光器参数组合，使聚焦光斑能够达到较小的尺寸，防止爆点，既保证了玻璃制品的强度不受影响，又保证二维码对比度高。

3、极小的二维码尺寸包含超过20位的信息，且雕刻清晰无爆点，无拖尾，使二维码隐藏性好且便于扫描识别。

附图说明

图1为本发明一种玻璃激光内雕微型二维码的方法流程图；

图2为本发明初始二维码图档示意图；

图3为本发明目标二维码图档示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示，一种玻璃激光内雕微型二维码的方法包括以下步骤：

步骤1：采用DATAMATRIX二维码制码方式生成圆模式的初始二维码图档。如图2所示，圆模式的初始二维码图档是由软件Ezcad通过DATAMATRIX二维码制码方式生成的一个整体，其尺寸为0.10*0.10mm，内部包含不少于20位字符(如12345678900123456789)。

步骤2：根据圆模式的初始二维码图档生成由多个独立单点构成的单点模式二维码图档。在圆模式的初始二维码图档的每个圆中心填充一个彼此不连续的独立的单点，保留所有单点并删除初始二维码图档，形成由多个独立单点构成的单点模式二维码图档。

步骤3：在单点模式二维码图档的每一个单点后设置一个加工延时参数，生成目标二维码图档。如图3所示，将每个单点和单点后的加工延时参数组合在一起，生成与单点数量一致的多个组合a，将多个组合a按照加工时与振镜跳转的方向一致的顺序进行排列，形成一个目标二维码图档。本实施例中，加工延时参数为200～1000us。

步骤4：通过同轴CCD相机对玻璃样品进行定位，计算出待加工位置。其中，CCD系统不仅用于实现对产品的定位，还用与对加工出的二维码进行自检识别。

步骤5：调节光路使激光束的聚焦光斑尺寸小于标定值，将激光束的焦点移动至玻璃样品内部的待加工位置，按照目标二维码图档进行二维码加工。选取的激光器为皮秒激光器，其输出的激光束依次通过反射镜、扩束镜、扫描振镜、光束聚焦透镜、折返镜聚焦垂直于加工平台。选取的皮秒激光器出口光斑的光束直径≤2mm，光斑圆度≥90％，脉冲稳定性≤1.5％rms，光斑发散角≤3mrad。聚焦光斑直径大小计算公式如下：

其中，M²：激光模式参数，λ：波长，f：透镜焦距，D：出口光斑直径。

根据聚焦光斑直径的计算公式出口光斑的光束直径、光斑圆度、脉冲稳定性和光斑发散角以及光路长度选取透镜和扩束镜的倍数，使作用于玻璃内部的光斑直径不超过10um。本实施例中光斑直径可调节至3um。选择合适参数，并调节Z轴控制系统，使得聚焦光斑位于玻璃材料内部的待加工位置。采用控制变量法，按照目标二维码图档进行加工的过程中，依次改变激光器的输出功率、加工次数、延时等参数，分析其对生成的二维码图案的影响，得出最佳参数组合，以获得在显微镜下可见完整清晰的二维码图案。本实施例中，激光器的输出功率为0.5～2.5W，加工次数为1次。

在二维码加工完成后，将获得的二维码经平台上的同轴工业相机放大，通过视觉系统扫描识别与读取，达到AOI自检功能。然后进行高温强化，与空白样置于万能材料试验机上进行强度测试，进行数据分析，保证两者无明显差别。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。